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CN1190470A - 在管子中安装一个光学纤维单元的方法 - Google Patents

在管子中安装一个光学纤维单元的方法 Download PDF

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Abstract

一种利用拉动部件通过拉动将轻质的(最好小于10g/m的)光学纤维单元安装在管子中的方法。该拉动部件可以通过一编织护套连接在拉动部件上,或者拉动部件本身是一个编织管。

Description

在管子中安装一个光学纤维单元的方法
本发明涉及一种在一个管子中安装一个光学纤维单元的方法。术语“光学纤维单元”在本文中用于描述一种物品，该物品包括一个单独的光学纤维，或装配而形成多纤维单元的多个光学纤维。
现时在管子中原位安装光学纤维单元大体上有两种方法。第一种较老的方法是利用一个细长的拉动部件将纤维单元拉入管子中。以这种方式安装的纤维单元为重重量单元/光缆，并提供有显著程度的增强，例如用结实的护套和/或用钢、Kevlar或类似强度的部件来包围纤维或纤维束。(“Kevlar”是一种聚芳酰胺材料的注册商标)。该方法背后的哲理是拉动对光学纤维单元施加显著的力，而为了承受这些力，此种增强是需要的。必须记住，通过拉动被安装的纤维单元内的安装力从单元的后端到前端逐渐增大。理论是这样的，为了使后端处的安装力足够大，前端处的力必须很高，以至在缺乏此种增强时，纤维将由于力而受到机械损伤，或者即使纤维在机械方面完好无损，其光学性能将受到不利的影响。
第二种方法是使用一种轻质纤维单元并利用一股流体将其安装在一根管子内，该流体优选的是气流，更优选的是空气流。这样一种方法例如在EP-A-108590中得到描述。使用流体的效果是，施加在纤维单元上的推动力至少在理论上在其整个长度上基本相等，而且该力比用拉动安装的纤维单元中存在的最大力要小得多。因此，不需要显著地增强纤维，而且实际上并不需要，因为那样会增大纤维单位长度的重量，并由此增大完成安装所需的流体牵引力。
但是，虽然吹气的方法有吸引力并已成功地使用，但它有许多缺点。例如，纤维可以被安装的距离和安装速度对于任何给定的管子直径由于压力降和由此施加的流动限制而受到限制。增大管子直径以减小这些影响意味着，管子或管束在网络占据更多空间，因此更难管理，特别当存在许多管束(例如在电话局大楼处)时。同时，它可能引起争论地要求比使用拉动时更熟练的安装人员，而且它要求更复杂的安装设备。其次，该设备庞大而其使用发出噪声，如果这些吹气的端部设在这些办公楼的话用户可能不愿让此种设备带到其办公楼。确实，非常不可能将设备安置在那里。然而，尽管存在这些缺点，光学纤维单元的安装越来越多地使用吹气法，至少在英国。
JP-A-63-124005(住友电气公司)描述一种EP-A-108590的吹气法的改型，用于安装轻质纤维。在该专利中，除了利用空气流对纤维施加安装力以外，纤维还承受一个拉力。可以注意到，空气施加的力显然很大，因为引用的空气压力为7kg/cm2，而EP--108590叙述，小于约5.6kg/cm2的压力(通常小于该数字的一半)就足以安装总长200m的最大为3.5g/m的纤维部件。
本发明以这样一个发现为基础，就是如果光学纤维单元足够轻质，实际上可以基本上仅仅依靠拉动就可成功地安装，即使在包括显著弯曲部的长的路线中，因为小的每单位长度重量具有这样的结果，就是所需的拉力小于可能会损坏纤维单元的力，或甚至在纤维的前端损害其光学性能的力。因此，本文提供的通过拉力安装的纤维单元不应当包括任何会显著增大纤维重量的增强，虽然如下所述也可具有轻量的增强。
因此，根据本发明的一个方面，本发明提供一种在管子中安装一个光学纤维单元的方法，其中该纤维单元是一个轻量纤维单元，而且至少基本上所有安装力都是通过在其一端上连接一拉动部件并在其上施加一拉动力而提供的。
使用拉动不仅避免上面提到吹气法的缺点，而且一般能够获得比在使用吹气法的相应条件下可以获得的要高得多的安装速度。
优选的纤维单元具有不大于10g/m的重量，较优选的小于10g/m，更优选的不大于5g/m，对于少的纤维数(如8根纤维)优选的不大于2g/m。对于一个4纤维单元可以少至0.7至0.8g/m。
纤维单元上可以具有保护性护套，例如一种用紫外光处理的丙烯酸酯，随意地包含如EP-A-345968(参考合并于此)中所述的颗粒物质，建议对其注意更多的细节。EP-A-345968中描述的纤维单元对本专利目的特别有利，因为微粒物质使其表面有突出部，对拉力的回弹变形比没有突出部时要小得多。但也可用不是紫外光处理的丙烯酸酯的材料，如高密度聚乙烯。但是，护套的厚度不要大于保护光学纤维部件表面所需的厚度，并不需要从为纤维单元提供高拉伸强度的观点来选择。
纤维单元可以没有显著的增强，但是如果它有，那么增强必须不显著增加纤维单元的每单位长度重量。可以使用的一种增强形式是用Kevlar(注册商标)制成的线。一种合适的Kevlar纱线单位长度重量最好不大于0.15g/m，并可以具有小至0.05g/m的单位长度重量而仍然提供显著的增强。
管子应当对拉过管中的纤维单元呈现小的阻力，可以注意US-A-4892442描述了一种适合该目的的管子，此种管子的内层浸透一种高度润滑性的材料。US-A-4892442(该专利参考合并于此)描述，作为例子，内层材料可用Teflon(聚四氟乙烯的注册商标)、浸透硅酮的聚乙烯、以及浸透石墨的聚乙烯。当使用浸透润滑材料的聚乙烯时，最好用高密度聚乙烯。应当注意到，人们也可以使用其截面全部是浸透润滑剂的材料来制造管子，而不是使用一种用该材料作衬里的管子。
为了通过拉动将轻质的纤维单元插入管子，管子应当首先有一个位于其中并沿管子长度延伸的拉动部件，并且应当有一个将拉动部件的后端连接到纤维单元前端用的合适机构。
这些要求首先可以通过制造一根管子然后将拉动部件安装到其中(例如通过吹气法)来满足。但是，最好在制造管子时就使拉动部件在管子中。已经知道制造其中设有拉动部件的大直径管子(通常约20-25mm内径)的技术，该技术包括同时使管子通过环形模具伸出并通过一个被环形模具围绕的圆孔送入拉动部件。此类技术可以容易地适合于生产一种管子/拉动组合件，其尺寸更适合于安装一个单独的轻质光学纤维单元，比如一个内径为1或1.5mmg至10mm的光学纤维单元。但是，可以注意到，纤维单元通常具有从0.5mm至1.5mm的直径，虽然对于大的纤维数目(如19纤维单元)要稍大些，并且管子的内径超过纤维单元外径的量一定不要大于当使用吹气法时所需的量。在对纤维单元吹气时，需要相对大的间隙，至少部分由于需要保证沿整个管子有足够的流体流动路径。当纤维单元被拉动时没有此种限制。作为例子，具有1.1mm外径的光学纤维单元应当可以利用本发明满意地安装在一根在至少1000m的距离上具有内径3.5mm或更小(如小至约2.5mm)的管子中。
对于将拉动部件连接到纤维单元的合适方法，上述要求其次可以方便地用一编织的护套来满足。编织护套用于将大直径光缆连接到拉动部件上是已经知道的，但此种已知的护套太大，不适于本目的。但是，小直径编织护套广泛地用于完全无关的目的，即作为蝇钩钓鱼中的引线，而已经令人惊奇地发现，此种引线可以毫不修改地用于本发明的方法。
在其最简单的形式中，此种引线的材料作为连续的卷供应给用户，而其所需的长度按需要割断。为此，约40至90mm的长度就足够了。拉动部件和光学纤维单元的端部各插入编织护套的相应端部中，而当张力沿倾向于拉动该拉动部件和光学纤维单元相互离开并拉出护套的方向施加时，拉动部件和护套之间及纤维单元和护套之间的摩擦往往会伸长护套并因此使其收缩而夹住该端部。但是，只有摩擦本身通常是不够的，可以使用附加的措施如少量的粘结剂(最好是快速凝固的凝结剂如氰基丙烯酸酯)，可以用于保证充分夹住。最好是，插入护套的拉动部件的长度和插入护套的光学纤维单元的长度等于其自身直径的至少20倍。
但是，蝇钩钓鱼引线也可以用作单个护套，它们一端开口而另一端形成一个环。此种引线与具有一根或多根Kevlar或其它材料的线的纤维单元相结合对本发明的目的是特别方便合用的。拉动部件可以插入开口端，而Kevlar可以系到环上。这保证基本上纤维单元中的所有张力都承载在这一根或多根线中，从而进一步减少基本上保持不受张力的光学纤维元件受损伤的危险。一些光学纤维单元设有一根放气拉绳(ripcord)，在这种情况下，放气拉绳的端部可以连接到起拉动目的用的编织护套上。
附图中：
图1和2不按比例地示意表示本发明的方法，该方法是利用上述两种形式的护套和一个单丝拉动部件来完成的；
图3表示本文描述的本发明方法的试验之一中所用的路线。
在图1和2中纤维单元用标号1表示，编织护套用标号2表示，单丝拉动部件用标号3表示，管子用标号4表示，而Kevlar线(仅图2示出)用标号5表示。
上面已经在有关将单个纤维单元拉入单个管子方面描述了本发明。但是，也可以用于同时将多个单元拉入单个管子，将多个单元拉入相应的多个管子，或者将多个单元拉入较少量的多个管子。在每种情况下，纤维单元的拉动部件的前端可以通过一单个拉动装置(如一个鼓)拉动，为此拉动部件的前端可以互相连接。
也应当注意到，作为上述类型的改型，整个拉动部件可以是一个编织管子，而不是仅有一段短的编织管子，用作对其它形式的拉动部件的连接器。
同时，一股空气流或其它气体流可以用来补充拉动部件的作用。这例如可以利用一个用围绕纤维单元和管子的密封件连接到管子上的简单气瓶或压缩机来达到。可以使用非常小量的气体，如0.3l/min，以使气体如纤维单元以近乎相等的线性速度(如28m/min)行进。在这种情况下，与上面参考的JP-A-63-124005中描述的方法不同，气流并不能提供任何实质性的安装力。
下面给出利用本发明方法完成的安装的一些例子。
例子1
一种具有约0.78g/m的重量、约0.93mm的直径和如EP-A345968中所示结构(一种包含其中带有由空心玻璃微球形状的颗粒产生的突出物的紫外线处理的丙烯酸外涂层的单个减震纤维)的轻质纤维单元被安装在一个内径3.5mm的管子中。如US-A-4892442中所述，该管子有一个高度光滑材料的内层。管子的内表面是光滑的。US-A-4892442描述，作为一种选择，管子在内表面上有肋，但我们宁可不用此种肋，因为此处该纤维单元在其外表面上有突出物。具有在制造时在其中形成的拉线的管子围绕一个4m×2m的房间(在每个角落具有半径为48mm的弯曲部)的内壁行走两圈，其长度刚好为24m。
纤维单元最好放置在一个纤维槽内，其自由端在管子的一端处连接在拉线的一端上。拉线的另一端连接在一个拉动装置上，拉动装置从管子拉动该拉线，由此将纤维单元拉入管中，该操作以三种不同拉速完成，每种拉动期间产生的最大张力如下。
          拉速              张力
          28m/m             225g
          15m/m             160g
          5m/m              100g
所有三种张力值都远低于纤维单元的断裂张力，并低于可能开始使张力对纤维单元的光学性能和其它性能产生不利影响的值。
例子2
与例子1中所用的同样类型而更长的两根管子中安装一个如例子1中所用的同样类型而更长的纤维单元。安装路线以图的形式示于图3中。线代表两个管子。它们表示成螺旋形，但这纯粹是为了图示容易，沿安置管子的房间四侧行走的管子实际上一个在另一个的垂直上方。房间的较长侧每边长47m，较短侧为20m。第一管从点c走到点B1，第二管从邻近B1的点B2走到点A。在房间的角落管子通过曲率半径为250mm的弯曲部。
一个至少长约570m的纤维单元缠绕在一个槽中，其一端在A处连接在第一管中的拉线上。一个拉动装置在B1处连接在拉线的另一端上，施加拉力，直到整个拉线带着约300m纤维单元从第一管中露出。允许拉线下落在地板上，并与它所连接的纤维单元断开，但露出的纤维单元缠绕在第二槽中。操作以33m/m的速度完成，费时约8分钟。最后的拉动张力(当更多的纤维进入管子时张力增大，因此这是最大的张力)为120g。
然后翻转其中有300m纤维单元的第二槽，以暴露纤维单元的前端。然后将该前端在点B2处连接到第二管中的拉线上。拉动装置在点A处连接到同一拉线的另一端上，进行拉动，直到第二槽中的所有纤维单元被拉入第二管中，使约30m在点A处从管中伸出。该拉动以30m/m的速度进行，最后张力为120g。在完成时在第一和第二管中有约540m纤维单元的连续长度，沿路线C、B1、B2、A行走，纤维单元从B1到B2直线跨越延伸。B1和B2之间的间隙然后利用关闭部件关闭，使得纤维单元沿其整个长度完成闭合。
作为试验，拉动装置然后开始将540m长的安装的纤维单元以27m/m的速度拉出组合管长度。开始张力(因此是最大张力)为400g。
例子3
在一条1055m长的路线中使用例子1和2中所用的同样轻的纤维单元和管子。一根单独的管子在一端处从一个槽沿一635m长度以3°向下倾斜，然后通过一曲率半径为600mm的90°弯曲部，最后以3°向上倾斜420m到一拉动装置。对大部分拉动以28m/m的速度进行，费时总共43分钟。下列表格对纤维单元的前端向下到管子的各种距离给出拉动速度和张力。
   距离(m)        速度(m/m)       张力(g)
 300            28             980
 600            27             1183
 900            26             1250
 1000           26             1260
 1030           15             916
 1055           7/0            716
上述表格中记号7/0相对于1055m表示在最后一米时速度从7m/m降至零。

Claims (13)

1.一种将光学纤维单元安装在管子中的方法，其中纤维单元为轻质纤维单元，而且至少基本上所有安装力是通过将一拉动部件连接在其一端上并对其施加一拉力来提供的。
2.一种根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该纤维单元具有不大于10g/m的重量。
3.一种根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该纤维单元具有不大于5g/m的重量。
4.一种根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该纤维单元具有不大于2g/m的重量。
5.一种根据任何一项上述权利要求所述的方法，其特征在于，该纤维单元没有被加强。
6.一种根据权利要求1至4中任何一项所述的方法，其特征在于，该纤维单元设有增强，该增强作用对单元的重量增加不大于0.15g/m
7.一种根据任何一项上述权利要求所述的方法，其特征在于，该管子具有预先安装的拉动部件，该拉动部件是当制造管子时在管子中形成的。
8.一种根据任何一项上述权利要求所述的方法，其特征在于，纤维单元的前端通过一个纺织的护套连接在拉动部件的后端上。
9.一种根据权利要求8所述的方法，作为权利要求6的从属，其特征在于，该增强作用是通过增强部件提供的，后者用作将纤维单元连接在编织护套上用的机构。
10.一种根据权利要求1至7中任何一项所述的方法，其特征在于，该拉动部件为编织管。
11.一种根据任何一项上述权利要求所述的方法，其特征在于，空气是在安装期间沿管子流动的。
12.一种根据权利要求11所述的方法，其特征在于，空气和纤维单元的线速度基本上相同。
13.利用任何一项上述权利要求的方法在管子中安装光学纤维单元所形成的光学纤维传输路径。
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