用于具有優(yōu)先彎曲的電纜的懸垂線夾的制作方法
【專利摘要】公開用于具有優(yōu)先彎曲的光纜的懸垂線夾。懸垂線夾包括主體，所述主體具有夾緊區(qū)域與鄰近夾緊區(qū)域的第一半徑R1和鄰近第一半徑R1的第二半徑R2，其中第一半徑大于第二半徑R2。在一個(gè)實(shí)施方式中，懸垂線夾由具有附接結(jié)構(gòu)的第一（上）部分和第二（下）部分形成，其中主體通常關(guān)于夾緊區(qū)域?qū)ΨQ。
【專利說明】用于具有優(yōu)先彎曲的電纜的懸垂線夾
[0001]相關(guān)申請(qǐng)案
[0002]本申請(qǐng)案根據(jù)專利法請(qǐng)求2011年8月17日申請(qǐng)的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)案第61/524，352號(hào)的優(yōu)先權(quán)權(quán)利，本文依賴所述申請(qǐng)案的內(nèi)容且所述申請(qǐng)案的內(nèi)容全文以引用的方式并入本文中。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本公開案針對(duì)用于架空光纜的懸垂線夾。更具體來說，本公開案針對(duì)用于具有優(yōu)先彎曲的架空光纜的懸垂線夾。
【背景技術(shù)】
[0004]光纖越來越多地用于各種應(yīng)用，包括(但不限于)寬帶語音、視頻和數(shù)據(jù)傳輸。光學(xué)網(wǎng)絡(luò)可將光纜用于架空和/或埋設(shè)應(yīng)用，并且每一光學(xué)網(wǎng)絡(luò)具有特殊需求。例如，架空應(yīng)用需要硬件，例如，用于在自身重量張力連同任何環(huán)境影響下懸掛電纜的線夾。
[0005]使用關(guān)于自身彎曲軸具有大體均勻慣性矩的圓形電纜的架空設(shè)施通常使用懸垂線夾，所述懸垂線夾具有彈性體嵌件和/或線夾末端處的軸對(duì)稱半徑特征結(jié)構(gòu)，所述末端在電纜退出線夾的情況下幫助控制電纜的彎曲半徑。然而，具有優(yōu)先彎曲特征的電纜具有不同需求，由于電纜關(guān)于電纜的彎曲軸具有不同慣性矩。具有優(yōu)先彎曲特征的圍繞主軸彎曲的電纜將在足夠高的橫向載荷下橫向地扭轉(zhuǎn)屈曲。因此，除彎曲之外，由常規(guī)懸垂線夾支撐的電纜可扭轉(zhuǎn)超過線夾支撐限制。
[0006]最近的電纜發(fā)展包括使用具有非圓橫截面的干式光纜，所述光纜具有優(yōu)先彎曲特征。因此，存在對(duì)用于所述類型的電纜的懸垂線夾的未決需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本公開案針對(duì)用于具有優(yōu)先彎曲特征的光纜的懸垂線夾。在一個(gè)方面，懸垂線夾包括主體，所述主體具有夾緊區(qū)域和鄰近夾緊區(qū)域的第一半徑Rl及鄰近第一半徑Rl的第二半徑R2，其中第一半徑Rl大于第二半徑R2。
[0008]在另一方面，懸垂線夾包括具有第一部分和第二部分的主體。主體具有夾緊區(qū)域和鄰近夾緊區(qū)域的第一半徑Rl及鄰近第一半徑Rl的第二半徑R2，其中第一半徑Rl大于第二半徑R2。
[0009]將在隨后的詳細(xì)描述中闡述額外特征和優(yōu)點(diǎn)，并且對(duì)于所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，額外的特征和優(yōu)點(diǎn)將部分地從描述中顯而易見或通過實(shí)踐本文(包括隨后的詳細(xì)描述、權(quán)利要求書及附圖)中所述的實(shí)施方式來認(rèn)識(shí)到。
[0010]應(yīng)了解，前文一般描述和下文詳細(xì)描述都提出意在提供用于理解權(quán)利要求書的性質(zhì)與特性的概述或框架的實(shí)施方式。包括附圖以提供本公開案的進(jìn)一步理解，且附圖并入本說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分。圖式圖示各種實(shí)施方式，并與描述一起用以解釋原理和操作?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0011]圖1圖示用于固定具有優(yōu)先彎曲特征的架空電纜的一部分懸垂線夾的透視圖；
[0012]圖2圖示沿截面A-A的一部分懸垂線夾的平面圖，圖示懸垂線夾的幾何形狀。
[0013]圖3圖示固定到懸垂線夾的電纜的透視圖，所述懸垂線夾在自重載荷期間安裝到架空電纜部署中的桿；
[0014]圖4圖示圖3的懸垂線夾的端視圖，其中電纜移除，所述端視圖圖示懸垂線夾如何在風(fēng)載荷事件期間重定向電纜；
[0015]圖5圖示用于以給定載荷角經(jīng)歷預(yù)定張力的代表性電纜設(shè)計(jì)的有限元建模；和
[0016]圖6圖示用于以給定載荷角經(jīng)歷預(yù)定張力和來自偶然風(fēng)載荷的繞Z的10度載荷矢量旋轉(zhuǎn)的代表性電纜設(shè)計(jì)的有限元建模。
【具體實(shí)施方式】
[0017]現(xiàn)將詳細(xì)地參考本公開案的優(yōu)選實(shí)施方式，附圖中圖示所述優(yōu)選實(shí)施方式的實(shí)例。若可能，將用相同元件符號(hào)指示相同元件或零件。
[0018]公開的懸垂線夾用于將具有優(yōu)先彎曲的自支撐式架空電纜固定到支撐結(jié)構(gòu)，例如，分布桿等等。如本文中所使用，“一或多個(gè)優(yōu)先彎曲特征”描述沿不同平面具有主慣性矩和次慣性矩的電纜，所述不同平面分別具有各別強(qiáng)彎曲軸和弱彎曲軸。架空電纜可在惡劣天氣條件下經(jīng)歷高應(yīng)力條件。例如，架空電纜可經(jīng)歷電纜自重加暴風(fēng)雨中冰載荷的額外重量，所述條件可由風(fēng)載荷進(jìn)一步惡化，所述風(fēng)載荷可導(dǎo)致電纜馳振等等。此組合載荷不在電纜的同一軸線上起作用。具體來說，自重加冰載荷和風(fēng)載荷通常起將近90度分離作用，以使得固定附接到桿的優(yōu)先彎曲電纜將針對(duì)載荷方向中的一個(gè)載荷方向關(guān)于強(qiáng)軸彎曲。然而，具有玻璃增強(qiáng)強(qiáng)度元件(GRP)的光纜對(duì)關(guān)于強(qiáng)軸的小彎曲半徑敏感，且懸垂線夾需要獨(dú)特特征結(jié)構(gòu)維持大彎曲半徑，從而限制電纜的GRP中的應(yīng)變。
[0019]本文中論述的懸垂線夾通過確保電纜主要關(guān)于弱軸由自重載荷、冰載荷、風(fēng)載荷、失準(zhǔn)載荷和/或線夾旋轉(zhuǎn)載荷彎曲來限制優(yōu)先彎曲電纜的GRP中的應(yīng)變。懸垂線夾圍繞Z軸旋轉(zhuǎn)以定向自身，以使得電纜主要關(guān)于弱軸彎曲，從而抑制橫向扭轉(zhuǎn)屈曲和相關(guān)增加的GRP應(yīng)變及帶腔變形。獨(dú)特設(shè)計(jì)具有將電纜固定到線夾以傳遞差分電纜張力的中心夾緊區(qū)段。夾緊區(qū)段平滑過渡(在沒有中斷的情況下)到具有如圖2中所示的半徑Rl的區(qū)段。半徑Rl不可為軸對(duì)稱的，且不可與夾緊區(qū)域相切，因?yàn)閮?yōu)先彎曲電纜不是圓形的?，F(xiàn)將詳細(xì)參考優(yōu)選實(shí)施方式，在附圖中圖示所述實(shí)施方式的實(shí)例。若可能，將用相同元件符號(hào)指示相同元件或零件。
[0020]圖1和圖2圖示橫截面視圖，圖示圖3中所示的懸垂線夾10的獨(dú)特幾何形狀。懸垂線夾10具有主體12，所述主體12具有夾緊區(qū)域CR。夾緊區(qū)域CR經(jīng)定尺寸用于一或多個(gè)特定尺寸的電纜。主體優(yōu)選地制成兩個(gè)或兩個(gè)以上部分12a，以便主體可輕易夾住電纜，而非纏繞到末端上。此外，兩個(gè)或兩個(gè)以上部分可為相同或不同12a、12b。當(dāng)選定第一半徑到第二半徑的適當(dāng)選擇(Rl > R2)，且使用Rl與R2之間的適當(dāng)過渡半徑(如圖2中最佳所示)時(shí)，懸垂線夾10控制電纜的彎曲半徑和電纜內(nèi)的各個(gè)強(qiáng)度部件(例如，GRP)到可接受水平。一部分主體(例如，第一(上)部分)12可包括用于安裝懸垂線夾10的附接結(jié)構(gòu)14。例如，圖3包括設(shè)置為具有孔的突出部的附接結(jié)構(gòu)14，所述突出部與主體(例如，上部分)整體形成，所述主體與用銷或螺栓固定到突出部的U型鉤20 (B卩，鉤環(huán))協(xié)作。附接結(jié)構(gòu)(例如，U型鉤)可根據(jù)需要為主體的一部分或夾緊機(jī)構(gòu)的一部分。簡(jiǎn)單地說，附接結(jié)構(gòu)14 (例如，突出部)允許線夾樞轉(zhuǎn)，以使得電纜可在所有載荷條件下關(guān)于電纜的弱軸彎曲。此外，任何適合附接結(jié)構(gòu)可與本文中公開的概念一起使用。例如，附接結(jié)構(gòu)可為安全設(shè)計(jì)的吊環(huán)，所述吊環(huán)螺栓緊固到懸垂線夾，或在其他變化中，可使用球窩附接結(jié)構(gòu)。
[0021]圖3中圖示安裝的懸垂線夾組件在靜重力載荷(例如，電纜自重或自重加冰載荷)的定向中。注意，將主體12的上半部分和下半部分保持在一起的夾緊機(jī)構(gòu)不可見，但可為用于將兩部分保持在一起的任何適當(dāng)結(jié)構(gòu)。例如，夾緊機(jī)構(gòu)可為機(jī)械緊固件(例如，使用用于如圖1中所示的緊固件的鉆孔將兩部分螺栓緊固在一起)、線夾(例如，外帶型線夾)或用于將部分關(guān)于電纜固定在一起的其他適合類型的保持系統(tǒng)。在圖3的實(shí)施方式中，主體12通常關(guān)于夾緊區(qū)域CR對(duì)稱。換句話說，主體通常關(guān)于穿過夾緊區(qū)域CR的垂直平面對(duì)稱。
[0022]另外，懸垂線夾(圖4)圖示線夾的以下能力:線夾圍繞Z軸旋轉(zhuǎn)以與X風(fēng)方向?qū)?zhǔn)而保持電纜定向，以使得電纜主要關(guān)于弱軸彎曲且抑制橫向扭轉(zhuǎn)屈曲并限制GRP應(yīng)變。懸垂線夾抑制GRP應(yīng)變超過約2%，且針對(duì)短期載荷優(yōu)選超過約1.5%和針對(duì)長(zhǎng)期載荷超過1%，從而維持GRP結(jié)構(gòu)完整性。簡(jiǎn)單來說，懸垂線夾10提供線夾圍繞附接結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)，以使得在風(fēng)載荷下抑制橫向扭轉(zhuǎn)屈曲。在有利實(shí)施方式中，附接結(jié)構(gòu)和/或安裝結(jié)構(gòu)(例如，突出部和U型鉤)允許圍繞三個(gè)軸(即，X方向、Y方向和Z方向)的移動(dòng)以適應(yīng)電纜路徑(即，電纜中的桿對(duì)準(zhǔn)、放置和/或差分張力)，連同使得能夠關(guān)于電纜的弱彎曲軸彎曲。
[0023]圖5圖示產(chǎn)生GRP應(yīng)變的有限元分析(FEA)，同時(shí)可購(gòu)自康寧光纜系統(tǒng)(CorningCable Systems)的RPX類型電纜具有以與XZ平面20°載荷角施加的3114牛頓的張力。載荷角為在整個(gè)線夾上(不等跨越)的差分電纜張力下下陷、失準(zhǔn)和線夾旋轉(zhuǎn)的組合?？山邮茌d荷角可通過增加圖2中Θ超過20°而增加。
[0024]圖6圖示小偶然側(cè)載荷對(duì)用于與圖5相同的電纜設(shè)計(jì)的GRP應(yīng)變的影響的FEA應(yīng)變結(jié)果。載荷矢量繞X軸旋轉(zhuǎn)20°，接著繞Z軸旋轉(zhuǎn)10°。電纜上的10°軸偏移載荷導(dǎo)致GRP應(yīng)變?cè)黾?5%。
[0025]FEA分析的結(jié)果揭示用于形成維持所需彎曲特征的懸垂線夾的適當(dāng)幾何形狀。例如，第一半徑Rl處的區(qū)域?yàn)榇怪庇趫D2中的截面A-A的擠出部。第二半徑R2處的區(qū)域用從Rl到R2的融合平滑過渡到第一半徑Rl稍大于第二半徑R2處，以最小化區(qū)段之間的不連續(xù)性和對(duì)GRP應(yīng)變的影響。此外，區(qū)段2為軸對(duì)稱，以使得線夾能夠限制小偶然側(cè)載荷(強(qiáng)軸彎曲)期間的強(qiáng)度部件應(yīng)變(即，GRP應(yīng)變)，所述應(yīng)變可在動(dòng)態(tài)風(fēng)載荷期間產(chǎn)生。優(yōu)選地，應(yīng)避免主體內(nèi)部的銳角以降低應(yīng)力集中，通常如在圖式中所示。懸垂線夾內(nèi)部的銳角可通過提供大體匹配電纜的外形的輪廓連同空隙(例如，根據(jù)需要在Rl處提供圓角)減輕。
[0026]理想線夾幾何形狀中(在沒有區(qū)域之間過渡時(shí)的不連續(xù)性的情況下)的GRP應(yīng)變由方程式I確定，其中假設(shè)GRP傳遞所有電纜張力。換句話說，用于理想線夾幾何形狀的理論最小GRP應(yīng)變由方程式給出用于張力下的橫梁和方程式I中的彎曲，以用于確定懸垂線夾的過渡半徑。
[0027]ε =膜應(yīng)變+彎曲應(yīng)變=T/ (AE) +r/R方程式(I)
[0028]其中:ε為GRP應(yīng)變[0029]T為電纜張力
[0030]A為總GRP橫截面積
[0031]E為GRP楊氏模量
[0032]r 為 GRP 半徑
[0033]R為GRP的彎曲半徑(所述彎曲半徑接近線夾的半徑)
[0034]理論最小線夾半徑通過重新排列方程式I以產(chǎn)生方程式2來確定。
[0035]Rmin=r/ ( ε -T/ (AE))方程式(2)
[0036]懸垂線夾設(shè)計(jì)存在工作范圍，但這些工作范圍可基于特殊電纜設(shè)計(jì)(例如，所使用的幾何形狀和材料)而改變，因此，設(shè)計(jì)可改變。進(jìn)一步地，理論最小值可視Rl與R2之間的過渡半徑和用于強(qiáng)度元件(GRP)的可接受應(yīng)變限制而定，所述強(qiáng)度元件(GRP)通常針對(duì)長(zhǎng)期應(yīng)變近似1%及針對(duì)短期應(yīng)變?yōu)?.5%。制造與具有優(yōu)先彎曲特征的電纜協(xié)作的懸垂線夾的主材具有允許線夾與載荷方向?qū)?zhǔn)(繞Z軸旋轉(zhuǎn))的安裝配置、足夠大的半徑Rl及R2和半徑Rl與半徑R2之間的過渡區(qū)域。換句話說，選定安裝配置，以使得懸垂線夾在載荷下旋轉(zhuǎn)，從而提供電纜關(guān)于電纜的弱軸的彎曲。用于本文中公開的懸垂線夾的半徑的實(shí)際值為電纜的Rl > R2 > Rmin。以特殊實(shí)例說明，基于144光纖RPX的標(biāo)稱尺寸，電纜范圍為Rl=420mm± 10、R2=400mm± 10和Rmin=365mm或更大用于維持所需性能等級(jí)。換句話說,最大載荷條件的不同假設(shè)還可影響結(jié)果連同具有不同材料、幾何形狀和/或尺寸的電纜。
[0037]用于懸垂線夾的其他設(shè)計(jì)方面還可影響光纜經(jīng)歷的彎曲特征。例如，懸垂線夾的一半長(zhǎng)度(L/2)與中心線偏移長(zhǎng)度的長(zhǎng)度比(LR)可通過選擇用于提供適當(dāng)幾何形狀的尺寸控制以解決可能經(jīng)歷的差分載荷條件。中心線偏移長(zhǎng)度為懸垂線夾的縱向中心線與附接結(jié)構(gòu)中的孔的中心線之間的距離，所述孔作為懸垂線夾的樞軸點(diǎn)。在優(yōu)選實(shí)施方式中，適當(dāng)長(zhǎng)度比(LR)為4或更大(即，限定約75度或更大的角，但優(yōu)選地，不大于90度)，但其他比是可能的。當(dāng)然，用于懸垂線夾的該等尺寸將受特殊電纜設(shè)計(jì)影響且可具有用于不同電纜構(gòu)造的其他適當(dāng)范圍。
[0038]還公開將具有優(yōu)先彎曲特征的電纜附接到懸垂線夾的方法，所述方法包括以下步驟:提供具有優(yōu)先彎曲特征的電纜，如圖3中所示；將電纜放置在具有主體的懸垂線夾中，所述主體具有夾緊區(qū)域，具有鄰近夾緊區(qū)域CR的第一半徑Rl和鄰近第一半徑Rl的第二半徑R2，其中第一半徑Rl大于第二半徑R2 ;和將懸垂線夾固定到結(jié)構(gòu)，例如，附接到桿的孔眼。另外，懸垂線夾可包括如本文中所述的其他結(jié)構(gòu)或特征。
[0039]雖然本文中已參考優(yōu)選實(shí)施方式和優(yōu)選實(shí)施方式的具體實(shí)例闡明并描述本公開案，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將顯而易見的是，其它實(shí)施方式和實(shí)例可執(zhí)行相似功能和/或取得相同結(jié)果。所有此類等效實(shí)施方式和實(shí)例均在本公開案的精神和范圍內(nèi)，并意在由所附權(quán)利要求書覆蓋。對(duì)所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還將顯而易見的是，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可對(duì)本發(fā)明作出各種修改和變化。因此，如果本發(fā)明的修改和變化在所附權(quán)利要求書和所附權(quán)利要求書的等效物的范圍內(nèi)，那么本發(fā)明旨在涵蓋該等修改和變化。
【權(quán)利要求】
1.一種用于具有優(yōu)先彎曲特征的電纜的懸垂線夾，所述懸垂線夾包含: 主體； 其中所述主體具有夾緊區(qū)域和鄰近所述夾緊區(qū)域的第一半徑Rl及鄰近所述第一半徑Rl的第二半徑R2，其中所述第一半徑Rl大于所述第二半徑R2。
2.如權(quán)利要求1所述的懸垂線夾，其中所述主體由兩個(gè)或兩個(gè)以上部分形成。
3.如權(quán)利要求1或2所述的懸垂線夾，所述懸垂線夾進(jìn)一步包括至少一個(gè)附接結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求3所述的懸垂線夾，所述附接結(jié)構(gòu)為與所述主體整體形成的突出部。
5.如權(quán)利要求1至4所述的懸垂線夾，所述懸垂線夾進(jìn)一步包括至少一個(gè)夾緊機(jī)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求1至5所述的懸垂線夾，所述懸垂線夾進(jìn)一步包括所述第一半徑與所述第二半徑之間的過渡半徑和4或更大的長(zhǎng)度比。
7.如權(quán)利要求1至6所述的懸垂線夾，所述主體通常關(guān)于所述夾緊區(qū)域?qū)ΨQ。
8.一種用于具有優(yōu)先彎曲特征的電纜的懸垂線夾，所述懸垂線夾包含: 主體，所述主體由第一部分和第二部分形成； 其中所述主體具有夾緊區(qū)域和鄰近所述夾緊區(qū)域的第一半徑Rl及鄰近所述第一半徑Rl的第二半徑R2，其中所述第一半徑Rl大于所述第二半徑R2。
9.如權(quán)利要求8所述的懸垂線夾，所述懸垂線夾進(jìn)一步包括至少一個(gè)附接結(jié)構(gòu)。
10.如權(quán)利要求9所述的懸垂線夾，所述附接結(jié)構(gòu)為與所述主體整體形成的突出部。
11.如權(quán)利要求8至10所述的懸垂線夾，所述懸垂線夾進(jìn)一步包括用于固持所述第一部分與所述第二部分的至少一個(gè)夾緊機(jī)構(gòu)。
12.如權(quán)利要求8至11所述的懸垂線夾，所述懸垂線夾進(jìn)一步包括所述第一半徑與所述第二半徑之間的過渡半徑和4或更大的長(zhǎng)度比。
13.如權(quán)利要求8至12所述的懸垂線夾，所述主體通常關(guān)于所述夾緊區(qū)域?qū)ΨQ。
14.如權(quán)利要求8至13所述的懸垂線夾，所述懸垂線夾具有安裝配置，所述安裝配置允許所述線夾與所述載荷方向?qū)?zhǔn)，以使得繞Z軸旋轉(zhuǎn)。
15.一種將具有優(yōu)先彎曲特征的電纜附接到懸垂線夾的方法，所述方法包含以下步驟: 提供具有優(yōu)先彎曲特征的電纜； 將所述電纜放置在所述懸垂線夾中，所述懸垂線夾具有主體，所述主體具有夾緊區(qū)域與鄰近夾緊區(qū)域的第一半徑Rl及鄰近所述第一半徑的第二半徑R2，其中所述第一半徑大于所述第二半徑R2 ;和 將所述懸垂線夾固定到結(jié)構(gòu)。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，所述懸垂線夾的所述主體由兩個(gè)部分形成。
17.如權(quán)利要求15或16所述的懸垂線夾，所述懸垂線夾包括至少一個(gè)附接結(jié)構(gòu)。
18.如權(quán)利要求15至17所述的懸垂線夾，所述懸垂線夾進(jìn)一步包括至少一個(gè)夾緊機(jī)構(gòu)。
19.如權(quán)利要求15至18所述的懸垂線夾，所述懸垂線夾進(jìn)一步包括第一半徑Rl與第二半徑R2之間的過渡半徑和4或更大的長(zhǎng)度比。
20.如權(quán)利要求15至19所述的懸垂線夾，所述懸垂線夾的所述主體通常關(guān)于所述夾緊區(qū)域?qū)ΨQ。
【文檔編號(hào)】G02B6/44GK103765713SQ201280040015
【公開日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2012年8月16日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月17日
【發(fā)明者】艾倫·邁克爾·米勒, 戴維·艾倫·塞登 申請(qǐng)人:康寧光纜系統(tǒng)有限責(zé)任公司