專利名稱：結(jié)合光纖的電導(dǎo)體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及結(jié)合通信用的光纖的電導(dǎo)體，特別是(雖然并非僅僅)涉及在架空電源線路中用作接地導(dǎo)體、或愿意的話用做相導(dǎo)體的非絕緣導(dǎo)體。為簡單起見，本文中這類導(dǎo)體用習(xí)慣性簡稱“OPGW”(表示光學(xué)接地線，不是很準(zhǔn)確)來指代。
第一個成功的OPGW設(shè)計(例如前人以商標(biāo)FIBRAL所推出的)將光纖或光纖帶纜松散地置于鋁管中，該鋁管從U型管變形而來，通常填充有防水凝膠。之后出現(xiàn)了其他的設(shè)計，甚至受到一些經(jīng)營者的青睞。
最近的一項技術(shù)將光纖置入焊接的金屬管中(通常是不銹鋼)，該金屬管截面較小，具體來講，直徑幾毫米，壁厚幾分之一毫米。此類子單元通常稱為“金屬管光纖”(或“鋼管光纖”)，可縮寫為“FIMT”。FIMT可以與導(dǎo)線一起環(huán)繞中心導(dǎo)線，但這就需要在制造電纜時扭轉(zhuǎn)FIMT，這樣可能會使光纖畸變，破壞管的機械完整性(有必要在FIMT層上置一層裸導(dǎo)線用于安裝前及安裝后的機械保護)。如果FIMT用這種方式纏繞中心導(dǎo)線，它的直徑必須與夾著它的金屬線的直徑一樣或稍小。為什么最好將FIMT置于軸線上并用裸導(dǎo)線纏繞它，該限制便是原因之一。然而，這也極大限制了導(dǎo)體的設(shè)計，因為FIMT的直徑和壁厚不易調(diào)整，尤其是難于達到整個直徑大于6mm，這么小的直徑要求離FIMT最近的導(dǎo)線層使用比所述希望的較少和/或較小的導(dǎo)線，有時需要添加導(dǎo)線層，制作成本會高很多。
因此，最好能夠經(jīng)濟地增加FIMT的有效總直徑，并且最好增大導(dǎo)體的每單位面積的總導(dǎo)電性。
依據(jù)本發(fā)明，一種結(jié)合至少一根光纖的OPGW或其他電導(dǎo)體包括中心軸元件，后者具有至少一層以螺旋方式纏繞該中心軸元件的元件層，這些元件中的至少一個元件包括至少一根裝入縱向伸展的焊接金屬管中的光纖，其特點在于環(huán)繞所述焊接的金屬管的是比它更厚、導(dǎo)電性更好的第二金屬管，所述第二金屬管具有縱向未焊接的接縫。
如果只有一個包含光纖的元件，所述元件最好是中心軸元件。
焊接管最好是不銹鋼管，因為它防銹性能良好且易于焊接；第二金屬管最好是導(dǎo)電性能良好且密度小的鋁管(如果設(shè)計用于長的跨度，也可以使用導(dǎo)電性強的、彌散增強的鋁合金)，特殊情況下也可選用銅管，例如導(dǎo)體暴露在腐蝕嚴(yán)重的環(huán)境中時。
其他元件通常是裸導(dǎo)線，它們可以類似地是鋁、鋁合金或銅裸導(dǎo)線，但是也可以是包鋁(或包銅)的鋼裸導(dǎo)線，其中一些(通常不是全部)也可以是電鍍鋼的裸導(dǎo)線，但它除抗張強度外，沒別的作用。
作為選項，可以用非金屬粘結(jié)劑封閉第二金屬管的縱向接縫，和/或?qū)⒌诙饘俟芘c焊接金屬管粘合，以求更好的防銹。
最好通過以下方法形成第二金屬管先擠壓形成U形管(最好是半圓的底，直邊)，在插入FIMT之后包裹所述U形管的各邊、使得它們彼此靠近或幾乎彼此靠近；接合時使所述邊的邊緣成為閉鎖的形狀。最好采用CONFORM技術(shù)(可以買到機器，例如HoltonMachinery Ltd)來擠壓形成所述U形管，因為該技術(shù)有連貫性，不會產(chǎn)生傳統(tǒng)ram擠壓技術(shù)的特性間斷。有時也可采用液力靜擠壓。如果第二管壁厚沒比焊接管厚多少，可選擇彎曲原本平展的金屬根。
以下參照附圖舉例進一步說明本發(fā)明，附圖中

圖1是根據(jù)本發(fā)明的OPGW的最佳形式的截面圖。
圖1中所示的OPGW包括激光焊接的不銹鋼管1，管內(nèi)有很多光纖2以及凝膠填充物3(任選)。光纖長度通常大于管長(“超”長)以確保即使管子因張力而被拉長，光纖長度在設(shè)計限度內(nèi)也有足夠的擴張余地。光纖可以有任何適當(dāng)?shù)耐繉踊蚱渌Ｗo。
環(huán)繞管2的是有未焊接縫5的第二管4。粘結(jié)劑6將所述接縫和兩管之間的接口封閉。作為選項，添加一層導(dǎo)線7以完成導(dǎo)體制作前，可涂敷潤滑脂層(不排除添加一層或多層導(dǎo)線和/或一個塑料套用于防腐)。導(dǎo)線7可以是包鋁的鋼、鋁、鋁合金，其中一些也可以是電鍍鋼導(dǎo)線。
實例1圖1所示的OPGW包括24根光纖(額定0.10(±0.05)％長度余量)，置于外徑3.4mm壁厚0.2mm的不銹鋼管中；壁厚1.0mm的第二鋁管；以及9根包鋁的鋼質(zhì)導(dǎo)線，每根直徑2.7mm，鋁的額定半徑厚度為0.27mm。這些導(dǎo)線排列成單層，使總截面積達到65mm2。OPGW額定抗張強度為64.4kN，電過載容量為28k(A2)s。
對這種設(shè)計的40m OPGW樣品進行如下的電短路測試取樣品15m作測試，做一對螺旋死結(jié)，用連鎖棘輪機構(gòu)拉伸至負(fù)載6.6kN(670kgf或額定抗張強度的18％)。貼3個熱電偶在導(dǎo)體表面上，所述測試部分的中間設(shè)置一個，另兩個分別設(shè)置在距死結(jié)1m處(從標(biāo)記在所述結(jié)上的“交叉”點量起，規(guī)定在螺旋線的外軸端部)。
總是這樣開始向處在近40℃溫度(用預(yù)備脈沖取得第一次測試的起始溫度)的樣品施加持續(xù)1秒的取值范圍在4.76～6.07kA的電流脈沖；每在脈沖期間觀察達到的最高溫度(3個熱電偶的平均值)；測量每個脈沖前1分鐘、脈沖期間以及脈沖后2分鐘和4分鐘的輸入和輸出光功率。
溫度測量結(jié)果如下
*脈沖1用于設(shè)置起始溫度，脈沖4因溫度下降太多而放棄測量結(jié)果。
觀察到的最高溫度顯著低于根據(jù)對其他OPGW設(shè)計類型(包括在裸芯線和外導(dǎo)線層之間的絞合層中包含F(xiàn)IMT單元的設(shè)計)的測試結(jié)果所預(yù)期的溫度；這一結(jié)果令人費解。
沒有觀察到光性能有大幅下降；實際上衰減似有小幅降低；這種現(xiàn)象尚未有解釋，可能是因為張力，或短路測試產(chǎn)生的松弛。
其他實例圖1中所示的OPGW包括置于外徑3.4mm壁厚0.2mm的不銹鋼管中的光纖，第二鋁管壁厚1.0mm，再利用圓的裸導(dǎo)線作外層，可得如下構(gòu)造
不采用第二金屬管，只用一層絞合圓導(dǎo)線時唯一幾何可能且可行的構(gòu)造
權(quán)利要求
1.一種結(jié)合至少一根光纖的電導(dǎo)體，所述電導(dǎo)體包括中心軸元件，后者具有至少一層以螺旋方式纏繞該中心軸元件的元件層，這些元件中的至少一個包括裝入縱向伸展的焊接金屬管中的至少一根光纖，其特征在于環(huán)繞該金屬管的是比它更厚、導(dǎo)電性更高的第二金屬管，后者具有未焊接的縱向接縫。
2.如權(quán)利要求1所述的電導(dǎo)體，其特征在于所述元件中的所述至少一個是中心軸元件。
3.如權(quán)利要求1或2所述的電導(dǎo)體，其特征在于所述焊接管用不銹鋼制作。
4.如權(quán)利要求1到3中任何一個所述的電導(dǎo)體，其特征在于所述第二金屬管用鋁制作。
5.如權(quán)利要求1到3中任何一個所述的電導(dǎo)體，其特征在于所述第二金屬管用導(dǎo)電性好且彌散增強的鋁合金制作。
6.如權(quán)利要求1到5中任何一個所述的電導(dǎo)體，其特征在于其它元件是鋁、鋁合金或銅的裸導(dǎo)線，包鋁或包銅的鋼的裸導(dǎo)線，或者其中一些(但不是全部)是電鍍鋼的裸導(dǎo)線。
7.如權(quán)利要求1到6中任何一個所述的電導(dǎo)體，其特征在于用非金屬粘結(jié)劑封閉所述第二金屬管的縱向接縫、和/或?qū)⑺龅诙饘俟芘c所述焊接金屬管粘合。
8.一種制造如權(quán)利要求1到7中任何一個所述的導(dǎo)電體的方法，所述方法包括以下步驟通過擠壓成形U形管來形成第二金屬管；在所述U形管的各邊之間插入預(yù)制的金屬管中光纖(FIMT)；以及包裹所述U形管的各邊，使它們彼此靠近或幾乎彼此靠近。
9.如權(quán)利要求8所述的制造導(dǎo)電體的方法，其特征在于包括以下步驟先擠壓形成具有半圓底和直邊的U形管。
10.如權(quán)利要求8或9所述的制造導(dǎo)電體的方法，其特征在于包括以下步驟當(dāng)接合時，使所述各邊的邊緣形成閉鎖的形狀。
11.如權(quán)利要求8到10中任何一個所述的制造電導(dǎo)體的方法，其特征在于包括以下步驟用CONFORM技術(shù)擠壓形成所述U形管。
12.一種基本上如參考實例所述的結(jié)合至少一根光纖的電導(dǎo)體。
13.一種制造基本上如參考實例所述的電導(dǎo)體的方法。
全文摘要
一種結(jié)合至少一根光纖的電導(dǎo)體,所述電導(dǎo)體包括中心軸元件,后者具有至少一層以螺旋方式纏繞所述中心軸元件的元件層。這些單元中的至少一個、最好是中心軸元件包括裝入縱向伸展的焊接金屬管中(例如不銹鋼)的至少一根光纖。環(huán)繞該金屬管的是比它更厚、導(dǎo)電性更強的第二金屬管,后者具有未焊接的縱向接縫。第二金屬管、典型的是鋁管、用于增大元件直徑,以便利用所述第二金屬管、與適當(dāng)?shù)剡x擇導(dǎo)線直徑結(jié)合、增大導(dǎo)體的實用面積。
文檔編號H01B11/22GK1387630SQ0081433
公開日2002年12月25日 申請日期2000年8月17日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月18日
發(fā)明者S·M·羅蘭, D·J·瓦克 申請人:Ccs技術(shù)公司