通信电缆及制造通信电缆的方法
【专利摘要】一种通信电缆及制造通信电缆的方法。按照本发明的光通信电缆组件包括：光纤，其包含经得起超过800华氏度温度的高温硅基玻璃；一个或多个缓冲管，用于将光纤编组为通道；双层反向偏置织造的芳族聚酰胺或凯夫拉尔TM型纤维，其包围一个或多个缓冲管；外护套，其包围双层反向偏置织造的芳族聚酰胺或凯夫拉尔TM型纤维。
【专利说明】通信电缆及制造通信电缆的方法
[0001]相关申请的交叉引用
本申请是2007年I月26日提交的美国临时申请N0.60/886，905和2008年I月28日提交的名称为“网络通信系统和分段可寻址的通信组件盒、电缆和控制器”的美国非临时专利申请N0.12/021,076的部分继续申请，并要求所述专利申请的优先权，这两件所述申请在此以参考的方式全文并入。
【背景技术】
[0002]光纤(fiber optic)电缆通常存在两种主要类型，也就是说单模和多模。单模通常用于较长的连续电缆主干(诸如城市外部网络和长途广域网)，其中多模用于诸如在建筑物内的较短的距离。多模光纤电缆由于结构火灾而通常形成大得多的损坏威胁并需要承受明显较高的温度。
[0003]由于通过衰减或扰动而使光信号退化至无法使用的状态的光承载特性(其导致在3000英尺之后无法使用的信号)，所以利用多模光纤的光纤电缆通常具有距离限制。
[0004]诸如上述类型的用于建筑物内的光纤电缆在用于商业建筑时通常支持压力通风系统(Plenum)或直立(Riser)等级,意味着它们必须能够经得起至少90摄氏度(200华氏度)的温度。同样地，它们的外护套材料当在垂直的直立条件下或在水平空气压力通风系统构造中经受火焰时需要不得维持或允许任何火的迁移。没有该火焰阻燃添加剂的电缆通常可引起火迁移，并通常被地区和国家建筑规范视作非法。
[0005]被定义为压力通风系统或直立标准的光纤电缆通常使用添加至PVC (聚氯乙烯)或聚四氟乙烯型TEP (热增强塑料)的火势阻燃材料，所述压力通风系统或直立标准由任何相应的标准组织(诸如在许多国家注册或认可的(UL)保险商实验室(USA)或(CSA)加拿大标准协会或其他标准组织)准予。PVC型塑料在近似400华氏度的温度时通常燃烧或熔化。聚四氟乙烯型护套通常在600华氏度开始燃烧或熔化。
[0006]光纤电缆通常使用包覆(wrap)或半编织(semi woven)单层的多股芳香族聚酰胺或凯夫拉尔"型纤维。在保持光纤的1/16英寸直径的芯缓冲管上的该编织或包覆用作沿纵向方向提供100+尺磅的应变消除的应变消除系统，以将载荷从包含在缓冲管内的脆性纤维上卸除。该应变消除机理考虑了(allow for)光缆通过导管系统的牵引而无需担心由于向光纤施加过度的纵向应变而损坏光纤。
[0007]通常，双芯多模光纤电缆使用1/16英寸直径的缓冲管，以将玻璃光纤包含在内，并且该管通常由特氟隆?或类似的透明塑料制成。该管的直径是最小的，但是足够包含双芯色键纤维，并可包含多达4根的离散纤维。
[0008]典型的双芯多模或单模光纤电缆在直径分别为50 μ m和62.5 μ m或9 μ m的纤维上使用彩色护套。该彩色护套继而覆盖有类似分级至200° F或90°C的最高有效工作温度的透明涂层的聚酰亚胺覆盖层。然后涂覆该基本玻璃直径，以不管芯玻璃纤维为50μπι还是62.5 μ m的直径，使每股光学玻璃的总直径达到125 μ m的总直径。这导致用于50 μ m的多模光纤的玻璃上有12.5/2 μ m=6.25 μ m的附加增强。比较起来，单模光纤减小的总直径在直径上仅为9 μ m,并因此明显更易受物理损坏。
【发明内容】
[0009]在一个实施例中，本通信电缆及用于制造该通信电缆的方法提供一种高温双芯光纤系统，其设计成在比当前90°C或200° F的压力通风系统/直立等级的电缆高得多的温度范围内工作。结合在本通信电缆及用于制造该通信电缆内的实施例提供双芯50 μ mX 125 μ m多模光纤电缆，其在较高的温度时能够经得起比传统的62.5 μ m纤维更大的机械力和明显超过单模9 μ m纤维的机械力。该光纤电缆分阶段的制造允许芯缓冲管设计有利于只有简单的缓冲管的产品，以在无强度要求时使空间最小。
[0010]在另一实施例中，本通信电缆及用于制造该通信电缆的方法为简单的双芯光纤护套电缆提供凯夫拉尔?/芳香族聚酰胺双偏置织物(aramid dual bias weave),并替代性地提供单独的缓冲管的24对或更多对的多通道电缆，所述多通道电缆全部具有带凯夫拉尔?/芳香族聚酰胺全面增强的相同基本缓冲管部件。
[0011]在本通信电缆及用于制造该通信电缆的方法的优选实施例中，由多模光纤系统的设计提供对较高温度的恢复力和较高的机械损伤恢复力。该通常受限的长度分布系统通过后面经媒介转换器的、长度最高达3000英尺的光纤段的接合而被大大克服，从而允许获得无限制的或无限的长度。
[0012]在本通信电缆及用于制造该通信电缆的另一实施例中，单根光纤包括高温硅基玻璃，该高温硅基玻璃在不明显减损光传输能力的情况下经得起较小直径的半径弯曲。弯曲半径减小的恢复力比先前通过任何其他光纤中相同的损失额获得的小直径弯曲的正常数量多5至10倍的大小；这再一次明显提高电缆的效率，并且甚至可能挑战多模电缆的任何英尺长度极限的历史记录(通常为3000英尺)。
[0013]在此描述的本通信电缆及用于制造该通信电缆的方法的各种实施例源自于 申请人:在被称为压力通风系统或直立等级的电缆的传统商业电缆的多次历史故障方面的经历。电缆热评级的该过时分类已被不断证明当火灾威胁任何区域时(从而切断由这些类型的电缆所提供的任何通信路径)，其在建筑物通信系统中是无效的。这在历史上使光纤电缆比它们的铜对应物易受损得多。通信挽救生命，并且在如同火灾之类的危险事件期间，任何时候能维持那些通信，就更可能减少生命损失。 申请人:认识到的是，解决方案从用于这些电缆的玻璃开始，并且众所周知的是，这类高温玻璃及相关的高成本使得正常的解决方案几乎承担不起或者难以获得。因此， 申请人:已形成新的和独特的硅玻璃与外侧硅橡胶护套方式的融合，并将基本产品直径减小至优选的50 μ m内径的玻璃纤维。与较小的直径然而较厚的外涂层结合的该新的高温玻璃在仍然比得上优选的125 μ m的多模光纤的准予直径的同时，为这些类型的纤维提供增加的拉伸和对机械损伤的侧面抗冲击性。
[0014]然后，优选地将这两根纤维或成对光纤包含在具有250 μ m厚壁的1.5mm直径的耐热硅树脂管内。于是，该优选的构造变成在经受较高的温度的小的有限空间(其中不需要机械保护)中仅有缓冲管的“微型多模光纤”设计。
[0015]在本通信电缆及用于制造该通信电缆的方法的另一实施例中，代替利用单层十字形编织芳香族聚酰胺或凯夫拉尔?型纤维，选择沿相反方向的双层，以提高被保护的光纤对和硅橡胶缓冲管的纵向力或抗张强度。在该实施例中，这些芳香族聚酰胺/凯夫拉尔?材料的双反向层可如在双芯设计中那样单独地应用于单个硅橡胶缓冲管，或者如在此描述的设计中的24对的情形(但不局限于此)那样，围绕多个硅橡胶缓冲管成束。在这样的24对设计的情况下，在电缆芯处另外包含芳香族聚酰胺/凯夫拉尔?束状芯明显增强该多对电缆设计的纵向力处理能力。
[0016]在本通信电缆及用于制造该通信电缆的方法的优选实施例中，最终的热和机械防护层为电缆的外护套上的硅橡胶的独特应用。该外护套厚度近似为1_，具有3.2_的总外径。护套形成并以这样的方式应用，使得在芳香族聚酰胺/凯夫拉尔?纤维上提供紧配合，从而排除任何空气袋的形成，这种形成在高热量情形下可能促进燃烧或空气循环。
[0017]在此公开的实施例在提供通常与纤维光纤相关的抗热损伤性的明显增强的同时，克服了当前的光纤电缆的限制和成本。另外，本发明的实施例提出新的、非显而易见的电缆护套、纵向强度构件、缓冲管部件增强的温度处理能力和改善的高温光学玻璃。
[0018] 申请人:提供作为各种标准塑料、热增强塑料和特氟隆?的替代物的硅橡胶材料的使用，其明显增强通信电缆的热生存能力。另外， 申请人:提供增强的硅石/硅树脂混合物的使用，其明显增强高温下的抗热损伤性。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]以下参考在此以参考的方式并入的附图详细描述本发明的说明性实施例，并且其中:
图1是示出根据本发明的实施例的通信电缆的横截面的例图；
图2是示出根据本发明的另一实施例的通信电缆的横截面的例图；
图3是示出根据本发明的又一实施例的通信电缆的横截面的例图；
图4是用于本发明的实施例的多纤维熔接盘的侧视图。
【具体实施方式】
[0020]在本通信电缆及用于制造该通信电缆的方法的优选实施例中，提供一种高温光学玻璃，其能够经得起超过800华氏度范围的温度。优选地，2-50 μ mX 125 μ m多模光纤同时被涂覆彩色层并且借助相似的高温聚酰亚胺塑料进行机械保护，这使总直径为125 μ m并使缓冲色为自然色和蓝色，以用于容易的极性识别。在四芯设计编组中，附加的黄色和红色用于更容易的识别。
[0021]如图1-3所示，在第一步骤中，优选地将二根并且最多为四根的光纤放置在高温保护硅橡胶缓冲管内，以提高它们的热处理特性。如图1所示，该硅橡胶缓冲管优选地外径近似为I毫米。
[0022]在图1中，在该阶段的增强了热和机械性能的产品的性质现在可用于称为微型丽双芯或四芯光纤设计的独立产品的定义，适于在温度可能提高但机械损伤明显减少的装备内使用。
[0023]在第二步骤中，应用双层相反方向的编织芳香族聚酰胺或凯夫拉尔?型材料，以提供避开否则可能损坏在内的精细玻璃纤维的力的增强的抗张强度。这些编织股的单独的多股性质增强了明显的纵向力处理能力。如图2所示，如果只有单个缓冲管被编组，则其肯定为双芯或四芯电缆设计。
[0024]如图3所示，如果需要将单一双芯微型缓冲管在相同的总电缆设计内编组成多通道，则可将芳香族聚酰胺/凯夫拉尔?双反向编织层放置在缓冲双芯光纤线的整个组上。在单一外保护罩内对双芯线作这种单独的编组的原因是有利于容易地用连接器连接(connectorizing)单独的对。类似地,如图4所示,如果需要拼接或稱联多通道,则可将共族型(common race type)熔接盘用于热结合。
[0025]如图2-3所示，在第三步骤中，在芳香族聚酰胺/凯夫拉尔?保护的抗张强度构件上应用如在此所描述的外保护护套，其提供高温耐热硅橡胶的又一较重的护套。
[0026]在优选实施例中，具有双层芳香族聚酰胺/凯夫拉尔"编织纱的电缆的标称最大拉伸载荷在安装期间额定为450N，并在使用中具有实际200N的等级，以支持长的悬置应用。
[0027]如图3所示，在另一实施例中，将附加的3.5mm的芳香族聚酰胺/凯夫拉尔?绳索放置在多对电缆的中心内，以便为甚至更大的负荷承载能力提供大得多的抗张强度能力。可在每根电缆端处固定该中心增强的绳索，从而传递向电缆施加的任何纵向应力，以免影响在内的精细的玻璃纤维。
[0028]在应变释放系统(SRS)内使用的芳香族聚酰胺/凯夫拉尔?材料还具有比正常高的耐热性质，以在将来确保在本通信电缆及用于制造该通信电缆的方法内没有单一的组分降低整个电缆的生存能力。
[0029]在本通信电缆及用于制造该通信电缆的方法的实施例中，图2所示的完全组装的通信电缆的标称直径近似为3mm。在图3所示的实施例中，完全组装的通信电缆的总直径类似地为9mm。多对电缆内或多或少的对成比例地改变电缆的直径。
[0030]在图1所示的实施例中，如果每根双芯缓冲管内的配对从现有的2根光纤增加至4根光纤，则多对Telco型电缆的总直径不会改变。
[0031]图1-3所示的通信电缆的最小弯曲半径额定为在安装或装载期间是15X任一电缆包装的标称直径，和在使用时的1X任一电缆的标称直径。
[0032]包装的高温光学玻璃和折射涂层构造优选地在大约4mm的减小的芯(100圈时)的情形下具有不超过1.5dB的标准损失率。
[0033]图1-3所示的实施例中的成品的工作温度可为-65 0C (-85 ° F)至+250 0C (+482° F)，而存储器的非工作温度可为-40°C (-40° F)至+70°C (+158° F)。
[0034]一旦施加最高包括1200华氏度的温度的热量，只要没有向光缆施加的运动，纤维的非物理应力高温等级就在操作中保持。
[0035]玻璃和相关的折射涂层的光学性质在1300nm的标称工作频率处优选地提供为不超过 1.5dB/km。
[0036]早先的详细说明是关于用于实现本发明的少量实施例的，并且不用于在范围方面作限制。本领域的技术人员立即设想用于在不同于所详细描述的其他领域中实现本发明的方法和变体。下列权利要求阐释通过更多细节公开的本发明的许多实施例。
【权利要求】
1.一种光通信电缆组件，包括: 光纤，其包含经得起超过800华氏度温度的高温硅基玻璃； 一个或多个缓冲管，用于将光纤编组为通道； 双层反向偏置织造的芳族聚酰胺或凯夫拉尔?型纤维，其包围一个或多个缓冲管； 外护套，其包围双层反向偏置织造的芳族聚酰胺或凯夫拉尔"*型纤维。
2.如权利要求1所述的光通信电缆组件，其中，一个或多个光通信电缆组件通过媒介转换器接合，每个光通信电缆组件的长度最大为3000英尺。
3.如权利要求1所述的光通信电缆组件，其中，二根到四根的光纤放置在一个或多个缓冲管内。
4.如权利要求1所述的光通信电缆组件，其中，光纤经得起较小直径的半径弯曲，弯曲半径减小的恢复力多5至10倍的大小。
5.如权利要求1所述的光通信电缆组件，其中，外护套为包含硅橡胶的热和机械防护层。
6.如权利要求1所述的光通信电缆组件，其中，外护套包含硅橡胶的应用。
7.如权利要求1所述的光通信电缆组件，其中，光纤被编组为多个成对的通道，每个成对的信道被一个或多个缓冲管包围，并且其中，多个成对的通道被双层反向偏置织造的芳族聚酰胺或凯夫拉尔?型纤维包围。
8.如权利要求1所述的光通信电缆组件，其中，一个或多个光通信电缆组件的每一个的标称最大拉伸载荷在安装期间额定为450N，并在使用中为200N。
9.如权利要求1所述的光通信电缆组件，其中，进一步包含芳族聚酰胺或凯夫拉尔1绳索，其位于双层反向偏置织造的芳族聚酰胺或凯夫拉尔《型纤维的中心。
10.如权利要求9所述的光通信电缆组件，其中，所述绳索的直径约为3.5mm。
11.如权利要求1所述的光通信电缆组件，其中，一个或多个光通信电缆组件的每一个的标称直径约为3mm。
12.如权利要求1所述的光通信电缆组件，其中，一个或多个光通信电缆组件的每一个的标称直径约为9mm。
13.如权利要求1所述的光通信电缆组件，其中，一个或多个光通信电缆组件的每一个具有在安装期间15倍于电缆组件标称直径的最小弯曲半径或者在使用时10倍于电缆组件标称直径的最小弯曲半径。
14.如权利要求1所述的光通信电缆组件，其中，至少24对或更多的光纤位于双层反向偏置织造的芳族聚酰胺或凯夫拉尔?型纤维内。
15.如权利要求1所述的光通信电缆组件，其中，一个或多个缓冲管为耐热硅树脂。
【文档编号】G02B6/44GK104459908SQ201410241847
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2009年10月6日 优先权日:2008年10月6日
【发明者】加尔文·H·伍斯兰 申请人:加尔文·H·伍斯兰