有中继海底光缆绝缘层修复用注塑模具，注塑系统及修复工艺的制作方法

本发明涉及光缆修复技术领域，具体涉及一种有中继海底光缆绝缘层修复用注塑模具，注塑系统及修复工艺。

背景技术：

目前，海底光缆的绝缘层破损大多都是通过绕包修复暨剥除问题点绝缘层，缠绕低密度聚乙烯带，并加热烘烤融化的方式来修补的。参见附图1-4，具体修复工艺为：1.将缆芯撑直、固定，修复部分处于中间，留有可操作空间；清洁缆芯表面的油污、灰尘等；2.将缺陷处pe层削除，漏出内层结构(光单元、导体等)，将缺陷处两端初步削成应力锥型，再沿锥角斜坡向下方向对应力锥进行进一步的圆整处理，然后再对锥角表面进行修磨。清除应力锥和裸露出的内层结构表面的碎屑物，然后对其表面进行清洁，用细鱼线对应力锥细端头进行处理，去除端部不规整部分，并清除端头处碎屑；3.将聚乙烯带层层紧密缠绕到处理过的所需修补的位置；4.将聚四氟乙烯带搭盖紧密绕包在聚乙烯带的外面；5.将玻璃丝带紧密搭盖绕包在聚四氟乙烯带的外面；6.将铜带紧密搭盖绕包到上层带材的表面，保证其将内层的玻璃丝带完全包覆；7.用喷灯在绕包的铜带对绕包有聚乙烯带的部分进行烘烤，烘烤过程中，要时刻保证喷灯火焰在修补范围内往复移动，确保修补位置各处受热均匀；8.烘烤结束后，立即用湿抹布对其表面进行冷却、定型，冷却后，将绕包的铜带、玻璃丝带、聚四氟乙烯带依次去除；若观察到修复部分内有可视分层现象，则需重复以上加热和冷却步骤，直至烘透绕包的聚乙烯带；9.用玻璃片棱角对修复部分表面进行处理，削除缆芯明显偏大或表面不圆整的部分，用砂布做进一步的打磨处理，保证缆芯的圆整、均匀。

上述的修复方法虽然对于无中继的海底光缆的绝缘层问题修复能满足要求，但却有以下几个比较重大的缺陷：

1.由于有中继海底光缆绝缘层厚度为4.8mm，而无中继海底光缆绝缘层厚度为2.7mm，绕包修复法的有效修复范围在3.5mm以下，对于无中继海底光缆可以完全满足修复要求，但是无法满足有中继海底光缆的问题修复，最内层靠近铜管的一侧绕包带呈现分层现象，无法受热融化形成有效的绝缘层。

2.由于采用pe带绕包烘烤加热的方式没有一定的压力，绕包后在高压力下很容易产生收缩影响性能，从而影响成品缆在深海下使用的可靠性。

3.修复后的海缆无法通过关于有中继海底光缆的性能测试。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种有中继海底光缆绝缘层修复用注塑模具，采用该注塑模具修复海底光缆，能够增加绝缘层成型后的抗压性能，修复后各项性能满足有中继海底光缆性能要求。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种有中继海底光缆绝缘层修复用注塑模具，包括相互配合的上模和下模，所述上模和下模均包括一主模和一体成型于所述主模两侧的副模，所述主模内形成有用于成型光缆绝缘层的模腔，所述副模内形成有与所述模腔连通、用于固定光缆的缆线固定孔；所述主模的一侧设有与所述模腔连通的注料口，另一侧设有至少一个与所述模腔连通的排气孔。所述主模和副模上均设有多个冷却水流道。

本发明中，所述副模起到了夹持和固定缆芯的作用。所述冷却水流道能够与外部冷却水循环系统连接，从而可控地对主模和副模进行冷却。

作为优选，所述主模上设有多个用于连接加热棒的加热孔。

作为优选，所述主模上设有多个测温孔，将热电偶放入所述测温孔内，即可实时监测主模的温度。

作为优选，所述上模上设有一对把手。更优选地，所述一对把手对称地设置于上模两侧地副模上。

作为优选，模腔内喷涂有特氟龙涂层，以减少起模时的粘滞性，使缆身表面更光滑。

本发明另一方面还提供了一种有中继海底光缆绝缘层修复用注塑系统，包括挤出机、冷却水循环系统以及前述的注塑模具，所述挤出机的排料口与所述注塑模具的注料口连接，所述冷却水循环系统与所述注塑模具的冷却水流道连接。

本发明另一方面提供了一种采用前述的注塑系统的有中继海底光缆绝缘层修复工艺，包括以下步骤：

s1：处理待修复光缆以使待修复处形成应力锥，将所述光缆放入模具内，锁合；

s2：预热模具，接着向模具内注料以排出模腔内的空气；

s3：闭合模具的排气孔，继续向模具内注料，使得模具内压力达到7mpa-10mpa；保持压力不变，调节模具温度至190℃-200℃，保持5min-10min；

s4：对模具进行梯度降温和梯度降压，至常温常压后，拆模，得到修复后的光缆。

本发明中，采用梯度降温制度，有利于减缓温度势差，消除塑化不良，气泡裂纹等问题。

作为优选，步骤s1中，应力锥的长度为10mm-15mm，角度为15°-25°，露出的铜管的长度为45-55mm。

作为优选，步骤s2中，所述模具的预热温度为150℃-160℃。

作为优选，步骤s2中，向模具中注料前，还包括对挤出机进行预排料以消除挤出料中的杂质的步骤。

作为优选，步骤s4中，所述梯度降温具体为：

将模具温度降至150℃-160℃，保温2min-5min；再降温至110℃-120℃，保温2min-5min；接着继续降温至常温；

所述梯度降压具体为：

将模具保压2min-5min，接着降压至2.5mpa-3mpa，保压2min-5min；再继续降压至常压。

本发明中，所述常温常压指的是可以拆模的温度和压力，例如温度可以为50℃或以下，压力可以为0mpa。

作为优选，所述降温的速率为0.2℃/s-0.3℃/s，降压速率为0.1mpa/s-0.2mpa/s。

作为优选，步骤s4后还包括切除排气孔尾料和注料口尾料，打磨光缆表面，使缆外径合格的步骤。

本发明的有益效果：

本发明的有中继海底光缆绝缘层修复工艺，在修复过程中通过对模具内的聚乙烯进行施加压力，从而增加绝缘层成型后的抗压性能，修复后的光缆的各项性能均能满足海底光缆的性能要求。

本发明的有中继海底光缆绝缘层修复工艺，能够修复在绝缘层生产过程中出现的气泡、鼓包等异常，是目前唯一适合有中继海底光缆绝缘层的修复方法。

附图说明

图1是现有技术中修复海底光缆绝缘层时处理应力锥的示意图；

图2是现有技术中绕包各层整体剖面视图；

图3是现有技术中绕包各层局部示意图；

图4是现有技术中修复完成示意图；

图5是本发明实施例1中的注塑模具的整体结构示意图；

图6是图5中下模的结构示意图；

图7是本发明实施例2中应力锥的整体示意图；

图8是本发明实施例2中模具的温度和压力变化曲线图；

图9是本发明实施例2中修复后的光缆照片；

图中标号说明：1、上模；2、下模；3、主模；31、注料口；32、排气口；33、加热孔；34、测温孔；35、模腔；4、副模；41、缆线固定孔；5、冷却水流道；6、把手。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

实施例1：有中继海底光缆绝缘层修复用注塑系统

本实施例中，所述“前”、“后”、“左”、“右”等方位描述为相对于附图5中的方位所说。

本实施例提供了一种有中继海底光缆绝缘层修复用注塑系统，包括挤出机、冷却水循环系统以及注塑模具。

具体的，请参见图5-6，所述注塑模具包括相互配合的上模1和下模2。其中，上模1和下模2均包括一主模3和一体成型于主模3左右两侧的副模4，主模3内形成有用于成型光缆绝缘层并喷涂特氟龙的模腔35，副模4内形成有与所述模腔35连通、用于固定光缆的缆线固定孔41。所述副模4起到了夹持和固定缆芯的作用。

主模3的前侧设有与模腔35连通的注料口31，后侧设有一对与所述模腔35连通的排气孔。其中注料口31处可固定安装注料接头，以与挤出机连接；排气孔可通过对应的排气螺钉和内六角螺钉实现排气和密封。

主模3和副模4上均设有多个冷却水流道5，该冷却水流道5能够与外部冷却水循环系统连接，从而可控地对主模3和副模4进行冷却。

本实施例中，主模3上设有四个加热孔33，在进行加热时，将加热棒连接到加热孔33中，即可实现加热。主模3上设有三个测温孔34，将热电偶放入所述测温孔34内，即可实时监测主模3的温度。

本实施例中，上模1两侧的副模4上对称地设置有一对把手6，该把手6通过螺钉固定连接于副模4上。

挤出机的排料口与注塑模具的注料口31连接，冷却水循环系统与注塑模具的冷却水流道5连接。

实施例2：有中继海底光缆绝缘层修复工艺

一种采用实施例1的注塑系统修复有中继海底光缆绝缘层的修复工艺，包括以下步骤：

1.找到绝缘层气泡位置，用美工刀等工具将绝缘层剥除，露出50mm铜管，在修复位置两端刮出应力锥，长度为10mm，应力锥角度约25°。用鱼线将铜管表面清理干净，应力锥段用酒精清理干净。

2.将处理好的缆放入模具内，使缆在模具内保持平直、对称，应力锥细的一端在模具排气口外侧。

3.将加热棒和冷却水管连接到模具上，其中冷却水下模连接进水管，上模连接出水管。

4.将上模放置到下模上，固定好后按照对角将锁模螺钉拧紧，外侧4个螺钉力矩为60n*m，内侧4个螺钉力矩为80n*m。

5.将注料接头固定于模具的注料口上，使其与模具的接触面没有缝隙，再喷洒少量的脱模剂。

6.将热电偶放入模具的测温孔内，模具两边的缆用夹具固定，夹具要紧贴模具，防止缆横向偏移。

7.将排气螺钉拧到模具的排气孔上，用于密封的内六角螺钉不拧。

8.将挤出机控制箱、冷却水箱开关打开，加热挤出机和模具、挤出机温度设定为140℃、180℃、220℃；模具温度设定为100℃、100℃、100℃。

9.在挤出机、模具温度达到设定值后，点击排料按钮，设定转速为5rpm；重新设定模具温度为160℃、160℃、160℃，如果螺筒里面没有噪音，逐步提速至25rpm，待挤出机排出的pe料没有杂质后，将排料速度降为5rpm。

10.待模具温度达到160℃后，停止排料，移动模具架，将挤出机排料口和模具进料口连接，并用连接件固定(连接位置没有缝隙，平齐)，卡箍上螺钉，锁紧力矩为65n*m。

10.开始注料，逐步增速至25rpm。观察排气孔，当pe料从排气螺钉孔中流出时，计时排料2分钟后，将速度降为5rpm，拧上内六角螺钉，将压力设为9mpa，改为恒压模式，排料2分钟后，拧紧内六角螺钉。

11.所有排气螺钉锁紧后,观察模具压力，在压力达到9mpa时，将模具温度设为200℃，双击恒压模式，防止模具压力过大导致炸模。

12.模具温度达到200℃时、压力达到9mpa时，保持该状态5分钟，期间模具压力会有较小变化，属于正常现象，5分钟后将模具温度设定为180℃、180℃、180℃，压力设为9mpa，模具温度降到设定温度(180℃)、压力达到9mpa时继续降温。

13.重新设定模具温度为160℃、160℃、160℃，压力设为9mpa，在模具温度降到设定温度(160℃)、压力达到9mpa时，保持该状态2分钟后继续降温。

14.重新设定模具温度为140℃、140℃、140℃，压力设为9mpa，在模具温度达到设定温度(140℃)、压力达到9mpa时，继续降温。

15.重新设定模具温度为120℃、120℃、120℃，压力设为9mpa，在模具温度降到125℃时，将压力设为3mpa，到模具温度降到120℃，压力达到3mpa时，保持2分钟后继续降温。

16.重新设定模具温度为100℃，压力设为3mpa，在模具温度降到设定温度(100℃)、压力达到3mpa时，继续降温。

17.重新设定模具温度为80℃，压力设为0mpa,在模具温度降到设定温度(80℃)时，继续降温。

18.在模具温度降低至80℃，电机转速为0时，停止排料；等模具温度降到50℃时，打开左侧机箱门，断开模具加热棒控制开关，将上模测温部件取下，妥善放置；将注料固定装置拆卸下来，将挤出机和模具分开，拆掉注料装置，关掉水箱水泵，将模具上模加热棒线的插拔头拔出，将上模冷却水管拔掉。

19.将锁模螺钉按照对角法依次拧开，取下放好，用起模螺钉将模具起开，敲打排气螺钉，使其和模具分离，两人合力将模具抬下放好，取下排气螺钉，将缆取出。

20.用游标卡尺测量缆外径，用老虎钳将排气孔尾料剪断，用鱼线将注料口尾料切断，保留底部，用美工刀、玻璃片打磨缆表面，将飞边、尾料清理干净，使缆外径合格。

21.用铜刀、螺丝刀等工具将模具、螺钉、排气螺钉清理干净，拧出起模螺钉。

效果对比

对修复后的海底光缆进行性能测试，结果显示，其在光性能、电性能、机械性能等测试项目中均测试合格。

对绝缘层产生的各种问题诸如气泡、空洞、鼓包、拉伤、划伤、压伤、烫伤等绕包无法修复的问题均可以完美解决。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。