自支撑高架通信/电力线缆的制作方法

本发明涉及一种自支撑高架通信/电力线缆。

自支撑高架通信/电力线缆广泛用于架空或悬空安装，其包含被悬挂在电线杆或周围建筑物上的线缆。所述线缆可以包括光纤导体和电导体，从而在同一线缆中集成了光纤导体的高比特率性能和电导体的电信号/电力输送能力，因此给用户带来了操作和安装的好处。

在已知的自支撑高架通信/电力线缆中，所谓的8字型线缆在实现高性价比的架空安装方面得到充分地肯定。这些线缆包括按8字构型相互有效连接的支撑部和传输部。支撑部包括在安装期间将被连接到电线杆的承力索，而传输部包括光纤导体和电导体。

申请人发现在安装和操作中，自支撑高架通信线缆承受可能外部负载所引起的应力。这些外部负载可能是由例如环境天象所引起的，比如结冰和/或刮风。

强度和/或保护构件应当被正确地布置在线缆内，从而提供对抗上述外部负载的所需结构强度、以及避免导体(尤其是光纤导体)的过载和应变，否则传输质量可能受影响并且光纤导体可能断裂。

“loosetubefig.8-installationinaerial,upto80mspan”(8字松管长达80m跨距的架空安装)手册(prysmian集团，2012)涉及一种8字光缆，其具有中心强度构件和多个围绕中心强度构件被sz绞合且包含光纤的松管。预想有周边强度构件。

us5,095,176涉及一种包含传输部和支撑部的8字架空线缆。传输部包括具备多个传输介质的芯部。传输介质可以包括多个绝缘金属导体或多个光纤。所述芯部被封闭在护皮系统中。护皮系统的第一组件是一种围绕芯部缠绕的金属屏蔽层。包围屏蔽层的是给线缆提供机械保护的外侧第二金属屏蔽件。

us6,861,590涉及一种包括负载承担部和通信传输部的8字线缆。通信传输部包括光纤和/或电线。增强构件被设置在通信传输部中。光纤围绕所述增强构件布置。为了保护光纤，一种相对软的层(比如纺线或胶冻)围绕所述光纤设置，并且带围绕纺线层进行缠绕。

us5,777,260涉及一种具备内侧导体和外侧导体的共轴线缆。中间层被布置在外侧导体上。所述中间层具有凹槽，至少一个光波导被布置在凹坑中，该凹槽围绕线缆轴线螺旋地延伸。增强元件和/或支撑元件被引入中间层，从而增强抗拉强度。在一个实施例中，提供8字线缆，其中形成两个内侧空间。所述混合线缆被容纳在较大的内侧空间中，而较小的内侧空间中能随后引入光波导或其他传输元件。8字线缆能利用连续的夹具被固定到载体线缆，从而形成架空线缆。

us5,917,977涉及一种包含芯部段、抗拉强度段、导体与防水段、铠装带以及外护套的复合线缆。芯部段包括设置在缓冲管内的光纤导体。抗拉强度段包括强度构件，例如具有围绕缓冲管的螺旋层的浸渍玻纤构件。导体与防水段包括围绕强度构件被绞合的绞扭导体对。导体与防水段也可以包含一个或多个光纤导体。铠装带包括例如钢带材料并提供电屏蔽和啃咬防护。可以在没有强度构件的情况下，形成一种低成本易制造的复合线缆。

申请人发现在现有的8字线缆中设置强度元件和/或保护元件，这导致线缆尺寸和重量的增加，然而期望的是自支撑高架线缆尽可能地小和轻以提供对环境现象的最小阻抗。

此外，设置强度元件和/或保护元件能降低线缆柔性，然而期望的是保持充分的柔性以便于安装操作。

申请人发现在8字自支撑高架线缆中，电导体当围绕位于传输部中心的光纤导体被绞合时，能作为光纤导体的强度/保护元件。

申请人获得一种8字型自支撑高架通信/电力线缆，其中为了避免对外护皮之外的强度和/或保护构件的需求，利用电导体的存在来实现光纤导体抵抗外部负载所需的增强和保护作用，从而不增加线缆尺寸和重量，也不降低线缆柔性。

所以，本发明涉及一种自支撑高架通信/电力线缆，包括按照8字构型相互布置的支撑部和传输部，其中传输部在其中心位置处包括光纤导体，并且在光纤导体的径向外侧位置处包括围绕所述光纤导体被绞合的电导体。

光纤导体可以包括单根光纤或优选地多根光纤，以及容纳光纤的缓冲管。

尤其适合于本发明的光纤是e型光纤g657a1或者g657a2。

缓冲管优选由聚合材料制成。聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)是尤其推荐的材料。更优选地，缓冲管由具有2至5mpa抗拉模量的聚合材料制成。

在本发明的线缆中，光纤导体在传输部中心的布置以及电导体围绕光纤导体的绞合允许光纤导体得到合适地保护免于受到线缆在操作中所经受的外部负载的影响，并在不需要在线缆中提供额外增强和/或保护构件的情况下提供具备所需结构强度的线缆传输部。实际上电导体自身作为线缆传输部内的强度元件以及光纤导体的保护元件。

通过基本彼此等间距地布置电导体、以及使电导体围绕光纤导体被绞合，能获得所需的增强和保护作用。在三个电导体的情况下，它们围绕光纤导体彼此间隔120°进行布置；在四个电导体的情况下，它们围绕光纤导体彼此间隔90°进行布置，以此类推。

优选地，至少三个电导体围绕光纤导体被布置和绞合。

更优选地，多于三个电导体围绕光纤导体被布置和绞合，从而提供更好的对外部负载的防护以及更大的结构强度，另外还增加了线缆的通信传输能力。

有利地，电导体围绕光纤导体被基本均等地分布且绞合，或者被均等地分成围绕光纤导体被绞合的多个子单元。电导体围绕光纤导体的基本均等分布或分组有助于将光纤导体保持在中心位置，以及防止光纤导体的任何变形和有害弯曲。

本发明的电导体可以是包含由导电材料制成的导电芯部以及由电绝缘聚合材料制成的围绕该芯部的绝缘层的独立导体。保护护皮可以围绕绝缘层。

独立电导体传输电力，尤其是低压电力(小于1kv)。

本发明的电导体可以是铜线对，每个铜线对包括可选彼此绞扭的两根绝缘电导体。铜线对的绝缘导体可以被聚合材料的共同护套覆盖。

铜线对被用于通信和数据传输。

本发明的线缆包括独立电导体和铜线对。

铜线对的优选方案提供五个子单元，每个子单元包括两个铜线对，或者铜线对的优选方案提供四个子单元，每个子单元包括四个铜线对，有利地，上述子单元围绕缓冲管被sz-绞合。

优选地，本发明的线缆的传输部在光纤导体的径向外侧位置处包括围绕光纤导体绞合的分组为多个子单元的电导体。通过均等地将电导体分组为多个子单元(更优选地分为至少三个子单元)获得了特别的优势。

通过在前述每个子单元中提供多个电导体(例如每个子单元九个)能获得更大的优势。

所述子单元优选地围绕光纤导体被基本均等地彼此隔开。

子单元或电导体围绕光纤导体的均匀分布、再加上子单元或独立电导体围绕光纤导体的绞合，这在传输部的周向和纵向上允许均质的保护和增强作用，并且降低或避免光纤导体缓冲管变形的风险。

电导体能被绞合在一起，优选地按照sz构型。

优选地，子单元按照sz构型围绕光纤导体被绞合。

电导体或子单元围绕光纤导体的绞合、以及子单元内的电导体的绞合，这给线缆支撑部提供了在可能牵引应力传播到光纤导体之前对其有效吸收的能力。sz绞合构型允许更好的制造速度和连续长度，且允许更容易地制备用于中跨接入的线缆。

优选地，每个子单元包括由聚合材料制成的带，所述带包裹布置在其中的电导体。

优选地，传输部包括外侧带，所述外侧带缠绕电导体因而也缠绕光纤导体，且被布置在外护皮的径向内侧位置处。所述外侧带优选由聚合材料或者聚合物/铝制成。外侧带用于在制造中防止与外护皮粘结和/或在操作中辅助剥离线缆。

本发明的线缆的支撑部被用于将线缆连接到电线杆，且具有负载承担功能。

优选地，自支撑高架通信线缆包括包裹所述支撑部和所述传输部的8字形外护皮。

优选地，本发明的线缆还包括防水填料，从而防止传输部可能在内部传输水。防水填料被设置在围绕传输部的外护皮内的任意位置。在传输部包括围绕光纤导体的缓冲管的情况下，防水填料被设置在缓冲管的内侧和/或外侧。

有利地，本发明的线缆还包括金属带(优选铝带)形式的防潮层，其作为围绕传输部的外护皮的内表面的衬里。

防潮层提高了传输部对水和潮气的防护，且保证长期有效的电绝缘和机械阻抗。

对本说明书和后附权利要求而言，除非另有说明，所有的数字表达的数量、量、百分比等等，都将被理解为在所有情况下都受到词语“约”的修饰。而且，所有的范围包括已公开的最大值和最小值的任意组合，还包括可能被具体列举或未被列举的任意中间范围。

另外，“一个”或“一”被用于描述本发明的多个元件和组件。这只是为了便利和给出本发明的大致描述。这些描述应当被理解为包含了一个或至少一个，单数也包含复数，除非明显具有其他的含义。

本发明的其他特征和优点通过下面优选实施例的详细描述被更加清晰地呈现，该描述仅以非限制示例的方式被提供，且参考了附图。在所述附图中：

图1是根据本发明示范实施例的自支撑高架通信/电力线缆的示意剖视图；

图2是图1的线缆的一部分的示意透视图；

图3是根据本发明示范实施例的另一种自支撑高架通信/电力线缆的示意剖视图；以及

图4是根据本发明示范实施例的又一种自支撑高架通信/电力线缆的示意剖视图。

在图1中，以附图标记100表示根据本发明的自支撑高架通信/电力线缆的实施例。

线缆100包括按照8字构型相互布置的支撑部20和传输部30。

支撑部20和传输部30被限定在由聚合材料(优选高密度聚乙烯(hdpe))制成的8字外护皮40的不同部分内。护皮40包括将支撑部20与传输部30相互连接的中间部50。

支撑部20和传输部30具有大致圆形的截面。

支撑部20包括承力索21，该承力索21在线缆100安装期间将被连接到电线杆(未画出)，可以由玻璃增强聚合物制成或优选地由钢制成。

传输部30在其中心位置处包括具有缓冲管32的光纤导体31，缓冲管容纳多根光纤32a。

缓冲管32在传输部30内被同轴地布置。

缓冲管32内的光纤32a的数量能依据传输要求而变化。该数量例如在1至12之间变化。

每根光纤32a包括玻璃芯部、以及在玻璃芯部的径向外侧位置处且由聚合材料(例如丙烯酸酯)制成的一个或两个涂层。

缓冲管32由聚合材料制成，例如聚对苯二甲酸丁二醇酯。

传输部30还包括在光纤导体31的径向外侧位置处的三个子单元35a,35b,35c，每一个子单元包括九个铜线对36。为了说明清楚，附图标记36只关联到上述铜线对之一。

铜线对36被绞合在一起，并被聚合材料(例如聚丙烯)制成的带37缠绕。

根据传输要求，子单元35a,35b,35c的数量能多于三个，并且每个子单元35a,35b,35c内的铜线对36的数量能少于或多于九(例如从二至一百)。在目前的例子中，铜线对36被均等地分成子单元35a,35b,35c。

优选地，子单元35a,35b,35c围绕光纤导体31基本等间距地彼此隔开。因此，在图1所示的实施例中，三个子单元35a,35b,35c围绕光纤导体31彼此间隔120°被布置。

如图2所示，图1的线缆的子单元35a,35b,35c围绕光纤导体31被绞合。

图2画出了不具备下述外侧带38的线缆100的传输部30。

子单元、或在本例子中的独立电导体能提供具有合适结构强度的传输部，并保护光纤导体免受安装和/或操作期间线缆可能经受的外部负载。因此不需要额外的保护和/或增强元件，从而避免了线缆尺寸与重量的增加以及线缆柔性的下降。

优选地，子单元35a,35b,35c围绕光纤导体31被sz绞合。

如图1所示，每个铜线对36包括一对绞扭的通信导体36a，每个通信导体包括被聚合材料(例如聚乙烯)制成的电绝缘层包裹的铜线。为了说明清楚，附图标记36a只关联到每个子单元35a,35b,35c中的一个通信导体。

外侧带38被设置在传输部30上，从而围绕光纤导体31缠绕子单元35a,35b,35c。外侧带38优选地由聚合材料制成，例如聚酯。外侧带38纵向地或螺旋地被施加到子单元35a,35b,35c上。

防水填料39被设置成包埋子单元35a,35b,35c和光纤导体31，从而防止传输部30内的任何水流动。防水填料39也被设置在缓冲管32内以包埋光纤32a。

至少一个剥离绳(未画出)被设置在传输部30内且也可能在支撑部20内。

图3画出了根据本发明的自支撑高架通信/电力线缆的另一个实施例，以附图标记200表示。

除非具体指明，否则图3的所有附图标记都表示与图1中相同的线缆元件。

线缆200具有传输部30，该传输部30在光纤导体31的径向外侧位置处包含四个子单元35a,35b,35c,35d，每个子单元包括被绞合在一起且被带37缠绕的五个铜线对36。

单个铜线对36bis也围绕光纤导体31与子单元35a,35b,35c,35d绞合在一起。

在线缆200中，防水填料39被设置成包埋子单元35a,35b,35c,35d、铜线对36bis以及光纤导体31。防水填料39不被设置到缓冲管32内。

图4画出了根据本发明的自支撑高架通信/电力线缆的另一个实施例，以附图标记300表示。

除非具体指明，否则图4的所有附图标记都表示与图1相同的线缆元件。

线缆300具有传输部30，该传输部30在光纤导体31的径向外侧位置处包含四个子单元35a,35b,35c,35d，每个子单元包括绞合在一起且被带37缠绕的五个铜线对36。

独立电导体36ter(包含被电绝缘层41包围的导电芯部42)也围绕光纤导体31和子单元35a,35b,35c,35d绞合在一起。

在线缆300中，防水填料39被设置成包埋子单元35a,35b,35c,35d、独立电导体36ter和光纤导体31。防水填料39不被设置到缓冲管32内。

测试

申请人在根据本发明的线缆100上进行了多次测试。

受测线缆包括容纳最多12根e型光纤(g657a1)的缓冲管。

每根光纤具有1.8±0.1mm的内径(芯部直径)和3.0±0.1mm的外径(包壳直径)。

每个铜线对包括两根均具有0.5mm标称直径且均被聚乙烯绝缘层包围的实心退火铜线，并且每个铜线对具有1.3mm的标称直径。

三个子单元均包括围绕缓冲管被sz绞合的九根通信铜线对。

每个子单元的铜线对被具有一定厚度和2.8±0.4mm宽度的聚酯材料层缠绕。

传输部被填充防水胶冻。

传输部具有0.05mm厚度的聚酯材料外侧带。

支撑部包括具有2.65mm直径的承力钢索。

由hdpe制成的线缆外护皮在支撑部和传输部上均具有1.3mm的厚度。

线缆具有大约400kg/km的重量以及18x27mm的直径。线缆最大直径为23x32mm。

线缆接受针对光导体和电导体的质量测试。具体地，光纤按照iec60794-1-2进行衰减测试，电导体按照iec60708进行电性能测试。

受测线缆的机械与传输特性在下面的表1-5中列出。

表1

表2

基于3m长线缆在1m深水中浸泡24小时评价线缆水密性。在开放线缆端未发现水迹。

表3

表4

全部受测线缆都通过测试，因此确认根据本发明的线缆能在不产生衰减和性能问题的情况下有效地用于通信/数据传输的架空安装。