СПОСОБ КРЕПЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКОГО КАБЕЛЯ К НЕСУЩЕМУ ИЛИ НАЗЕМНОМУ КАБЕЛЮ ВЫСОКОВОЛЬТНОЙ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ Российский патент 1999 года по МПК G02B6/48 H02G7/10 H02G1/02 

В изобретении описывается способ использования адгезионной ленты со стекловолоконной основой для крепления оптического кабеля к несущему или наземному кабелю высоковольтной линии электропередачи или к подобным магистральным системам.

В настоящее время становится очевидным, что построение обширной коммуникационной сети передачи информации на основе волоконно-оптических кабелей (ОВ кабелей), изготовленных из стекловолокна, использующей существующую инфраструктуру в виде высоковольтных линий передачи или их мачт, будет приобретать все возрастающее значение.

Один из возможных вариантов использования существующей сети высоковольтных линий для построения упомянутых коммуникационных сетей передачи информации заключается в креплении ОВ кабеля к несущему или наземному кабелю или кабелям, подвешенным между отдельными мачтами.

До настоящего времени было известно три различных способа крепления ОВ кабеля. В первом способе так называемом способе "привязывания", ОВ кабель прикрепляют к несущему или наземному кабелю посредством спирально намотанной вокруг него проволоки. Преимущество этого способа заключается в том, что простое намоточное приспособление может выполнить комбинированную структуру, в которой используется относительно недорогое средство намотки, а именно проволока и, кроме того, почти любая комбинация диаметров кабель/кабель может быть взаимосвязанной. С другой стороны, однако, если проволока обрывается, что нельзя исключить, принимая в расчет высокое механическое напряжение, кабель целиком отрывается от несущего кабеля, так как проволока, намотанная в спираль, раскручивается. Более того, когда проволока подвергается нагрузке, например за счет прилипания снега, и в результате различных тепловых расширений связующих материалов, проволока разрезает оболочку кабеля, и это может привести к полному разрушению ОВ кабеля.

В способе "обмотки", ОВ кабель, который является тонким по сравнению с несущим или наземным кабелем, скручивается в спираль вокруг несущего кабеля. В этом способе также используется относительно простая намоточная машина. Кроме того, не требуется помощь при намотке. Однако преимущества, которые были перечислены, имеют серьезные недостатки. Во-первых, только простые гибкие ОВ кабели с небольшим диаметром можно намотать таким способом. Во-вторых, с течением времени, ОВ кабель вытягивается в середине пролета, то есть в нижней точке провисания несущего или наземного кабеля. Поэтому в результате этого провисания более высокие силы натяжения прикладываются к кабелю вблизи мачты. Окончательно, вместимость катушки для прокладки ОВ кабеля на намоточной машине ограничивает область использования способа в пролетах, длина которых составляет более 500 м, и ограниченная вместимость означает, что очень большое число сращиваний необходимо для того, чтобы подсоединить отдельные секции ОВ кабеля.

Третий способ известен как способ "зажима или закрепления". В этом случае ОВ кабель крепится к несущему или наземному кабелю при помощи большого числа высококачественных лент из листовой стали. При этом нет фактически ограничения на длину пролета. Надежное крепление фактически исключает любые удлинения ОВ кабеля. Однако этот очень дорогой способ имеет недостатки, связанные с тем, что обычно для прокладки кабеля необходимо использовать дорогую машину со сложной технологией намотки. Перед использованием машину всегда необходимо регулировать под соответствующую комбинацию диаметров кабеля. Во многих случаях требуется новый механизм крепления при переходе на другие размеры лент, который в каждом конкретном случае требует нового штамповочного инструмента.

Известен способ крепления оптического кабеля к несущему или наземному кабелю высоковольтной линии электропередачи или подобным магистральным системам (см. заявку GB N 2245432).

Поэтому задача настоящего изобретения заключается в улучшении способа крепления ОВ кабеля к несущему или наземному кабелю высоковольтной линии электропередачи или к подобным магистральным системам.

Эта задача решается при помощи использования адгезионной ленты такой, которая более подробно описывается в формуле изобретения.

Адгезионная лента согласно настоящему изобретению имеет в качестве носителя стеклоткань, которая выполнена на одной стороне с адгезионным покрытием. Адгезионная лента имеет толщину от 0,05 мм до 0,5 мм, предпочтительно 0,18 мм, максимальную силу натяжения от 300 Н/см до 500 Н/см, предпочтительно 400 Н/см и удлинение на разрыв от 3% до 10%, предпочтительно 7%.

Адгезионная лента имеет силу адгезии к стали от 3Н/25 мм до 12Н/25 мм, предпочтительно 8,5 Н/25 мм. Для того, чтобы обеспечить требуемые свойства, в частности, уменьшить число повреждений, наносимых птицами и дикими животными, управляемым способом, адгезионную ленту можно выполнить с репеллентными добавками. Таким образом, можно использовать, метил антранилат или его сочетание с ванилином. Однако коммерчески доступная продукция также имеет хороший эффект, например RoPel ^® компании Nixalite of America INC.

В предпочтительном варианте осуществления адгезионная лента имеет черный цвет.

Само стекловолокно, используемое в качестве несущего слоя, обладает следующими характерными свойствами: стекловолокно имеет толщину от 0,03 мм до 0,45 мм, предпочтительно 0,13 мм, и поверхностную плотность от 100 г/м² до 150 г/м², предпочтительно 130 г/м².

Адгезионная масса, которой обрабатывается лента, имеет в своей основе, в частности, силиконовую резину и характеризуется высокой адгезионной силой. Кроме того, она преимущественно обладает свойством термоусадки.

В другом предпочтительном варианте осуществления адегизонная лента имеет армированное адгезионное покрытие. Это армирование преимущественно выполнено при помощи по меньшей мере одной нити. Эта нить может быть нейлоновой или кевларовой, и в этом случае имеет следующие физические свойства:
толщина пряжи: 100-500 dtex (10^-5 - 5•10^-5 кг/м), в частности 150-250 dtex (1,5•10^-5 - 2,5•10^-5 кг/м);
усилие на разрыв: 30-60 Н, в частности 45 Н.

С другой стороны, для армирования можно использовать металлическую проволоку.

Для крепления ОВ кабеля к несущему или наземному кабелю, липкую ленту предпочтительно наматывают с одним или двойным перекрытием, со встречной обмоткой вокруг ОВ кабеля и параллельно несущему или наземному кабелю высоковольтной линии электропередачи.

Адгезионная лента согласно настоящему изобретению со стекловолокном в качестве несущего материала, в частности, в этом предпочтительном варианте, с адгезионной массой на основе силиконовой резины, превосходит известное средство крепления по сроку службы, прочности на разрыв, гибкости, устойчивости к воздействиям окружающей среды и перепадам температуры. Кроме того, стекловолоконная основа обладает также огнеупорными свойствами, которые соответствуют UL 510.

Кроме качественных преимуществ, адгезионная лента согласно настоящему изобретению также может легко обрабатываться, в частности, принимая в расчет постоянную сохраняющуюся высокую гибкость адгезионной массы, даже при различных температурах.

Адгезионная лента поэтому в полной мере подходит для прочного крепления ОВ кабеля к несущему или наземному кабелю высоковольтной линии электропередачи. В частности, средство крепления можно регулировать в зависимости от многочисленных требований, которым оно должно удовлетворять, и которые удовлетворяются при помощи предлагаемой адегизионной ленты:
высокий срок службы, который гарантирует длительную эксплуатацию;
высокая прочность на разрыв, чтобы выдерживать, статические и механические нагрузки, вызываемые погодными условиями (например, снежной нагрузки или тепловое расширение при воздействии солнечного излучения); например, при обледенении возникает дополнительная нагрузка на кабель вплоть до 7 кг/м;
высокая устойчивость к ультрафиолетовому излучению;
высокая гибкость для обеспечения надежного соединения между ОВ кабелем и несущим или земным кабелем;
высокая устойчивость к коррозии;
высокая устойчивость к инфекциям, бактериям или насекомым;
высокая устойчивость к допустимым тепловым нагрузкам, связанным с низким порогом воспламеняемости, например в случае удара молнии;
легкость и надежность обработки в диапазоне температур приблизительно 30-70^oC в процессе намотки;
простота и надежность обработки, даже в случае высокой влажности, в процессе намотки.

Даже возможные частичные разрушения адгезионной ленты не приводят к разрушению композиционной структуры, например, при отделении ОВ кабеля от несущего или наземного кабеля, что имеет место в способе "привязывания" в случае, если разрушается обматывающая проволока, так как локальный разрыв адгезионной ленты, при помощи которой крепится ОВ кабель к несущему пли наземному кабелю, не распространяется дальше. Адгезионная лента, которая не разрушается, с другой стороны гарантирует, что ОВ кабель фиксируется с возможностью изгибания к несущему или наземному кабелю.

Особенно высокую прочность и длительный срок эксплуатации адгезионной ленты и очень высокую стабильность композиционной структуры, которая состоит из ОВ кабеля/несущего или наземного кабеля, с намотанной вокруг него адгезионной лентой согласно настоящему изобретению можно достигнуть, если в адгезионном покрытии адгезионной ленты выполнено армирование, например, в виде кевларовой или нейлоновой нити или металлической проволоки. В случае, если адгезионная лента начинает рваться или возникнут разрывы вдоль определенных направлений в результате перенапряжения, армирование в каждом случае всегда будет гарантировать соединение. Таким образом, когда используется преимущество конкретного варианта осуществления адгезионной ленты, исключается разъединение ОВ кабеля от несущего или наземного кабеля.

Намоточная машина, необходимая для крепления посредством липкой ленты ОВ кабеля к несущему или наземному кабелю, имеет простую конструкцию. Это является благоприятным фактором для обеспечения высокой степени надежности работы намоточной машины. Кроме того, машина этого типа позволяет прикреплять друг к другу кабель с почти любыми диаметрами с любыми соотношениями диаметров кабель/кабель. Дополнительно преимущество этой машины заключается в том, что она является очень простой в работе.

Поэтому адгезионную ленту можно также наматывать без затруднений над местами соединений несущего или наземного кабеля и других соединений ОВ кабеля.

Способы в основном используются для крепления ОВ кабеля к несущему или наземному кабелю посредством адгезионной ленты. Согласно настоящему изобретению используется, с одной стороны, однослойная намотка адгезионной ленты вокруг ОВ кабеля и несущего или наземного кабеля параллельно ему, с другой стороны, способ перекрестной намотки, который составляет двойная, противоположно направленная намотка вокруг ОВ кабеля и несущего или наземного кабеля. Однако представляется возможным одновременное использование обоих способов для крепления ОВ кабеля. Последний способ существенно отличается особой надежностью крепления ОВ кабеля и невозможностью появления нежелательных набегов.

Однослойная намотка адгезионной ленты вокруг ОВ кабеля и несущего или наземного кабеля возможна при помощи машины, которая имеет особо простую конструкцию, но она выполняет менее надежные соединения, чем во втором предпочтительном способе.

В способе с двухслойной, встречно направленной круговой намоткой получают перекрестные точки, в которых один слой адгезионной ленты приклеивается к верхней части другой адгезионной ленты, таким образом, получая в результате очень высокие усилия на сцепление. Таким образом, образуются явно выраженные точки сцепления, в которые не может попасть грязь, влага или масло. Кроме того, двухслойная намотка обеспечивает максимальную механическую прочность даже при экстремальных напряжениях.

В дальнейшем изобретение поясняется конкретным вариантом его осуществления со ссылками на сопроводительные чертежи. На фиг. 1 и 2 изображены два способа намотки адгезионной ленты вокруг ОВ кабеля и несущего или наземного кабеля:
фиг. 1 изображает адгезионную ленту (1), соответствующую изобретению, которая наматывается в один слой вокруг несущего или наземного кабеля (2) и ОВ кабеля (3);
фиг. 2 изображает двухслойную, противоположно направленную намотку с межперекрестными точками (4) адгезионной ленты (1), при которой точки пересечения двух слоев адгезионной ленты (1) соединяют при склеивании одной ленты на верхней части другой и, таким образом, гарантируют особую надежность соединения ОВ кабеля (3) с несущим или наземным кабелем (2).

Пример
Изготовление изделия подразделяется на две основных операции.

1. Изготавливают носитель адгезии для армирующей нити путем покрытия стеклоткани и разрезания в виде основных рулонов.

2. Нарезают основной рулон в виде лент с окончательной шириной, в то же самое время в покрытии используют армирующую нить и наматывают ленты в виде катушек, готовых к употреблению.

Исходным материалом является стекловолокно (типа Burlington Style 1165 Glass Cloth), соответствующее промышленным стандартам BGF. Носитель адгезии для армирующей нити выполняют из этого волокна в двухэтапном процессе покрытия.

На первом этапе стекловолокно покрывают акриловой массой, чтобы получить равномерную сетку для последующего нанесения адгезии. Акриловую массу окрашивают в черный цвет и таким образом получают продукт требуемого цвета.

С этой целью стекловолокно, сформированное в виде тюка, вытягивают из некрутящегося приспособления устройства покрытия посредством управляемых роликов и подают на место покрытия (аппликаторное устройство). В то же самое время стекловолокно осторожно вытягивают, посредством натяжения сетки и отклоняющихся роликов, гарантируя, что любые складки, которые могут присутствовать, вытягиваются.

Аппликаторное устройство состоит из вращающегося резинового ролика, над которым может вытягиваться стекловолоконная сетка, и намазывающего ножа, который установлен над этим роликом и который выполняет функцию распределения акриловой массы, непрерывно подаваемой сверху в сетку с намазывающего ножа, для формирования слоя с требуемой толщиной (23 г/м²).

После аппликаторного устройства сетку пропускают через сушильную камеру с горячим воздухом, в которой акриловая масса сушится и консервируется.

Затем сетку наматывают еще раз в виде тюка в намоточное место.

Во второй операции первой стадии изготовления используются адгезионная масса и лакирование задней стороны.

С этой целью тюк, полученный в первой операции стадии изготовления, помещают в некрутящееся место устройства покрытия и сетку переправляют оттуда по линии через устройство для покрытия лаком, устройство сушки лака, устройство для нанесения адгезионной массы и устройство сушки адгезионной массы. В конце устройства покрытия сетка наматывается снова в виде тюка.

Лак представляет собой карбаматный лак, который служит для того, чтобы обеспечить отсутствие усилия на скручивание адгезионной ленты, раскручиваемой из катушки. Лак используется в черной акриловой массе.

Адгезионная масса представляет собой термоусадочную силиконовую массу. Она применяется на стороне, противоположной лаковому покрытию. В течение последующего прохождения через устройство сушки происходит термоусадка адгезионной массы, на которой основана теплостойкость последней, которая имеет место после испарения растворителя.

Для дальнейшей обработки изделия во второй основной стадии продукт с готовым покрытием наматывают еще раз и, в этом случае, разрезают в виде основных рулонов, имеющих погонную длину 400 м и ширину 200 мм.

Основной рулон, который получен на первой основной стадии изготовления, разрезают в режущей машине (SAF) в виде лент, имеющих ширину 6 мм, и наматывают в виде катушек. Одновременно заделывают армирующую нить.

С этой целью сетку вытягивают вниз из основного рулона в некрутяющемся месте режущей машины SAF и направляют в место разрезки. Там ее разрезают на ленты с шириной 6 мм, которые проходят в каждом случае в отдельные намоточные места.

Устройство для заделки армирующих нитей располагают вслед за местом разрезания. Они проходят через направляющую решетку по направлению к сетке в бегущем направлении вслед за последней и укладывают в сетку на стороне, которая покрыта адгезионной массой. Размер и положение нитей определяют при помощи направляющей решетки таким путем, что после разрезания они вытягиваются к центру на 6 мм по ширине адгезионной ленты. Армирующие нити жестко закрепляются в адгезионной массе посредством прикладываемого давления между намотанными витками катушек после намотки.

Армирующая нить, заделанная в покрытии, выполняется индивидуально для каждой ленты. Основной рулон разрезается первым. После этого готовые катушки наматываются еще раз, армирующая нить затем заделывается при помощи позиционирования и устройства давления.

Готовая адгезионная лента на длинных катушках используется посредством каретки, которая вращается вокруг ОВ кабеля или вокруг несущего или наземного кабеля. Адгезионная лента незамедлительно прилипает как к ОВ кабелю, так и к несущему или наземному кабелю, и таким образом обеспечивает постоянное соединение.

Для крепления волоконно-оптического кабеля к несущему или наземному кабелю высоковольтной линии передачи или подобным магистральным системам используют адгезионную ленту со стекловолокном в качестве несущего слоя с адгезионным покрытием. Обеспечен высокий срок службы, прочность, простота и надежность. 12 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ крепления оптического кабеля к несущему или наземному кабелю высоковольтной линии электропередачи или подобным магистральным системам, отличающийся тем, что волоконно-оптический кабель крепят к несущему или наземному кабелю с помощью адгезионной ленты в виде несущего слоя из стекловолокна с адгезионным покрытием. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что адгезионная лента имеет толщину от 0,05 до 0,5 мм, предпочтительно 0,18 мм, максимально растягивающую силу от 300 до 500 Н/см, предпочтительно 400 Н/см и относительное удлинение на разрыв от 3 до 10%, предпочтительно 7%. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что адгезионная лента имеет адгезионное сцепление со сталью от 3 до 12 Н/25 мм, предпочтительно 8,5 Н/25 мм. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что адгезионная лента включает в себя репеленты. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что адгезионная лента имеет черный цвет. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что стекловолокно, используемое в качестве несущего слоя, имеет толщину от 0,03 до 0,45 мм, предпочтительно 0,13 мм и поверхностную плотность от 100 до 150 г/м², предпочтительно 130 г/м². 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что адгезионная масса является термоусадочной адгезионной массой с сопротивлением старению, основанной на силиконовой резине. 8. Способ по п.1, отличающийся тем, что армирование выполняют в адгезионном покрытии. 9. Способ по п.8, отличающийся тем, что армирование выполняют в виде по меньшей мере одной нити. 10. Способ по п.9, отличающийся тем, что нить изготавливают из нейлона или кевлара. 11. Способ по пп.9 и 10, отличающийся тем, что толщина нити составляет от 10 до 5 х 10^-5 кг/м, в частности от 1,5 х 10^-5 до 2,5 х 10^-5 кг/м и тем, что нить имеет усилие на разрыв от 30 до 60 Н, в частности 45 Н. 12. Способ по п.8, отличающийся тем, что армирование выполняют при помощи по меньшей мере одной металлической проволоки. 13. Способ по п.1, отличающийся тем, что для закрепления волоконно-оптического кабеля адгезионную ленту наматывают в один или два слоя с противоположно направленной обмоткой вокруг волоконно-оптического кабеля и параллельно несущему или наземному кабелю высоковольтной линии передач.