КАБЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКТ И СПОСОБ Российский патент 2005 года по МПК H02G1/08 

Область применения изобретения

Настоящее изобретение относится к кабелям и способам введения кабелей в кабелепроводы. В частности, настоящее изобретение относится к волоконно-оптическим кабелям и т.п., а также к приспособлениям для облегчения ввода кабелей в полужесткие кабелепроводы, например трубки из ПВХ. Раскрыт также способ ввода кабельного комплекта в кабелепровод.

Предпосылки изобретения

В настоящее время известны различные способы ввода кабелей связи, коаксиальных кабелей, волоконно-оптических кабелей и т.п. в протяженные секции кабельного канала или кабелепровода. Согласно способу «протяжки» к одному концу кабеля присоединяют тяговый шнур или тяговую ленту, который(ая) уже находится в кабелепроводе, а затем вытягивают шнур или ленту с другого конца кабелепровода, размещая кабель по всей его длине. Этот способ обладает рядом недостатков.

Во-первых, величина силы, приложенной к кабелю для протягивания его через кабелепровод, должна оставаться относительно низкой. В общем случае, волоконно-оптические кабели не выдерживают нагрузку свыше 600 фунт-силы, поскольку такие усилия отрицательно влияют на оптические свойства стекловолокна. Во-вторых, с учетом силы, прилагаемой к самому кабелю, производители кабелей вынуждены использовать несколько слоев усилительных элементов в самом кабеле. Эти усилительные элементы обычно представляют собой плотно сплетенные оболочки, выполненные из стальных или кевларовых волокон или из другого арамидного волокна, обладающего малой или нулевой способностью к вытягиванию. Усилительные элементы формируют и фиксируют в качестве внутренних слоев кабеля, обычно под опрессованной внешней оболочкой из полиэтилена высокой плотности. Поскольку стеклянные волокна не обладают упругостью и легко разрушаются в результате микроизгибов и других механических деформаций, усилительный элемент, чтобы защитить оптические волокна, должен брать на себя основную нагрузку, прилагаемую механизмами для протягивания и других манипуляций. Эти дополнительные слои усилительных элементов вносят весомый вклад в стоимость волоконно-оптических кабелей.

Другой общеизвестный способ ввода кабелей в кабелепроводы - это способ «проталкивания» или «продувки», согласно которому кабель подвергают воздействию воздуха, нагнетаемого под высоким давлением, который продувает кабельный комплект через кабелепровод. Конечно, кабельный комплект можно также всасывать через кабелепровод, создавая на противоположном его конце вакуум или низкое давление. Этот способ также имеет ограничения и требует значительной энергии и давления воздуха для продвижения кабельного комплекта по длинным отрезкам кабелепровода.

Кроме того, общий недостаток обоих этих способов связан с трением между наружной оболочкой кабеля и внутренней стенкой кабелепровода. Наружная оболочка волоконно-оптического или коаксиального кабеля обычно выполнена из опрессованного полимера, например полиэтилена или поливинилхлорида, точка плавления или точка размягчения которого обычно заключается в пределах от 100 до 150°С. Трение, возникающее между оболочкой кабеля и внутренней стенкой кабелепровода, существенно ограничивает допустимую скорость протяжки кабеля через кабелепровод. Чрезмерная скорость протяжки кабеля через кабелепровод приводит к плавлению или прожиганию отдельных участков контакта оболочки кабеля. Для решения этой проблемы при протяжке кабелей через кабелепроводы используют большие объемы смазочных материалов. Подача смазочных материалов в количестве, необходимом для протяжки кабеля через протяженный участок, даже с умеренной скоростью, является дорогостоящим и длительным процессом. Кроме того, эти смазочные материалы могут негативно влиять на окружающую среду в местах прохождения кабеля.

Таким образом, очевидна потребность в кабельном комплекте, обеспечивающем пониженное трение между кабелем и внутренней стенкой кабелепровода, применение которого позволило бы существенно уменьшить или полностью исключить необходимость в использовании смазочных материалов, и увеличить допустимую скорость протяжки кабеля через кабелепровод, и в то же время обеспечить безопасный монтаж кабеля за счет минимизации механических напряжений в оптических волокнах. Кроме того, имеется потребность в кабельном комплекте и способе, благодаря которым при протяжке кабельного комплекта через кабелепровод к кабельному комплекту можно прикладывать значительно большую силу. Кроме того, требуется обеспечить кабельный комплект, который можно было бы вводить более быстро и с меньшими затратами, чем это делается в настоящее время.

Сущность изобретения

Соответственно, задачей настоящего изобретения является кабельный комплект, содержащий наружный кожух, окружающий кабель, причем кабель способен скользить внутри наружного кожуха.

Другой задачей настоящего изобретения является кабельный комплект, способный выдерживать значительно более высокое тяговое усилие, чем раньше, без повреждения жизненно-важных участков кабеля, как то медные жилы, оптические волокна и пр.

Еще одной задачей настоящего изобретения является кабельный комплект и способ ввода кабеля в кабелепровод со значительно более высокой скоростью и на большее расстояние протяжки, чем раньше, без необходимости увеличения степени прочности самого кабеля.

Еще одной задачей настоящего изобретения является устройство и способ эффективного ввода нескольких кабелей в кабелепровод с высокой скоростью с использованием одного внешнего кожуха.

Еще одной задачей настоящего изобретения является менее затратная и более эффективная альтернатива современным способам и устройствам, используемым для ввода кабеля в кабелепровод.

Еще одной задачей настоящего изобретения является кабельный комплект, внешний кожух которого обеспечивает прочность на истирание и имеет достаточно высокую точку плавления, чтобы полностью исключить прожигание вследствие трения между внешним кожухом и внутренней стенкой кабелепровода.

Краткое описание чертежей

Эти и другие признаки, аспекты и преимущества настоящего изобретения поясняются в нижеследующем описании, прилагаемой формуле изобретения и сопроводительных чертежах, где:

фиг.1 - вид в перспективе кабельного комплекта, где показан элемент кабеля, размещенный внутри элемента внешнего кожуха с возможностью скольжения;

фиг.2 - вид сбоку элемента внешнего кожуха, стаскиваемого с барабана с помощью тягового(й) шнура или ленты, и где также показан переносимый им элемент кабеля;

фиг.3 - вид в перспективе кабельного комплекта, где показано несколько кабелей, переносимых одним элементом внешнего кожуха; и

фиг.4 - вид в перспективе кабельного комплекта, используемого совместно с конструкцией кабельного туннеля.

Подробное описание

Согласно фиг.1 кабельный комплект 2 содержит элемент 4 кабеля и элемент 6 внешнего кожуха, охватывающий элемент кабеля с возможностью скольжения. В предпочтительном варианте осуществления элемент внешнего кожуха представляет собой плетеное изделие, выполненное из низкофрикционных синтетических волокон, например полиэфира, нейлона, Тефлона, полиарамида, ПЭЭК (полиэфирэфиркетон) или поливинилиденфторида. Элемент внешнего кожуха играет роль рукава, который имеет, по меньшей мере, такую же длину, как и элемент кабеля. Элемент 6 внешнего кожуха можно сплетать вокруг элемента 4 кабеля в процессе изготовления, или же элемент 4 кабеля можно вставлять во внешний кожух 6 после изготовления последнего.

В ходе эксплуатации согласно фиг.2 один конец внешнего кожуха 6, несущего элемент 4 кабеля, можно присоединять к тяговому(й) шнуру или ленте 8, которая проходит вдоль кабелепровода (не показан). На противоположном конце к тяговому шнуру 8 прикладывают силу натяжения и, таким образом, протягивают элемент 6 внешнего кожуха совместно с элементом кабеля 4 через кабелепровод. При протяжке внешний кожух 6 принимает на себя большую часть нагрузки, а непосредственно на элемент 4 кабеля действует только сила трения между кожухом и кабелем. Поскольку внешний кожух должен быть способен выдерживать такое тяговое усилие, он должен обладать достаточной прочностью на растяжение в продольном направлении, чтобы обеспечивать успешный монтаж без механического повреждения кожуха. Прочность на разрыв внешнего кожуха в продольном направлении предпочтительно превышает 600 фунтов. Внешний кожух предпочтительно изготавливать из высокопрочных волокон и нитей. Возможно также применение вышеописанного альтернативного способа продувки кабельного комплекта через кабелепровод.

Другой функцией внешнего кожуха является снижение трения в процессе ввода кабеля. Наружная оболочка 10 обычного волоконно-оптического кабеля в общем случае представляет собой опрессованный слой полиолефина, в частности полиэтилена средней плотности или высокой плотности (ПЭВП). Эта сплошная наружная оболочка 10 защищает оптические волокна 12 от неблагоприятных внешних условий, а также защищает усилительный элемент от истирания, поскольку традиционный усилительный элемент имеет очень низкую прочность на истирание и не может располагаться снаружи кабельного комплекта. В качестве внешней оболочки коаксиального кабеля обычно используют поливинилхлорид (ПВХ) ввиду его огнеупорных свойств. В качестве материала кабелепровода обычно используют жесткий ПВХ с высоким заполнением.

Пример 1

Были проведены испытания для определения коэффициента трения между ПЭВП и ПВХ при наличии силиконовой смазки и в отсутствие смазки. Результаты этого испытания представлены в Таблице 1. Это испытание было проведено в соответствии с ASTM D4518 метод испытаний В - «испытание на горизонтальное вытягивание» для измерения коэффициента кинетического трения скольжения.

Таблица 1МатериалКТ со смазкой (силиконовой)КТ без смазкиПЭВП для оболочки кабеля и ПВХ для кабелепровода0.09-0.2>0.2*КТ - коэффициент трения

С другой стороны, были также проведены испытания трения для определения коэффициента трения для различных сочетаний ткани и ПЭВП. В этих испытаниях применяли ткань, выработанную из полиэфирного моноволокна плотностью 520 денье в направлении основы и нейлона в направлении заполнения. В обоих испытаниях использовали кабель AT&T Fitel®. Это испытание также проводили в соответствии с ASTM D4518 метод испытаний В - «испытание на горизонтальное вытягивание» для измерения коэффициента трения. Результаты представлены в Таблице 2.

Таблица 2
*КТ - коэффициент тренияМатериалКТ со смазкойКТ без смазкиТкань и ткань0.100.12Ткань и ПЭВП0.070.17Ткань и ПВХ для кабелепровода0.070.09

Из вышеприведенных таблиц следует, что ткань и ПЭВП без смазки имеют коэффициент трения в том же диапазоне, что и ПЭВП и ПВХ со смазкой. Этот факт позволяет сделать процесс значительно более экономичным, поскольку настоящие способ и устройство позволяют не использовать смазочные материалы, а также соответствующие емкости, насосы и другое оборудование, необходимое для подачи смазочных материалов.

Точка плавления внешнего кожуха должна превышать 150°С, что соответствует точкам плавления предпочтительных материалов, используемых для изготовления внешнего кожуха. Например, точка плавления полиэфирного волокна и нейлонового волокна 6,6 находится в пределах 250-265°С. Этот диапазон значительно превышает точку плавления ПЭВП (обычно, 120-130°С), предпочтительно используемого для внешней оболочки большинства волоконно-оптических кабелей. Таким образом, пониженный коэффициент трения, обеспечиваемый внешним кожухом, в сочетании с повышенной точкой плавления позволяет протягивать кабельный комплект через кабелепровод с высокими скоростями без повреждения кабеля, вызванного плавлением или прожиганием оболочки.

Согласно фиг.3 несколько элементов 4 кабеля могут располагаться внутри элемента 6 внешнего кожуха с возможностью скольжения. В предпочтительном варианте осуществления элемент 6 внешнего кожуха сплетен вокруг кабеля 4 в процессе изготовления, но также допустимо вставлять кабели 4 в элемент 6 внешнего кожуха на отдельном этапе после изготовления последнего. В необязательном порядке, элемент внешнего кожуха может быть огнеупорным, в особенности, при использовании кабельного комплекта в здании или другой конструкции. Внешний кожух можно сделать огнеупорным, выбирая огнеупорные материалы, а также накладывая огнеупорное покрытие. Альтернативно, внешний кожух может быть выполнен из усиленных композитных материалов, например эпоксидных или полиэфирных композитов, усиленных стекловолокном, текстильных композитов со смоляной пропиткой, или органических/неорганических смешанных композитов.

На фиг.4 показан кабельный комплект 2, содержащий элемент 6 внешнего кожуха и элемент 4 кабеля, заключенный внутри конструкции 14 текстильного кабельного туннеля, которая располагается внутри жесткого или полужесткого кабелепровода. Показанная конструкция 14 кабельного туннеля описана и заявлена в заявке на патент США № 09/400778, которая включена сюда посредством ссылки во всей полноте. Благодаря такой структуре внешний кожух 6, несущий один или несколько кабелей 4, может проходить в одном канале кабельного туннеля 14, при этом кабель 4 непосредственно не подвергается сильному трению. Коэффициент трения ткани о ткань, указанный в Таблице 2, показывает, что для скоростного и эффективного ввода кабельного комплекта в конструкцию текстильного кабельного туннеля применять смазку не обязательно. Однако следует понимать, что, при желании, смазку можно использовать совместно с кабельным комплектом, имеющим внешний кожух.

Таким образом, было показано, что плетеный внешний кожух, охватывающий кабель или несколько кабелей с возможностью скольжения, позволяет вставлять кабель в жесткий или полужесткий кабелепровод с более высокой скоростью, меньшим трением и меньшей вероятностью повреждения самого кабеля. Кроме того, поскольку внешний кожух принимает на себя основную часть нагрузки, необходимой для протяжки комплекта через кабелепровод, при изготовлении кабеля не обязательно встраивать в него большие усилительные элементы. Внешний кожух также обеспечивает прочность на истирание и разрез.

Хотя предпочтительные варианты осуществления были раскрыты и описаны достаточно подробно, сущность и объем прилагаемой формулы изобретения не ограничивается описанными здесь предпочтительными версиями. Например, хотя описанный здесь кабельный комплект в большей степени приспособлен для волоконно-оптических кабелей, следует понимать, что в кабельном комплекте можно использовать кабель любого типа. Все признаки, раскрытые в этом описании, можно заменить альтернативными признаками или компонентами, имеющими ту же, эквивалентную или аналогичную функцию, если явно не указано обратное. Таким образом, если явно не указано обратное, каждый раскрытый признак является всего лишь примером общего ряда эквивалентных или аналогичных признаков.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к кабелепроводам. Кабельный комплект содержит элемент кабеля и элемент внешнего кожуха, располагаемый вокруг элемента волоконно-оптического кабеля с возможностью скольжения. Согласно предпочтительному варианту осуществления элемент внешнего кожуха представляет собой плетеное изделие, выполненное из низкофрикционных синтетических волокон, например полиэфира, нейлона, Тефлона, ПЭЭК или поливинилиденфторида. Элемент внешнего кожуха играет роль рукава, который имеет, по меньшей мере, такую же длину, как элемент кабеля. При использовании один конец внешнего кожуха, несущего элемент кабеля, можно присоединять к тяговому шнуру или ленте, который проходит вдоль кабелепровода. На противоположном конце к тяговому шнуру прикладывают усилие натяжения и, таким образом, протягивают элемент внешнего кожуха и элемент кабеля через кабелепровод. Внешний кожух принимает на себя большую часть тяговой нагрузки, а непосредственно на элемент кабеля действует только сила трения между кожухом и кабелем. Такая структура позволяет значительно увеличить силу и скорость, с которыми кабельный комплект можно протягивать через кабелепровод, и в то же время снизить величину трения и исключить необходимость в смазочных материалах в процессе протяжки, что является техническим результатом изобретения. 2 н. и 21 з.п. ф-лы, 4 ил., 2 табл.

1. Кабельный комплект, содержащий по меньшей мере один элемент кабеля, плетеный элемент внешнего кожуха, окружающий элемент кабеля таким образом, что элемент кабеля способен скользить внутри элемента внешнего кожуха, и конструкцию кабельного тоннеля из текстиля, причем упомянутый плетеный элемент внешнего кожуха и элемент кабеля расположены внутри упомянутой конструкции кабельного тоннеля.2. Кабельный комплект по п.1, в котором элемент внешнего кожуха выполнен из материала, выбранного из группы, состоящей из полиэфира, нейлона, Тефлона, ПЭЭК и поливинилиденфторида или любой их комбинации.3. Кабельный комплект по п.1, в котором элемент внешнего кожуха выполнен из моноволокна.4. Кабельный комплект по п.1, в котором внешний кожух обладает коэффициентом кинетического трения скольжения в пределах от 0.07 до 0.09, измеренным при контакте с ПВХ, являющимся материалом сплошного кабелепровода, в соответствии с ASTM D4518 метод испытания В.5. Кабельный комплект по п.1, в котором внешний кожух обладает прочностью на разрыв в продольном направлении свыше 600 фунтов.6. Кабельный комплект по п.1, в котором внешний кожух выполнен из огнеупорных материалов, таких, как политетрафторэтилен, поливинилиденфторид или ПЭЭК.7. Кабельный комплект по п.1, в котором внешний кожух выполнен из материала, точка плавления которого превышает 150°С.8. Кабельный комплект по п.1, в котором плетеный элемент внешнего кожуха имеет, по меньшей мере, такую же длину, как элемент кабеля.9. Кабельный комплект по п.1, в котором в одном плетеном элементе внешнего кожуха располагаются несколько элементов кабеля.10. Кабельный комплект по п.1, в котором плетеный элемент внешнего кожуха выполнен из композитного материала, усиленного волокнами или текстилем.11. Кабельный комплект по п.1, в котором элемент кабеля, элемент внешнего кожуха и конструкция кабельного тоннеля из текстиля помещены внутрь жесткого или полужесткого кабелепровода.12. Способ ввода кабеля в кабелепровод, при котором обеспечивают, по меньшей мере, один элемент кабеля, обеспечивают плетеный элемент внешнего кожуха вокруг элемента кабеля, причем элемент кабеля располагают внутри плетеного элемента внешнего кожуха с возможностью скольжения и прикладывают усилие к плетеному элементу внешнего кожуха для ввода в кабелепровод, причем плетеный элемент внешнего кожуха переносит с собой элемент кабеля в/и через кабелепровод.13. Способ ввода кабеля в кабелепровод по п.12, при котором при приложении усилия к плетеному элементу внешнего кожуха протягивают элемент внешнего кожуха через кабелепровод.14. Способ ввода кабеля в кабелепровод по п.12, при котором при приложении усилия к плетеному элементу внешнего кожуха элемент внешнего кожуха продувают через кабелепровод.15. Способ ввода кабеля в кабелепровод по п.12, при котором плетеный элемент внешнего кожуха выполнен из материала, выбранного из группы, состоящей из полиэфира, нейлона, Тефлона, ПЭЭК и поливинилиденфторида или любой их комбинации.16. Способ ввода кабеля в кабелепровод по п.12, при котором плетеный элемент внешнего кожуха выполнен из моноволокна.17. Способ ввода кабеля в кабелепровод по п.12, при котором плетеный элемент внешнего кожуха имеет, по меньшей мере, такую же длину, как элемент кабеля.18. Способ ввода кабеля в кабелепровод по п.12, при котором внешний кожух обладает коэффициентом кинетического трения скольжения в пределах от 0.07 до 0.09, измеренным при контакте с ПВХ, являющимся материалом сплошного кабелепровода, в соответствии с ASTM D4518 метод испытания В.19. Способ ввода кабеля в кабелепровод по п.12, при котором внешний кожух обладает прочностью на разрыв в продольном направлении свыше 600 фунтов.20. Способ ввода кабеля в кабелепровод по п.12, при котором внешний кожух выполнен из огнеупорных материалов, таких, как фторополимеры, арамид, ПЭЭК или полиамид.21. Способ ввода кабеля в кабелепровод по п.12, при котором внешний кожух выполнен из материала, точка плавления которого превышает 150°С.22. Способ ввода кабеля в кабелепровод по п.12, при котором дополнительно обеспечивают конструкцию кабельного туннеля внутри кабелепровода и пропускают внешний кожух и элемент кабеля через конструкцию кабельного туннеля внутри кабелепровода.23. Способ ввода кабеля в кабелепровод по п.12, при котором плетеный элемент внешнего кожуха выполнен из композитного материала, усиленного волокнами или текстилем.