Brevet FR2547067A1 — publié le 19841207

La présente invention se rapporte à un procédé pour donner à une fibre optique une longueur additionnelle pendant l'opération de gainage secondaire de cette fibre dans lequel on munit une fibre optique déjà revêtue d'une gaine primaire d'une gaine secondaire par extrusion d'une façon qui permet un déplacement axial entre la fibre et la gaine secondaire; on tire la fibre gainée vers l'avant dans la direction axiale après ce revêtement; on allonge la gaine secondaire axialement par rapport à la fibre; on laisse 10 l'allongement de la gaine secondaire se détendre avec la fibre de telle manière que la fibre soit plus longue que la gaine secondaire de la fibre gainée détendue; et on enroule la fibre gainée détendue sur une bobine. Dans le brevet britannique n 1 538 853, on dé15 crit un procédé pour munir une fibre optique de ce qu'on appelle une gaine secondaire libre en extrudant une gaine de polymère autour d'une fibre revêtue d'une gaine primaire et en orientant la gaine polymère dans un four Par ailleurs, on chauffe la gaine et on la laisse se détendre pour obtenir 20 la stabilité à la chaleur. Le principal but du gainage libre d'une fibre optique consiste à isoler la fibre de toutes les contraintes et tensions mécaniques Selon le brevet précité, la fibre et la gaine secondaire sont réalisées à la même longueur mais la 25 gaine secondaire est libre, de sorte que, si la gaine se rétracte dans la direction longitudinale, la fibre peut s'incurver à l'intérieur de la gaine avec un rayon de courbure suffisamment long pour ne pas altérer considérablement les qualites de la fibre Toutefois, lorsque la gaine est soumise à des variations de force et de températures pendant les phases ultérieures de fabrication de câbles et, éventuellement, dans un câble fini, l'allongement de la gaine engendre une contrainte de traction préjudiciable dans la fibre En outre, en raison de la faible tension initiale de la fibre et de la fai35 ble valeur du frottement intérieur de la fibre dans la gaine, la fibre tend, lorsqu'elle est enroulée sur une bobine dans les opérations de fabrication, à se positionner à l'intérieur de la gaine sur la périphérie intérieure de celle-ci, c'està-dire sur le côté intérieur par rapport à l'axe neutre de la gaine En conséquence, lorsque la gaine est redressée, par exemple dans l'opération de toronnage, la fibre est plus courte que la longueur de l'axe neutre de la gaine, de sorte que la fibre est ainsi soumise à une contrainte de traction et que l'effet d'affaiblissement de la fibre croit. Pour éviter cet inconvénient, on a observé qu'il était avantageux de donner à la fibre une petite longueur additionnelle comparativement à la gaine de manière que la fibre ne soit pas étirée même si la gaine s'allonge légèrement. Toutefois, étant donné que le diamètre intérieur de la gaine 15 est limité et qu'une gaine en matière plastique se contracte aux basses températures, il ne faut pas que la longueur additionnelle de la fibre soit suffisamment grande pour que la fibre soit soumise à une contrainte de compression lorsque la gaine se contracte On a constaté qu'une longueur addition20 nelle d'environ 0,3 /O O de la longueur de la fibre est la proportion optimale lorsque la gaine est rectiligne et que la longueur additionnelle doit être de moins de 1,0 /00. Etant donné que la matière plastique se contracte toujours au cours du moulage par extrusion, sous l'effet du 25 refroidissement et de la tension thermique, il a déjà été proposé antérieurement de donner à la fibre une longueur additionnelle par ajustement de la contraction de la gaine, en commençant à un certain point de la gaine, par une opération de détente thermique Toutefois, il est difficile de maîtriser 30 et de mesurer des contractions suffisamment petites et, s'il existe une tension initiale dans la fibre, par exemple, en raison d'un remplissage de graisse, la détermination d'une contraction suffisante peut être difficile. Il a déjà été également proposé antérieurement de 35 donner une longueur additionnelle à la fibre en étirant la gaine avec une force connue au moyen de ce qu'on appelle un actionneur dynamométrique, opération dans laquelle la bobine réceptrice sur laquelle la fibre munie de sa gaine secondaire est enroulée au cours de sa fabrication est soumise à un couple prédéterminé de manière à étirer la gaine Toutefois, ceci exige une connaissance de la valeur exacte du module d'élasticité de la gaine, ce qui n'est pas toujours facile à établir dans le cas des matières plastiques Par ailleurs, il n'est pas évident que, lorsqu'on utilise une gaine remplie de graisse, quelle est la part de la tension qui est à im10 puter à la fibre et qui diminue l'allongement En outre, il est nécessaire de dévider la bobine réceptrice afin de permettre à l'allongement obtenu de cette façon dans la gaine de se détendre (contraction) à la longueur finale avant l'utilisation de la fibre gainée. Le but de l'invention est d'apporter un procédé pour donner à une fibre une longueur additionnelle, qui évite les inconvénients précités et qui permet de donner à la fibre une longueur additionnelle d'une façon plus simple et plus fiable Ce but est atteint par le procédé selon l'invention 20 qui est caractérisé en ce que: procédé pour donner à une fibre optique une longueur additionnelle pendant l'opération de gainage secondaire de cette fibre, dans lequel on munit une fibre optique déjà revêtue d'une gaine primaire d'une gaine secondaire par 25 extrusion d'une façon qui permet un déplacement axial entre la fibre et la gaine secondaire; on tire la fibre gainée vers lavant dans la direction axiale après ce revêtement; on allonge la gaine secondaire axialement par rapport à la fibre; on laisse l'allongement de la gaine secondaire se dé30 tendre avec la fibre de telle manière que la fibre soit plus longue queila gaine secondaire dans la fibre gainée détendue; et on Enroule la fibre gainée détendue sur une bobine, caractérisé en ce qu'on bloque la fibre et la gaine secondaire l'une par rapport à l'autre dans des positions axiales rela35 tives fixes pendant 1 ' a v a N c e m-e N t de la fibre qainée avant la détente de l'allongement de la gaine secondaire; on soumet la gaine secondaire à un ralentissement - pendant l'avancement de la fibre gainée pour étirer la gaine secondaire par rapport à la fibre en amont du blocage relatif de la f i b r e et de lag a i N e et on exécute le ralentissement et le blocage de façon qu'ils soient positi5 vement coordonnés l'un par rapport à l'autre de telle manière que ledit étirage donne à la fibre une longueur additionnelle désirée par r a p p o r t à la gaine secondaire après ladite détente. L'invention est fondée sur l'idée consistant en 10 ce que le blocage de la fibre gainée en avancement continu à la sortie des phases de moulage par extrusion et de détente et le -ralentissement de la gaine sont positivement couplés l'un à l'autre de manière que le blocage et le ralentissement soient exécutés avec une petite différence de vitesse. Etant donné que le module d'élasticité et que la limite élastique d'un polymère oriente sont relativement élevés et peuvent être déterminés avec une précision relativement bonne, on peut étirer la gaine de quelques points pour mille après son refroidissement et, ensuite, la laisser se détendre et revenir à sa longueur d'origine Si, selon l'invention, on positionne un point de blocage sur la ligne de gainage et qu'on positionne un point de ralentissement en amont du point de blocage, il est possible de donner à la gaine une tension et un allongement tels que la fibre soit 25 munie d'une longueur additionnelle désirée par rapport à la gaine lorsque l'allongement de la gaine se détend en aval du point de blocage et que la fibre gainée est enroulée avec une faible tension sur une bobine réceptrice, ce qui évite que la fibre ne se déplace par rapport à la gaine et que la 30 longueur additionnelle de la fibre ne disparaisse. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple, la Fig 1 est une vue schématique d'une ligne de gainage secondaire pour fibres optiques dans laquelle le procédé selon l'invention est appliqué; 4 la Fig 2 est une représentation graphique de l'allongement relatif d'une gaine secondaire dans les différentes phases du gainage; les Fig 3 et 4 sont des vues à plus grande échelle d'un dispositif d'étirage selon l'invention, respectivement de côté et selon la ligne IV-IV de la ligne de gainage de la Fig 1; la Fig 5 est une vue à plus grande échelle de la roue planétaire du dispositif; et la Fig 6 est une vue en coupe axiale de la roue d'étirage du dispositif et de la fibre munie de sa gaine secondaire. Sur la Fig 1 des déssins, on a représenté une bobine débitrice 1 d'o une fibre optique 2 munie d'une gaine primaire se déroule pour traverser une extrudeuse 3 et un dispositif de refroidissement 4, sous l'action d'un premier dispositif de tirage L'extrudeuse extrude une gaine secon20 daire libre autour de la fibre, gaine qui est refroidie dans le dispositif de refroidissement La fibre gainée 6 poursuit son trajet à travers un premier four 7, sous l'action d'un deuxième dispositif de tirage 8 et, ensuite, à travers un deuxième four 9, sous l'action d'un troisième dispositif de tira25 ge 10, fours dans lesquels il se produit une détente thermique de la gaine A sa sortie du troisième dispositif de tirage, la fibre gainée traverse un dispositif d'étirage ou d'allongement 11 puis un accumulateur 12 pour aboutir à une bobine réceptrice 13. La courbe A représentée sur la Fig 2 illustre l'allongement relatif E de la gaine secondaire par rapport à la fibre, laquelle est indiquée par une ligne droite B La gaine secondaire entoure la fibre librement dans toutes les phases du traitement et la fibre se déplace pratiquement sans aucune 35 tension de la bobine débitrice jusqu'à la bobine réceptrice sous l'action du dispositif d'allongement 11 Les dispositifs de tirage 5, 8 et 10 n'agissent que sur la gaine secondaire. Il ressort du diagramme que la gaine secondaire se contracte sous l'effet du refroidissement par rapport à la fibre mais 5 qu'elle s'allonge légèrement par rapport à la fibre pendant le traitement de chauffage Si la fibre gainée traitée de cette façon était enroulée directement sur la bobine réceptrice après ces opérations, la gaine serait plus longue que la fibre, dans une mesure désignée par a Selon l'invention, on soumet la gaine à un étirage avant que la fibre gainée ne soit enroulée sur la bobine réceptrice Ceci est obtenu par l'action d'un troisième dispositif de tirage 10 et d'un dispositif d'étirage 11 qui sont positivement couplés l'un 15 à l'autre au moyen d'un actionneur mécanique 14 monté entre ces dispositifs Sous l'action de l'actionneur, il s'établit une petite différence de vitesse entre le dispositif de tirage et le dispositif d'étirage, de sorte que le dispositif de tirage tend à ralentir 2 Q la gaine par rapport à l'action de tirage du dispositif d'étirage Un blocage de la fibre dans une position axialement fixe par rapport à la gaine, qui a pour objectif d'empêcher la fibre de glisser par rapport à la gaine, est obtenu dans le dispositif d'étirage de 25 la façon qui sera expliquée dans la suite Un tel étirage établit un pré-allongement *e dans la gaine. Lorsque la gaine a quitté le dispositif d'étirage, le pré-allongement de la gaine peut se détendre avant l'enroulement sur la bobine réceptrice Etant donné 30 que la bobine réceptrice empêche la gaine et la fibre de se déplacer axialement l'une par rapport à l'autre, la détente du préallongement, c'est-à-dire la contraction de la gaine se traduit par le fait que la gaine reste plus courte que la fibre, dans la proportion o En choisissant un pré-allongement d'une proportion prédéterminée, de la façon qui sera expliquée plus bas, on donne à la fibre la longueur additionnelle désirée eo par rapport à la gaine. L'actionneur 14 selon les Figs 3 à 5 comprend un train planétaire qui comporte une couronne dentée 15, dont l'arbre porteur 16 tourne dans un bâti fixe 17, et un porte-satellites 18 dont l'arbre 19 tourillonne coaxialement dans l'arbre porteur 16 Sur ce porte10 satellites, tourillonnent trois pignons satellites 20, ainsi qu'une petite roue planétaire 21 placée en position centrale (Fig 5) et qui est en prise avec les pignons satellites L'arbre 22 de la roue planétaire est accouplé à un moteur électrique à courant 15 continu 23 à rotation lente. L'arbre 19 du porte-satellites est couplé à une roue dlétirage 26 calée sur un arbre 25 au moyen d'un couple hélicoïdal 24 fixé au bâti et possédant un grand rapport de transmission L'arbre 20 porteur 16 de la couronne dentée est couplé au moyen d'une courroie crantée 27 à un actionneur 28 qui est commandé par un moteur 29 Cet actionneur est couplé à une roue motrice 31 du dispositif de tirage 10 porté par le bâti, par l'intermédiaire d'un couple hélicoïdal 30 ayant un petit rapport de transmission, comparativement au couple hélicoïdal 24 Le dispositif de tirage est du type à double courroie, comme représenté sur la Fig 3. La-vitesse de rotation du moteur 29 est 30 transmise au moyen de la courroie 27 à la couronne dentée 15 et, de là, avec une légère réduction, à l'arbre 19 du porte-satellites qui entraîne la roue d'étirage 26 en rotation Lorsque la roue planétaire 21 est entraînée en rotation par le moteur électrique 23 à une vitesse faible comparativement à la vitesse du porte-satellites dans le même sens, la roue motrice est entraînée avec une petite vitesse additionnelle par rapport à la vitesse de la roue motrice 31 du dispositif de tirage 10 Le micro-moteur qui entraîne la roue planétaire possède un grand rapport de transmission et peut être réglé indépendamment En réglant le moteur, soit au moyen d'une commande directe de la vitesse, soit au moyen d'un signal de commande dérivé de la tension de la gaine au moyen d'un indi10 cateur de tensbn placé entre la roue motrice 26 et le dispositif de tirage à courroie 10, on obtient un pré-allongement désiré dans la gaine avec une précision d'environ 0,1 o/oo. La fibre gainée 6 embrasse la roue d'étirage 15 20 d'un nombre de tours suffisants pour que la fibre logée à l'intérieur de la gaine ne puisse pas glisser par rapport à la gaine en dépit de la tension initiale de la fibre Le dispositif de tirage de ralentissement est du type à courroie et, de cette façon, il n'impose 20 aucune tension supplémentaire à la fibre. La petite différence de vitesse donnée par le train planétaire détermine un étirage de la gaine qui donne à cette gaine ledit pré-allongement Fe qui, après détente, donne à la fibre ladite longueur additionnelle désirée Fo lorsque la fibre gainée est enroulée sur la bobine réceptrice avec une tension faible. Pour obtenir le pré-allongement désiré, il est nécessaire de connaître les diamètres de la gaine 30 et de la fibre, le diamètre de la roue d'étirage 26 ainsi que l'allongement éventuel de la fibre en amont du dispositif d'étirage Si ces paramètres sont connus, la valeur du pré-allongement est: e = 1000 lD + dy -11 + k + F l o/oo e D + ( 2 x sv) + dk k o D = diamètre de la roue d'étirage (mm) d = diamètre de la gaine secondaire (mm) y, s = épaisseur de la paroi de la gaine (mm) v dk = diamètre de la fibre (mm) k= allongement de la fibre avant le préallongement(o/oo) = longueur additionnelle désirée de la fibre. En ce qui concerne les différents coefficients de la formule, on se reportera à la Fig 6. Si la fibre est enfermée dans une gaine non remplie et si la fibre est rendue glissante, par exemple, au moyen de talc, le coefficient n'a généralement pas à être pris en considération, en raison de sa faible valeur. S'il est souhaitable d'avoir une tension initiale relativement grande dans la fibre, ceci provoque un allongement 6 k qu'il est nécessaire de compenser Typiquement, une force d'environ 0,9 newtons allonge la fibre de 1 o/oo Un remplissage 20 de graisse impose à la fibre un allongement qui peut être déterminé de deux façons: procédé de la mesure du temps passé: on peut mesurer la longueur d'une fibre avec une grande précision (environ 0,1 o/oo) sur la 25 base du temps que la lumière demande pour passer d'une extrémité à l'autre de la fibre Ensuite, on mesure la longueur de la fibre dans une condition dans laquelle la fibre est aussi exempte que possible de tension avant le gainage On enferme la fibre dans une gaine remplie de graisse sans compensation d'aucun facteur, c'est-à-dire sans pré-allongement. On mesure la longueur dé la fibre gainée L'allongement résultant du gainage est le coefficient 6 k' si l'on k' suppose que la roue de mesure est aussi grande que la 35 roue d'étirage. Procédé de mesure de l'étirage (mesure à la roue expansible). Si l'on peut utiliser une roue de mesure dite expansible, c'est-à-dire une roue dont on peut dilater la périphérie dans une faible mesure (environ O à 5 o/oo) de façon commandée et la ramener à la dimension initiale, par exemple, au moyen d'air comprimé, on enroule la fibre gainée sur cette roue avec une légère tension après que la gaine a été pré-étirée à un degré arbitraire relativement grand, par exemple 5 0/00 oo On raccorde la fibre au dispositif de mesure par le temps passé et on dilate progressivement la périphérie de la roue Si la fibre a obtenu une longueur additionnelle au cours du pré-étirage, 15 seule la gaine s'étire au début de la dilatation de la périphérie de la roue et le processus de mesure n'indique aucun accroissement de la longueur de la fibre On poursuit l'étirage de la gaine jusqu'à ce que la fibre montre-des indices d'étirage On enregistre 20 un allongement correspondant e' de la gaine L'allongement de la fibre qui est dû au remplissage de graisse peut maintenant être calculé au moyen de la forme k= ' si la périphérie de la roue de mesure est k aussi grande que celle de la roue d'étirage La valeur L ainsi obtenue est utilisée pour calculer k également l'étirage correct pour d'autres dimensions de la gaine et de la fibre. Le nombre suffisant de tours d'enroulement de la fibre gainée autour de la roue d'étirage peut être déterminé expérimentalement de la façon suivante: on enroule une petite longueur de fibre gainée (avec ou sans remplissage de graisse) autour de la roue d'étirage et on exerce une traction sur une extrémité de la fibre avec une force qui correspond à l'allon35 gement 6 k On enroule la fibre gainée d'un nombre de k' tours au moins suffisant pour que la fibre ne glisse pas par rapport à la gaine en soumettant la fibre à cette force. REVENDICATIONS 1. Procédé pour donner à une fibre optique une longueur additionnelle pendant l'opération de gainage secondaire de cette fibre, dans lequel on munit une fibre optique ( 2) déjà revêtue d'une gaine primaire d'une gaine secondaire par extrusion d'une façon qui permet un déplacement axial entre la fibre et la gaine secondaire; on tire la fibre gainée ( 6) vers l'avant dans la direction axiale après ce revêtement; on allonge la gaine secondaire axialement par rapport à la fibre; on laisse l'allongement de la gaine secondaire se détendre avec la fibre de telle manière que la fibre soit plus longue que la gaine secondaire dans la fibre gainée détendue; et on enroule la fibre gainée détendue sur une bobine, caractérisé en ce qu'on bloque la fibre et la gaine secondaire l'une par rapport à l'autre dans des positions axiales relatives fixes (en 11) pendant l'avancement de la fibre gainée ( 6), avant la détente de l'allongement de la gaine secondaire; 20 on soumet la gaine secondaire à un ralentissement (en 10) pendant l'avancement de la fibre gainée pour étirer la gaine secondaire par rapport à la fibre en amont du blocage relatif (en 11) de la fibre et de la gaine; et on exécute le ralentissement 25 ( 10) et le blocage ( 11) de façon qu'ils soient positivement coordonnés l'un par rapport à l'autre de telle manière que ledit étiraqe donne à la fibre ( 2) une longueur additionnelle désirée ( 4 O) par rapport à la gaine secondaire après ladite détente. 2 Procédé selon la revendication 1 L caractérisé en ce qu'on impose à la gaine secondaire, * 12 2547067 entre ledit ralentissement (en 10) et ledit blocage (en 11), une différence de vitesse qui correspond à la longueur additionnelle désirée (o) de la fibre dans la fibre gainée détendue ( 6). 3 Procédé selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'on bloque la fibre dans une position axiale fixe par rapport à la gaine secondaire en enroulant la fibre ( 6) munie de sa gaine secondaire d'un ou plusieurs tours autour d'une roue d'éti10 rage ( 11) et en ce qu'on étire la gaine en faisant passer la fibre ( 6) munie de sa gaine secondaire à travers un dispositif de tirage à courroie ( 10) qui attaque la gaine. 4. Installation destinée à donner 15 une longueur additionnelle à une fibre optique pendant le gainage secondaire de cette fibre optique, cette installation comprenant un dispositif d'étirage ( 10,11) monté entre une extrudeuse ( 3) servant à extruder une gaine secondaire autour de la fibre et un 20 dispositif enrouleur ( 13) prévu pour la fibre gainée ( 6), ce dispositif servant à étirer la gaine secondaire dans la direction axiale par rapport à la fibre ( 2), cette installation étant caractérisée en ce que le dispositif d'étirage comprend: une roue d'éti25 rage ( 26) servant à bloquer la fibre ( 2) dans une position axiale relative fixe par rapport à la gaine secondaire et à faire avancer la fibre vers le dispositif de bobinage ( 13), un dispositif de tirage à courroie ( 10) positionné en amont de la roue d'étirage 30 dans le sens du mouvement de la fibre gainée ( 6) pour faire avancer la gaine secondaire vers la roue d'étirage; et un actionneur ( 14) positionné entre la roue d'étirage ( 26) et le dispositif de tirage ( 10), et 13 -2547067 qui entraîne mécaniquement le dispositif de tirage ( 10) et la roue d'étirage ( 26) en mouvements relatifs déterminés positivement l'un par rapport à l'autre de telle manière que la roue d'étirage entraîne la fibre gainée ( 6) avec une petite vitesse additionnelle par rapport à la vitesse d'avance du dispositif de tirage ( 10). 5. Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'actionneur ( 14) comprend 10 un train planétaire ( 15, 18, 20, 22) couplé entre la roue d'étirage ( 26) et un moteur ( 29) d'entrainement de cette roue, en ce que le moteur est couplé à une roue motrice ( 31) d'entraînement du dispositif de tirage à courroie ( 10) et en ce que la roue pla15 nétaire ( 22) du train planétaire est-couplée à un micromoteur ( 23) servant à faire tourner la roue planétaire de manière à obtenir une différence de vitesse entre la vitesse de transmission du dispositif de tirage et celle de la roue d'étirage.