Brevet FR2704070A1 — publié le 19941021

INSTALLATION ET PROCEDE DE FABRICATION D'UN CABLE A FIBRE OPTIOUE La présente invention concerne un procédé ainsi qutune installation pour la fabrication d'un câble à fibre optique. Les câbles à fibre optique classiques comportent un ensemble de fibres assemblées entre elles sous forme de nappes, de fibres déjà câblées, ou de bandelettes, qui sont entourées par un premier tube extérieur, de structure rigide ou souple, réalisé par extrusion d'une matière synthétique. Dans certaines applications, les fibres optiques sont logées de façon libre à l'intérieur du tube et une matière visqueuse, telle qu'une graisse de protection appelée sous la dénomination britannique " j jelly" " est injectée à l'intérieur du tube pour noyer lesdites fibres dans celuici. La fabrication de ce type de câble est réalisée de telle sorte que les fibres à l'intérieur du tube présentent, par rapport à celui-ci, une surlongueur choisie, obtenue par l'influence et la combinaison de différents paramètres tout au long de la chaîne de fabrication. Dans les procédés et les installations classiques actuellement utilisés, les fibres optiques sont déroulées à partir d'un dévidoir comportant une bobine débitrice montée libre en rotation sur un axe, la tension de la fibre déroulée étant contrôlée pour rester constante. Cette fibre est ensuite tirée en aval au travers d'une tête d'extrusion où est amenée, autour desdites fibres, de la matière synthétique à haute température, sous forme visqueuse, pour former, de façon coaxiale et à l'extérieur des fibres, le tube de protection mentionné ciavant. A ce niveau, la graisse ou "jelly" est injectée pour remplir le tube et pour enrober les fibres optiques dans celui-ci. Après cette étape d'extrusion, le tube en plastique est refroidi dans un premier bac de refroidissement, et il est sollicité en traction, en étant enroulé autour d'un premier retireur. Le procédé se poursuit par le passage du tube au travers d'un autre bac de refroidissement et au travers d'un autre retireur, avec un contrôle des tractions sur ce tube, par l'intermédiaire de jauges de contrainte. Ce procédé et cette installation donnent satisfaction mais uniquement jusqu'à un diamètre limite du tube et jusqu'à un nombre limite de fibres à l'intérieur du tube. En effet au-delà notamment d'un diamètre de tube de 6 mm, on constate l'apparition de défauts dans la forme extérieure du tube, mais aussi dans la surlongueur des fibres, ainsi que dans l'aspect de sa surface extérieure. Il est donc très difficile d'obtenir un tube présentant une surface extérieure lisse et la surlongueur devient aussi difficile à contrôler. Ainsi, la présente invention a-t-elle pour but de fournir un procédé et une installation de fabrication d'un câble à fibre optique, permettant de remédier à ces inconvénients et grâce auxquels l'aspect lisse et la forme circulaire du tube entourant les fibres peuvent être contrôlés, quel que soit le nombre de fibre à l'intérieur de celui-ci, tout en permettant par ailleurs un contrôle adéquat de la surlongueur sur ces fibres. La présente invention a donc pour objet un procédé de fabrication d'un câble à fibres optiques comportant un tube dans lequel sont logées lesdites fibres, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes, dans lesquelles a) on amène des fibres optiques depuis un ou plusieurs dévidoirs, b) on introduit ces fibres à l'intérieur d'une tête d'extrusion fournissant, autour des fibres, une matière de gainage extrudée de ladite tête, sous forme visqueuse, c) on préforme directement, à la sortie de la tête d'extrusion, la matière de gainage pour lui faire prendre sa forme géométrique définitive, correspondant à celle du tube solide, avant et pendant qu'elle enveloppe lesdites fibres, d) on enroule le câble constitué du tube et des fibres autour d'un premier retireur, puis e) on refroidit le câble pour le faire ensuite passer au travers d'un second retireur tout en maintenant constante la tension entre les deux retireurs. L'invention a en outre pour objet, une installation pour la fabrication d'un câble à fibre optique, comprenant - des moyens dévidoirs capables de fournir des fibres optiques, par exemple sous forme de ruban, et - des moyens d'extrusion d'une matière de gainage, disposés en aval des moyens dévidoirs, et au travers desquels sont amenées lesdites fibres, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre des moyens de calibrage de la matière de gainage, ces moyens qui sont disposés en aval des moyens d'extrusion étant aptes à maintenir la matière de gainage sous une forme préformée correspondant à la forme géométrique définitive d'un tube sous forme solide, destiné à entourer les fibres, et ce avant et pendant que la matière enveloppe lesdites fibres. Mais d'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit, faite en référence aux dessins annexés qui sont donnés uniquement à titre d'exemple et dans lesquels - La figure 1 est une vue schématique et en élévation d'une installation de fabrication d'un câble à fibre optique, selon l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'une tête d'extrusion et d'un conformateur de l'installation de la figure 1, et - les figure 3a et 3b sont des vues en coupe transversale de deux câbles à fibre optique obtenus par le procédé et l'installation selon l'invention. En se référant tout d'abord aux figures 3a et 3b, on décrira ci-après deux câbles à fibre optique selon deux modes de réalisation, obtenus par le procédé et par l'installation selon l'invention, qui seront décrits de façon plus détaillée ci-après. Ces câbles qui sont repérés ici par la référence générale 1, comportent chacun un tube extérieur 2 réalisé en une matière synthétique souple ou de préférence rigide, telle qu'en polyamide, en polybutylène terephthalate ou en polypropylène. A l'intérieur du tube 2 qui, comme on le voit sur la figure 3, présente une forme en coupe circulaire, sont logées un certain nombre de fibres optiques 4 (une seule étant ici référencée) assemblées entre elles sous la forme de nappes ou bandelettes 6a, selon le mode de réalisation de la figure 3a. Comme on le voit sur cette figure, les nappes ou bandelettes 6a sont maintenues, par rapport au tube extérieur 2, à une distance radiale d de celui-ci, si bien que les nappes ou bandelettes 6a ne touchent pas la paroi intérieure du tube 2. Conformément au mode de réalisation de la figure 3b, les fibres optiques 4 sont regroupées entre elles selon quatre faisceaux ou câbles 6b respectivement maintenus et entourés d'un tube de maintien 3. Chaque faisceau 6b, et notamment son tube de maintien 3 est disposé à une distance d du tube extérieur 2 dans lequel est injecté la graisse ou 11jelly V. L'invention n'est bien entendu pas limitée à l'obtention des câbles selon les figures 3a et 3b qui sont représentés ici à titre d'exemple. Une matière visqueuse V, telle qu'une graisse de protection appelée généralement sous la dénomination britannique "jelly" est injectée à l'intérieur du tube 2 pour remplir l'espace libre laissé entre le tube 2 et les nappes ou bandelettes de fibre optique, référencées 6a, ou les faisceaux câblés 6b. En se référant désormais à la figure 1, on décrira ci-après une installation pour la fabrication du câble 1, conforme à l'invention, cette installation étant repérée par la référence générale 10. Dans la suite de la description, les termes "amont" et "aval" seront utilisés en référence au sens de défilement des fibres optiques 4, et plus généralement en référence au sens de défilement du câble 1 dans l'installation 10, conformément à la flèche D. En outre, le terme "fibres optiques" accompagné de la référence 4 sera utilisé pour qualifier indifférement la forme des fibres en bandelette, référencée 6a ou la forme en faisceau déjà gainé, référencée 6b, et cela pour faciliter la suite de la description. En aval de l'installation 10, sont disposés des moyens dévidoirs 12 qui comportent plusieurs bobines débitrices (non représentées) sur lesquelles sont enroulées les fibres optiques 4. Les fibres optiques 4 qui sont représentées de façon schématique à la figure 1 par un trait mixte interrompu, sont tirées des moyens dévidoirs 12 pour passer au travers d'une tête d'extrusion 14, représentée de façon plus détaillée à la figure 2. Cette tête d'extrusion 14 qui est pour l'essentiel de structure classique, est capable de porter sous fusion une matière synthétique, généralement fournie sous la forme de granulés ou "coumpound", par chauffage à des températures très élevées. A la sortie de la tête d'extrusion 14, la matière (référencée M à la figure 2) qui est délivrée à l'état visqueux et à très haute température (température de fusion) est forcée à se déplacer sous pression, en direction aval, autour d'une filière N qui donne à la matière M une forme d' enveloppe creuse. Cette forme visqueuse de la matière M, obtenue à la sortie de la tête d'extrusion 14, au niveau de la filière N, est repérée à la figue 1 par la référence FV. En aval de la tête d'extrusion 14 est disposé un conformateur 16 dans lequel sont introduites les fibres 4 ayant préalablement traversé la tête d'extrusion sous forme de nappes, de bandelettes ou de faisceaux gainés, ainsi que, de façon coaxiale à celles-ci, la matière de gainage M sous sa forme visqueuse FV. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, on introduit également dans le conformateur 16, la graisse de protection V destinée à remplir le tube 2. On se reportera désormais à la figure 2 qui représente de façon plus détaillée la tête d'extrusion 14 aussi que l'entrée du conformateur 16. Sur cette figure, les fibres optiques 4 ont de même été représentées de façon schématique par un trait mixte interrompu. La tête d'extrusion 14 étant de conception essentiellement classique, elle ne sera pas décrite ici de façon détaillée. On précisera simplement que les fibres optiques 4 sont introduites depuis l'arrière dans la tête d'extrusion 14 au travers d'un guide tubulaire 18 qui s'avance jusqu'au niveau de la filière N autour duquel arrive la matière M, sous sa forme visqueuse FV. Comme on le voit sur cette figure, les fibres optiques 4 passent ensuite au travers du conformateur 16 et pénètrent plus avant dans une partie de celui-ci qui est représentée sur cette figure de façon partielle et très schématique. Le conformateur 16 comporte deux chambres 20 et 22 dans lesquelles circule un fluide, telle que de l'eau à une température T1 de l'ordre de 10 à 500C. Plus particulièrement, cette température est maintenue entre 15 et 250C et peut, dans certain cas, être amenée à 400C. Le conformateur 16 qui est aussi appelé sous le nom de bac de calibrage, est en soi de conception classique et ne sera pas non plus décrit ici de façon très détaillée. On mentionnera simplement que la circulation d'eau à l'intérieur des chambres 20 et 22 (circulation qui est permise par une pompe à vide du type pompe à anneau d'eau, non représentée) fait naître une dépression à l'intérieur de la chambre 22, mais sous une température contrôlée. Cette température de refroidissement assure un premier stade de solidification de la matière synthétique extrudée M. Le conformateur 16 comporte une douille de calibrage 24 contre laquelle est plaquée par aspiration, grâce au phénomène dépressionnaire mentionné ci-dessus, la matière M qui se trouve ainsi préformée par les actions mécanique et thermique du conformateur 16, et qui prend de ce fait une forme solide référencée FS, correspondant à la forme géométrique définitive du tube, dit tube solide, référencé 2 à la figure 3. On remarque en outre que la filière d'extrusion N comporte une tubulure 26 qui est disposée de façon coaxiale au guide tubulaire 18 et dans laquelle circulent au moins les fibres optiques 4. Dans une variante de réalisation préférée, on fait également circuler, à l'intérieur de la tubulure 26, la graisse de protection V ou "jelly" (figure re 3). La tubulure 26 isole physiquement les fibres optiques 4 ainsi que la graisse V de tout contact avec la matière de gainage M, tout au moins sur une distance d'introduction de la matière de gainage M à l'intérieur de la douille de calibrage 24 du conformateur 16, distance qui est suffisamment grande pour permettre le préformage du tube 2 par solidification de la matière M, avant tout contact de cette matière avec les fibres 4 et la graisse de protection V. On note en effet sur la figure 2 que la tubulure 26 pénètre, de façon coaxiale, à l'intérieur de la douille de calibrage 24 ainsi que dans le premier anneau de refroidissement formé par la chambre 20. De ce fait, la matière M avant d'entrer dans le conformateur 16 est déjà guidée intérieurement par la tubulure 26 de la filière N et commence sa solidification de façon progressive par le refroidissement dû à l'action de l'eau vaporisée à la température T1 dans les chambres 20 et 22. La matière M ayant débuté sa solidification, elle est maintenue sous cette forme, c'est-à-dire préformée, par l'anneau de refroidissement, contre la douille de calibrage 24, ce qui conduit progressivement à la formation du tube 2 de la figure 3. Dans la variante de réalisation représentée, la graisse de protection ou "jelly" est injectée à l'intérieur du tube 2, via la tubulure 26. A cet effet, comme on le voit sur la figure 2, l'installation selon l'invention comporte de façon coaxiale au guide tubulaire 18 une chambre périphérique 28 pour l'amenée de la graisse de protection (ici non représentée) qui est introduite par un raccord arrière relié à un tuyau, lui-même connecté à un bac ou conteneur (non représenté). La graisse de protection est donc forcée à circuler dans la chambre annulaire 28 de façon coaxiale aux fibres optiques 4 jusqu'à une chambre de mélange 32 formée dans la tubulure 26. On remarque donc que l'ensemble "graisse de protection-fibres optiques" ne vient en contact avec la matière M qu'une fois que cette matière a été introduite dans le conformateur 16, et plus particulièrement après son introduction à l'intérieur de la douille de calibrage 24. On notera ici que la graisse de protection ou "jelly" peut être amenée à une température de l'ordre de 300 à 2500C selon la surlongueur qui est souhaitée sur les fibres optiques 4. On comprend donc que de ce qui vient d'être décrit qu'on a fourni une installation comportant, en aval des moyens dévidoirs 12, des moyens d'extrusion 14 de la matière de gainage M, ainsi que des moyens de calibrage 16,24 de cette matière, qui sont eux-mêmes disposés en aval des moyens d'extrusion 14. On comprend que dans cet agencement, les moyens de calibrage 16,24 sont aptes à maintenir la matière de gainage sous une forme préformée correspondant à la forme géométrique définitive du tube 2 sous sa forme solide, et cela avant et pendant que la matière M enveloppe les fibres 4 et la graisse de protection V. En se référant désormais à la figure 1, on décrira les différentes unités de l'installation 10 selon l'invention, disposées en aval du conformateur 16. Ainsi, après le conformateur 14, est disposé un premier bac 40 à température contrôlée dans lequel circule aussi un liquide de refroidissement à une température T2 supérieure ou égale à la température T1 du conformateur 16. En aval de ce premier bac 40 est disposé un retireur -principal 42 qui est formé d'une roue 43 de grand diamètre (de l'ordre de 600 à 2500 mm). A l'intérieur du retireur 42, qui forme un bac vertical de réchauffage, est maintenue une température T3 égale ou supérieure à la température T2 choisie en fonction de la surlongueur désirée sur les fibres optiques 4. Ensuite, en aval de ce retireur principal 42 est disposé un deuxième bac de refroidissement 44 maintenu à une température T4 en général inférieure aux températures T2 et T3. L'installation 10 comporte en outre un retireur secondaire 46 disposé sensiblement en fin de chaîne de fabrication. En outre, un régulateur de tension 48 est disposé entre le retireur principal 42 et le retireur secondaire 46 pour assurer une tension contrôlée du câble 1, entre les deux retireurs 42 et 46. Ainsi, on comprend qu'on a fourni un procédé et une installation de fabrication d'un câble à fibre optique dans lesquels la matière M, destinée à former le tube 2 entourant les fibres optiques 4, rentre immédiatement sous sa forme visqueuse FV dans le conformateur 16 pour être préformée directement à la sortie de la tête d'extrusion 14 et pour prendre la forme géométrique définitive du tube sous sa forme solide, avant et pendant que les fibres optiques 4 et que la graisse de protection ou "jelly" V pénètrent à l'intérieur du tube 2. En outre, on constate qu'on préforme la matière M en la refroidissant à la température T1, température qui est fournie grâce à une alimentation du conformateur 16 en eau froide. De plus, après que la matière de gainage M destinée à constituer le tube 2 ait été préformée dans le conformateur 16, le câble gainé 1 est introduit dans le bac 40 dont la température contrôlée est maintenue à une température T2 supérieure ou égale à la température T1, pour que le tube 2 soit réchauffé une fois qu'il a quitté le conformateur 16. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un câble à fibres optiques comportant un tube (2) dans lequel sont logées lesdites fibres (14), caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes, dans lesquelles a) on amène des fibres optiques (14) depuis un ou plusieurs dévidoirs (12), b) on introduit ces fibres (4) à l'intérieur d'une tête d'extrusion (14) fournissant, autour des fibres (4), une matière de gainage (M) extrudée de ladite tête (14), sous forme visqueuse (FV), c) on préforme directement, à la sortie de la tête d'extrusion (14), la matière de gainage (M) pour lui faire prendre sa forme géométrique définitive (FS), correspondant à celle du tube solide (2), avant et pendant qu'elle enveloppe lesdites fibres (4), d) on enroule le câble (1) constitué du tube (2) et des fibres (4) autour d'un premier retireur (42), puis e) on refroidit le câble (1) pour le faire ensuite passer au travers d'un second retireur (46) tout en maintenant constante la tension entre les deux retireurs (42,46). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans l'étape c) on préforme la matière de gainage (M) en la calibrant sensiblement au diamètre extérieur du tube (2) sous sa forme solide (FS). 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on calibre la matière de gainage (M) en la faisant passer au travers d'un conformateur sous vide (16) capable de plaquer la matière (M) par aspiration extérieure contre une douille de calibrage (24) présentant un diamètre prédéterminé, correspondant à celui du tube (2). 4. Procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que, dans l'étape c), on préforme la matière en la refroidissant à une température T1. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la température T1 est comprise entre 10 et 400C. 6. Procédé selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce qu'on refroidit la matière par écoulement d'un liquide de refroidissement circulant à la température T1 au travers de la douille (24) du conformateur (16). 7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'après avoir préformé la matière de gainage dans l'étape c), on introduit le câble gainé dans un bac à température contrôlée, maintenue à une température T2 au moins égale à la température Tl. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé ce qu'on enroule le câble formé du tube (2) et des fibres (4) autour du premier retireur (42) maintenu à une température T3 supérieure aux températures T1 et T2. 9. Installation pour la fabrication d'un câble à fibre optique, comprenant - des moyens dévidoirs (12) capables de fournir des fibres optiques (4), par exemple sous forme de ruban, et - des moyens d'extrusion (14) d'une matière de gainage (M), disposés en aval des moyens dévidoirs (12), et au travers desquels sont amenées lesdites fibres (4), caractérisée en ce qu'elle comporte en outre des moyens de calibrage (16) de la matière de gainage, ces moyens qui sont disposés en aval des moyens d'extrusion (14) étant aptes à maintenir la matière de gainage (M) sous une forme préformée correspondant à la forme géométrique définitive d'un tube (2) sous forme solide, destiné à entourer les fibres (4), et ce avant et pendant que la matière (M) enveloppe lesdites fibres. 10. Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce que les moyens de calibrage (16) comportent une douille de calibrage (24) disposée à la sortie des moyens d'extrusion (14). 11. Installation selon la revendication 10, caractérisée en ce que les moyens de calibrage (16) comportent en outre un conformateur sous vide capable de plaquer par l'extérieur la matière de gainage (M) à la sortie des moyens d'extrusion (14), contre la douille de calibrage (24). 12. Installation selon l'une des revendications 9 à 11, caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif de mise en circulation d'un liquide de refroidissement à l'intérieur du conformateur (16), autour de la douille de calibrage (24). 13 Installation selon l'une des revendications 9 à 12, caractérisée en ce qu'elle comporte une tubulure (26) destinée à amener à la sortie des moyens d'extrusion (14), les fibres (4) et une graisse de protection (V) devant remplir le tube (2), cette tubulure (26) qui pénètre à l'intérieur de la douille de calibrage (24) étant apte à maintenir la matière de gainage (M) isolée à la fois des fibres (4) et de ladite graisse de protection (V) , lors de l'entrée de la matière (M) dans la douille de calibrage (24), pour éviter tout contact de cette matière (M) avec les fibres (4) et la graisse (M) avant le refroidissement de ladite matière (M).