СПОСОБ РЕЗКИ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОГО КАБЕЛЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ СПОСОБА
METHOD FOR CUTTING OF FIBRE OPTIC CABLE AND DEVICE FOR METHOD REALISATION

Изобретение относится к оптоволоконной технике и может быть использовано при строительстве и эксплуатации волоконно-оптических линий связи (ВОЛС), в частности, при разрезании оптических кабелей (ОК), имеющих прочные, в основном стальные, оболочки, защищающие оптические волокна (ОВ). Данное изобретение предназначено для использования в конструкциях инструментов для разделки кабелей.
В конструкциях ОК используют металлические оболочки для защиты ОВ. Так, в волоконно-оптических кабелях ОКГТ-Ц и ОКГТ-С, встроенных в грозозащитный трос (OPWG), один или несколько оптических модулей выполнены в виде герметичных тонкостенных стальных трубок, уложенных в центре или в повиве токопроводящих проволок троса [1]. Аналогичная конструкция стального оптического модуля используется в кабеле ОКЛс, предназначенном для прокладки в канализации [2].
При разделке кабеля защитную оболочку обрезают и удаляют участками длиной 300-400 мм. Для резки защитных оболочек кабелей (оптических модулей) используют способы и устройства для резки стальных труб.
Известно устройство INOX TUBE CUTTER 30 PRO [3] для резки стальных труб (защитных металлических оболочек), содержащее корпус, установленный в нем на оси дисковый нож, напротив которого в ползуне корпуса закреплен зажим из двух зажимных роликов, расположенных на закрепленных в ползуне осях друг над другом, напротив ножа, причем ползун имеет привод перемещения вдоль корпуса в сторону ножа, а в корпусе установлен инструмент для снятия внутренних фасок.
Известно устройство Stainless Steel Tube Cutter [4] для резки стальных труб (защитных металлических оболочек), содержащее корпус и ползун с приводом перемещения, установленный на оси ползуна дисковый нож, напротив которого в корпусе закреплен зажим из двух зажимных роликов, расположенных на закрепленных в корпусе осях друг над другом, напротив ножа.
Способ резки защитной металлической оболочки, реализованный устройствами [3, 4], включает: установку устройства на защитную оболочку, взаимное сближение дискового ножа и зажима, резание защитной оболочки дисковым ножом по ее кольцевому периметру, отделение отделяемой части защитной оболочки от ее основной части и удаление удаляемой части оболочки.
В случае применения известных технических решений [3, 4] для резки волоконно-оптических кабелей (оптических модулей) оптические волокна кабеля значительно повреждаются, что снижает качество разделки кабеля. Это связано с тем, что лезвие дискового ножа, перемещающегося вокруг кабеля, оставляет существенные вмятины и заусенцы на внутренних стенках основной части и удаляемой части защитной оболочки в зоне реза. Это приводит к сужению канала оболочки в зоне резки кабеля, через которую проходит плоскость реза. В результате этого при стягивании отделяемой части с основной части защитной оболочки кабеля по оптическим волокнам кабеля происходит их повреждение заусенцами удаляемой части защитной оболочки. Кроме того, заусенцы, остающиеся на основной части защитной оболочки, повреждают оптические волокна при монтаже и в процессе эксплуатации кабеля при возможных перемещениях волокон (температурных, от вибрации, при монтаже оптических муфт и оконечных устройств и пр.). Предусмотренный в устройстве [3] инструмент для снятия внутренних фасок (удаления заусенцев) не может быть использован в связи с заполнением внутреннего пространства защитной оболочки кабеля оптическими волокнами.
Наиболее близким техническим решением является способ резки волоконно-оптического кабеля и устройство для реализации способа [5], включающее в себя устройство для резки волоконно-оптического кабеля [5] ([6]).
Использование технического решения [5] позволяет повысить качество резки кабеля и исключить повреждение оптических волокон основной частью защитной оболочки кабеля при его монтаже и в процессе эксплуатации за счет возможных перемещений оптических волокон.
Однако прототип [5] имеет следующие недостатки. На этапе стягивания отделяемой части с основной части защитной оболочки кабеля возможно повреждение оптических волокон за счет оставшихся вмятин и заусенцев на внутренней стенке удаляемой части защитной оболочки в зоне реза, особенно в случае выхода ножа внутрь защитной оболочки. Поврежденные волокна снижают качество резки (разделки) кабеля и надежность монтажа кабеля.
Общими существенными признаками прототипа [5] с представленным в описании техническим решением - способом и устройством для резки волоконно-оптического кабеля, являются:
- способ включающий: формирование на наружной стороне защитной оболочки кольцевой канавки при помощи сжатия, резку защитной оболочки по ее кольцевому периметру рядом с кольцевой канавкой, отделение отделяемой части защитной оболочки от ее основной части, стягивание отделяемой части защитной оболочки с оптических волокон кабеля в сторону от кольцевой канавки;
- устройство содержащее: корпус, установленный на нем ползун с приводом перемещения, установленные на оси ползуна с возможностью вращения обжимной ролик и дисковый нож, в корпусе установлен зажим из двух зажимных роликов с возможностью вращения, расположенных на закрепленных в корпусе осях друг над другом и напротив обжимного ролика и дискового ножа, так что оси вращения дискового ножа, обжимного ролика и зажимных роликов параллельны, дисковый нож и обжимной ролик установлены с зазором между их боковыми смежными поверхностями, рабочая поверхность ролика выполнена закругленной, при этом диаметр обжимного ролика выполнен больше диаметра дискового ножа.
Техническим результатом изобретения является повышение качества резки (разделки) кабеля.
Указанный технический результат достигается тем, что:
- способ включает: формирование на наружной стороне защитной оболочки при помощи сжатия кольцевой и дополнительной кольцевой канавок, расположенных на расстоянии друг от друга, резку защитной оболочки по ее кольцевому периметру между кольцевыми канавками, отделение отделяемой части защитной оболочки от ее основной части, стягивание отделяемой части защитной оболочки с оптических волокон кабеля в сторону от кольцевой канавки;
- устройство для реализации способа резки волоконно-оптического кабеля в защитной оболочке содержит корпус, установленный на нем ползун с приводом перемещения, установленный на оси ползуна с возможностью вращения обжимной ролик, дисковый нож, дополнительный обжимной ролик, в корпусе установлен зажим из двух зажимных роликов с возможностью вращения, расположенных на закрепленных в корпусе осях друг над другом и напротив обжимных роликов и дискового ножа, так что оси вращения дискового ножа, обжимных роликов и зажимных роликов параллельны, дисковый нож и обжимные ролики установлены с зазором между их боковыми смежными поверхностями, рабочие поверхности обжимных роликов выполнены закругленными, при этом диаметры обжимных роликов выполнены больше диаметра дискового ножа.
Существенными признаками способа и устройства, влияющими на получение технического результата, являются:
1. Формирование при помощи сжатия кольцевой канавки. Признак обеспечивает сужение канала основной части защитной оболочки кабеля и исключение повреждения заусенцами на ней оптических волокон кабеля.
2. Резка защитной оболочки кабеля по ее кольцевому периметру. Признак позволяет произвести подготовку к разделению основной и отделяемой частей защитной оболочки кабеля за счет формирования на наружной оболочке кольцевого надреза или разреза оболочки.
3. Отделение отделяемой части защитной оболочки кабеля от ее основной части. Признак позволяет физически разделить основную и отделяемую часть защитной оболочки кабеля.
4. Стягивание отделяемой части защитной оболочки с оптических волокон кабеля в сторону от кольцевой канавки. Признак позволяет освободить оптические волокна от отделяемой части оболочки кабеля.
5. Корпус с установленным на нем ползуном с приводом перемещения. Признак обеспечивает объединение конструктивных элементов устройства.
6. Установленные на оси ползуна с возможностью вращения обжимной ролик и дисковый нож. Признак обеспечивает возможность формирования при помощи сжатия кольцевой канавки и резку защитной оболочки кабеля по ее кольцевому периметру. Свободное вращение указанных элементов снижает сопротивление в процессе деформирования и резания защитной оболочки.
7. Установленный в корпусе зажим из двух зажимных роликов с возможностями вращения, расположенный на закрепленных в корпусе осях друг над другом и напротив обжимного ролика и дискового ножа. Признак обеспечивает базирование и свободное вращение защитной оболочки кабеля.
8. Оси вращения дискового ножа, обжимного ролика и зажимных роликов параллельны. Признак обеспечивает отсутствие перекосов дискового ножа и обжимного ролика относительно защитной оболочки, установленной в зажиме.
9. Дисковый нож и обжимной ролик установлены с зазором между их боковыми смежными поверхностями. Признак дает возможность осуществить резку кабеля вне зоны деформирования основной части защитной оболочки.
10. Рабочая поверхность ролика выполнена закругленной. Признак обеспечивает гладкую внутреннюю деформированную поверхность основной части защитной оболочки кабеля, таким образом снижая возможное затухание при ее контакте с оптическими волокнами. Кроме того, отсутствие концентраторов напряжений на гладкой деформированной поверхности кольцевой канавки препятствует ее излому при отделении отделяемой части от основной части защитной оболочки кабеля.
11. Диаметр обжимного ролика выполнен больше диаметра дискового ножа. Признак позволяет при резке защитной оболочки кабеля гарантировать зазор между роликовым ножом и оптическими волокнами, не повреждая последние ножом.
Существенными отличительными признаками, влияющими на получение технического результата, являются:
1. До этапа резания защитной оболочки кабеля на ее отделяемой части формируют дополнительную кольцевую канавку путем сжатия оболочки с наружной стороны. Признак обеспечивает сужение канала отделяемой части защитной оболочки кабеля и исключает повреждение ее заусенцами оптических волокон кабеля при удалении отделяемой части защитной оболочки.
2. На оси ползуна установлен дополнительный обжимной ролик с зазором между смежными боковыми поверхностями дискового ножа и дополнительного обжимного ролика. Признак обеспечивает возможность формирования при помощи сжатия дополнительной кольцевой канавки на отделяемой части защитной оболочки и дает возможность осуществить рез кабеля вне зоны деформирования отделяемой части защитной оболочки.
3. Рабочая поверхность дополнительного ролика выполнена закругленной. Признак обеспечивает гладкую внутреннюю деформированную поверхность отделяемой части защитной оболочки кабеля. Признак обеспечивает отсутствие концентраторов напряжений на гладкой деформированной поверхности кольцевой канавки, препятствует ее излому при отделении отделяемой части от основной части защитной оболочки кабеля.
4. Диаметр дополнительного обжимного ролика выполнен больше диаметра дискового ножа. Признак позволяет при резке защитной оболочки кабеля гарантировать зазор между роликовым ножом и оптическими волокнами, не повреждая последние, а также исключить контакт заусенцев отделяемой части защитной оболочки с оптическими волокнами и их повреждение при ее удалении.
Сущность изобретения поясняется фиг.1, фиг.2.
На фиг.1 показана схема резки волоконно-оптического кабеля.
На фиг.2 изображен вид сбоку на устройство для реализации способа резки волоконно-оптического кабеля.
Цифрами на фиг.1 и 2 обозначены: 1 - корпус, 2 - ось, 3 - дисковый нож, 4 - оси, 5 - зажимные ролики, 6 - обжимной ролик, 7 - дополнительный обжимной ролик, 8 - рабочие поверхности обжимных роликов 6 и 7, 9 - проем под кабель, 10 - кабель, 11 - направляющие корпуса, 12 - ползун, 13 - винт, 14 - гайка, 15 - рукоятка, 16 - стальная защитная оболочка кабеля, 17 - оптические волокна, 18 - кольцевая канавка, образованная обжимным роликом 6, 19 - кольцевая канавка, образованная обжимным роликом 7, 20 - наружная поверхность защитной оболочки кабеля, 21 - отделяемая часть защитной оболочки кабеля, 22 - зона резки. Буквами обозначены: а - толщина защитной оболочки волоконно-оптического кабеля, d - диаметр пучка оптических волокон в зоне резки кабеля; D - первоначальный диаметр пучка оптических волокон; Dp - диаметр обжимного ролика 6, Dp1 - диаметр дополнительного обжимного ролика 7, Dн - диаметр дискового ножа 3, L - осевой зазор между обжимным роликом 6 и дисковым ножом 3, L1 - осевой зазор между дополнительным обжимным роликом 7 и дисковым ножом 3, s - первоначальный зазор между внутренней поверхностью защитной оболочки кабеля и пучком оптических волокон, S - зазор между внутренней поверхностью защитной оболочки кабеля и пучком оптических волокон в зоне резки кабеля.
Устройство содержит корпус 1, установленный в корпусе 1 на оси 2 дисковый нож 3, напротив которого расположен зажим кабеля. Зажим представляет собой установленные с возможностью вращения в корпусе 1 на осях 4 зажимные ролики 5, расположенные друг над другом. Оси 4 роликов 5 расположены в одной плоскости и таким образом, что между ними образован зазор (фиг.2), напротив которого расположен обжимной ролик 6 и дополнительный обжимной ролик 7. Зажимные ролики 5 предназначены для зажима кабеля в корпусе, обжимной ролик 6 и дополнительный обжимной ролик 7 служат для обжатия оболочки кабеля, а также для его зажима в корпусе. Обжимной ролик 6 (фиг.1), дополнительный обжимной ролик 7 и роликовый нож 3 установлены с осевыми зазорами L и L1 на оси 2 параллельно друг другу и с возможностью вращения. Между боковыми смежными поверхностями, соответственно, ножа 3 и обжимного ролика 6 образован зазор L, а соответственно, ножа 3 и дополнительного обжимного ролика - зазор L1. Зазоры L и L1 устанавливают равными или большими нуля (соответствующие поверхности деталей 6, 3, 7 соприкасаются или между ними существует зазор). Диаметры Dp обжимного ролика 6 и Dp1 дополнительного обжимного ролика больше диаметра Dн дискового ножа 3. Рабочие поверхности 8 обжимного ролика 6 и дополнительного обжимного ролика 7 выполнены скругленными. В корпусе 1 устройства (фиг.2) выполнен проем 9 под кабель 10. В направляющих 11 корпуса 1 (фиг.1) установлен ползун 12, на котором закреплена ось 2 ножа и обжимных роликов 6 и 7, причем ползун 12 установлен в корпусе 1 с возможностью его перемещения в сторону зажимных роликов 5 и от них. В корпусе 1 установлен винт 13, находящийся в зацеплении с гайкой 14 ползуна 12. На конце винта 13 закреплена рукоятка 15. Кабель 10 в данном примере исполнения устройства содержит стальную защитную оболочку 16 в виде трубки неограниченной длины, в которой расположены оптические волокна 17. Позицией 18 показана кольцевая канавка на оболочке 16 кабеля, образованная обжимным роликом 6, а позицией 19 - кольцевая канавка, образованная дополнительным обжимным роликом 7 устройства.
В других примерах исполнения оболочка выполнена из любого другого известного материала, используемого для защиты волокон волоконно-оптического кабеля. Следует отметить, что представленное в данном описании устройство обеспечивает также резку защитных оболочек других кабелей, которые требуют неприкосновенности жил кабеля режущим ножом, например, к электропроводам многожильного электрического кабеля.
Способ реализуется следующим образом. Устройство располагают на кабеле 10 путем введения кабеля в проем 9 корпуса 1, при этом кабель в проем 9 вставляют таким образом, чтобы он располагался между зажимными роликами 5 и обжимными роликами 6 и 7. Как видно из схемы расположения устройства на кабеле (фиг.2), оболочка 16 кабеля располагается между зажимными роликами 5, одновременно касается обеих поверхностей этих роликов и находится во впадине, которая расположена между зажимными роликами и образована ими. Вращением рукоятки 15 и винта 13 перемещают в сторону проема 9 ползун 12, ось 2, обжимные ролики 6, 7 и дисковый нож 3, при этом кабель, в частности его защитная оболочка, зажимается между обжимными роликами 6, 7 и зажимными роликами 5 таким образом, что, по сути, указанные ролики образуют рольганг ротационного механизма. Зажимные ролики 5 и обжимные ролики 6, 7 соприкасаются с наружной поверхностью 20 защитной оболочки кабеля 16. При этом между кромкой дискового ножа 3 и наружной поверхностью 20 защитной оболочки 17 имеется зазор за счет разницы диаметров обжимных роликов 6, 7 и ножа 3. Вращают корпус 1 устройства вокруг кабеля, при этом обжимные ролики 6, 7 и зажимные ролики 5 перекатываются по поверхности 20 защитной оболочки 16 кабеля. Одновременно с вращением корпуса 1 вокруг кабеля вращают рукоятку 15 и осуществляют подачу обжимных роликов 6, 7 и ножа 3 в сторону кабеля. С наружной стороны защитной оболочки 16 путем ее сжатия формируют кольцевые канавки 18 и 19. Для данного варианта выполнения способа формирование канавок 18 и 19 осуществляют одновременно. В других вариантах способа формирование канавок может быть осуществлено в любой последовательности. При этом на защитной оболочке 16 кабеля по мере вращения корпуса 1 образуются кольцевые канавки 18 и 19 от воздействия, соответственно, обжимных роликов 6 и 7 (фиг.1). Форма кольцевых канавок 18 и 19 соответствует форме 8 рабочих поверхностей обжимных роликов 6 и 7. С увеличением глубин канавок 18 и 19 нож 3 касается защитной оболочки 16 кабеля и постепенно, по мере вращения корпуса 1, внедряется в оболочку 16 кабеля. Поскольку обжимные ролики 6 и 7 внедряются в защитную оболочку 17 первыми, то в зоне их внедрения в оболочку образуются сужения просветов оболочки и ее сжатия к продольной оси кабеля так, как это показано на фиг.1. В зоне обкатки оболочки обжимными роликами 6 и 7 оптические волокна 17 поджимаются суженной зоной оболочки 16 к продольной оси кабеля так, что первоначальный диаметр пучка волокон D уменьшается до диаметра d. В этой зоне зазор S между пучком волокон 17 и внутренней поверхностью защитной оболочки 16, расположенной между кольцевыми канавками 18 и 19 (фиг.1), становится больше в сравнении с зазором s между пучком волокон 17 и внутренней поверхностью оболочки 16, расположенной с левой стороны от канавки 18 и с правой стороны от канавки 19. Внедрение ножа 3 в защитную оболочку 16 кабеля происходит в плоскости, расположенной между канавками 18 и 19 и проходящей в зоне максимального сужения пучка волокон 17, в том месте где зазор S между пучком волокон 17 и внутренней поверхностью оболочки 16 является максимальным, что исключает повреждение ножом оптических волокон 17 в случае прорезания оболочки 16 толщиной а и выхода ножа 3 внутрь. Происходит резание защитной оболочки дисковым ножом по ее кольцевому периметру. При этом в зоне реза образуются вмятины и заусенцы на внутренних стенках основной части и удаляемой части защитной оболочки кабеля. Отделение отделяемой части 21 от основной части защитной оболочки 16 осуществляют либо когда стенка защитной оболочки 16 отделяемой части 21 полностью прорезана ножом, либо когда ножом осуществляют лишь кольцевой надрез стенки защитной оболочки 16. В первом случае, после отделения отделяемой части 21 оболочки от основной части защитной оболочки 16, отделяемую часть 21 оболочки стягивают с волокон 17 кабеля в сторону зоны реза 22. Во втором случае, после снятия устройства с кабеля, надламывают отделяемую часть оболочки 21 путем ее покачивания в радиальных направлениях относительно основной части защитной оболочки 16 кабеля. После надлома и отделения отделяемой части 21 от основной части оболочки 16 отделяемую часть 21 так же, как и в первом случае, стягивают с волокон 17 кабеля в сторону зоны реза 22. При стягивании отделяемой части оболочки 21 с волокон кабеля 17 последние защищены от повреждений, поскольку указанный зазор S между пучком волокон 17 и внутренней поверхностью оболочки 16 с левой стороны от канавки 19 препятствует контакту оптических волокон с заусенцами на внутренней стенке удаляемой части защитной оболочки в зоне реза 22 и обеспечивает беспрепятственный съем отделяемой части 21 защитной оболочки от ее основной части.
Наличие зазора S между пучком волокон 17 и внутренней поверхностью оболочки 16 с правой стороны от канавки 18 исключает повреждение оптических волокон 17 заусенцами на внутренней стенке основной частью защитной оболочки в зоне реза 22.
Изобретение реализуется следующим образом. Резка (разделка) кабеля, например [2], производится после удаления любым известным способом его защитной полиэтиленовой оболочки на требуемой длине. На оголенном металлическом модуле отмечают места резки (при разделке кабеля защитную оболочку обрезают и удаляют участками длиной 300-400 мм). На расстоянии 300-400 мм от торца кабеля устанавливают устройство для резки. Вращая рукоятку 15, доводят обжимные ролики 6, 7 и зажимные ролики 5 до соприкосновения с защитной оболочкой 16. Поворачивают корпус 1 вокруг защитной оболочки 16, периодически вращают рукоятку 15 и перемещают ролики 5, 6, 7 навстречу друг другу. При этом на защитной оболочке сначала формируют кольцевые канавки 18 и 19, а затем режут защитную оболочку дисковым ножом по ее кольцевому периметру. Визуально наблюдают за процессом резания. Процесс резания прекращают либо после отделения отделяемой части защитной оболочки 21 от ее основной части 16, либо (особенно при увеличенной толщине а оболочки) после получения на оболочке кольцевого надреза. В последнем случае снимают устройство, надламывают отделяемую часть оболочки 21 путем ее покачивания в радиальных направлениях относительно основной части защитной оболочки 16 кабеля. Стягивают отделяемую часть оболочки 21 длиной 300-400 мм с волокон кабеля 17, причем последние защищены от повреждений увеличенным зазором S между пучком волокон 17 и внутренней поверхностью оболочки. При необходимости перемещают устройство в следующее место реза на расстоянии 300-400 мм от предыдущего реза и повторяют процесс резки. Основные параметры заявленного устройства соответствуют аналогичным параметрам прототипа [5] ([6]) с учетом конструктивных изменений. Параметры дополнительного обжимного ролика 7 могут быть аналогичны параметрам обжимного ролика 6. Допускается вариант устройства с расположением зажимных роликов 5 на ползуне 12, а обжимных роликов 6, 7 и дискового ножа 3 - на корпусе 1.
Источники информации
1. Оптический грозотрос (OPWG) [Электронный ресурс] Сайт: Сарансккабель-Оптика, 2010. - Режим доступа: http://www.sarko.ru/opticheshkiy-grozotros/index.php, свободный.
2. Кабель ОКЛс [Электронный ресурс] Сайт: Сарансккабель-Оптика, 2010. - Режим доступа: http://www.sarko.ru/iridex.php?option=com_content&task=view&id=63&Itemid=47, свободный.
3. ROTHENBERGER pipetool technologies at work. Main Catalogue 2009/2010, p.119.
4. Stainless Steel Tube Cutter [Электронный ресурс] Сайт: AFL Telecommunications. - Режим доступа: http://www.afltele.com/resourcecenter/specifications/fiberopticcable/pdfs/VibrationDamper.pdf, свободный.
5. Заявка на изобретение RU 2008112438 А. Способ резки волоконно-оптического кабеля и устройство для реализации способа.
6. Патент на полезную модель RU 75481 U1. Устройство для резки волоконно-оптического кабеля.