КАБЕЛЬ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ С МЕДНЫМИ ТОКОПРОВОДЯЩИМИ ЖИЛАМИ
FIBRE-OPTIC CABLE WITH COPPER CURRENT-CONDUCTING CORES

Изобретение относится к кабельной промышленности и может быть использовано в конструкции волоконно-оптических кабелей и электронной технике, и применяться при производстве кабелей, используемых для одновременной передачи данных по оптическим волокнам и токопроводящим жилам, а также при необходимости передачи электрического тока по токопроводящим жилам.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
При прокладке и в процессе эксплуатации волоконно-оптический кабель подвергается механическим нагрузкам (растяжение, кручение, давление, удар, изгиб) в результате этого в его конструкции предусматриваются силовые элементы, которые предотвращают кабель от повреждений.
Известны кабели оптические содержащие оптические волокна для передачи данных, но в их конструкции отсутствуют элементы для передачи электрического тока. По этой причине для питания оборудования необходимо дополнительно производить монтаж силового кабеля. Недостатком такого технического решения являются высокие затраты на монтаж кабельной линии, узкие функциональные возможности, вследствие значительного увеличения суммарных габаритных размеров кабелей.
2
2
Наиболее близким техническим решением к предложенному, является электрооптический кабель (RU 175197 U1, 28.11.2017), содержащий размещенные во внешней изолирующей оболочке токопроводящую жилу, упрочняющий элемент и волоконно-оптический модуль, содержащий защитную оболочку, в которой размещены залитые гидрофобным заполнителем оптические волокна. Кроме того, кабель содержит жилу из скрученных медных проводников, прилегающую к упомянутой защитной оболочке, и упомянутые элементы помещена во внешнюю изолирующую оболочку, которая образована из изолирующей оболочки упрочняющего элемента, изолирующей оболочки волоконно-оптического модуля, соединенных между собой первым перешейком, а также из изолирующей оболочки токопроводящей жилы, которая соединена с изолирующей оболочкой волоконно-оптического модуля вторым перешейком, выполненным в одной плоскости с первым перешейком. Все упомянутые изолирующие оболочки и первый и второй перешейки выполнены за одно целое в виде единой изолирующей оболочки из полиэтилена высокой плотности. Упрочняющий элемент может быть выполнен из стеклопластикового прутка. Токопроводящая жила состоит из скрученных медных проводников, например, из семи проводников, с общим сечением 2,5 мм. Токопроводящая жила также может быть выполнена из меди сечением 1,5 мм. Волоконно-оптический модуль может содержать, в частности, шестнадцать одномодовых оптических волокон.
Конструкция кабеля, описанная в наиболее близком аналоге, содержит силовые элементы, защищающие оптические волокна от механических повреждений при прокладке и в процессе эксплуатации, при этом использование силовых элементов увеличивает габаритные размеры и стоимость кабеля.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Основным методом производства медной проволоки является волочение, способ обработки металлов давлением, при котором металл в виде проволоки, трубы, полосы, прутка протягивается через отверстия, поперечные размеры которого меньше, чем размеры исходного поперечного сечения протягиваемого металла. Инструмент, с помощью которого осуществляется процесс волочения называется волокой. В ходе этого процесса медная катанка протягивается через волоки, сечение которых меньше диаметра медного прутка. При волочении изменяются свойства протягиваемого металла прочность медной проволоки увеличивается, а пластичность снижается. Этими же свойствами - повышением прочности и снижением пластичности обладает медная проволока, полученная на волочильном оборудовании - станках с использованием волок, через которые протягивается катанка. Для повышения пластичности волоченой проволоки, т.е. ее дальнейшего применения обычно производят термическую обработку - отжиг, т.е. нагрев и выдержку при определенной повышенной температуре. В результате получается мягкая медная проволока, которая, в зависимости от диаметра, имеет относительное удлинение согласно таблице 1. Использование такой мягкой медной проволоки в волоконно-оптических кабелях требует введения в их конструкцию дополнительных силовых элементов.
Технической проблемой, решаемой настоящим изобретением, является создание устройства, обладающего совокупностью следующих технических свойств:
- одновременная передача данных по оптическим волокнам и электрического тока по токопроводящим жилам в одном кабеле;
- совмещение в одном средстве - медных токопроводящих жилах функций как токопроводящих жил для передачи электрического тока, так и свойств силового элемента;
- исключение необходимости применения дополнительных силовых элементов;
- удобство монтажа кабеля при его использовании за счет уменьшения размеров вследствие отсутствия отдельного силового элемента.
Кроме того, изобретение направлено на снижение себестоимости волоконно-оптического кабеля.
Указанная выше техническая проблема решается предложенным изобретением за счет того, что предлагаемый волоконно-оптический кабель содержит размещенные в оболочке оптические волокна, находящиеся в модуле или без него, и расположенные параллельно оптическим волокнам изолированные медные токопроводящие жилы из термически не обработанной медной проволоки, которая, в зависимости от диаметра характеризуется относительным удлинением согласно таблице 2 и получена волочением без последующей термической обработки, т.е. без использования отжига.
В предложенном техническом решении для изготовления медных токопроводящих жил используется термически не обработанная более прочная и жесткая медная проволока, которая имеет относительное удлинение, величина которого в зависимости от диаметра приведена в таблице 2. Это дает возможность изготавливать волоконно-оптический кабель без силовых элементов, поскольку функцию силового элемента выполняют медные токопроводящие жилы из термически не обработанной медной проволоки, обладающие необходимой прочностью и жесткостью. Выбор диаметра и количества токопроводящих жил производится в зависимости от требуемой механической и эксплуатационной нагрузкам. Таким образом, в предложенном изобретении для защиты от воздействия механических нагрузок на оптическое волокно применяют термически не обработанную медную проволоку.
Технический результат, достигаемый при использовании изобретения, состоит в создании волоконно-оптического кабеля, используемого для одновременной передачи данных по оптическим волокнам и электрического тока по медным токопроводящим жилам, без использования в его конструкции дополнительных силовых элементов, тем самым, упрощается конструкция кабеля, обеспечивается экономия материала вследствие исключения силового элемента, уменьшаются габариты и упрощается технология изготовления кабеля.
Применение медных токопроводящих жил, изготовленных из термически не обработанной медной проволоки, позволяет обеспечить требуемые механические свойства кабеля с одновременной реализацией токопроводящими жилами своей основной функции - передачи по ним электрического тока. Термически не обработанная медная проволока, обладает достаточной жесткостью, чтобы исключить возникновение механических напряжений в оптическом волокне, это гарантирует сохранение срока службы кабеля таким же, как у волоконно-оптического кабеля с токопроводящими жилами из мягкой отожженной медной проволоки и дополнительными силовыми элементами.
Отсутствие дополнительных силовых элементов в предложенном кабеле, уменьшает его габаритные размеры, что особенно актуально при прокладке в стесненных местах (канализация, кабельные стояки, трубы и т.д.).
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Изобретения поясняется чертежами, на которых изображено следующее.
На фиг. 1 - изображен плоский кабель, у которого термически не обработанные медные токопроводящие жилы в изоляции расположены параллельно оптическому модулю с оптическими волокнами.
На фиг. 2 - изображен круглый кабель, у которого изолированные термически не обработанные медные токопроводящие жилы расположены в разных местах оболочки.
На фиг. 3 - изображен кабель, с FTTH-кабелем, а медные токопроводящие жилы из термически не обработанной медной проволоки в изоляции прилегают непосредственно к FTTH-кабелю.
На фиг. 4 - изображен кабель, у которого медные токопроводящие жилы без изоляции находятся непосредственно в оболочке кабеля.
На фиг. 5 - изображен кабель со скрученными изолированными медными токопроводящими жилами.
На фиг. 6 - изображен кабель, у которого оптические волокна расположены непосредственно в оболочке кабеля без оптического модуля.
На чертежах позициями обозначено:
1 - оптическое волокно.
2 - оптический модуль.
3 -медные токопроводящие жилы из термически не обработанной медной проволоки.
4 - изоляция токопроводящей медной жилы.
5 - оболочка кабеля.
6 - FTTH кабель.
7 - водоблокирующий материал.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Волоконно-оптический кабель имеет внешнюю полимерную оболочку 5 кабеля, в которой расположены медные токопроводящие жилы 3 и оптические волокна 1, которые могут быть расположены в оптическом модуле 2 или без оптического модуля. Медные токопроводящие жилы 3 из термически не обработанной медной проволоки расположены параллельно оптическим волокнам 1 и заключены, как правило, в изолирующий слой - изоляцию 4 токопроводящей медной жилы, однако могут располагаться в оболочке 5 кабеля и без изолирующего слоя.
Различные формы выполнения кабеля показаны на фиг. 1-6.
Оптические волокна 1 в одном из вариантов выполнения, показанном на фиг. 1 и 2, расположены в оптическом модуле 2, который представляет собой защитную оболочку. Оптические волокна в оптическом модуле могут находиться в гидрофобном наполнителе или водоблокирующем материале. Кроме того, оптический модуль 2 может содержать водоблокирующие материалы 7. Водоблокирущий материал 7 может быть выбран из группы, включающей гидрофобный наполнитель, водоблокирующую ленту, водоблокирующий порошок, водоблокирующую нить, или может содержать любые сочетания из водоблокирующей ленты, водоблокирующего порошка, водоблокирующей нити. При этом водоблокирующий материал может содержаться не только в оптическом модуле, но и внутри оболочки 5 кабеля, как показано на фиг. 3.
В одной из предпочтительных форм выполнения оптический модуль 2 заменен на дроп-кабель или FTTH кабель 6 (см. фиг. 3).
В одной из предпочтительных форм выполнения, изолированных медных токопроводящих жил 3 из термически не обработанной медной проволоки, проложены в вышеупомянутой оболочке 5 кабеля в разных местах на расстоянии от продольной оси кабеля (см. фиг. 2).
Изоляция 4 медной токопроводящей жилы 4 может представлять собой изоляцию из полимерного материала, выбранного из группы, включающей полиэтилен низкого давления, полиэтилен среднего давления, полиэтилен высокого давления, вспененный полиэтилен, сшитый полиэтилен, поливинилхлоридный пластикат, кремнийорганическую резину, резину, полиуретан, полипропилен, фторопласт, материал пониженной горючести, материал с пониженной пожароопасностью, огнестойкий, или может представлять собой любые сочетания упомянутых материалов.
В одной из предпочтительных форм выполнения медные токопроводящие жилы 3 выполнены без изоляции и расположены непосредственно в оболочке 5 кабеля на расстоянии от оптического модуля 2 (см. фиг. 4).
В одной из предпочтительных форм выполнения оптические волокна 1 без оптического модуля расположены непосредственно в оболочке 5 кабеля (см. фиг. 6).
В одной из предпочтительных форм выполнения медные токопроводящие жилы 3 выполнены многопроволочными (см. фиг. 1), при этом каждая токопроводящая жила выполнена из термически не обработанной медной проволоки. Медные токопроводящие жилы 3 могут быть скручены с любыми шагами скрутки (см. фиг. 5).
В одном из вариантов выполнения кабель может содержать термически не обработанные и термически обработанные медные токопроводящие жилы. Термически не обработанная медная проволока, из которой изготовлены медные токопроводящие жилы, может быть выполнена из заготовки, выбранной из группы, включающей катанку медную, катанку медную бескислородную, катанку, полученную методом непрерывного литья и прокатки из рафинированных отходов и лома меди или сочетания оных.
Оболочка 5 кабеля может быть выполнена из материала, выбранного из группы, включающей поливинилхлоридный пластикат, светостабилизированный полиэтилен низкого, или среднего, или высокого давления, сшитый полиэтилен, фторопласт, резину, вспененный полиэтилен, полиуретан, полипропилен, кремнеорганическую резину, полиолефин материал пониженной горючести, материал с пониженной пожароопасностью, огнестойкий, или может быть выполнена из любых сочетаний упомянутых материалов.
Оболочка 5 кабеля содержит в себе или состоит из материала:
не распространяющего горение при групповой прокладке,
и/или не распространяющего горение при групповой прокладке, с пониженным дымо- и газовыделением,
и/или не распространяющего горение при групповой прокладке и не выделяющего коррозионно-активных газообразных продуктов при горении и тлении,
и/или не распространяющего горение при групповой прокладке, с пониженным дымо- и газовыделением и с низкой токсичностью продуктов горения,
и/или не распространяющего горение при групповой прокладке и не выделяющего коррозионно-активных газообразных продуктов при горении и тлении и с низкой токсичностью продуктов горения,
и/или огнестойкого, не распространяющего горение при групповой прокладке, с пониженным дымо- и газовыделением,
и/или огнестойкого, не распространяющего горение при групповой прокладке и не выделяющего коррозионно-активных газообразных продуктов при горении и тлении,
и/или огнестойкого, не распространяющего горение при групповой прокладке, с пониженным дымо- и газовыделением и с низкой токсичностью продуктов горения,
и/или огнестойкого, не распространяющего горение при групповой прокладке и не выделяющего коррозионно-активных газообразных продуктов при горении и тлении и с низкой токсичностью продуктов горения.
Приведенное выше описание изобретения, а также чертежи предназначены исключительно для пояснения сущности предложенного изобретения. Другие варианты выполнения изобретения, включая изменения конструкции, замены и модификации, также могут существовать, в зависимости от условий применения, не меняя при этом сущности и объема настоящего изобретения, что понятно для специалистов в данной области техники.