專利名稱：制造帶有光纖的金屬細管的方法
技術領域：
本發明涉及制造帶有光纖的金屬細管的方法。
為了制造能承受機械負載的光纜，現在的方法是將光纖放在金屬細管中。這種機械保護使得例如光纜在架空電線中走線成為可能，這時金屬細管與架空電線的導線一起編成線索。由于架空電線一般由鋁構成，因而采用合金鋼細管作為光纖的包層卻會由于潮濕引起電化學接觸腐蝕。
為了避免上述的腐蝕，EP0436987B1建議在合金鋼細管的外表面涂復一層非貴金屬，尤其是沿縱向方向粘合鋁條。此方法除了其高開支以外還有以下缺點鋁條在承載和后續加工工序中容易從鋼管上脫落。而且合金鋼管的制造和通過焊接對其進行縱向連接需要高額費用。
此外已公開的用于制造非鐵金屬材料的型材和細管的方法是整合法(Conform-Verfahren)(“導線和電纜一覽”，1月/2月，1987年，第58頁)。按此方法，通常是線股形式的金屬被放在一個旋轉的摩擦輪周邊的一個槽內，此摩擦輪傳送金屬到一個檔塊的沖壓空間中，此檔塊以其一個凸出部嵌合到槽中并且封閉此槽。由于摩擦輪的旋轉，在沖壓空間中存在高溫和高壓，在高溫高壓下金屬變成可塑的，這樣通過一個成型噴嘴將金屬擠出，同時金屬硬化，成為型材或管材。如果成型噴嘴調準成近似平行于摩擦輪的周邊，利用這種方法并將電纜穿過噴嘴的中央孔，可以用鋁來給電纜包外皮。相反按照整合法為光纜制造金屬細管卻至今未見。問題主要在于送光纖到旋轉著的封閉的金屬細管中以及整合法中產生的壓力和溫度有損傷光纖的危險。
由此出發，本發明的目的在于開發一種優良的制造能很好地防腐蝕的其中包有光纖的金屬細管。
本發明的主要思路在于，圍著一根光纖，特別是一根玻璃纖維按照整合法在一個連續的過程中制造出金屬細管。其中金屬細管可以包著單根光纖，也可以包著多根光纖，它們組成一光纖束。適合用作細管材料的是非鐵金屬，尤其是鋁，鋁合金或銅。倘若在以后的應用中金屬細管與另外的金屬構件接觸，例如與架空電線的導線接觸，為了有效避免腐蝕最好它們用同一種金屬構成，這樣細管的外表面與金屬構件具有相同的電化學位能。
金屬細管的制造方法如下首先像現有整合法那樣將一摩擦輪外表面上的細管所用材料傳送到一個沖壓空間中。為此目的，在摩擦輪的周邊上有一個或多個經過此沖壓空間的槽，在槽中放入最好是金屬線股，也可是金屬顆粒或熔融金屬。沖壓空間通過移走一檔塊而形成，檔塊與摩擦輪的外表面鄰界并且以一個凸出部填滿槽的橫截面。沖壓空間中的金屬通過與輪表面的摩擦而被加熱，并且同時被從輪中不斷供給的材料沖壓，從而變得具有可塑性。因此它能從沖壓空間通過一個成型噴嘴補擠壓出來。
成型噴嘴具有一個環狀出口孔，它具有例如圓形或橢圓形的橫截面。從此成形噴嘴在軸向方向上輸出可塑的金屬并且凝固成一根無縫的管子。尤其是在輸出孔靠著噴嘴中央的表面上存在一個有限的表面，它形成管子的內表面。在擠壓出金屬的同時傳送光纖通過成形噴嘴中央處的另一個孔。此孔四周與金屬輸出孔有一定間距，以避免在管予成形過程中造成機械熱損傷。至少以細管的制造速度饋送光纖，然而最好是供給的光纖超出少量的長度，這樣在管子的后續加工及在編織到架空電纜中時排除損傷的出現。為了避免光纖在成形噴嘴區域內過分彎曲，最好將其調準到平行于輪周邊的切線。這樣光纖能以直線在輪旁經過和通過成形噴嘴。
結果是得到了一種簡單實現的和費用低廉的連續制造其中包著光纖的無縫金屬細管的方法。
在本發明的一個頗具優點的設計中光纖是在一根金屬細管中，此細管穿過饋送孔。在內部的金屬細管可由例如鋼或鋁合金構成。在此情況下光纖與從輸出噴嘴出來的金屬間的距離通過內部的金屬細管得到保證，內部金屬細管也可用作從成形噴嘴出來的可塑金屬的分界面。可以設想環狀輸出孔對著成型噴嘴的軸開著并且金屬被擠壓到內部細管的外表面上。以這樣的方法形成一根多層的細管，它具有增強的復合材料層，這樣避免了后續加工工序或環境影響所產生的脫落。
如果內部金屬細管的外表面在其通過饋送孔之前被涂上一絕緣層，則通過后續的外金屬層的形成得到一根各層具有分離的電解電位能的金屬細管。通過加上一個供電電壓這些層可以作為饋電線使用，尤其是用于對與所包的光纖一起工作的單元，如光電放大器或變換器進行供電。這種金屬細管適用于例如用于建筑物裝備的任何電纜中。同時還提供適當的沖擊保護，避免細管的過分折彎，從而不至于損傷光纖。
若金屬細管包含多層金屬層，則按照整合法制造所有這些層是有好處的。其中光纖或者被包在內部金屬層中的光纖通過成型噴嘴的饋送孔被輸入。通過成型噴嘴的輸出孔擠壓出金屬來制造外面的金屬層。相繼排列的噴嘴的數目最好對應于細管的金屬層數目。這樣可以制造例如具有兩層的細管，其內層由能承載的鋁合金構成，外層由純鋁構成，以構成防腐蝕保護。也可以用任意的非鐵金屬的組合來構成細管。
此外還存在以下可能性在從成型噴嘴輸出之后通過拉伸使金屬細管的直徑變小。這樣對于較小直徑的金屬細管也能在噴嘴中央的光纖與輸出孔區域內的熱金屬間保持足夠的距離。
同樣可以在內部的金屬細管上包一個外層金屬細管。這樣可以得到一個能承受高的機械負載的組合體。而且可以利用兩個金屬細管間的熱絕緣。這時要求光纖或內部金屬細管通過饋送孔時有足夠的跟蹤速度和長度余量，以避免在伸展外金屬細管時產生不希望有的拉伸負荷。
為了保護光纖，通常在制造時在細管內部埋入填充材料。已證明觸變膠是適合于作為填充材料的。
因為光纖和觸變膠是對溫度敏感的，它們應避免在輸出孔區內與熱金屬接觸。因此建議成型噴嘴的饋送孔由一個或多個空心針構成，通過它們光纖和/或填充材料被饋送到金屬細管中。此空心針構成對光纖及填充材料的引導，同時阻礙了它們在成型噴嘴區域內與金屬細管的壁接觸。
為上述目的，空心針經過成型噴嘴的正面伸出并且在金屬細管充分冷卻后光纖及填充材料才與金屬細管接觸。如果金屬細管在從成型噴嘴輸出之后經過一個冷卻裝置，空心針終端最好伸到冷卻區域內。如果通過拉伸來縮減金屬細管的直徑，空心針一直伸到已減小直徑的區域內同樣是有好處的。在這兩種情況下空心針可從用于金屬細管成型的檔塊伸出。
下面借助于對一個實施例的原理敘述來詳細說明本發明。
附圖中示出

圖1按本發明制造的一根金屬細管的剖視圖，圖2用于實現本發明的一個裝置的剖面圖。
金屬細管1由非鐵金屬，最好是鋁構成，它包圍著一根或多根沿縱向方向走線的光纖2。光纖處于填充材料3之中，填充材料最好是觸變膠，它填滿金屬細管1的空隙處。金屬細管1在外側被另外一個金屬細管4包圍著，它用作例如防腐蝕。為了避免接觸腐蝕，它應具有一電化學位能，它對應于此金屬細管4在敷設后所接觸的構件的位能。金屬細管1的外表面5也可涂復一層絕緣層。這樣金屬細管1,4相互絕緣，因此能用作饋電線，尤其是對如與光纖2連接的放大器這樣的光電器件供電。
圖2示出一個用于制造帶有光纖2的金屬細管1,4的設備。用于制造細管1,4的金屬10從一個旋轉的摩擦輪11被傳送到一個檔塊13的沖壓空間12。為此，摩擦輪在其周邊有一個或幾個繞著的槽14，它們被檔塊13的一個凸出部15所封鎖。由于摩擦輪11外表面處溫度的上升和補充供應的材料的擠壓，金屬10變得具有可塑性并且被擠壓通過一個成型噴嘴17的輸出孔16而成為金屬細管1,4。
引導光纖2通過檔塊13是在一個通道18中完成的，此通道終止于成型噴嘴17中央的一個饋送孔19。為了更好的引導并避免金屬擠壓時損傷光纖，光纖通過一個空心針20，它從成型噴嘴17的正面21伸出。空心針20最好一直伸到檔塊13的外表面22處，這樣就可靠地避免了光纖2在成型噴嘴17的區域內與熱金屬10接觸。圍繞光纖2的填充材料3也通過通道18和空心針20抵達金屬細管1,4的內部。
在檔塊13之后設置有一個拉伸裝置23，用它來減小金屬細管1,4的直徑至所要求的數值。為了避免機械加載，在此情況下光纖2至少以與金屬細管1,4通過拉伸裝置23的運動速度相同的速度通過空心針20。光纖2通過通道18的傳送速度也可以略高一點，以使其在金屬細管1,4內部的長度略超過金屬細管的長度。在金屬細管1,4從檔塊13輸出之后用一個冷卻裝置24來冷卻它是合乎目的的。
用相同的裝置也可制造例如圖1所示那樣的雙層金屬細管。這情況下一個其中包有光纖2的內層金屬細代替光纖2通過通道18輸送進來，這時可取消空心針20，因為光纖2已受到內層金屬細管的保護。為了保證固定的機械連接，在拉伸裝置23中外層金屬細管接著被包在內部的金屬細管上。
權利要求
1．制造其中帶有一根或多根光纖(2)的一根金屬細管(1,4)的方法，其特征在于，一個摩擦輪(11)外表面上的金屬(10)在壓力和溫度作用下被送到一個沖壓空間(12)中，金屬(10)從沖壓空間(12)以近似摩擦輪周邊的切線方向通過一個成型噴嘴(17)的環狀輸出孔(16)輸出并凝固成金屬細管(1,4)，并且通過成型噴嘴(17)中央的一個饋送孔(19)輸入光纖(2)，它在所有側面與輸出孔(16)有一定距離。
2．如權利要求1所述的方法，其特征在于，光纖(2)位于通過饋送孔(19)的一根內部的金屬細管(1)中。
3．如權利要求2所述的方法，其特征在于，內部的金屬細管(1)的外表面(5)在通過饋送孔(19)之前涂復一層絕緣層。
4．如權利要求2或3所述的方法，其特征在于，兩根金屬細管(1,4)均按照權利要求1所述的方法被制造。
5．如以上權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，一根金屬細管(1,4)在從成型噴嘴輸出后通過拉伸使其直徑變小。
6．如權利要求2或5所述的方法，其特征在于，外層的細管(4)包在內部的金屬細管(1)上。
7．如以上權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在金屬細管(1,4)內部光纖(2)被埋在填充材料(3)中。
8．如以上權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，成型噴嘴(17)的饋送孔(19)是一根空心針(20)，光纖(2)和/或填充材料(3)通過此空心針輸入到金屬細管(1,4)中。
9．如權利要求8所述的方法，其特征在于，空心針(20)從成型噴嘴(17)的正面(21)伸出。
10．如以上權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，金屬細管(1,4)在從成型噴嘴(17)輸出之后通過一個冷卻裝置(24)。
全文摘要
本發明提出一種制造其中帶有一根或多根光纖(2)的金屬細管(1,4)的方法,其中摩擦輪(11)外表面上的金屬(10)在壓力和溫度的作用下被送入一個沖壓空間(12),金屬(10)從沖壓空間(12)以近似輪周邊的切線方向通過成型噴嘴(17)的環狀輸出孔輸出并凝固成金屬細管(1,4),并且通過成型噴嘴(17)中央的一個饋送孔(19)輸入光纖(2),它在所有側面與輸出(16)有一定的距離。
文檔編號B29C47/00GK1214281SQ9812084
公開日1999年4月21日 申請日期1998年9月29日 優先權日1997年10月2日
發明者盧茨·漢恩 申請人:阿爾卡塔爾-阿爾斯托姆通用電氣公司