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非金属型防鼠光缆的设计优化方案

时间:2023-06-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:防鼠特性对非金属光缆是一个挑战。图8.1.2玻纤管防鼠光缆玻纤管厚度为2.0~3.0mm,与缆芯和外护套紧密接触。FRP圆杆铠装防鼠光缆图8.1.3FRP杆铠装防鼠光缆如图8.1.3所示,在缆芯外铠装一层FRP圆杆,可以起到一定的防鼠作用。FRP绞合完毕后,可以采用与玻纤管防鼠光缆一样的外护套及尼龙材料的外被层设计。该型光缆的其他性能与玻纤管防鼠光缆接近,但其缺点就是外护套一旦被破坏,由于FRP杆之间存在缝隙,有被鼠类咬断的风险。

非金属型防鼠光缆的设计优化方案

在很多强电磁环境下使用的光缆,只能设计成非金属结构。防鼠特性对非金属光缆是一个挑战。

在非金属加强材料中,玻璃纤维是光缆中最常用的一种加强元件,虽然芳纶纱以及其他高强度纤维也拥有良好的机械性能,但是性价比远不如玻璃纤维,所以本书的防鼠措施也是围绕玻璃纤维材料来想办法。玻纤具有玻璃的特性,抗拉强度大,但容易折断。经过浸胶、成型、烘干,玻璃纤维可以制成杆状的FRP,作为光缆的中心加强件;可以编织成带后纵包、绕包在缆芯外,起到铠装和防护作用;还可以直接作为抗拉元件包覆在缆芯外,起到增加抗拉强度的作用。

玻璃纤维作为防鼠材料,意图在于碎断的短纤维会扎进鼠类的牙缝或肌肉,以阻止其继续搞破坏,但是作用非常有限。

(1)玻纤被横向啃噬时,很难达成人们所期望的扎进牙缝或肌肉的目的,只有顺着丝的方向,即纵向用力才容易扎进鼠嘴;

(2)鼠牙一般都比较长,成束或浸胶过的玻纤产生的碎丝在受力状态下很难全方位分散开来,扎进鼠嘴的机会并不多;

(3)即使四散开来碎断的玻纤阻遏了一只鼠,但并不能阻止另一只鼠继续啃噬,甚至都不一定能阻止曾经受过此伤害的鼠;

(4)光缆在纵向受力拉伸,特别是作为ADSS光缆使用时,鼠齿啃噬到玻纤,其横向的切割力会加剧玻纤的断裂,迅速减小光缆的抗拉强度。

现实中,ADSS光缆经常被咬断,其中的芳纶纱被啃断的难度远比玻纤大,只是没有了人们想象中的对鼠嘴的“刺”和“扎”。如果玻纤在光缆结构中不能达到扎痛鼠嘴的功效,防鼠功效是会大打折扣的。相较于芳纶纱,玻璃纤维能否起到防鼠作用,不是看鼠类是否会啃噬线缆,而是看光缆中的玻纤可以延续光缆多长的使用寿命。作为保护光缆的玻纤材料,不管其结构如何,增加鼠类破坏的难度,也就是加大玻纤层的厚度显得尤为重要!当然,让鼠类无法啃噬或自觉远离光缆,当然是最好的结果,然而现时还没有找到这种理想的材料。

以下的设计思想基于如何增加鼠咬难度而提出。

(1)玻纤管铠装防鼠光缆

玻纤管铠装光缆就是在松套管或非金属层绞式缆芯外包覆一个圆整的玻璃纤维管,然后在管上直接挤出外护套,必要时增加尼龙外护层,如图8.1.2(a)及图8.1.2(b)所示,玻纤管一次成型,表面光滑。

图8.1.2 玻纤管防鼠光缆

玻纤管厚度为2.0~3.0mm,与缆芯和外护套紧密接触。因为玻纤管刚性较好,所以光缆的弯曲半径相对较大,为20~30倍光缆直径。

该缆的生产工艺并不复杂。缆芯生产完毕后,根据设计要求,在缆芯外面均匀包覆一定数量(支数)的玻璃纤维,牵引缆芯穿过加热的液态乙烯基树脂混合环氧树脂胶槽,过定型模,经过多级加热管烘干,最后玻纤管与光缆的缆芯成为一体。

在生产过程中,为防止缆芯过热软化变形,对光纤造成不利的影响,一般会在缆芯外包覆聚酯薄膜、阻水带或其他的隔热材料。缆芯在放线过程中,注意控制好张力,特别是中心管式结构,避免拉伸力加大,消耗掉光纤余长。(www.xing528.com)

玻纤管光缆因在缆芯中使用了大量的玻璃纤维,实际上就是一种自承式光缆(即ADSS光缆)。这种玻纤管中的玻纤密度不应少于60%,可以起到一定的防鼠作用。与玻纤带绕包或纵包,以及玻璃纱散绕在光缆缆芯周围的结构相比,玻璃丝之间通过少量的胶进行了粘结,缆芯既有很高的硬度,也保证被鼠咬时光缆的抗拉强度。特别是不会因部分区域被啃噬而导致光缆力值迅速下降。

外护套可采用高密度聚乙烯(HDPE)。

如果在外护套表面再增加尼龙外被层,如PA12,防鼠效果更能得到大幅度提高。特别是,因玻纤管光缆刚性较好,外被层采用尼龙,大大减少了光缆因弯曲、扭绞而出现尼龙外被层开裂的现象。

(2)FRP圆杆铠装防鼠光缆

图8.1.3 FRP杆铠装防鼠光缆

如图8.1.3所示,在缆芯外铠装一层FRP圆杆,可以起到一定的防鼠作用。FRP杆径一般为1.5~2.5mm。线径太大不好成型,太小不利于防鼠。

工艺实现方面,因FRP绞合时需要全退扭,所以FRP铠装可以通过全退扭的摇篮式笼绞机、管绞机和弓式绞合机来生产。FRP绞合完毕后,可以采用与玻纤管防鼠光缆一样的外护套及尼龙材料的外被层设计。

该型光缆的其他性能与玻纤管防鼠光缆接近,但其缺点就是外护套一旦被破坏,由于FRP杆之间存在缝隙,有被鼠类咬断的风险。

该结构的灵活性就是可以根据情况调整FRP杆径,工艺实现简单。

(3)异形FRP杆铠装防鼠光缆

图8.1.4 异形FRP铠装防鼠光缆

为避免圆杆FRP存在较大间隙不利于防鼠,并且单根线径太大不容易绞合生产,做成厚一点的FRP保护铠甲难度较大,为此,可以把FRP制作成扇形,S形或Z形,如图8.1.4(a)及图8.1.4(b)所示。异形FRP通过绞合形成一个致密的保护层,厚度可以根据需要进行设计调整。

该结构需要根据缆芯直径提前设计好异形FRP线材的尺寸,并加工好。生产过程中的排线要整齐,否则在绞合过程中会存在翻转、压线导致无法贴合和成缆。同样的,在绞合时需要全退扭。

以上几种非金属防鼠光缆,玻纤管结构光缆刚性较好,不容易弯曲,后几种弯曲性能较好。这几种光缆接续和开剥也很简单,采用管线切割刀即可切割玻纤管或FRP杆、FRP型材。

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