矿用光缆的层绞式设计是一种将多根容纳光纤的松套管围绕中心加强件绞合的结构方式,其设计原理主要基于保障光缆性能和适应矿山复杂环境,以下从结构组成、设计目的和实现方式等方面详细阐述:
结构组成
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中心加强件:通常位于光缆的中心位置,一般采用磷化钢丝或挤上聚乙烯的钢丝绳等。它为光缆提供了主要的抗拉强度,保证光缆在敷设和使用过程中能够承受一定的拉力而不被损坏,使光缆在受到外力拉伸时,中心加强件可以承担大部分的拉力,保护内部的光纤不受影响。
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松套管:由高模量的塑料制成,内部套入单模或多模光纤,套管内填充阻水化合物,如特种油膏。松套管材料本身具有耐水解特性和较高的强度,管内的油膏可以对光纤起到关键的保护作用,防止水分、潮气等对光纤造成损害,同时也能缓冲外界的冲击力,减少光纤受到的机械应力。
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缆芯:松套管(或填充绳及信号线)围绕中心加强芯绞合成紧凑和圆形的缆芯,缆芯内的缝隙充以阻水填充物。这种绞合结构可以使光缆更加稳定,减少外界因素对光纤的影响,同时也便于容纳更多的光纤,增加光缆的传输容量。
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护层:包括钢 - 聚乙烯粘结内护套和蓝色阻燃PVC护套。内护套可以进一步保护缆芯,增强光缆的防潮、防水和抗机械损伤能力;阻燃护套则具有良好的阻燃性能,能够在矿井环境下有效防止火灾的发生,提高光缆的安全性。
设计目的
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保护光纤:通过松套管和内部填充的油膏,为光纤提供一个相对稳定和安全的环境,减少外界环境因素(如湿度、温度变化、机械应力等)对光纤的影响,确保光纤的传输性能稳定。
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增强机械性能:中心加强件和层绞式结构的设计,使光缆具有良好的抗拉、抗压和抗弯曲性能,能够适应矿山复杂的敷设环境和使用条件,如在矿井巷道的铺设过程中,可能会遇到各种弯曲、拉伸和挤压的情况,层绞式光缆能够更好地承受这些外力。
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提高传输容量:层绞式结构可以容纳较多的光纤,满足矿山通信对大容量数据传输的需求,例如在矿山的监控系统、通信系统等中,需要同时传输大量的图像、语音和数据信息,层绞式光缆可以提供足够的传输通道。
实现方式
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控制光纤余长:在生产过程中,通过控制光纤在松套管内的余长,使光缆在受到拉伸或温度变化时,光纤有一定的伸缩空间,避免光纤受到过大的应力而影响传输性能。一般来说,光纤的余长控制在一定范围内,以保证光缆在不同的环境条件下都能正常工作。
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调整绞合节距:松套管以适当的绞合节距围绕加强件层绞,通过调整绞合节距,可以使光缆具有更好的柔韧性和稳定性。合适的绞合节距可以减少光缆在弯曲时对光纤的影响,同时也能提高光缆的抗扭转性能。