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DEMANDE D'UN PREMIER BREVET DE PERFECTIONNEMENT AU BREVET BELGE ?----DEPOSE LE 28 OCTOBRE 1983 POUR :
CABLE A FIBRES OPTIQUES La présente invention revendique la priorité d'une demande de brevet déposée aux Etats-Unis d'Amérique le 28 octobre 1982 sous le N 437, 392 groupe 161 au nom de : John Carswell SMITH.
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Domaine de l'invention
La présente invention se rapporte à une méthode de fabrication d'un câble à fibre optique. Plus particulièrement, la présente invention se rapporte à une méthode de fabrication d'un câble à fibre optique du type ayant un élément central résistant et une ou plusieurs fibres optiques déposées autour de l'élément central résistant de manière à être protégées.
Arrière-plan de l'invention
Les fibres optiques sont devenues un moyen intéressant de transmission de l'information du fait de leur grande capacité de largeur de bande et de leurs dimensions physiques et de leur poids réduits par rapport aux conducteurs électriques métalliques. Un certain nombre de caractéristiques des fibres optiques dont leur prédisposition à la cassure et leurs pertes de flexibilité et de résistance posent de sérieux problèmes pour leur utilisation. De ce fait, il est nécessaire de trouver des moyens convenables pour protéger les fibres.
Une façon d'aborder les problèmes mentionnés cidessus consiste à partir de plusieurs fibres optiques et de les organiser en rangs linéaires dans des structures sous forme de rubans. Cette approche est décrite en détail dans le brevet des Etats-Unis NO 4.129. 468, publié le 12 décembre 1978.
Les exigeances imposées à de tels rubans de fibres optiques comportent la nécessité de pourvoir à un dénudage mécanique facilitant la réalisation des extrémités et des ligatures du câble, le besoin d'avoir de petites dimensions, la nécessité d'une résistance à la cassure lorsque soumis à des forces de
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traction, la nécessité d'identification individuelle des fibres dans le ruban et la nécessité de protéger le ruban des forces de distorsion qui peuvent provoquer la détérioration du signal optique.
Après avoir formé ces rubans, ils sont utilisés pour former des câbles optiques. Il a été affirmé que les rubans fournissent une protection adéquate pour les fibres optiques lorsqu'elles sont utilisées pour la transmission de l'information. Divers procédés pour fabriquer un tel câble optique sont décrits dans les brevets des Etats-Unis Nos 3.937. 559 ; 4.110. 001 ; 4.138. 193 et 4.146. 302. Comme il apparait dans chacun de ces brevets, il est nécessaire de former chaque fois une structure en forme de ruban avant l'opération de câblage. En effet, il est spécialement établi dans chacun de ces brevets que former une structure en forme de ruban réduit le risque de dommages infligés aux fibres optiques durant l'opération de câblage. L'inconvénient d'une telle exigeance est particulièrement significatif lorsque l'on veut un câble n'ayant que peu de fibres.
C'est une procédure exagérément onéreuse de produire d'abord des rubans et puis de faire un câble pour porter le ruban. Le câblage des rubans de fibres optiques est une procédure compliquée et coûteuse, même après que les rubans soient assemblés. Câbler ces rubans exige l'utilisation de câbleuses planétaires au moins pour la déposition d'éléments résistants dans la gaine extrudée requise. un tel équipement est onéreux et, de ce fait, contribue de façon significative au coût total de l'opération de câblage.
Il a été proposé d'éviter l'exigeance d'un procédé de câblage multi-pas en incorporant une ou plusieurs fibres optiques dans un câble lors de la formation de celui-ci. De telles procédures sont décrites dans les brevets des Etats-Unis Nos 4.155. 963,4. 154.049 et 4.205. 899. Ces brevets révèlent
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l'extrusion d'un élément central profilé ayant des rainures dans lesquelles des fibres optiques sont déposées, suivie par la fermeture des rainures, enfermant ainsi la fibre dans une chambre s'étendant longitudinalement. Le brevet des Etats-Unis NO 4.199. 224 est similaire et rajoute un élément central résistant séparé. Ces méthodes permettent aux fibres optiques d'être déposées dans les canaux ouverts lors de la fabrication du câble, éliminant ainsi la nécessité de fabriquer d'abord un ruban de fibre optique.
Les méthodes révélées dans ces brevets exigent une machinerie coûteuse et un grand emplacement au sol pour câbler des fibres optiques. Le résultat des dépenses liées aux machines et à l'emplacement au sol qui leur est dédié en font des techniques de câblage coûteuses.
Une autre approche pour câbler des fibres optiques est révélée dans le brevet des Etats-Unis 4.153. 332 publié le 8 mai 1979. Ce brevet explique qu'un câble peut être formé en bobinant des éléments unitaires ayant une gaine adhérant à un noyau support. Lorsque cette structure est tendue sur un mandrin ayant un faible rayon de courbure, l'élément unitaire est comprimé dans la partie interne face au mandrin et est étiré dans la partie externe. Ceci se produit parce que la friction, entre l'élément et le noyau autour duquel il est enroulé, empêche l'élément de glisser de façon significative par rapport au noyau. La ou les fibres optiques contenues dans l'élément unitaire sont soumises à des forces de compression et de tension. Pour surmonter cet inconvénient, il est recommandé que les fibres soient centrées dans une gaine tubulaire.
Ce brevet révèle que, dans l'état actuel des connaissances, aucun procédé n'est connu pour produire des éléments de fibre optique unitaire qui permette un centrage parfait de la fibre optique par rapport à la gaine. Ceci est particulièrement vrai lorsque la gaine a un diamètre beaucoup plus grand que celui de la fibre. Quand la fibre n'est pas centrée, il est bien connu
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par expérience, que la force de tension ou de compression sur la fibre, lorsque l'élément unitaire est soumis à la flexion, est proportionnelle à la distance de la fibre optique à l'axe neutre de l'élément unitaire et inversement proportionnelle au rayon de courbure de l'élément.
Pour compenser ceci, les fibres seront plus longues que la longueur de la gaine enveloppante correspondante soit en bobinant les fibres autour d'un noyau central dans la gaine, soit en imposant une courbure hélicoïdale aux fibres et en les déposant librement dans la gaine. Le brevet affirme par la suite que pourvoir une gaine tubulaire, dans laquelle la fibre optique est insérée, fournit une structure protectrice qui protège la surface de la fibre contre des forces de compression radiales et contre le contact avec des substances corrosives.
Une autre approche qui a été proposée pour fournir une structure de câble protectrice pour des fibres optiques est révélée dans le brevet des Etats-Unis NO 4.235. 511 publié le 25 novembre 1980. Ce brevet décrit une technique de câblage dans laquelle un élément central résistant eau entoure d'éléments définissant des chambres parcourant l'élément central sur sa longueur et qui sont recouvertes dans le but d'enfermer une fibre optique déposée dans la chambre. Le brevet révèle une bande de raccord plissée enroulée hélicoldalement autour de l'élément central résistant pour la formation des chambres.
Toutes les techniques décrites ci-dessus souffrent d'un ou de plusieurs problèmes conçernant les dépenses élevées pour la fabrication du câble, la prédisposition des fibres à la cassure lors des opérations de câblage ou de déposition du câble et les faibles caractéristiques de transmission optique.
Résumé de l'invention
Afin de fournir une méthode rapide, efficace et à faible coût de fabrication d'une unité de câble contenant des fibres optiques dans un environnement bien protégé, un
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élément résistant est déroulé d'un devidoir à effet neutralisant de manière à ce que l'élément résistant soit en rotation. Une bande ayant des rainures longitudinales est déroulée d'un dévidoir fixe et passée à travers un moule. L'élément résistant est passé au travers du moule et la bande est appliquée à l'extérieur de l'élément résistant. Comme résultat de la rotation de l'élément central, la bande reçoit une déposition hélicoïdale autour de l'élément résistant. Une fibre optique est déroulée d'un dévidoir à effet neutralisant, et déposée dans une rainure sur ladite bande.
Dans l'unité de câble ainsi formée, la fibre optique est déposée dans la rainure dans la bande. Une telle rainure est formée de préférence en plissant la bande. Si plus d'une fibre doit être utilisée, la bande peut être plissée de façon à former des stries. De cette manière, plusieurs rainures peuvent être pourvues dans la bande et une ou plusieurs fibres optiques peuvent être déposées dans chaque rainure. Puisque la bande est déposée hélicoïdale- ment autour de l'élément central résistant, les fibres optiques ont alors également une déposition hélicoïdale, réduisant ainsi le risque de perte de force dans les fibres. Une réduction supplémentaire de la force des fibres est le résultat de la torsion communiquée aux fibres lorsqu'elles sont déroulées depuis leurs dévidoirs à effet neutralisant.
Cette torsion compense les forces qui, autrement,------------------------ pourraient être rencontrées lorsque les fibres sont bobinées hélicoldalement autour de l'élément résistant. Afin de fournir une protection supplémentaire aux fibres optiques, une bande externe peut être déposée hélicoldalement sur la bande striée afin de couvrir les fibres. Cette bande peut aussi être striée. Du composé de remplissage peut être utilisé dans la fabrication de ce câble, et il peut être appliqué sur et sous les rainures de la bande striée. Un rubanage peut être fourni afin de retenir la bande externe au-dessus de la fibre.
Ceci n'est pas jugé nécessaire si l'unité de câble
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ne doit pas être combinée avec d'autres unités de câble pour former un câble composite à grand nombre de fibres.
Description succincte des dessins
Figure 1 illustre un arrangement pour fabriquer une unité de câble à fibre optique réalisé suivant l'invention.
Figures la et 1b montrent le recouvrement de la bande striée révélé par l'invention.
Figure 2 est une section transversale d'une partie de la bande d'espacement plissée couverte par une bande externe.
Figure 3 est une vue en section transversale d'une unité de câble à fibre optique réalisée suivant l'invention.
Description détaillée de l'invention
Référence faite à la figure 1, l'élément axial résistant 11 est déroulé d'une bobine de dévidage de façon à ce qu'il n'éprouve aucune force de torsion. Ceci peut être accompli en alimentant l'élément 11 par de l'appareillage conventionnel connu comme dévidoir à effet neutralisant 22.
Une rotation est communiquée à l'élément résistant 11 comme résultat du mouvement rotationnel communiqué par la bobine de réception du type connu comme embobineur 21. Une bande de raccord striée ou plissée 12 est déroulée d'un dévidoir fi 23, qui est une bobine tournante autour d'un axe fixe et dirigée ers unmoite fbrmeur débarde 29. L'élément résistant 11 et la bande 12 passent au travers du moule 29 dans lequel la bande est pliée autour de l'élément résistant. Comme résultat de la rotation de l'élément résistant 11, la bande 12 forme une couche hélicoïdale autour de l'élément résistant.
Des fibres optiques 13 sont déroulées de bobines d'alimentations, tels que les dévidoirs à effets neutralisants 25a, 25b, de façon à ce qu'elles non plus, n'éprouvent pas de forces de torsion. Un plateau 28, en dehors du moule de la bande 29, comprend plusieurs dispositifs de guidage, par exemple, des trous qui dirigent les fibres 13 vers un moule de fermeture 30.
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Quand l'élément résistant, avec la bande appliquée, passe au travers du moule de fermeture, les fibres 13 sont déposées dans des rainures longitudinales de la bande 12. Du composé de remplissage peut, en option, être pourvu autour des fibres optiques. Ceci est réalisé par l'applicateur de composé de remplissage 24 qui comprend, par exemple, un tube d'alimentation situé en face du moule de fermeture pour appliquer des composés de remplissage autour de l'élément résistant et de la bande rainurée de façon à ce que la fibre optique soit déposée dans une rainure qui contient également du compose de remplissage.
Par ailleurs, du composé de remplissage peut être appliqué après que la fibre optique soit déposée dans la rainure, auquel cas l'applicateur de composé de remplissage sera à l'aval du moule de fermeture 30. Une bande externe 14 peut être fournie d'un dévidoir fixe 26 tel que cette bande soit déposée hélicon- dalement autour du composé de remplissage pour fermer la structure du câble. La bande externe est aussi enroulée en hélice, et elle aura tendance à garder cette position sans la nécessité de pourvoir un rubanage. Un rubanage, c'est-à-dire un gainage supplémentaire peut, cependant, être fourni si on le désire.
Il est préférable d'incorporer un rubanage si l'unité de câble optique à fibre est prévue pour être utilisée comme composant d'un câble composite à grand nombre de fibres comprenant plus d'une unité de câble à fibre optique décriteplus haut. L'unité de câble ainsi fabriquée est maintenant bobinée sur la bobine de 1'embobineur 21.
La figure 2 montre une coupe transversale d'une partie de la bande de raccord striée ou plissée 12 couverte par la bande externe 14. La bande de raccord striée ou plissée 12 a plusieurs rainures 10, loa, lOb. Des fibres optiques 13a, 13b peuvent être déposées dans les rainures comme décrit ci-dessus. Comme on peut le voir, la dimension de la fibre est telle que la fibre ne s'étend pas au-dessus du sommet de
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la rainure, permettant ainsi la bande externe 14 de couvrir la rainure sans comprimer, ni même toucher la fibre. La rainure 10 contient une fibrecptique 13a a enrobée de plastique alors que la rainure 10a contient plusieurs fibres optiques 13b, lesquelles fibres étant de faible dimension par rapport à la surface de coupe transversale du contenu de la rainure.
Du composé de remplissage 101 est illustré dans les rainures 10 et lOb. On peut prévoir qu'en pratique, du composé de remplissage remplira soit toutes, soit aucune des rainures, mais l'illustration montre cette option sans recourir à une figure supplémentaire.
La figure 3 est une coupe transversale de unité de câble à fibre optique. L'élément axial résistant 11 peut être en n'importe quel matériau ayant pour fonction d'améliorer la force de traction dans l'unité de câble à fibre optique.
Des exemples de matériau recherché sont du fil d'acier torsadé ou solide, du plastique extrudé, des matériaux de verre ayant une grande résistance de traction, ou des polymères de grande résistance. Entourant l'élément central résistant 11, on trouve la bande striée 12 ayant plusieurs rainures 10.
La bande peut être de n'importe quel matériau, l'utilisation du MYLAR étant préférée. La profondeur des rainures est plus grande que le diamètre de la fibre 13 afin que le sommet de la rainure s'étende radialement, dans la structure de l'unité de câble, plus loin que la partie extérieure de la fibre. Un tel arrangement permet à la bande externe 14 d'être appliquée directement sur la bande striée en n'ayant pas de contact avec la fibre optique. Dans une réalisation préférable, la profondeur de la rainure est suffisante pour permettre à plusieurs fibres optiques 13a d'être déposées dans la rainure. Si on le désire, du composé de remplissage lOla peut être appliqué entre l'élément résistant 11 et la bande striés 12.
De plus, du composé de remplissage 101b peut être appliqué entre la bande striée 12 et la bande
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externe 14.
Se référant à nouveau à la figure 1, il est préférable de dimensionner la bande 12 et de la dérouler de façon à ce que la nervure de la bande 12, le long d'une couche hélicoïdale autour de l'élément résistant 11, s'emboîte avec la nervure de la bande quand elle fait sa couche hélicoïdale suivante. Cette caractéristique est illustrée dans les figures la et lb où la première couche 12b est partiellement recouverte par la seconde couche 12a dans la région de recouvrement 12c.
Le câble est récolté sur un embobineur et entreposé.
Si on le désire, des éléments protecteurs externes supplémentaires peuvent être appliqués tels que des gainages extrudés thermoplastiques de, par exemple, polyéthylène ou un blindage métallique et/ou une protection contre le feu et l'érosion.
Bien que les principes de l'invention aient été décrits ci-dessus en se référant à des exemples particuliers, il est bien entendu que cette description est faite seulement à titre d'exemple et ne constitue aucunement une limitation de la portée de l'invention.