1 Ievads
Lai nodrošinātu optisko šķiedru kabeļu garenisko blīvējumu un novērstu ūdens un mitruma iekļūšanu kabelī vai sadales kārbā un metāla un šķiedras koroziju, kā rezultātā rodas ūdeņraža bojājumi, šķiedras plīsumi un strauja elektriskās izolācijas veiktspējas samazināšanās, parasti tiek izmantotas šādas metodes, lai novērstu ūdens un mitruma iekļūšanu:
1) Kabeļa iekšpuses piepildīšana ar tiksotropisku smērvielu, tostarp ūdeni atgrūdošu (hidrofobisku), ūdeni pietūkstošu un siltumizplešanās tipa smērvielu. Šāda veida materiāli ir eļļaini materiāli, kas pilda lielu daudzumu, ir dārgi, viegli piesārņo vidi, ir grūti tīrāmi (īpaši kabeļu savienojumos ar šķīdinātāju tīrīšanai), un kabeļa pašsvars ir pārāk liels.
2) Iekšējā un ārējā apvalkā starp kabeļa iekšējo un ārējo apvalku tiek izmantots karstlīmes ūdensnecaurlaidīgs gredzens. Šī metode ir neefektīva un sarežģīts process, ko spēj paveikt tikai daži ražotāji. 3) Tiek izmantoti sausās izplešanās ūdeni aizturoši materiāli (ūdeni absorbējošs izplešanās pulveris, ūdeni aizturoša lente utt.). Šī metode prasa augstas tehnoloģijas, materiālu patēriņu, augstas izmaksas, un kabeļa pašsvars ir pārāk liels. Pēdējos gados optiskajos kabeļos ir ieviesta "sausā serdeņa" struktūra, kas ir labi pielietota ārzemēs, īpaši risinot problēmu, kas saistīta ar lielu pašsvaru un sarežģītu savienošanas procesu lielam skaitam optisko kabeļu. Šajā "sausā serdeņa" kabelī izmantotais ūdeni aizturošais materiāls ir ūdeni aizturoša dzija. Ūdens aizturošā dzija var ātri absorbēt ūdeni un uzbriest, veidojot želeju, bloķējot kabeļa ūdens kanāla telpu, tādējādi sasniedzot ūdens bloķēšanas mērķi. Turklāt ūdeni aizturošā dzija nesatur eļļainas vielas, un savienojuma sagatavošanai nepieciešamo laiku var ievērojami samazināt, neizmantojot salvetes, šķīdinātājus un tīrīšanas līdzekļus. Lai iegūtu vienkāršu procesu, ērtu konstrukciju, uzticamu veiktspēju un lētus ūdensnecaurlaidīgus materiālus, mēs izstrādājām jauna veida optiskā kabeļa ūdensnecaurlaidīgu dziju - ūdeni bloķējošu, uzbriestošu dziju.
2 Ūdens bloķēšanas princips un ūdens bloķējošās dzijas īpašības
Ūdens bloķējošās dzijas ūdens bloķēšanas funkcija ir izmantot ūdeni bloķējošās dzijas šķiedru pamatsastāvdaļu, lai izveidotu lielu želejas tilpumu (ūdens absorbcija var sasniegt desmitiem reižu lielāku tā paša tilpumu, piemēram, pirmajā minūtē ūdens var ātri paplašināties no aptuveni 0,5 mm līdz aptuveni 5,0 mm diametram), un želejas ūdens saglabāšanas spēja ir diezgan spēcīga, var efektīvi novērst ūdens koka augšanu, tādējādi novēršot ūdens tālāku iekļūšanu un izplatīšanos, lai sasniegtu ūdensizturības mērķi. Tā kā optiskās šķiedras kabelim ražošanas, testēšanas, transportēšanas, uzglabāšanas un lietošanas laikā jāiztur dažādi vides apstākļi, ūdeni bloķējošajai dzijai jābūt šādām īpašībām, lai to varētu izmantot optiskajā šķiedrā:
1) Tīrs izskats, vienmērīgs biezums un mīksta tekstūra;
2) noteikta mehāniskā izturība, lai izpildītu sprieguma prasības, veidojot kabeli;
3) ātra uzbriešana, laba ķīmiskā stabilitāte un augsta izturība ūdens absorbcijai un želejas veidošanai;
4) Laba ķīmiskā stabilitāte, bez kodīgām sastāvdaļām, izturīgs pret baktērijām un pelējumu;
5) laba termiskā stabilitāte, laba izturība pret laikapstākļiem, pielāgojama dažādām turpmākām apstrādes un ražošanas vidēm, kā arī dažādām lietošanas vidēm;
6) Laba saderība ar citiem optiskās šķiedras kabeļa materiāliem.
3 Ūdensizturīga dzija optiskās šķiedras kabeļa pielietošanā
3.1 Ūdensizturīgu dziju izmantošana optisko šķiedru kabeļos
Šķiedru optisko kabeļu ražotāji ražošanas procesā var pieņemt dažādas kabeļu struktūras, lai apmierinātu lietotāju vajadzības atbilstoši viņu faktiskajai situācijai un lietotāju prasībām:
1) Ārējā apvalka gareniskā ūdens bloķēšana ar ūdeni bloķējošām dzijām
Krokotās tērauda lentes bruņojumā ārējam apvalkam jābūt gareniski ūdensnecaurlaidīgam, lai novērstu mitruma iekļūšanu kabelī vai savienotāja kārbā. Lai panāktu ārējā apvalka garenisko ūdensnecaurlaidību, tiek izmantotas divas ūdensnecaurlaidīgas dzijas, no kurām viena ir novietota paralēli kabeļa serdei, bet otra ir aptīta ap kabeļa serdi noteiktā attālumā (8 līdz 15 cm), pārklāta ar krokotās tērauda lenti un PE (polietilēnu), lai ūdensnecaurlaidīgā dzija sadalītu atstarpi starp kabeļa serdi un tērauda lenti nelielā, slēgtā nodalījumā. Ūdensnecaurlaidīgā dzija īsā laikā uzbriest un veido želeju, novēršot ūdens iekļūšanu kabelī un ierobežojot ūdens uzkrāšanos dažos mazos nodalījumos bojājuma vietas tuvumā, tādējādi sasniedzot gareniskās ūdensnecaurlaidības mērķi, kā parādīts 1. attēlā.
1. attēls: Ūdens bloķējošas dzijas tipisks pielietojums optiskajā kabelī
2) Kabeļa serdes gareniskā ūdens bloķēšana ar ūdeni bloķējošiem pavedieniemKabeļa serdi var veidot no divām ūdensnecaurlaidīgas dzijas daļām: viena ir kabeļa serdenī no pastiprinātas tērauda stieples, izmantojot divas ūdensnecaurlaidīgas dzijas daļas, parasti vienu ūdensnecaurlaidīgu dziju un pastiprinātu tērauda stiepli, kas novietotas paralēli, otru ūdensnecaurlaidīgu dziju ar lielāku soli aptītu ap stiepli, arī divas ūdensnecaurlaidīgas dzijas un pastiprinātas tērauda stieples ir novietotas paralēli, izmantojot ūdensnecaurlaidīgu dziju ar spēcīgu izplešanās spēju, lai bloķētu ūdeni; otra ir uz vaļīgās apvalka virsmas, pirms iekšējā apvalka saspiešanas, ūdensnecaurlaidīgā dzija tiek izmantota kā savienojošais dzija, divas ūdensnecaurlaidīgas dzijas ar mazāku soli (1 ~ 2 cm) pretējā virzienā, veidojot blīvu un mazu bloķēšanas tvertni, lai novērstu ūdens iekļūšanu, kas izgatavota no "sausas kabeļa serdes" struktūras.
3.2 Ūdensizturīgu dziju izvēle
Lai optisko šķiedru kabeļu ražošanas procesā iegūtu gan labu ūdensizturību, gan apmierinošu mehāniskās apstrādes veiktspēju, izvēloties ūdensizturīgu dziju, jāņem vērā šādi aspekti:
1) Ūdensnecaurlaidīgās dzijas biezums
Lai nodrošinātu, ka ūdensnecaurlaidīgās dzijas izplešanās var aizpildīt kabeļa šķērsgriezuma spraugu, ūdensnecaurlaidīgās dzijas biezuma izvēle ir ļoti svarīga, protams, tas ir saistīts ar kabeļa konstrukcijas izmēriem un ūdensnecaurlaidīgās dzijas izplešanās ātrumu. Kabeļa konstrukcijā jāsamazina spraugu esamība, piemēram, izmantojot ūdensnecaurlaidīgās dzijas augstu izplešanās ātrumu, tad ūdensnecaurlaidīgās dzijas diametru var samazināt līdz minimumam, lai nodrošinātu uzticamu ūdensnecaurlaidības veiktspēju un ietaupītu izmaksas.
2) Ūdens bloķējošu dziju pietūkuma ātrums un želejas stiprība
IEC794-1-F5B ūdens iespiešanās tests tiek veikts pilnam optiskās šķiedras kabeļa šķērsgriezumam. 3 m garam optiskās šķiedras kabeļa paraugam pievieno 1 m ūdens staba, un 24 stundas bez noplūdes tiek uzskatītas par kvalificētām. Ja ūdeni bloķējošās dzijas pietūkuma ātrums neatbilst ūdens infiltrācijas ātrumam, iespējams, ka ūdens ir izplūdis caur paraugu dažu minūšu laikā pēc testa sākuma, un ūdeni bloķējošā dzija vēl nav pilnībā uzbriedusi. Lai gan pēc kāda laika ūdeni bloķējošā dzija pilnībā uzbriest un bloķē ūdeni, tas arī ir kļūme. Ja izplešanās ātrums ir lielāks un želejas stiprums nav pietiekams, tas nav pietiekams, lai izturētu 1 m ūdens staba radīto spiedienu, un arī ūdens bloķēšana neizdosies.
3) Ūdensnecaurlaidīgās dzijas maigums
Tā kā ūdensnecaurlaidīgās dzijas maigums ietekmē kabeļa mehāniskās īpašības, īpaši sānu spiedienu, triecienizturību utt., ietekme ir acīmredzamāka, tāpēc jācenšas izmantot mīkstāku ūdensnecaurlaidīgu dziju.
4) Ūdens bloķējošās dzijas stiepes izturība, pagarinājums un garums
Katra kabeļu renes garuma ražošanā ūdensnecaurlaidīgajai dzijai jābūt nepārtrauktai un nepārtrauktai, kas prasa, lai ūdensnecaurlaidīgajai dzijai būtu noteikta stiepes izturība un pagarinājums, lai nodrošinātu, ka ūdensnecaurlaidīgā dzija ražošanas procesā netiek vilkta, un stiepšanas, locīšanas un savīšanas gadījumā kabelis netiek bojāts. Ūdensnecaurlaidīgās dzijas garums galvenokārt ir atkarīgs no kabeļu renes garuma, lai samazinātu dzijas maiņas reižu skaitu nepārtrauktā ražošanā, jo garāka ir ūdensnecaurlaidīgās dzijas garums, jo labāk.
5) Ūdens bloķējošās dzijas skābumam un sārmainībai jābūt neitrālai, pretējā gadījumā ūdeni bloķējošā dzija reaģēs ar kabeļa materiālu un nogulsnēs ūdeņradi.
6) Ūdens bloķējošu dziju stabilitāte
2. tabula: Ūdensnecaurlaidīgu dziju ūdensnecaurlaidīgās struktūras salīdzinājums ar citiem ūdensnecaurlaidīgiem materiāliem
| Salīdzināt preces | Želejas pildījums | Karstās kausēšanas ūdens aizbāžņa gredzens | Ūdens bloķējoša lente | Ūdens bloķējoša dzija |
| Ūdens izturība | Labi | Labi | Labi | Labi |
| Apstrādājamība | Vienkāršs | Sarežģīts | Sarežģītāks | Vienkāršs |
| Mehāniskās īpašības | Kvalificēts | Kvalificēts | Kvalificēts | Kvalificēts |
| Ilgtermiņa uzticamība | Labi | Labi | Labi | Labi |
| Apvalka saistīšanas spēks | Godīga | Labi | Godīga | Labi |
| Savienojuma risks | Jā | No | No | No |
| Oksidācijas efekti | Jā | No | No | No |
| Šķīdinātājs | Jā | No | No | No |
| Šķiedru optiskā kabeļa masa uz garuma vienību | Smags | Gaisma | Smagāks | Gaisma |
| Nevēlama materiālu plūsma | Iespējams | No | No | No |
| Tīrība ražošanā | Nabadzīgs | Vairāk nabadzīgu | Labi | Labi |
| Materiālu apstrāde | Smagas dzelzs mucas | Vienkāršs | Vienkāršs | Vienkāršs |
| Investīcijas iekārtās | Liels | Liels | Lielāks | Mazs |
| Materiālu izmaksas | Augstāks | Zems | Augstāks | Zemāks |
| Ražošanas izmaksas | Augstāks | Augstāks | Augstāks | Zemāks |
Ūdensnecaurlaidīgu dziju stabilitāti galvenokārt mēra ar īstermiņa stabilitāti un ilgtermiņa stabilitāti. Īstermiņa stabilitāte galvenokārt tiek uzskatīta par īstermiņa temperatūras paaugstināšanos (ekstrūzijas apvalka procesa temperatūra līdz 220–240 °C), kas ietekmē ūdensnecaurlaidīgās dzijas ūdensnecaurlaidīgās īpašības un trieciena mehāniskās īpašības; ilgtermiņa stabilitāte, galvenokārt ņemot vērā ūdensnecaurlaidīgās dzijas novecošanos, izplešanās ātrumu, želejas stiprību un stabilitāti, stiepes izturību un trieciena pagarinājumu, ūdensnecaurlaidīgajai dzijai visā tās kalpošanas laikā (20–30 gadi) ir jābūt ūdensnecaurlaidīgai. Līdzīgi kā ūdensnecaurlaidīgajām smērvielām un ūdensnecaurlaidīgajām lentēm, ūdensnecaurlaidīgās dzijas želejas stiprība un stabilitāte ir svarīga īpašība. Ūdensnecaurlaidīga dzija ar augstu želejas stiprību un labu stabilitāti var saglabāt labas ūdensnecaurlaidīgās īpašības ievērojamu laika periodu. Turpretī saskaņā ar attiecīgajiem Vācijas nacionālajiem standartiem daži materiāli hidrolīzes apstākļos želejā sadalās ļoti kustīgā zemas molekulmasas materiālā un nesasniedz ilgtermiņa ūdensnecaurlaidības mērķi.
3.3 Ūdensnecaurlaidīgu dziju pielietošana
Ūdensnecaurlaidīga dzija kā lielisks optiskā kabeļa ūdensnecaurlaidīgs materiāls aizstāj eļļas pastu, karstlīmes ūdensnecaurlaidīgo gredzenu un ūdensnecaurlaidīgo lenti utt., ko lielos daudzumos izmanto optiskā kabeļa ražošanā. 2. tabulā ir sniegtas dažas no šo ūdensnecaurlaidīgo materiālu īpašībām salīdzinājumam.
4 Secinājums
Rezumējot, ūdeni bloķējoša dzija ir lielisks ūdeni bloķējošs materiāls, kas piemērots optiskajam kabelim, tam piemīt vienkārša konstrukcija, uzticama veiktspēja, augsta ražošanas efektivitāte, ērta lietošana; un materiāla izmantošanai optiskā kabeļa aizpildīšanai ir tādas priekšrocības kā viegls svars, uzticama veiktspēja un zemas izmaksas.
Publicēšanas laiks: 2022. gada 16. jūlijs