[发明专利]将线状物插入管内的方法和装置

说明书

本发明关于将线状物插入管内的方法和装置，尤其是用气流将光导纤维或其它线状物插入较小直径和较大长度的管中的方法和装置。

按照本发明的方法和装置插入管中的线状物是光导纤维和其它细而长的软材料的丝线或缆绳。这些材料可由气流带着前进。这些线状物可以是单根的或多根的，也可以由加捻的丝线构成。光导纤维由构成内芯的纤维构件、外包复层加上由合成树脂、金属、陶瓷和其它材料制成的包复层制成。管子为钢和铝这样的金属或塑料那样的非金属材料。

在下面的例子中，插入管子的线状物为光导纤维。

近来，光通讯电缆已得到广泛应用。但是由于它们的强度低，并对各种环境危害有很高的敏感性，越来越多的光通讯电缆都套上金属管或其它保护性管道。在有些这类复盖型电缆中，为防止由于管道和光导纤维的热膨胀系数不同而引起的传输损失，光导纤维和保护管道之间留有空隙（下面这类电缆叫做光导纤维缆）。

这种光导纤维缆可以用流体流来制造。在1982年日本专利公开号为29014的“将光导纤维导入管口的方法”中，公开了这顶技术的一个例子，这个方法利用流体的静压使安装在拖拉线状物头部的运动构件从管子的一端穿到另一端。然后再将连到拖拉线状物上的光导纤维拉入管子。这样，在拖拉线状物完全通过管子后光导纤维也就通过管子。这项常规方法很复杂、麻烦，而且效率也低。另外，为避免断裂的危险，拖拉力必须保持在光导纤维的强度以下。由于这个限制，这种方法不能用于制造直径小于2毫米、长度大于30米的光导纤维。

美国专利4332436和4691896（EPC专利0108590）中公开了利用流体流的其它方法。在这些方法中，加压流体从管子的一端通过到另一端，流体流在光导纤维的表面上施加摩擦力和静压力，这两个力联合驱动光导纤维向前通过管子。因此，这些方法不存在上述日本专利公开号为29014（1982）中所公开的技术上的复杂性和纤维断裂问题。然而，因为静压力仅作用在光导纤维相应的横截面上，所以可用的纤维驱动力受到限制。向前移动的光导纤维的环形表面的整个长度上基本上与管子的内表面接触，因此，光导纤维受到来自管子内表面的很大摩擦力。这个摩擦力作用在与流体和光导纤维之间的摩擦力相反的方向上。因此，光导纤维通过小直径大长度的管子要花很长时间。另外，这种方法不可能使光导纤维通过数百米长的管子。

本发明的目的是提供一种方法和装置，用它们在短时间内将线状物插入小直径大长度、甚至长度达数百米的管子中。

按照本发明的插入方法，来自一密封容器的加压气体从管子的一端进入，气体流携带着放置在密封容器内的线状物向前进入并通过管子。在密封容器中气体压力保持足够高，从而管子的某一点上，其平均流速高于线状物的前进速度。这样，通过管子向前的线状物就产生正纵向脉动。

通常用空气、氢气和其它合适的气体作为充入管中的气体。当压缩气体的供气体积小或气密容器的容量大时，先前充进容器内的气体则进入管子，相反，当供气体积大或容器的容量小时，则从气源通过容器来供气。通常采用压缩气体的气缸和压缩机作为压缩气源。

给线状物以脉动可用下述方法：振动管子;从管子的一端通过压缩气体的涡流;或者由气流拍动连到线状物头部的叶片。上述方法可两个或多个联合使用，最好能使线状物在其整个长度上都在管子中产生脉动。

压缩气体从管子一端流向其另一端。线状物走到哪里，气体则在管子的内表面和线状物的环形表面之间的空隙中流动。然后，该线状物由流动气体和线状物环形表面的摩擦力、作用在与线状物的横截面相应部分上的静压力和脉动线状物部分形成前后气体静压力之差来带动前进，脉动线状物与管子中心轴是倾斜的。

由于本发明的线状物驱动力基本上是沿线状物全长均匀分布的，没有过量的拉力作用在上面，因此，在它们通过管子时，线状物不会断裂。线状物由较大的力向前驱动。正如前面所述，这些力不仅包括作用在线状物环形表面的摩擦力和作用在与线状物横截面相应部分的静压力，还包括脉动线状物的倾斜部分形成前后的气体静压力的差异。脉动的线状物仅在局部即每个波的峰和谷上与管子的内表面相接触。另外，正向地引起脉动的条件随时间而变化。因此，线状物与管子内表面接触的时间受到限制。由于线状物基本上是悬挂在管内在空气中，实际上线状物和管子内表面之间出现很小的摩擦力所有这些都可能使小直径大长度的线状物插入管子。用这种方法制造的光导纤维缆，其外径可小于2毫米，长度超过30米，可做到长度能超过数百米。线状物前进的高速度可使插入工作在较短的时间内完成。