CH671833A5 - - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG Die Erfindung bezieht sich auf ein optisches Faserkabel nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Optische Fasern werden heutzutage als Übertragungsmedium wegen ihrer grossen Bandbreite und geringen Grösse vielfach verwendet; jedoch sind solche optischen Fasern mechanisch zerbrechlich, reissen bereits unter geringer Zugspannung, und ihre Lichtübertragungsfähigkeit wird bei Biegung verschlechtert. Deshalb sind Kabelstrukturen entwik-kelt worden, um die optischen Fasern mechanisch zu schützen und sie dabei zu einem brauchbaren Übertragungsmedium zu machen. Eine mögliche Anwendung von optischen Faserkabeln ist in Leitungsrohren gegeben. Bei dieser Anwendung muss das Kabel Zugspannungen widerstehen können, wenn es in das Leitungsrohr gezogen wird, und Biegebeanspruchungen, wenn das Kabel durch Windungen im Leitungsrohr gezogen wird und wenn es bei der Einführung durch Mannlöcher gebogen wird.

Ein für diese Zwecke geeignetes optisches Faserkabel ist in der US-PS 4 078 853 offenbart. In einer Ausführungsform wird ein Kern aus optischen Faserbändern von einem lose passenden, inneren Kunststoffmantel, einer nachgiebigen Schicht von Kunststoffgarn und einem äusseren Kunststoffmantel umgeben, der mit ersten Verstärkungsgliedern verstärkt ist. Die Verstärkungsglieder sind in dem äusseren Mantel eingebettet, um wesentliche Kopplung mit diesem zu erzielen.

Bei anderen Anwendungen können grössere Zugkräfte auftreten, insbesondere wenn die Rohrleitungen extrem überfüllt sind oder wenn die Rohrleitungen mehr Biegungen als gewöhnlich aufweisen. Wenn mehr Verstärkungsglieder zu solchen oben beschriebenen Kabeln hinzugefügt werden, um diesen erhöhten Anforderungen zu genügen, nimmt die Flexibilität ab, die so notwendig ist, um das Kabel leicht zu handhaben und zu installieren.

Ein Kabel, welches relativ hohen Zugbelastungen widerstehen kann, während es einigermassen flexibel ist, ist in der US-PS 4 241979 offenbart. Darin ist die Kopplung zwischen den Verstärkungsgliedern und einem äusseren Kunststoffmantel genau eingestellt. Eine Einbettungsschicht eines Materials, um welche die Verstärkungsglieder schraubenförmig gewickelt sind, ist zwischen einem inneren Kunststoffmantel und dem äusseren Mantel hinzugefügt, um das Ausmass der Einkapselung der Verstärkungsglieder durch den äusseren Mantel zu steuern. Indem Teile der Verstärkungsglieder an der Einkapselung gehindert werden, bleiben die Verstärkungsglieder noch eng mit dem äusseren Mantel bei Zugbelastung gekoppelt, sind jedoch in der Lage, mit Bezug auf den äusseren Mantel beim Auftreten von örtlichen Biegungen zu gleiten, dort wo keine Einkapselung stattfindet. Unter Zugbelastung wird das Gleiten im wesentlichen vermieden, da genügende Scherkraft und Reibkopplung zwischen dem äusseren Mantel und den Verstärkungsgliedern vorhanden ist.

In einer Ausführungsform weist das Kabel nach der US-PS 4 241 979 zwei Lagen von Verstärkungsgliedern auf, die schraubenförmig in entgegengesetztem Wicklungssinn aufgebracht sind. Unter einer Zuglast erzeugen diese beiden Schichten der Verstärkungsglieder gleiche, aber entgegengesetzt gerichtete Drehmomente um die Längsachse des Kabels und vermeiden so torsionsmässiges Kriechen bei andauernder Zugbelastung.

Optische Faserkabel können auch zwischen Polen gespannt oder als Erdkabel verlegt werden, wo sie dem Angriff von Nagetieren, mechanischer Abnutzung und Quetschen unterliegen können. Kabel unterhalb eines kritischen äusseren Durchmessers von etwa 19 mm, welcher typischerweise eine obere Grenze für optische Faserkabel darstellt, werden häufiger durch Nagetiere beschädigt als dickere Kabel, da die Tiere direkt auf solche dünnen Kabel beissen

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können. Bei Kabeln oberhalb der kritischen Grösse hat sich die Verwendung einer gewellten Abschirmung aus gewöhnlichem Stahl mit längs überlappten Saumrändern als ausreichendem Schutz herausgestellt. Eine längs angelegte Abschirmung ist, sofern sonst geeignet, vom Herstellungsstandpunkt aus ökonomisch vorzuziehen. In den kleineren Grössen jedoch hat eine solche Stahlabschirmungsanordnung zu Ausfällen geführt. Nagetiere umgreifen das Kabel mit ihren Zähnen und öffnen den Saum durch Ziehen.

Durch solche von Nagetieren erzeugte Öffnungen tritt Feuchtigkeit in den Mantel ein und bringt die gewöhnliche Stahlabschirmung zum Rosten.

Sowohl Luftkabel als auch Erdkabel werden durch Blitze beschädigt. Thermische Beschädigung, d. h. Verbrennen, Verschmoren und Schmelzen, der Armierungsbauteile wird durch die Hitze des Lichtbogens und den Strom verursacht, der über die metallischen Glieder oder den Kern oder die Armierung zur Erde fliesst. In Erdkabeln geschieht eine zweite Art der Beschädigung durch mechanische Einwirkung, was zum Zerquetschen und Verzerren der Armierung führt. Dies folgt aus einem explosiven Stoss, der manchmal als Dampfhammereffekt bezeichnet wird, der durch die augenblickliche Verdampfung des Wassers in der Erde im Blitzkanal zum Kabel verursacht wird.

Ein Kabel mit geeignetem Schutz gegen Nagetiere und Blitzschlag ist in der US-PS4 557 560 offenbart. Dabei ist ein Kern in einer Abschirmung aus einem hochleitenden Material, wie Kupfer, und in einer gewellten äusseren Abschirmung mit einem korrosionsfesten, metallischen Material, wie rostfreiem Stahl, eingeschlossen, der mit einem Kleb-stoffsystem verbunden ist. Das Klebstoffsystem weist ein erstes Klebstoffmaterial, das an der äusseren Oberfläche des korrosionsfesten metallischen Materials haftet, und ein zweites Klebstoffmaterial oder Träger auf, das an einem äusseren Mantel anklebt, wenn dieses als Kunststoffmaterial um die äussere Abschirmung extrudiert wird. Selbst wenn der äussere Mantel durch Nagetiere verletzt wird und die äussere Abschirmung frei wird, korrodiert der rostfreie Stahl nicht, und die Unversehrtheit der inneren Teile des Kabels wird aufrecht erhalten. Der Widerstand gegen Nagetiere ist eine Funktion der Dicke und Härte der äusseren Abschirmung. Auch nützt das Ankleben des Mantels an die äussere Abschirmung gegen Anheben des Randsaumes durch Nagetiere. Ein so ausgelegtes Kabel bietet auch einen Blitzschutz, der bei optischen Faserkabeln benötigt wird, welche metallische Verstärkungsglieder und/oder metallische Abschirmungen zum mechanischen Schutz anwenden.

Es wird darauf hingewiesen, dass bei dem zuletzt beschriebenen Kabel, welches am Markt erhältlich ist, der Blitz- und Nagetierschutz durch Armierung einem existierenden Kabelentwurf hinzufügt. Das so erhaltene Kabel weist demgemäss einen ziemlich grossen, äusseren Durchmesser auf, und es wird viel Fabrikationsfläche, Material und Arbeit benötigt, um ein solches nachträglich armiertes Kabel herzustellen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Kabelsystem zu schaffen, welches Blitz- und/oder Nagetierschutz bietet und einfach und kostengünstig mit bestehenden Betriebsmitteln hergestellt werden kann.

Die gestellte Aufgabe wird aufgrund der Massnahmen der Erfindung gelöst, die darauf gerichtet sind, dass die Abschirmung mit den anderen Elementen des Kabels integriert sind.

Im einzelnen ist ein optischer Faserkern vorgesehen, der durch ein Armierungssystem umschlossen wird, welches Schutz gegenüber Nagetieren und/oder Blitz bietet. Das Armierungssystem weist ein inneres Rohr auf, das aus Kunststoff besteht und den Kern umschliesst. Eine Mehrzahl von sich längs erstreckenden Verstärkungsgliedern ist in einer einzigen Schicht angeordnet. Der Nagetier- und/oder Blitzschutz wird durch eine einzige metallische Abschirmung geschaffen, welche das Kunststoffrohr umgibt. Ein äusserer Mantel aus Kunststoff haftet an der äusseren Oberfläche der metallischen Abschirmung. Die Abschirmung und der Mantel sind genügend miteinander gekoppelt, um im wesentlichen die Torsionssteifigkeit des Kabels zu verbessern und relative Verschiebung zwischen Teilen des Armierungssystems zu verhindern, wenn das Kabel gehandhabt und/oder eingebaut wird. In Längsrichtung entlang des Kabels sind die Verstärkungsglieder genügend von den anderen Teilen des Armierungssystems entkoppelt, um das Kabel relativ flexibel während des Biegens des Kabels zu machen.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die sich längs erstreckenden Verstärkungsglieder zwischen der metallischen Abschirmung und dem äusseren Mantel angeordnet und stehen im grossen und ganzen in innigem Kontakt mit einer äusseren Oberfläche der metallischen Abschirmung und mit dem äusseren Mantel. Die Abschirmung ist bimetallisch, und eine Verbundfolie mit einer Schicht aus gewelltem, rostfreiem Stahl, der Schutz gegenüber Nagetieren bietet. Der Ausdruck «Verbundfolie» soll eine Mehrzahl von metallischen Schichten abdecken, die mit Klebstoff oder metallurgisch miteinander verbunden sind.

Die äussere Oberfläche des Abschirmsystems haftet an dem äusseren Kunststoffmantel. Die Haftung wird durch ein Klebstoffsystem bewirkt, welches eine äussere Schicht aus Polyäthylen in Kontakt mit dem Mantel aufweist. Auch sind die Kupfer- und rostfreien Stahlschichten miteinander durch das Klebstoffsystem verklebt. Die Funktionalität der bimetallischen Abschirmung hängt weder davon ab, ob ein oder drei Klebstoffschichten verwendet werden, um die metallischen Schichten aneinanderzuhalten, noch davon, ob die metallischen Schichten mit Klebstoff oder metallurgisch miteinander verbunden sind.

Die Stärke des Kabels wird nicht dadurch vermindert, dass in der einzigen Schicht dickere Verstärkungsglieder verwendet werden anstelle von zwei Schichten mit dünneren Verstärkungsgliedern gemäss dem Stand der Technik. Die Haftung zwischen der Abschirmung und dem äusseren Mantel widersteht der Torsionsbelastung des Kabels. Die Verwendung nur einer einzigen Schicht von Verstärkungsgliedern führt vorteilhaft zu einem äusseren Durchmesser, der wesentlich gegenüber dem äusseren Durchmesser des Kabels nach dem Stand der Technik reduziert ist.

Das Kabel gemäss Erfindung schliesst unterschiedliche Ausführungsformen ein, die von der beabsichtigten Anwendung des Kabels abhängen. Wenn nur Blitzschutz benötigt wird, muss nur eine Abschirmung mit relativ hoher Leitfähigkeit verwendet werden, während bei einem Kabel, bei dem nur Nagetierschutz erforderlich ist, nur eine äussere Abschirmung aus Stahl verwendet wird. Die Abschirmung aus der Verbundfolie Kupfer-rostfreier Stahl der bevorzugten Ausführungsform wird zum Schutz gegen Blitz und Nagetiere, angewendet.

Weitere Merkmale der Erfindung folgen aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung. Diese zeigt in:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des erfindungsge-mässen Kabels,

Fig. 2 eine Schnittansicht des Kabels nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Schnittansicht eines Bandkabels mit dem Armierungssystem gemäss Erfindung,

Fig. 4 einperspektivische Ansicht eines bekannten Kabels, Fig. 5 einen Schnitt durch das Kabel nach Fig. 4,

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 7 einen Schnitt durch das Kabel nach Fig. 6,

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Fig. 8 eine Einzelheit des Armierungssystems des Kabels nach Fig. 6 und 7,

Fig. 9 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform des Kabels nach der Erfindung und

Fig. 10 eine Einzelheit des Armierungssystems des Kabels nach Fig. 1.

In Fig. 1 und 2 ist ein Lichtleiterkabel 20 gezeigt. Dieses enthält einen Kern 22, der eine Mehrzahl von beschichteten optischen Fasern 24 aufweist. In einer Ausführungsform sind die optischen Fasern 24 in Bändern 26 (Fig. 3) zusammengesetzt, wobei eine Mehrzahl von Bändern aufeinandergesta-pelt ist. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die optischen Fasern 24 in Einheiten oder Bündeln angeordnet,

wobei die optischen Fasern in jedem Bündel nicht verseilt sind. Den Kern 22 umgibt ein Rohr 28 aus Isoliermaterial, beispielsweise Polyäthylen hoher Dichte. Typischerweise hat das Rohr 28 eine Wandstärke von etwa 0,76 mm. Wie aus Fig. 1 und 2 hervorgeht, kann das Rohr 28 auserdem mit einem geeigneten wassersperrenden Material 29 gefüllt sein.

Beim Stand der Technik (Fig. 4 und 5) wird der umschlossene Kern 22 und das Rohr 28 von einem Innenmantel 31 und einem Zwischenmantel 33 umgeben, die jeweils aus Kunststoff bestehen. In jeden Mantel 31 und 33 sind jeweils mehrere, sich längserstreckende Verstärkungsglieder 34, beispielsweise aus Stahl, eingebettet. Die Verstärkungsglieder können natürlich auch nichtmetallisch sein und beispielsweise aus glasfaserverstärktem Material bestehen. Teile der Verstärkungsglieder sind im innigen Kontakt mit Bettungsschichten 35, um vorbestimmte Oberflächen der Verstärkungsglieder gegenüber Kopplung mit dem extrudierten Kunststoff genügend unempfänglich zu machen, der zur Herstellung des jeweils äusseren Mantels benutzt wird. Dies führt zu einer verminderten Kopplung zwischen Mantel und Draht, so dass die Verstärkungsglieder 34 leichter gegenüber dem Kunststoffmantel gleiten können, wenn das Kabel örtlich gebogen wird. Dieses Armierungssystem und der Kern können als komplettes Kabel dienen.

Das bekannte Kabel nach Fig. 4 kann noch mit einem armierenden Abschirmsystem 37 versehen werden, das von einem äusseren Mantel 38 bedeckt wird. Das Abschirmsystem 37 kann eine innere Abschirmung 39 aufweisen,

welches aus einem metallischen Material mit einer relativ grosen elektrischen Leitfähigkeit besteht. Kupfer beispielsweise kann als Material der inneren Abschirmung verwendet werden. Es ist gewellt und schützt das Kabel gegenüber Blitzeinwirkung.

Die innere Abschirmung 39 des Kabels nach Fig. 4 und 5 wird von einer äusseren Abschirmung 41 bedeckt, die mit dem Mantel 38 vereint ist, um einen Schutz gegen eindringende Feuchtigkeit zu bieten und das mechanische Verhalten des Kabels zu verbessern. Typischerweise besteht die äussere Abschirmung aus korrosionswiderstandsfähigem Material, wie nicht rostendem Stahl, und als solches bietet es einen erhöhten Schutz gegen Beschädigung durch Nagetiere. Die äussere Abschirmung 41 ist mit dem äusseren Mantel 38 durch ein Klebsystem 43 verbunden, welches erste und zweite Klebstoffmaterialien umfasst. Das erste Klebstoffmaterial sorgt für eine vorzügliche Verbindung zu dem rostfreien Stahl der äusseren Abschirmung, während der zweite Kleber eine vorzügliche Verbindung zu dem äusseren Mantel 38 bietet. Ein derartiges Kabel ist in der erwähnten US-PS 4 557 560 beschrieben und beansprucht.

Bei einem Kabel 20 der Erfindung sind die Merkmale der Verstärkung sowie des Blitz, und Nagetierschutzes in ein Armierungssystem 50 (Fig. 1 und 2) von Anfang an integriert und nicht nachträglich für ein bereits entworfenes Kabel hinzugefügt. Wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich, wird das lose Rohr

28 von dem Armierungssystem 50 umschlossen, welches ein gewelltes Abschirmsystem 52 und einen äusseren Mantel 54 mit einer Wandstärke von etwa 1,27 mm umfasst.

Für den äusseren Mantel 54 kann ein Kunststoff, wie schwarzes, hochdichtes Polyäthylenmaterial, mit einem spezifischen Gewicht in der Grössenordnung von 0,950 bis 0,973 g/cm3 verwendet werden. Dieses Material ist insofern vorteilhaft, als Polyäthylen ausgezeichnete Eigenschaften bei niedrigen Umgebungstemperaturen zeigt und zäher ist als andere Polyäthylenmaterialien.

Benachbart der äusseren Oberfläche 56 des Armierungssystems 52 sind mehrere, sich längs erstreckende Verstärkungsglieder 58 (Fig. 1 bis 3) vorgesehen. Wie ersichtlich, berühren die Verstärkungsglieder 58 die Wellenberge 57 des Abschirmsystems, wie durch eine gestrichelte Kreislinie angedeutet. Die Verstärkungsglieder können aus einem hochzugfesten Kohlenstoffstahl beispielsweise bestehen, wobei dann jedes Element einen äusseren Durchmesser in der Grössenordnung von ungefähr 0,355 bis 0,635, bevorzugt 0,762 mm aufweist. Natürlich können die Verstärkungsglieder auch aus anderen Materialien bestehen, beispielsweise aus glasfaserverstärktem Kunststoff. Für spezielle Anwendungen können auch nur zwei Verstärkungsglieder 58 verwendet werden. In einem solchen Kabel können die Durchmesser der jeweiligen Verstärkungsglieder 1,5 mm betragen.

Wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich, sind die Verstärkungsglieder 58 nur in einer einzigen Schicht angeordnet, die konzentrisch zu dem Kern 22 verläuft. Dies steht im Gegensatz zu der zweischichtigen Anordnung bei dem bekannten Kabel nach Fig. 4 und 5. In anderen Kabeln nach dem Stand der Technik wird die Zugfestigkeit des Kabels durch zentral angeordnete Verstärkungsglieder erreicht.

In der bevorzugten Ausführungsform sind die Verstärkungsglieder 58 schraubenförmig um das Abschirmsystem 52 gewickelt. Es liegt jedoch im Bereich der Erfindung, die Verstärkungsglieder 58 mit dem Kabel 20 zu vereinigen derart, dass sie keinen beabsichtigten Seilschlag aufweisen und im wesentlichen parallel zur Längsachse des Kabels verlaufen.

Das Abschirmsystem 52 der bevorzugten Ausführungsform ist eine gewellte Verbundfolie 60 (Fig. 6 bis 8) mit einer inneren Abschirmung 62 aus einem metallischen Material, wie Kupfer, welches eine relativ hohe elektrische Leitfähigkeit aufweist, um einen Blitzschutz zu bieten, und einer äusseren Abschirmung 64, die aus einem korrosionsfesten Material, wie rostfreiem Stahl, besteht, um einen mechanischen Schutz zu bieten. Der äussere Umriss der Wellenberge ist durch eine gestrichelte Linie 65 angedeutet. Wie aus Fig. 7 hervorgeht, stehen die Verstärkungsglieder 58 im grosen und ganzen in Berührung mit den äusseren Wellenbergen der Verbundfolie 60.

Die Verbindung zwischen den beiden metallischen Schichten in der bevorzugten Ausführungsform wird durch ein Klebstoffsystem 66 erreicht, welches drei Klebstoffschichten umfasst. Eine Schicht 58 aus einem Acrylsäureco-polymer steht beispielsweise mit der inneren Abschirmung 62, und eine Schicht 71 des gleichen Materials steht mit der äusseren Abschirmung 64 in Verbindung. Eine Schicht 73 aus Polyäthylenkunststoff ist zwischen den beiden Schichten 68 und 71 angeordnet. Die Schicht 73, welche einen höheren Schmelzpunkt als die Materialien der Schichten 68 und 71 aufweist, dient als Träger für diese Materialien, um die Herstellung der Schichten zu erleichtern. Typischerweise haben die inneren und äusseren Abschirmungen 62 und 64 Dicken von 0,127 bzw. 0,076 mm, und das Klebstoffsystem hat eine Dicke von 0,076 mm, wobei die Schichten 68,71 und 73 jeweils eine Dicke von 0,0254 mm besitzen.

In der bevorzugten Ausführungsform besteht das Kleb-stoffmaterial der Schichten 68 und 71 aus einem Terpolymer,

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das eine äthylenmässig ungesättigte Carboxylsäure, einen Ester einer äthyienmässig ungesättigten Carboxylsäure und Äthylen aufweist und eine Dicke von etwa 0,0254 mm besitzt. Speziell weist das Terpolymer ungefähr 85 bis 90 Gew. % Äthylen, ungefähr 3 bis 5 Gew. % Acrylsäure und Acrylsäureester auf. Zusammen weisen die Acrylsäure und derAcrylsäureesteretwalObis 15 Gew. % derTerpolymerzu-sammensetzung auf (s. US-PS 4122 248).

Das Klebstoffsystem 66 ist wegen der Anbringung der Wellungen im Verbundmaterial 60 bedeutsam. Ohne dieses könnte Kaltverfestigung während der Wellenbildung auftreten. Dies könnte dazu führen, dass Wellungen exzessiv ausgezogen werden, wenn die gewellte Verbundfolie durch eine Formmatrize wandert und die Abschirmung nicht fähig ist, Biegespannungen zu widerstehen. Das Klebstoffsystem 66 ermöglicht eine ausreichende Bewegungsfreiheit zwischen den metallischen Schichten, welche das Abschirmsystem ausmachen, so dass die metallischen Schichten zueinander gleiten können, wenn die Verbundfolie durch die Wellungs-walzen läuft, wobei exzessive Kaltverfestigung vermieden wird.

Um eine geeignete Verbindung des Abschirmsystems 60 mit dem äusseren Kunststoffmantel 54 herzustellen, ist ein Klebesystem 80 (Fig. 8) auf einer äusseren Oberfläche 82 der äusseren metallischen Schicht 64 vorgesehen. Das Klebesystem 80 weist eine Schicht 84 aus Acrylsäurecopolymer in Berührung mit der äusseren Oberfläche der äusseren metallischen Schicht der Abschirmung und mit einer Dicke von 0,0254 mm auf. In der bevorzugten Ausführungsform besteht die Schicht 84 aus dem gleichen Material wie die Schichten 68 und 71. Über der Schicht 84 sind zwei 0,0254 mm dicke Schichten 86 und 88 aus Polyäthylenkunststoff vorgesehen, wovon die äussere die Verbindung mit dem Kunststoffmantel 54 herstellt. Das Polyäthylen oder ein anderes Trägermaterial, welches mit dem äusseren Mantel 54 kompatibel ist, könnte genauso gut als eine Schicht anstelle von zwei Schichten aufgebracht sein. Wenn die beiden äusseren Schichten aus dem gleichen Klebstoffmaterial bestehen,

dann kann eine einzige Schicht mit einer Dicke von 0,508 mm angewendet werden.

Das Klebstoffsystem 80 verhindert vorteilhaft die Diffusion von Feuchtigkeit in das Kabel und bringt das Armierungssystem dazu, einheitliche Eigenschaften zu zeigen. Das Klebstoffsystem verbessert den Torsionswiderstand des Kabels 20, was vor allem dann wichtig ist, wenn nur eine einzige Lage von schraubenförmig sich erstreckenden Verstärkungsgliedern vorgesehen ist. Auch ist das Kleben des äusseren Mantels am Abschirmsystem 52 von Nutzen bei der Schaffung eines Schutzes gegen Nagetiere. Nagetiere sind daran gehindert, einen Teil des überlappenden Saumes der Abschirmung anzuheben.

Eine geänderte Ausführungsform des Kabels nach der Erfindung ist in Fig. 9 gezeigt. Dieses Kabel 100 weist einen Kern 102 mit einer Mehrzahl von optischen Faserbändern oder einer Mehrzahl von optischen Fasereinheiten auf und ist mit einem wassersperrenden Material 103 gefüllt. Der Kern 102 ist in einem Rohr oder Schlauch 104 enthalten, der vorzugsweise aus einem hochdichten Polyäthylenkunststoff besteht. Das Rohr 104 ist von einem extrudierten inneren Mantel 106 aus Kunststoffmaterial, wie Polyäthylen, umschlossen, der eine Wandstärke von ungefähr 0,838 mm aufweist.

Eine Einbettungsschicht 108 ist zwischen dem inneren Mantel 106 und dem Rohr 104 angeordnet, um eine Gleitebene für eine Mehrzahl von sich längs erstreckenden Verstärkungsgliedern 110 zu schaffen, die schraubenförmig um das Rohr 104 gewickelt sind. Wie beim US-Patent 4 241 979 schirmt die Einbettungsschicht Teile der Verstärkungsglieder

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110 von dem Extrudat des umhüllenden inneren Mantels 106 ab. Typischerweise hat die Einbettungsschicht 108 eine Dicke von etwa 0,2 mm und ist in Längsrichtung um das Rohr 104 mit einem sich längserstreckenden Saum gelegt.

Die Einbettungsschicht 108 bestimmt die Kopplung zwischen den Verstärkungsgliedern 110 und dem Mantel 106. Die Einbettungsschicht 108 tritt zwischen Teilen der Oberfläche der Verstärkungsglieder 110 und macht diese unzugänglich zur Kopplung mit dem Kunststoffmantel 106. Dadurch wird die vollständige Einkapselung der Verstärkungsglieder 110 verhindert.

Während der Herstellung werden die Verstärkungsglieder 110 schraubenförmig auf die Einbettungsschicht 108 unter Spannung gewickelt, so das Teile der Oberfläche der Verstärkungsglieder in innigen Kontakt mit der Einbettungsschicht kommen. Daraufhin wird der Mantel 106 unter Druck auf die Einbettungsschicht und die Verstärkungsglieder extru-diert. Die Einbettungsschicht 108 ist genügend steif, um den Fluss des Kunststoffextrudats auf die eingebetteten Teile der Oberflächen zu verhindern, so dass die Einkapselung dieser Oberflächen verhindert wird. Dadurch wird die Kopplung zwischen Mantel und Draht genügend reduziert, so dass die Verstärkungsglieder leichter zu dem Mantel gleiten können, wenn eine örtliche Biegung vorgenommen wird.

Die Verhinderung der Einkapselung dieser Oberflächen hat eine geringe Auswirkung auf die verstärkte Zugfestigkeit infolge der schraubenförmig gewickelten Verstärkungsglieder 110. Wenn das extrudierte Kunststoffmaterial des Mantels 106 während der Herstellung abkühlt, bildet es eine dichte Passung um die Verstärkungsglieder 110. Während der Zugbelastung der Kabel versuchen die schraubenförmig gewickelten Verstärkungsglieder 110, sich radial zu verschieben, aber sie werden daran durch das darunter liegende Kernrohr 104 gehindert. Die Bestrebungen, sich in Umfangs-richtung zu bewegen, wird durch den umgebenden inneren Mantel 106 verhindert. Es existiert genügende Scherkraftkupplung zwischen den Verstärkungsgliedern und dem Mantel 106 in Längsrichtung über die gesamte Länge des Kabels.

Die Einbettungsschicht kann dünn sein, und beispielsweise aus 0,2 mm dickem Polyestergespinst bestehen. Ein Polyestergespinst für diesen Zweck ist ein Standardprodukt der E. I. Du Pont de Nemours & Co. Polyestergespinst ist genügend nachgiebig, um trogförmige Aussparungen zu entwickeln, welche den Oberflächenkontakt mit den Verstärkungsgliedern von kreisförmigem Durchmesser vergrössern.

Im Kabel ist die Einbettungsschicht 108 vollständig um das Rohr 104 angeordnet. Dies erleichtert die Entfernung des Armierungssystems von dem rohrumschlossenen Kern. Ferner wird dadurch erreicht, dass das Abschirmsystem das Biegeverhalten des Kabels bestimmt.

Wenn die Verstärkungsglieder 110 von dem Kunststoffex-trudat des Mantels 106 umhüllt werden, bildet der Mantel eine enge Passung, wie ein geschlossener Ring, der im wesentlichen die relative Umfangbewegung der Verstärkungsglieder zum Mantel mildert. Wo die Verstärkungsglieder auf der Einbettungsschicht sitzen, bildet der Mantel einen geschlitzten Ring, der eine Relativverschiebung der Verstärkungsglieder in Längsrichtung zum Mantel bei örtlicher Biegung ermöglicht.

Über dem inneren Mantel 106 liegt ein Abschirmsystem 112, welches - wie in der bevorzugten Ausführungsform -eine Kupfer-rostfreier Stahl-Verbundfolie aufweist, um einen Blitzschutz und Nagetierschutz zu bieten. Das Abschirmsystem 112 weist eine scheinbare Dicke von etwa 0,76 mm nach Wellung auf. Das Abschirmsystem 112 wird von einem äusseren Mantel 114 umschlossen, der aus Kunststoffmaterial besteht und typischerweise etwa 1,27 mm dick ist. In diesem

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Ausführungsbeispiel können die sich längserstreckenden Verstärkungsglieder, wie im bevorzugten Ausführungsbeispiel, in innigem Kontakt mit dem metallischen Abschirmsystem stehen.

In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bestand das Abschirmsystem aus einer Verbundfolie; es versteht sich aber, dass es auch in anderer Weise ausgebildet sein kann, beispielsweise als einfache Abschirmung 120, wie in Fig. 10 dargestellt. Wenn beispielsweise nur ein Schutz gegenüber Nagetieren erforderlich ist, ist es unnötig, Kupfer oder ein anderes hochleitendes Material in das Abschirmsystem einzubeziehen. Für diesen Fall der Erdkabel oder Über-kopfkabel wird ein Abschirmsystem mit einer 0,127 mm dicken Metallschicht aus rostfreiem Stahl mit einem Klebstoffsystem zur Verbindung an den äusseren Kunststoffmantel verwendet. Es kann andererseits auch vorkommen, dass ein Blitzschutz benötigt wird, ohne das das Kabel dem Angriff von Nagetieren ausgesetzt ist. In einem solchen Fall genügt eine Kupferabschirmung, die direkt mit dem äusseren Mantel verbunden ist und nicht etwa über eine Schutzschicht aus rostfreiem Stahl zum Nagetierschutz.

Als Ergebnis des Aufbaus des Kabels gemäss Erfindung wird der äusserer Durchmesser gegenüber früher bekannten Kabeln wesentlich vermindert. Ein Standardkreuzschlagkabel (Fig. 4 und 5) mit einem ursprünglichen Durchmesser von 10,4 mm weist einen äusseren Durchmesser von 17,78 mm auf, wenn eine Abschirmung aus Kupfer und rostfreiem Stahl sowie ein äusserer Mantel vorgesehen sind. Der äussere Durchmesser der bevorzugten Ausführungsform des Kabels nach der Erfindung beträgt 10,668 mm. Dies bedeutet eine wesentliche Verringerung der Dicke des Kabels. Ferner wird wegen der Anordnung und der Struktur des Kabels das Herstellungsverfahren beträchtlich vereinfacht.

Im Kabel gemäss Erfindung und wie in Fig. 1 gezeigt, ist nur eine Schicht von schraubenförmig gewundenen Verstärkungsgliedern vorgesehen. Ferner wird ungleich den vorbekannten Kabeln nur eine einzige Abschirmung, benachbart den Verstärkungsgliedern, verwendet. Wie zuvor beschrieben, kann die Abschirmung aus einer Verbundfolie mit zwei Metallmaterialien bestehen. Die Verstärkungsglieder in der Ausführungsform nach Fig. 9 sind so nah wie möglich zur neutralen Achse des Kabels angeordnet. Dadurch kann das Kabel leichter gebogen werden und unterliegt weniger der Gefahr des Knickens. Dies wird durch Wik-keln der Verstärkungsglieder um das umschliesende, rohrför-mige Glied erreicht und dadurch, dass der innere Mantel sich darüber erstreckt. In der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2 sowie 6 und 7 sind die Verstärkungsglieder benachbart der äusseren Oberfläche der Abschirmung angeordnet, jedoch in einer Entfernung von der neutralen Achse der Querschnittsfläche des Kabels, welche nicht allzu sehr von der Ausführungsform nach Fig.9 abweicht, da der innere Mantel fehlt.

Das mechanische Verhalten des Kabels gemäss Erfindung wird wegen der Umfangs- und Längskopplung zwischen den Teilen des Armierungssystems verbessert. In den Ausführungsformen gemäss Fig. 1,2,6 und 7 sind die Verstärkungsglieder 58 in dem Mantel 54 eingebettet, der an das Abschirmsystem 52 angeklebt ist. Infolgedessen sind die Bauteile des Abschirmsystems genügend miteinander gekoppelt, um die Torsionsstabilität des Kabels zu verbessern und relative Verschiebungen zwischen Teilen des Abschirmsystems zu verhindern.

Obzwar nur eine einzige Schicht von Verstärkungsgliedern verwendet wird, wird genügend Widerstand gegen Torsionsund Zugkräfte erzielt, um Beschädigungen des Kabels oder Verschlechterung seines Verhaltens zu vermeiden. Es sei daran erinnert, dass in der US-PS 4 241979 zwei Schichten von Verstärkungsgliedern verwendet werden und in Kreuzrichtung schraubenförmig gewickelt sind. Dies führt zu einem hinsichtlich Drehmoment neutralen Kabel. Wegen der Verwendung nur einer Schicht der Verstärkungsglieder neigen diese im Kabel gemäss Erfindung dazu, sich enger zu drehen, wenn Zugkräfte anliegen, und es existiert auch keine entgegengesetzt gewickelte Schicht zum Torsionsausgleich. Beim erfindungsgemässen Kabel wird jedoch die relative Verschiebung zwischen den Kabelteilen in einer Weise verhindert, dass die Notwendigkeit für eine zweite Schicht der Verstärkungsglieder entfällt. In der bevorzugten Ausführungsform ist die Scherkraftkopplung zwischen den Verstärkungsgliedern und dem Mantel, der an dem Abschirmsystem 52 angeklebt ist, derart, dass die Abschirmung wegen des Mantels sich nicht drehen kann. In der Ausführungsform nach Fig. 9 besteht genügend Kopplung zwischen der inneren Oberfläche des gewellten Abschirmsystems und dem inneren Mantel 112, in welchem die Verstärkungsglieder angeordnet sind und dem Kabel Torsionskräfte erteilen. Weil auch das Abschirmsystem und der äussere Mantel des Kabels nach Fig. 9 während der Installation zusammen mit dem inneren Mantel 106 und dem Rohr 104 zusammengeklemmt werden, bekämpft der Torsions widerstand des Abschirmsystems und des äusseren Mantels die Verdrehungstendenz der einfachen Schicht von Verstärkungsgliedern innerhalb des inneren Mantels. Natürlich liegt es innerhalb des Bereichs der Erfindung, den inneren Mantel an die innere Oberfläche des Abschirmsystems 112 anzukleben.

Die Verstärkungsglieder sind andererseits in Längsrichtung des Kabels genügend von anderen Teilen des Armierungssystems entkoppelt, um das Kabel genügend flexibel zu gestalten. Wenn das Kabel gebogen wird, müssen die Verstärkungsglieder in der Lage sein, sich längs zu verschieben, um die Biegebeanspruchungen zu verteilen.

In den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1,2,6 und 7 stehen die Verstärkungsglieder 58 in Berührung mit den Wellenbergen des Abschirmsystems 52. Infolgedessen sind die Verstärkungsglieder 58 in diesen Ausführungsbeispielen in der Lage, relativ zu dem Abschirmsystem 52 in Längsrichtung zu gleiten, wenn das Kabel während der Installation und der Handhabung gebogen wird. Dagegen werden sie gegenüber Verdrehungen in Umfangsrichtung im wesentlichen gehindert. In der Ausführungsform nach Fig. 9 wird die Längsverschiebung der Verstärkungsglieder 110 dadurch erleichtert, dass diese in Berührung mit der Einbettungsschicht 108 stehen. Die Einbettungsschicht 108 ist für das Kunststoffextrudat des inneren Mantels 106 undurchdringlich und macht Teile des Umfangs der Verstärkungsglieder unzugänglich für das Kunststoffextrudat. Dadurch wird die vollständige Umschliesung des Umfangs dieser Verstärkungsglieder verhindert, andererseits ist ein genügender Umschluss vorgesehen, um diese an einer Verschiebung in Umfangsrichtung zu hindern, während die Längsverschiebung zur Erleichterung der Biegung des Kabels ermöglicht wird. Wenn die Verstärkungsglieder nicht in der Lage wären, sich in Längsrichtung während des Biegens zu verschieben, würde das Kabel einknicken und die optischen Fasern würden beschädigt werden.

Die Anwendung des Abschirmsystems 52 nach der bevorzugten Ausführungsform ist gegenüber dem Stand der Technik in zwei Beziehungen vorteilhaft: Als Verbundfolie aus zwei Metallen ist die Abschirmung mechanisch stärker, als wenn ein Abschirmsystem mit zwei getrennten, un verbundenen, metallischen Abschirmungen verwendet werden würde. Dies trifft unabhängig von der Verwendung von gewellten Abschirmungen zu wegen des unvollständigen Eingriffs der Wellungen ineinander, und die Anwendung von zwei Abschirmungen lässt Schlupf zu, trotz der Wellungen. Dies führt natürlich zur reduzierten Kopplung zwischen den

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äusseren und inneren Abschirmsystemen.

Ein optisches Faserkabel mit einer Verbundfolienabschir-mung, die an den äusseren Mantel geklebt ist, verdreht sich weiterhin weniger leicht und ist während des Einbaus stabil. Eine Abschirmung aus rostfreiem Stahl mit 0,076 mm Dicke mag für einen Nagetierschutz unzureichend sein, aber mit einer Rückenschicht von 0,127 mm Dicke aus Kupfer wird dieser Schutz erreicht. Normalerweise macht ein Nagetierschutz eine Dicke von 0,127 mm rostfreiem Stahl auch in dem Aufbau gemäss US-PS 4 557 560 erforderlich. Dies trifft s bei einer Verbundmaterialabschirmung mit zusätzlicher Stärke und Steifheit nicht zu.

B

2 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

1. 671 833

   PATENTANSPRÜCHE

   1. Optisches Faserkabel mit folgenden Merkmalen : ein Kern (22,102) weist mindestens eine optische Faser (24) auf ;

   ein Rohr (28,104) aus Kunststoff material umgibt den Kern (22,102);

   ein Armierungssystem (50) weist eine einzelne metallische Abschirmung (52,60,112), welche das Rohr (28,104) umschliesst, ferner einen Mantel (54,106) aus Kunststoff, der an einer Oberfläche der metallischen Abschirmung (50, 60,112) haftet, um im wesentlichen die Torsionsstabilität des Kabels zu vergrössern und relative Verschiebung zwischen den Teilen des Armierungssystems zu verhindern, und eine Mehrzahl von sich längs erstreckenden Verstärkungsgliedern (58,110) auf, die in einer einzigen Schicht angeordnet sind und die gegenüber anderen Teilen des Armierungssystems in Längsrichtung entlang des Kabels entkoppelt sind, um das Kabel relativ biegsam zu gestalten.
2. 2. Optisches Faserkabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsglieder (58,110) jeweils schraubenlinienförmig um eine Längsachse des Kabels gewickelt sind.
3. 3. Optisches Faserkabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsglieder (58,110) jeweils ohne beabsichtigten Seilschlag sich im wesentlichen parallel zur Längsachse des Kabels erstrecken.
4. 4. Optisches Faserkabel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmung (50,60, 112) eine Verbundfolie aufweist, die eine Schicht eines ersten metallischen Materials (62) und eine Schicht eines zweiten metallischen Materials (64) einschliesst, die aneinander haften.
5. 5. Optisches Faserkabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es einen inneren Mantel (106) aus Kunststoff aufweist, der konzentrisch um das innere Rohr (104) angeordnet ist und eine Mehrzahl von Verstärkungsgliedern (110) nahe des inneren Rohres (104) aufweist, die wenigstens teilweise in dem inneren Mantel (106) eingebettet sind.
6. 6. Optisches Faserkabel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die äussere Oberfläche des inneren Mantels (106) an die innere Oberfläche der Abschirmung (112) geklebt ist.
7. 7. Optisches Faserkabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel (54) aus Kunststoff die äussere Oberfläche der Abschirmung (52,60) einschliesst und dass die sich längs erstreckenden Verstärkungsglieder (58) mit der äusseren Oberfläche der Abschirmung (52,60) in Berührung stehen und mit wesentlichen Teilen ihres Umfangs in dem Mantel (54) eingebettet sind.
8. 8. Optisches Faserkabel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmung (52) einen Streifen aus Kupfer (62) aufweist, der um das innere Rohr (28) gewik-kelt ist.
9. 9. Optisches Faserkabel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmung (52) einen Streifen aus rostfreiem Stahl (64) aufweist, der um das innere Rohr (28) gewickelt worden ist.
10. 10. Optisches Faserkabel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmung (52) eine Verbundfolie (60) aufweist, die eine Schicht (62) eines ersten metallischen Materials und eine Schicht (64) eines zweiten metallischen Materials aufweist, die aneinander haften.