DE102005003479A1

DE102005003479A1 - Kabel und Verfahren zur Herstellung des Kabels

Info

Publication number: DE102005003479A1
Application number: DE102005003479A
Authority: DE
Inventors: Hans-Matthias Horn; Günter Wünsch; Andreas Dr. Stingl; Rainer Dr. rer. nat. Kamps
Original assignee: CCS Technology Inc
Current assignee: Corning Research and Development Corp
Priority date: 2005-01-25
Filing date: 2005-01-25
Publication date: 2006-08-31
Anticipated expiration: 2025-01-26
Also published as: DE102005003479B4

Abstract

Es wird ein Kabel (1) angegeben, das Zugentlastungselemente (14) aufweist, die eine in Längsrichtung wirkende Zugspannung schon nach einer geringen Kabeldehnung aufnehmen können. Das Kabel (14) weist mehrere Stege (13) auf, die jeweils zwischen dem Kabelmantel (11) und der Umhüllung (12) angeordnet sind und sich jeweils längs der Umhüllung (12) erstrecken, um den Kabelmantel (11) gegen die Umhüllung (12) abzustützen. Das Kabel (14) weist ferner mindestens ein Zugentlastungselement (14) auf, das in einem sich zwischen zweien der mehreren Stege (13) längs der Umhüllung (12) erstreckenden Hohlraum (131) angeordnet ist. Es wird ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Kabels (1) angegeben, bei dem Auswirkungen des Schrumpfens des Kabelmantels auf Zugentlastungselemente (14) vermieden werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kabel mit Zugentlastungselementen und ein Verfahren zur Herstellung eines Kabels mit Zugentlastungselementen.

Ein herkömmliches Kabel umfasst üblicherweise eine Kabelseele und einen die Kabelseele umgebenden Kabelmantel. Die Kabelseele umfasst eine Zentralader, in der insbesondere optische Fasern, beispielsweise Glasfasern oder Kunststofffasern, verlaufen. Die Kabelseele umfasst außerdem Garne, beispielsweise Glasgarne oder Aramidgarne, die zur Zugentlastung der optischen Fasern beitragen. Diese Garne können die gesamte Oberfläche der Zentralader bedecken.

Das Kabel wird üblicherweise hergestellt, indem zunächst die Zentralader ausgebildet wird, in der die optischen Fasern verlaufen. Dann werden die Garne mit einer voreingestellten Zugkraft auf die Oberfläche der Zentralader aufgesponnen, um die Kabelseele auszubilden. Anschließend wird die Kabelseele mit dem Kabelmantel umgeben. Das Mantelmaterial wird im geschmolzenen Zustand direkt auf die Garne extrudiert. Das auf diese Weise hergestellte Kabel wird anschließend längs einer Kühlstrecke auf Umgebungstemperatur abgekühlt.

Während sich das Mantelmaterial abkühlt und dabei aushärtet, schrumpft der Kabelmantel. Der freie Materialschrumpf, das heißt die relative Verkleinerung des Kabelmantels in Abwesenheit von mechanischen Spannungen, beträgt für übliche Mantel materialien mehrere Prozent. Beispielsweise weist Polyethylen einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 2·10^–4 l/K auf. Eine Temperaturänderung von 100 °C entspricht damit einer relativen Längenänderung von 2 %.

Wenn der Kabelmantel schrumpft, werden die Zentralader und die Garne gestaucht, bis die dadurch entstehenden mechanischen Spannungen ein weiteres Schrumpfen des Kabelmantels verhindern. Es liegt daher ein gehemmter Materialschrumpf vor, der geringer ausfällt als der freie Materialschrumpf.

Wenn der Kabelmantel auf seine Endgröße geschrumpft ist, dann liegen die Garne nicht mehr gestreckt im Kabel. Die Garne weisen also in Bezug auf den Kabelmantel eine Stauchung auf. Wenn das Kabel nun einer Zugbelastung ausgesetzt wird, dann dehnt es sich zunächst in der Längsrichtung, bis die Garne wieder gestreckt liegen. Erst dann können die Garne eine hohe Zugspannung aufnehmen und einer weiteren Dehnung des Kabels entgegenwirken.

Garne, die unmittelbar an den Kabelmantel angrenzen, werden besonders stark gestaucht. Diese Garne können also auch erst nach einer starken Dehnung des Kabels eine hohe Zugspannung aufnehmen. Bei einer schwächeren Dehnung des Kabels können diese Garne dagegen keine hohe Spannung aufnehmen. Damit das Kabel unter einer vorgegebenen Zugbelastung eine vorgegebene maximale Dehnung nicht überschreitet, müssen genügend viele Garne vorgesehen werden, die bereits bei einer geringeren als dieser maximalen Dehnung eine hohe Zugspannung aufnehmen können. Andererseits wäre es vorteilhaft Garne, die bei der maximalen Dehnung noch keine Zugspannung aufnehmen, von vornherein einzusparen.

Um die Stauchung der Zentralader und der Garne zu verringern, können schrumpfarme Mantelmaterialien eingesetzt werden. Jedoch sind diese Mantelmaterialien häufig mit konkurrierenden Zielgrößen der Spezifikation eines Kabels unverträglich. Beispielsweise kann ein schrumpfarmes Mantelmaterial eine zu geringe mechanische Festigkeit, eine zu niedrige Streckgrenze oder einen zu niedrigen Schmelz- beziehungsweise Erweichungspunkt aufweisen.

Das Kabel kann auch einen Aufbau aufweisen, bei dem zwei Stützelemente einander gegenüberliegend in das Mantelmaterial eingebracht sind. Die Stützelemente sind üblicherweise mit Glasfasern verstärkte Kunststoffelemente (GFK-Elemente) oder Stahldrähte. Die Stützelemente sind einerseits zur Stützung des Kabelaufbaus gegen durch das Abkühlen des Mantelmaterials bewirkte Scher- und Druckspannungen und andererseits zur Zugentlastung des Kabelaufbaus bei Zugbeanspruchung ausgebildet. Jedoch weist ein Kabel mit einem solchen Aufbau wegen der Anordnung der zwei Stützelemente eine bevorzugte Biegeebene auf. Die Flexibilität des Kabels ist daher eingeschränkt.

Allgemeine Darstellung der Erfindung

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Kabel anzugeben, bei dem Zugentlastungselemente eine in Längsrichtung des Kabels wirkende Zugspannung schon nach einer geringen Kabeldehnung aufnehmen können. Es ist ferner die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Kabels anzugeben, bei dem das Schrumpfen des Kabelmantels und die Auswirkungen des Schrumpfens auf die Zugentlastungselemente so gering wie möglich gehalten werden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Kabel mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Herstellung eines Kabels mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Das Kabel umfasst mindestens ein Übertragungselement, eine Umhüllung, die das mindestens eine Übertragungselement umgibt, und einen Kabelmantel, der die Umhüllung umgibt. Das Kabel umfasst ferner mehrere Stege, die jeweils zwischen dem Kabelmantel und der Umhüllung angeordnet sind und sich längs der Umhüllung erstrecken, um den Kabelmantel auf der Umhüllung abzustützen. Das Kabel umfasst außerdem mindestens ein Zugentlastungselement, das in einem sich zwischen zweien der Stege längs der Umhüllung erstreckenden Hohlraum angeordnet ist.
Der Kabelmantel wird also über in Längsrichtung verlaufende Stege mechanisch direkt an die Umhüllung gekoppelt. Durch das Schrumpfen des Kabelmantels bewirkte Scher- und Druckspannungen werden von den Stegen und der Umhüllung und nicht von den Zugentlastungselementen aufgenommen.
Das Material der Stege weist eine höhere mechanische Druckfestigkeit auf als das Material der Zugentlastungselemente. Das Schrumpfen des Kabelmantels wird durch die Stege also wirksam gehemmt. Da der gehemmte Materialschrumpf bei einem Aufbau mit Stegen kleiner ausfällt als bei einem Aufbau ohne Stege, ist die Stauchung der Zugentlastungselemente in einem erfindungsgemäßen Kabel geringer als in einem herkömmlichen Kabel.
Bei einer Zugbeanspruchung dehnt sich ein Kabel aus bis die Stauchung ausgezogen ist und die Zugentlastungselemente eine hohe Zugspannung aufnehmen können. Bei einem erfindungsgemäßen Kabel muss weniger Stauchung ausgezogen werden, so dass die Zugentlastungselemente nach einer geringeren Kabeldehnung eine hohe Zugspannung aufnehmen können. Da sämtliche Zugentlastungselemente in einem Hohlraum verlaufen und eine geringe Stauchung aufweisen, können weniger Zugentlastungselemente oder Zugentlastungselemente mit geringerem Querschnitt vorgesehen werden als bei einem herkömmlichen Kabel.
Da der Kabelmantel über die Stege direkt an die Umhüllung gekoppelt ist, erreicht das erfindungsgemäße Kabel die gleiche Querdruckfestigkeit wie ein herkömmliches Kabel mit einer geringeren Dicke des Kabelmantels. Eine geringere Dicke des Kabelmantels hat aber auch einen geringeren Außendurchmesser des Kabels, einen auf die Kabellänge bezogenen geringeren Materialeinsatz bei der Fertigung des Kabelmantels und einen verringerten gehemmten Mantelschrumpf beim Abkühlen des Kabelmantels zur Folge. Wenn der Mantelschrumpf geringer ausfällt kann die Anzahl oder die Breite der einzelnen Stege verringert werden.
Das mindestens eine Zugentlastungselement ist in einem Hohlraum geführt. Beim Biegen des Kabels kann das Zugentlastungselement daher nicht in Richtung der neutralen Ebene verrutschen. Das Kabel weist daher eine hohe Biegeelastizität auf.
Das mindestens eine Zugentlastungselement ist vorzugsweise relativ zum Kabelmantel beweglich. Die auch bei einem erfindungsgemäßen Kabel mit verringertem gehemmtem Materialschrumpf verbleibende geringe Stauchung eines Zugentlastungselements kann noch in der Fertigungslinie zur Aufbringung des Kabelmantels herausgezogen werden, so dass das Zugentlastungselement wieder gestreckt im Kabel verläuft. Das Zugentlastungselement kann dann schon am Anfang der Kabeldehnung eine hohe Zugspannung aufnehmen.
Das mindestens eine Zugentlastungselement ist vorzugsweise ein Garn, insbesondere ein Aramidgarn oder ein Glasgarn. Aramid- oder Glasgarne lassen sich einfach auf die Umhüllung aufbringen. Die Umhüllung kann zum Beispiel mit den Aramid- oder Glasgarnen besponnen werden. Die Aramid- oder Glasgarne können auch aber um die Umhüllung miteinander verseilt werden.
Das Kabel weist bevorzugt mindestens drei der Stege auf. Für drei und mehr der Stege weist das Kabel keine bevorzugte Biegebene auf.
Die Stege sind vorzugsweise fest mit der Umhüllung verbunden. Die Umhüllung kann über die Stege also auch in Längsrichtung des Kabels gerichtete Scherspannungen aufnehmen.
Die Stege enthalten bevorzugt Polyethylen und die Umhüllung enthält bevorzugt Polycarbonat. Die Umhüllung kann auch Polyethylen enthalten. Beispielsweise kann die Umhüllung eine innere Hülle und eine äußere Hülle umfassen, wobei die Umhüllung durch die innere Hülle eine hohe Querdruckfestigkeit erhält und durch die äußere Hülle fest mit den Stegen verbunden ist.
Die Stege und die Umhüllung sind vorzugsweise einstückig ausgebildet. Die Umhüllung und die Stege können beispielsweise in einem Schritt aus einer Polymerschmelze extrudiert sein.
Die Stege sind vorzugsweise fest mit dem Kabelmantel verbunden. Die Stege können also die durch das Schrumpfen des Kabelmantels in Längsrichtung bewirkten Scherspannungen aufnehmen und so ein Schrumpfen des Kabelmantels in Längsrichtung hemmen. Da die Stege bevorzugt auch fest mit der Umhüllung verbunden sind, können die Scherspannungen über die Stege auch von der Umhüllung aufgenommen werden.
Die Stege können in den Kabelmantel hineinragen. Da das Mantelmaterial im geschmolzenen Zustand (bei Polyethylen etwa 250 °C) aufgebracht wird, ist der sich abkühlende und dabei schrumpfende Kabelmantel zunächst noch weich, so dass die Stege in den Kabelmantel eindringen können.
Die Stege und der Kabelmantel können miteinander verschmolzen sein. Nach der Extrusion kann der heiße Kabelmantel so viel Wärme abgeben, dass die Stege in einem an den Kabelmantel angrenzenden Bereich aufschmelzen.
Die Stege können sich jeweils parallel zur Längsachse des Kabels erstrecken. Die zwischen jeweils zweien der Stege angeordneten Hohlräume und die in diese Hohlräume eingelegten Zugentlastungselemente erstrecken sich dann ebenfalls parallel zur Längsachse des Kabels. Die Zugentlastungselemente weisen daher die kürzest mögliche Länge auf. Es wird also weniger Material für Zugentlastungselemente benötigt als bei einem herkömmlichen Kabel. Außerdem kann eine über die Enden des Kabels eingeleitete Zugspannung keine Torsion des Kabels bewirken.
Die mehreren Stege können auch in einem von Null verschiedenen Winkel zur Längsachse des Kabels verlaufen. Eine über die Enden des Kabels eingeleitete Zugspannung bewirkt in diesem Fall eine Torsion des Kabels.
Das Kabel kann jedoch in Längsabschnitte eingeteilt werden, wobei ein Wert des Winkels sich in verschiedenen der Längsabschnitte unterscheidet. Beispielsweise ist im Fall einer SZ-förmigen Anordnung der Stege der Wert des Winkels in zwei benachbarten der Längsabschnitte entgegengesetzt. Auf diese Weise hebt sich die durch eine Zugspannung bewirkte Torsion des Kabels über die zwei benachbarten der Längsabschnitte hinweg gerade auf. Wenn das Kabel eine gerade Zahl solcher Längsabschnitte aufweist, dann tritt zwischen den Enden des Kabels keine Torsion auf.
Das Verfahren zur Herstellung eines Kabels wird vorzugsweise in mehreren Schritten durchgeführt, die beispielsweise in zwei verschiedenen Fertigungslinien durchgeführt werden können.
Der ersten Fertigungslinie (Aderlinie) wird mindestens ein Übertragungselement zugeführt. Um das mindestens eine Übertragungselement wird eine Umhüllung ausgebildet. Außerdem werden mehrere Stege entlang der Umhüllung aufgebracht. Es wird also eine Zentralader erzeugt, die eine querdruckstabile Hülle mit einem Profil aufweist.
Der zweiten Fertigungslinie (Mantellinie) wird mindestens ein Zugentlastungselement und die in der ersten Fertigungslinie erzeugte Zentralader zugeführt. Das mindestens eine Zugentlastungselement wird zwischen zweien der mehreren Stege eingebracht. Ein Kabelmantel wird um die Umhüllung und die mehreren Stege ausgebildet.
Der Kabelmantel wird bei hoher Temperatur aufgebracht und kühlt sich dann ab, wodurch ein Schrumpfen des Kabelmantels bewirkt wird. Das Schrumpfen des Kabelmantels wird durch die Stege gehemmt und nicht durch die Zugentlastungselemente. Die Zugentlastungselemente sind jeweils in einem Hohlraum angeordnet und in Längsrichtung des Kabels beweglich. Da die Stege und die Umhüllung eine höhere mechanische Druckfestigkeit aufweisen als die Zugentlastungselemente wird das Schrumpfen des Kabelmantels wirksamer gehemmt als bei einem herkömmlichen Kabelaufbau ohne Stege.
Da außerdem Wärme vom Kabelmantel auf die Stege übergeht, erwärmen sich die Stege und dehnen sich aus. Durch die sich infolge der thermischen Ausdehnung vergrößernden Stege wird das Schrumpfen des Mantelmaterials noch wirksamer gehemmt. In einem erfindungsgemäßen Kabel weisen die Zugentlastungselemente daher eine geringere Stauchung auf als in einem herkömmlichen Kabel. Bei einer Zugbeanspruchung des Kabels wird die geringere Stauchung durch eine geringere Kabeldehnung herausgezogen.
Die auch bei dem erfindungsgemäß hergestellten Kabel verbleibende Stauchung der Zugentlastungselemente kann noch in der zweiten Fertigungslinie (Mantellinie) herausgezogen werden, damit die Zugentlastungselemente gestreckt im Kabel liegen. Bei einer Zugbeanspruchung des Kabels können die Zugentlastungselemente dann schon am Anfang der Kabeldehnung eine hohe Zugspannung aufnehmen.
Die Stege werden vorzugsweise zusammen mit der Umhüllung aus einer Schmelze extrudiert. Die Umhüllung kann also in einem kontinuierlichen Prozess aus der Schmelze erzeugt werden. Die Umhüllung und die mehreren Stege können insbesondere einstü ckig ausgebildet werden. Die Zentralader weist in diesem Fall ein Außenprofil auf, wobei die Stege als Vorsprünge des Außenprofils ausgebildet sind.
Der Kabelmantel kann aus einer zweiten Schmelze extrudiert oder aufgespritzt werden. Die mehreren Stege können aufgeschmolzen und mit dem Kabelmantel verschmolzen werden. Die mehreren Stege können aber auch in den noch heißen Kabelmantel eindringen. In beiden Fällen wird der Kabelmantel wirksam an den Stegen befestigt.
Kurze Beschreibung der Figuren
Die 1A zeigt die Kabelseele für ein Kabel gemäß der vorliegenden Erfindung vor dem Aufbringen des Kabelmantels.
Die 1B zeigt einen Querschnitt durch eine Ausgestaltung des Kabels gemäß der vorliegenden Erfindung nach dem Aufbringen des Kabelmantels.
Die 2 veranschaulicht eine Vorrichtung zur Herstellung eines Kabels gemäß der vorliegenden Erfindung.
Erläuterung beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung
In der 1A ist die Kabelseele für ein Kabel 1 vor dem Aufbringen eines Kabelmantels 11 im Querschnitt dargestellt. Die Kabelseele umfasst die Stege 13 sowie die Zentralader 10 mit der Umhüllung 12 und die Zugelemente (Garne). Die Umhüllung 12 kann beispielsweise mindestens Polyethylen und/oder Polycarbonat enthalten. Die Umhüllung 12 kann insbesondere eine innere Hülle 122 aus Polycarbonat und eine äußere Hülle 121 aus Polyethylen enthalten. Die Zentralader 10 enthält mindestens ein Übertragungselement 100.
Im allgemeinen sind mehrere Übertragungselemente 100 innerhalb der Zentralader 10 angeordnet. Die Übertragungselemente 100 können locker in die Zentralader 10 eingelegt oder miteinander verseilt sein. Ein Übertragungselement 100 kann genau einen Lichtwellenleiter enthalten. Ein Übertragungselement 100 kann auch mehrere Lichtwellenleiter enthalten. Ein Übertragungselement 100 kann beispielsweise als Festader, Mikromodul, Bündelader, Bändchen oder Bändchenstapel ausgebildet sein. Ein Mikromodul umfasst mehrere Lichtwellenleiter, die von einer Hülle umgeben sind. Die Hülle enthält beispielsweise ein Matrixmaterial aus Ethyl-Vinyl-Acetat und einen Füllstoff. Ein Bändchen umfasst mehrere Lichtwellenleiter, die in einer Reihe nebeneinander angeordnet und aneinander befestigt sind. Ein Bändchenstapel umfasst mehrere Bändchen, die beispielsweise lose übereinander gelegt sind. Die Lichtwellenleiter können locker in eines der Übertragungselemente 100 eingelegt oder miteinander verseilt sein.
Die Zentralader 10 kann beispielsweise 96 Lichtwellenleiter umfassen, die zu 8 Übertragungselementen mit jeweils 12 Lichtwellenleitern gebündelt sind. Eine Bündelader mit 12 Lichtwellenleitern weist beispielsweise einen Außendurchmesser von 1,6 mm bis 2,8 mm auf.
Auf die Außenseite der Umhüllung 12 sind die Stege 13 aufgebracht. Die Anzahl der Stege ist gleich 1 oder größer als 1 vorzugsweise jedoch 3 oder größer als 3. Wenn die Anzahl der Stege mindestens 3 ist, besitzt das Kabel keine bevorzugte Biegeebene. Die Breite eines der Stege 13 ist abhängig von der Anzahl der Stege 13 und vom Durchmesser der Umhüllung 12.
Ein typischer Wert für die Breite eines der Stege 13 liegt jedoch im Bereich von 1 mm bis 3 mm. Zwischen jeweils zweien der Stege 13 entsteht eine Nut 1310. Die Höhe der Stege 13 ist abhängig von der gewünschten Tiefe der dazwischen angeordneten Nuten 1310.
Die Stege 13 verlaufen vorzugsweise parallel zur Längsachse des Kabels 1. Die Stege 13 können aber mit der Längsachse des Kabels auch einen von Null verschiedenen Winkel einschließen. Genauer schließen in diesem Fall eine an einer Stelle eines der Stege 13 festlegbare lokale Längsrichtung des Steges und die Längsrichtung L des Kabels einen von 0 Grad verschiedenen Winkel ein. Ein typischer Wert für diesen Winkel ist kleiner als 15 Grad oder gleich 15 Grad. Das Kabel 1 kann in der Längsrichtung L in Abschnitte eingeteilt sein, in denen der Wert des Winkels verschieden ist. Beispielsweise können die Stege 13 die Umhüllung 12 in Schraubenlinien umlaufen, deren Richtungssinn in benachbarten der Abschnitte entgegengesetzt ist. Der Richtungssinn kehrt sich dann jeweils nach einigen Steigungen einer Schraubenlinie um. Die Stege 13 und die Umhüllung 12 können aus dem gleichen Material gebildet sein. Insbesondere können die äußere (d.h. zum Kabelmantel gewandte) Schicht 121 der Umhüllung 12 und die Stege 13 aus dem gleichen Material ausgebildet sein.
Die Stege 13 sind mit der Umhüllung 12 fest verbunden. Das Material der Umhüllung 12 kann daher über die Stege 13 eingeleitete mechanische Spannungen aufnehmen. Die Umhüllung 12 muss dazu allerdings eine ausreichende Festigkeit aufweisen. Die Umhüllung 12 kann beispielsweise Polycarbonat enthalten. Beispielsweise kann die innere Hülle 122 der Umhüllung aus Polycarbonat ausgebildet sein. Die Stege 13 können insbesondere zusammen mit zumindest einem Teil der Umhüllung 12 her gestellt werden. Beispielsweise können die Stege 13 und zumindest die äußere Hülle 121 der Umhüllung 12 gemeinsam aus der Schmelze des gleichen Materials extrudiert werden. Die Schmelze kann beispielsweise Polyethylen enthalten.
In die zwischen den Stegen 13 angeordneten Nuten 1310 werden ein oder mehrere Zugentlastungselemente 14 eingelegt. Die Zugentlastungselemente 14 können beispielsweise Glasgarne, Aramidgarne oder auch runde oder flache mit Glasfasern verstärkte Kunststoffelemente (GFK-Elemente) sein. Die Höhe der Zugentlastungselemente 14 ist beispielsweise um 1 mm geringer als die Höhe der Stege 13 beziehungsweise die Tiefe der Nuten 1310.
In der 1B ist der Aufbau des Kabels 1 nach dem Aufbringen des Kabelmantels 11 im Querschnitt dargestellt. Die Zentralader 10 mit der Umhüllung 12 und den Stegen 13 ist von dem Kabelmantel 11 umgeben. Die Umhüllung 12 ist zentral im Kabel 1 angeordnet. Die Stege 13 sind zwischen der Umhüllung 12 und dem Kabelmantel 11 angeordnet. Zwischen jeweils zweien der Stege 13 ist ein Hohlraum 131 angeordnet. Jeweils einer der Hohlräume 131 entsteht aus einer der Nuten 1310, wenn der Kabelmantel 11 auf die Umhüllung 12 mit den Stegen 13 aufgebracht wird. In den Hohlräumen 131 ist jeweils zumindest eines der Zugentlastungselemente 14 angeordnet.
Der Kabelmantel 11 wird bei einer hohen Temperatur aufgebracht. Der Kabelmantel 11 kann beispielsweise aus einer Schmelze extrudiert werden. Der Kabelmantel 11 kann auch aufgespritzt werden, wenn gewährleistet ist, dass die Zugentlastungselemente 14 nicht mit dem Kabelmantel 11 verkleben.
Beim Aufbringen des Kabelmantels 11 kommen die am weitesten außen liegenden Bereiche 111 der Stege mit dem heißen Mantelmaterial in Kontakt. In den Bereichen 111 können die Stege 13 durch die Wärme des Mantelmaterials aufschmelzen und mit dem Mantelmaterial verschmelzen, so dass der Kabelmantel 11 und die Stege 13 nach dem Abkühlen des Mantelmaterials fest verbunden sind. Das Mantelmaterial und das Material der Stege 13 können auch eine chemische Verbindung miteinander eingehen. Insbesondere können der Kabelmantel 11 und die Stege 13 den gleichen Werkstoff oder chemisch ähnliche Werkstoffe enthalten.
Nach dem Aufbringen des Kabelmantels 11 wird das Kabel 1 an einer Kühlstrecke entlang abgezogen. Dabei kühlt sich der Kabelmantel 11 ab und schrumpft. Durch das Schrumpfen des Kabelmantels 11 erzeugte mechanische Spannungen werden nicht von den Zugentlastungselementen 14, sondern von den Stegen 13 aufgenommen. Durch das Schrumpfen des Kabelmantels 11 werden die Stege 13 und die Umhüllung 12 in der Längsrichtung L und in bezogen auf die Längsachse des Kabels 1 radial verlaufenden Querrichtungen gestaucht. Da die Stege 13 und die Umhüllung 12 eine hohe mechanische Druckfestigkeit aufweisen, werden allerdings schon durch ein geringes Schrumpfen des Kabelmantels 11 hohe mechanische Spannungen aufgebaut, die ein weiteres Schrumpfen des Kabelmantels 11 verhindern. Zusätzlich erfolgt ein Wärmeübergang von dem heißeren Kabelmantel 11 auf die kälteren Stege 13. In Abwesenheit irgendwelcher mechanischer Spannungen, würde dieser Wärmeübergang eine thermische Ausdehnung der Stege 13 bewirken. Im Zusammenwirken mit dem durch das Schrumpfen des Kabelmantels 11 bewirkten Stauchen der Stege 13 und der Umhüllung 12 werden durch diesen Wärmeübergang jedoch zusätzliche mechanische Spannungen erzeugt, durch die das Schrumpfen des Kabelmantels 11 wirksamer gehemmt wird als es ohne Wärmeübergang der Fall wäre.
Da die Zugentlastungselemente 14 jeweils in einem der Hohlräume 131 geführt und relativ zu dessen Wänden in der Längsrichtung L beweglich sind, weist das Kabel außerdem eine gute Flexibilität in allen Richtungen auf. Außerdem kann eine durch das Schrumpfen des Kabelmantels 11 in Längsrichtung bewirkte Stauchung der Zugentlastungselemente 14 noch während der Heerstellung des Kabels, genauer in der Mantellinie, aus dem Kabel herausgezogen werden, so dass die Zugentlastungselemente 14 gestreckt in den Hohlräumen 131 liegen.
Die gestreckt in den Hohlräumen 131 liegenden Zugentlastungselemente 14 können dann schon bei geringen Kabeldehnungen Kräfte aufnehmen. Folglich werden weniger Zugentlastungselemente 14 benötigt als bei einem herkömmlichen Kabel ohne Stege 13. Außerdem ist die Querdruckfestigkeit des Kabels 1 aufgrund des Aufbaus mit den Stegen 13 höher als bei einem herkömmlichen Kabel mit vergleichbaren Dicken des Kabelmantels 11 und der Umhüllung 12.
In der 2 ist eine Vorrichtung zur Herstellung eines Kabels gemäß der Erfindung veranschaulicht.
Einer ersten Fertigungslinie 21 werden die Übertragungselemente 100 und die Schmelze 2101 mit dem Material für die Umhüllung 12 und die Stege 13 zugeführt. Die Übertragungselemente 100 können jeweils einen oder mehrere Lichtwellenleiter enthalten. In der ersten Extrusionseinheit 211 werden die Umhüllung 12 und die Stege 13 in einem Schritt aus der ersten Schmelze 2101 um die Übertragungselemente 100 extrudiert. Die ersten Schmelze 2101 kann beispielsweise Polyethylen enthal ten. Die Umhüllung 12 kann auch eine innere Hülle 122 und eine äußere Hülle 121 umfassen, die aus verschiedenen Schmelzen extrudiert werden. Eine Schmelze für die äußere Hülle 121 kann Polyethylen enthalten. Eine Schmelze für die innere Hülle 122 kann Polycarbonat enthalten. In der ersten Extrusionseinheit 211 werden also die Zentralader 10 mit der Umhüllung 12 und den Stegen 13 ausgebildet, wobei die Stege 13 und die Umhüllung 12 gemeinsam extrudiert werden. Die Umhüllung 12 und die Stege 13 bilden also zusammen eine einstückige Aderhülle mit einem Profil. Längs einer an die erste Extrusionseinheit 211 anschließenden Kühlstrecke 212 werden die Zentralader 10 und die Stege 13 dann zunächst abgekühlt.
Einer zweiten Fertigungslinie 22 wird die kalte Zentralader 10 mit der Umhüllung 12 und den auf der Umhüllung 12 ausgebildeten Stegen 13 zugeführt. Außerdem werden der zweiten Fertigungslinie 22 die Zugentlastungselemente 14 und die zweite Schmelze 2201 mit dem Material für den Kabelmantel 11 zugeführt. Die Zugentlastungselemente 14 können beispielsweise Aramidgarne oder Glasgarne enthalten. In der Zuführungseinheit 221 werden die Zugentlastungselemente 14 jeweils in eine der Nuten 1310 zwischen den Stegen 13 eingelegt. In der zweiten Extrusionseinheit 222 wird der Kabelmantel 11 aus der Schmelze 120 um die Zentralader 10 mit der Umhüllung 12, die Stege 13 und die Zugentlastungselemente 14 extrudiert, um das Kabel 1 auszubilden. Das Kabel 1 wird dann entlang der Kühlstrecke 223 abgezogen. Der zunächst noch heiße Kabelmantel 11 verschmilzt mit den Stegen 13 und wird über die Stege 13 fest an die Umhüllung 12 gekoppelt, ehe er sich auf die Umgebungstemperatur abkühlt.

1: Kabel
10: Zentralader
100: Übertragungselemente
11: Kabelmantel
111: Kopplungsgebiet
12: Umhüllung
121: äußere Schicht der Umhüllung
13: Stege
131: Hohlraum
14: Zugentlastungselemente
21: erste Fertigungslinie
22: zweite Fertigungslinie
2101: erste Schmelze
2201: zweite Schmelze
211: erste Extrusionseinheit
212: erste Kühlstrecke
221: Zuführungseinheit
222: zweite Extrusionseinheit
223: zweite Kühlstrecke

Claims

Kabel (1), umfassend: mindestens ein Übertragungselement (100), eine Umhüllung (12), die das Übertragungselement (100) umgibt, einen Kabelmantel (11), der die Umhüllung (12) umgibt, mehrere Stege (13), die zwischen dem Kabelmantel (11) und der Umhüllung (12) angeordnet sind und die sich längs der Umhüllung (12) erstrecken, um den Kabelmantel (11) gegen die Umhüllung (12) abzustützen, mindestens ein Zugentlastungselement (14), das in einem sich zwischen zweien der mehreren Stege (13) und zwischen der Umhüllung (12) und dem Kabelmantel (11) erstreckenden Hohlraum (131) angeordnet ist.
Kabel (1) nach Anspruch 1, bei dem das Zugentlastungselement (14) entlang des Kabelmantels (11) beweglich ist.
Kabel (1) nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das mindestens eine Zugentlastungselement (14) ein Aramidgarn, ein Glasgarn oder ein mit Glasfasern verstärktes Kunststoffelement enthält.
Kabel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Kabel mindestens drei der mehreren Stege (13) aufweist.
Kabel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die mehreren Stege (13) fest mit der Umhüllung (12) verbunden sind.
Kabel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die mehreren Stege (13) Polyethylen enthalten.
Kabel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Umhüllung (12) Polycarbonat enthält.
Kabel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die mehreren Stege (13) und die Umhüllung (12) einstückig ausgebildet sind.
Kabel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem die mehreren Stege (13) fest mit dem Kabelmantel (11) verbunden sind.
Kabel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem die mehreren Stege (13) teilweise in den Kabelmantel (11) hineinragen.
Kabel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem die mehreren Stege (13) und der Kabelmantel (11) miteinander verschmolzen sind.
Kabel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem die mehreren Stege (13) sich jeweils parallel zu einer Längsachse (L) des Kabels (1) erstrecken.
Kabel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem die mehreren Stege (13) jeweils in einem von Null verschiedenen Winkel zu einer Längsachse (L) des Kabels (1) verlaufen.
Kabel (1) nach Anspruch 13, bei dem sich ein Wert des Winkels in verschiedenen Längsabschnitten (1001, 1002) des Kabels unterscheidet.
Verfahren zur Herstellung eines Kabels (1), umfassend die Schritte: Zuführen mindestens eines Übertragungselements (100) und mindestens eines Zugentlastungselements (14), Ausbilden einer Umhüllung (12) um das mindestens eine Übertragungselement (100), Ausbilden mehrerer Stege (13) entlang der Umhüllung (12), Einbringen des mindestens einen Zugentlastungselements (14) zwischen jeweils zweien der mehreren Stege (13), anschließend Ausbilden eines Kabelmantels (11) um die Umhüllung (12) und die mehreren Stege (13).
Verfahren nach Anspruch 15, bei dem die mehreren Stege (13) zusammen mit der Umhüllung (12) aus einer ersten Schmelze extrudiert werden.
verfahren nach Anspruch 15 oder 16, bei dem der Kabelmantel (11) aus einer zweiten Schmelze extrudiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, umfassend die Schritte: Aufschmelzen von Endbereichen der mehreren Stege (13), Verschmelzen des Kabelmantels (11) mit den mehreren Stegen (13).
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, umfassend den Schritt: Eindringen der mehreren Stege (13) in den Kabelmantel (11).