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Die Erfindung betrifft ein gepanzertes Glasfaserkabel, aufweisend eine äußere, wasserabweisende und wetterbeständige Polymerschicht als Kunststoffmantel, von außen nach innen eine erste innere Lage Armierungsdrähte, eine zweite innere Lage Armierungsdrähte, wobei die erste innere Lage Armierungsdrähte und die zweite innere Lage Armierungsdrähte mit dem Kunststoffmantel aus der wetterbeständigen Polymerschicht verbunden sind, ein innerer Tragdraht, der mit einer Polymerschicht ummantelt ist.
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Zum Verlegen von Glasfaserkabeln über lange Strecken ist es bekannt, mit Stahlseilen armierte Glasfaserkabel in Bitumen einzugießen und mit einer Polyethylenschicht einzufassen. Diese Glasfaserkabel eignen sich zum Verlegen über lange Strecken und zum langfristigen Verbleib im Erdreich. Zur besonders wirtschaftlichen Ausstattung von größeren Regionen mit Glasfaserkabeln ist man dazu übergegangen, wetterbeständige Kabel entlang von Eisenbahnstrecken zu verlegen. Typischerweise werden dazu Kabelschächte im Gleisbett verbaut. Die Kabelschächte schützen das Kabel vor Nagerverbiss, vor Vandalismus aber auch vor Witterung.
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Ein Nachteil der bekannten, gepanzerten Glasfaserkabel ist die mangelnde Flexibilität. Insbesondere die Einfassung der Glasfaserkabel mit Armierungsdrähten führt häufig dazu, dass das gepanzerte Kabel eine sehr hohe Biegesteifigkeit zeigt. Es ist damit nur unter Aufwand möglich, das Kabel um Ecken zu führen. Insbesondere beim Wechsel eines Gleisbetts von Schotter zu Asphalt, wenn eine Schiene eine Straße kreuzt ist es notwendig, das Kabel aus dem Kabelbett in einen Tunnel unterhalb des Asphalts zu führen und auf der anderen Straßenseite wieder heraus ins Gleisbett zu führen. Die hohe Biegesteifigkeit erschwert den plötzlichen Übergang vom Gleisbett in einen in der Regel auf einem anderen Höhenniveau liegenden Tunnel unterhalb einer Asphaltdecke.
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In der US-Patentanmeldung
US 2014/0367121 A1 wird ein durch Metallische Seile stabilisiertes Glasfaserkabel offenbart. Das dort gelehrte Glasfaserkabel weist keinen besonderen Brand- und/oder Nässeschutz auf.
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In der Veröffentlichung der europäischen Patentanmeldung
EP 3 767 356 A1 wird ein Glasfaserkabel offenbart, in dem zum Schutz der empfindlichen Glasfasern die Glasfasern in einem inneren metallischen Rohr angeordnet sind. Das Rohr stellt einen guten mechanischer Schutz dar, macht aber das gesamte Kabel sehr biegesteif.
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In der US-Patentanmeldung
US 2021/0048591 A1 wird ein feuerfestes Glasfaserkabel offenbart, das mehr als eine Glimmerschicht aufweist. Die Glasfaserstränge sind um ein zentral liegendes, schweres Tragseil angeordnet. Die Glasfaserstränge sind nach außen durch Armierungsdrähte geschützt. Das dort gelehrte Glasfaserkabel stellt einen guten mechanischer Schutz für die einzelnen Glasfaserstränge dar; die Art der Armierung macht aber das gesamte Kabel sehr biegesteif.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein gepanzertes Glasfaserkabel zur Verfügung zu stellen, welches wirtschaftlich herstellbar ist und das im Vergleich zu bekannten gepanzerten Glasfaserkabeln viel flexibler ist.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst durch ein gepanzertes Glasfaserkabel mit den Merkmalen nach Anspruch 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen zu Anspruch 1 angegeben. Ein Verfahren zur Herstellung dieses gepanzerten Glasfaserkabels ist in Anspruch 9 beansprucht.
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Nach dem Gedanken der Erfindung ist also vorgesehen, dass eine innere, bei Wärme keramisierende Polymerschicht als innerer Kunststoffmantel vorhanden ist, der mindestens zwei Kunststoffmäntel umschließt, innerhalb derer Glasfaserstränge angeordnet sind. Diese keramisierende Polymerschicht umfasst also eine Mehrzahl von Kunststoffmänteln, die in sich die Glasfaserstränge aufweisen.
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In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen, gepanzerten Glasfaserkabels kann vorgesehen sein, dass die verseilten Rohre mit einer Mehrzahl wasserquellender Fasern verseilt sind. Die in Wasser quellenden Fasern können dabei Naturfasern sein, wie Hanf oder Manila, das aus dem Schiffbau zum Dichten von Planken bekannt ist. Diese quellenden Naturfasern nehmen Feuchtigkeit auf und verhindern, dass eindringendes Wasser an die Kunststoffmäntel heranreicht und dort langsam die Kunststoffmäntel korrodiert.
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In vorteilhafter Weise kann vorgesehen sein, dass die mindestens zwei Kunststoffmäntel mit einem hydrophoben Gel blasenfrei verfüllt sind. Das hydrophobe Gel weist Wasser ab und verhindert dadurch eine Korrosion, durch welche die Glasfasern milchig werden und dabei eine höhere Dämpfung zeigen. Dabei kann das hydrophobe Gel auf Bitumen basieren aber auch aus klaren, oligomeren oder polymeren Kunststoffen bestehen.
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Um zu verhindern, dass bei unbeabsichtigter Verletzung des Glasfaserkabels Feuchtigkeit eintritt, kann vorgesehen sein, dass die äußere, wasserabweisende und wetterbeständige Polymerschicht als Kunststoffmantel blasenfrei mit den Armierungsdrähten extrudiert ist. Dabei kann die äußere, wasserabweisende und wetterbeständige Polymerschicht aus HD-Polyethylen bestehen. Diese bietet keinen Anreiz für Nager, das gepanzerte Glasfaserkabel zu zernagen. Für eine Eignung zur nahtlosen Verlegung bis in Innenräume kann vorgesehen sein, dass die äußere, wasserabweisende und wetterbeständige Polymerschicht halogenfrei ist. Bei einem Brand kann das Glasfaserkabel keine giftigen Dämpfe bilden, die zu ernsthaften Rauchvergiftungen führen können. Auch die die innere, bei Wärme keramisierende Polymerschicht, kann halogenfrei sein, um die Tauglichkeit zur Verlegung in geschlossenen Räumen zu erhöhen. Um bei gleichzeitiger Flexibilität eine möglichst hohe Stabilität und Zugfestigkeit des gepanzerten Glasfaserkabels zu erreichen, kann vorgesehen sein, dass mindestens zwei Kunststoffmäntel mit mindestens einem weiteren Draht aus Kunststoff verseilt sind. Zum Herstellen des erfindungsgemäßen Glasfaserkabels eignet sich ein auf Koextrudieren basierendes Verfahren. Dieses Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Verschweißen einer Mehrzahl von Glasfasersträngen in einem Kunststoffmantel, wobei beim Verschweißen ein hydrophobes Gel in den zu einem Rohr verschweißten Kunststoffmantel injiziert wird, Verseilen mindestens zweier zuvor verschweißten Kunststoffmäntel zu einem Tragseil, wobei bei der Verseilung in Wasser quellende Fasern in das Seil eingedreht werden, und wobei die Kunststoffmäntel um einen mit einer Polymerschicht umhüllten Draht geschlagen werden, Einfassen des zuvor erstellten Seiles mit einem Kunststoffmantel aus Armierungsdrähten, Koextrudieren des eingefassten Seiles mit flüssigem HD-Polyethylen, wobei die flüssige HD-Polyethylenschicht Armierungsdrähte aufweist, die beim Koextrudieren um das eingefasste Seil rotieren.
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Das so hergestellte, gepanzerte Glasfaserkabel widersteht Nagerverbiss, kann eine Reißfestigkeit von bis zu 60 kN aufweisen und sich mit einem kleinsten Biegeradius zwischen 10 cm und 50 cm biegen. Das so hergestellte, gepanzerte Kabel eignet sich zum Verlegen unter freiem Himmel, der Witterung ausgesetzt, zum Verlegen im Gleisbett und zum Verlegen in Asphalttunneln, wie auch Spannen über längere Distanzen als Freiluftdraht oder zum Verlegen in Abwasserkanälen.
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Die Erfindung wird anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:
- 1 einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen, gepanzerten Glasfaserkabels,
- 2 ein in verschiedenen Schichten abgelängtes, gepanzertes Glasfaserkabel nach dem Gedanken der Erfindung,
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In 1 ist ein Querschnitt eines erfindungsgemäßen, gepanzerten Glasfaserkabels 100 gezeigt. Das gepanzerte Glasfaserkabel 100 weist die folgenden Bestandteile auf: Von außen nach innen beginnt die Schichtfolge mit einer äußeren, wasserabweisenden und wetterbeständigen Polymerschicht 110 als Kunststoffmantel. Das Material dieser Polymerschicht 110 kann HD-Polyethylen sein, welches besonders witterungsfest ist und für Nager keinen Anreiz zum Nagen bietet. Diese Polymerschicht 110 aus HD-Polyethylen kann durch Koextrusion um den inneren Kern des gepanzerten Glasfaserkabels 100 gespritzt werden. Wird bei der Koextrusion der innere Kern des gepanzerten Glasfaserkabels 100 durch die Extruderdüse gezogen, so legt sich die Polymerschicht 110 aus HD-Polyethylen blasenfrei um die Armierungsdrähte 130 herum. Die Blasenfreiheit ermöglicht, dass das gepanzerte Glasfaserkabel 100 teilweise beschädigt sein kann. Von außen eindringendes Wasser kann nicht durch Poren in das Innere des gepanzerten Glasfaserkabels 100 eindringen, da die Polymerschicht 110 aus HD-Polyethylen blasenfrei ist. Von außen nach innen folgen eine erste innere Lage Armierungsdrähte 130 und eine zweite innere Lage Armierungsdrähte 140. Diese Armierungsdrähte 130 und 140 sind um den darin aufgenommenen Kern des gepanzerten Glasfaserkabels 100 zu einem Seil geschlagen. Zum Schutz der Armierungsdrähte 130 und 140 sind die erste innere Lage Armierungsdrähte 130 und die zweite innere Lage Armierungsdrähte 140 mit dem Kunststoffmantel aus der wetterbeständigen Polymerschicht 110 verbunden. Innerhalb der Armierungsdrähte 130 und 140 befindet sich eine bei Wärme keramisierende Polymerschicht 120 als Kunststoffmantel, die in sich um einen Kern aus einem Tragdraht 160, der mit einer Polymerschicht 150 ummantelt ist, gewickelte Kunststoffmäntel 170 aufweist, wobei innerhalb der Kunststoffmäntel 170 jeweils ein Glasfaserstrang 190 vorhanden ist. Die keramisierende Polymerschicht 120 bewirkt eine Standzeit des gepanzerten Glasfaserkabels bei einem Brand oder starker Hitzeeinwirkung von mindestens 30 Minuten. Dabei verhärtet das gepanzerte Glasfaserkabel 100 unter einer Ausbildung eines keramischen Rohres, innerhalb dessen vor Wärme isoliert die Glasfaserstränge 190 in den Kunststoffmänteln verlaufen. Um zu vermeiden, dass sich Feuchtigkeit bis in das Innere des gepanzerten Glasfaserkabels 100 ausbreitet, kann als Schutzfunktion vorgesehen sein, dass die zu einem Seil gewickelten Kunststoffmäntel 170 mit einer Mehrzahl in Wasser quellenden Fasern verseilt sind. In Wasser quellende Fasern können Naturfasern sein, wie Hanf oder Manila. Diese Naturfasern werden in der Nautik verwendet und sind daher bekannt. Die Glasfaserstränge 190 sind in den Kunststoffmänteln 170 in einem wasserabweisenden, hydrophoben Gel aufgenommen. Das kann ein auf Bitumen basierendes Gel sein. Es ist aber auch möglich, künstliche, organische Oligomere oder Polymere einzusetzen. Die künstlichen Oligomere oder Polymere haben den Vorteil, dass sie beim Spleißen des gepanzerten Glasfaserkabels weniger Verunreinigungen erzeugen. Von besonderem Vorteil ist es, wenn sämtliche Materialien des gepanzerten Glasfaserkabels 100 halogenfrei sind. Dadurch kann das gepanzerte Glasfaserkabel 100 sowohl im Außenbereich als auch im Innenbereich verlegt werden. Das ist vorteilhaft bei Übergängen in Gebäude oder bei der Verlegung in Tunneln. Die Halogenfreiheit ermöglicht eine Unbedenklichkeit bezüglich des Entstehens giftiger Gase bei Brand.
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Neben den Kunststoffmänteln 170 ist in dem inneren Glasfaserkabel noch eine Reißleine 180 vorhanden. Diese Reißleine kann dazu verwendet werden, beim Ablängen des Kabels die Reißleine maschinell oder manuell seitlich aus dem Glasfaserkabel zu ziehen. Dabei reißt das Glasfaserkabel auf und so lassen sich unterschiedliche Schichten ablängen. Die Armierungsdrähte 130 und 140, sowie der zentrale Tragdraht 160 sind mit einer Polymerschicht umgeben, wodurch die Tragdrähte und die Armierungsdrähte elektrisch isoliert sind. Diese elektrische Isolation hat den Vorteil, dass diese gepanzerten Glasfaserkabel 100 unmittelbar neben einem Gleis verlegt werden können. Ein vorbeifahrender Zug erzeugt aufgrund des hohen in das Gleis strömenden elektrischen Stroms in einem daneben liegenden Kabel einen Wirbelstrom, der durch den fahrenden Zug mitgezogen wird. Dadurch baut sich im Armierungsdraht und auch im Tragdraht eine elektrische Spannung auf, die einer am Glasfaserkabel arbeitenden Person lebensgefährlich werden kann. Durch die langen Strecken des Kabels ist der am Glasfaserkabel arbeitenden Person mitunter gar nicht bewusst, dass ein Zug neben dem Kabel in einiger Entfernung vorbeifährt, was das Gefährdungspotenzial eines elektrischen Schlages wesentlich erhöht. Die elektrische Isolation der Armierungsdrähte und der Tragdrähte, die eigentlich keine elektrische Funktion erfüllen sollen, ermöglicht ein gefahrfreies Hantieren am Glasfaserkabel.
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In 2 ist ein in verschiedenen Schichten abgelängtes, gepanzertes Glasfaserkabel nach dem Gedanken der Erfindung gezeigt. Von unten nach oben zeigen sich die folgenden abgelängten Schichten. Zunächst ist die äußere Polymerschicht 110 am Fuße des hier dargestellten, gepanzerten Glasfaserkabels zu erkennen. Als nächste Schicht zeigen sich die zu einem Seil geschlagenen äußeren Armierungsdrähte 130 als erste innere Lage Armierungsdrähte. Diese sind in der Polymerschicht 110 aufgenommen. Es folgt eine zweite innere Lage Armierungsdrähte 140. Diese Armierungsdrähte 140 bilden die Grenze zwischen der Polymerschicht 110 aus HD-Polyethylen und der innerhalb der Armierungsdrähte 130 vorhandenen Polymerschicht 120 aus einem bei Wärme keramisierenden Polymer. Innerhalb der bei Wärme keramisierenden Polymerschicht 120 befinden sich die Kunststoffmäntel 170, die durch Laserschweißen jeweils zu einem Rohr verschlossen sind und in sich jeweils ein Glasfaserbündel 190 tragen. Diese Kunststoffmäntel sind um einen Kern zu einem Seil gewickelt. Der Kern besteht aus einem Tragdraht 160, der durch eine Polymerschicht, hier durch eine LD-Polyethylenschicht, elektrisch isoliert ist.
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Ein so hergestelltes, gepanzertes Glasfaserkabel 100 kann folgende Parameter zur Herstellung aufweisen. Ein Lagenverhältnis der inneren Armierungsdrähten 140 zu den äußeren Armierungsdrähten 130 zwischen 6 und 25. Die Bruchfestigkeit nach IEC 60794-1-21-E3 kann 1,1 kN/cm betragen.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Glasfaserkabel
- 110
- Polymerschicht
- 120
- Polymerschicht, keramisierend
- 130
- Armierungsdraht
- 140
- Armierungsdraht
- 150
- Polymerschicht
- 160
- Tragdraht
- 170
- Kunststoffmantel
- 171
- Draht
- 180
- Reißleine
- 190
- Glasfaserstrang
