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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verlegeelement für ein Nachrichten-Übertragungselement mit
einem metallischen Führungsrohr
zur Führung des
Nachrichten-Übertragungselements
sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Verlegeelements.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Verlegung eines
Nachrichten-Übertragungselements
innerhalb eines metallischen Führungsrohrs.
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Für bestimmte
Anwendungen ist es üblich, ein
Nachrichten-Übertragungselement
etwa in Form eines optischen Kabels bzw. entsprechende Kabelanordnungen
zur Verlegung in einen Kanal oder in einen festen Verlegegrund einzubringen.
Bei der Verlegung wird im allgemeinen zwischen mehreren Varianten
gewählt.
In einer ersten Variante wird das Nachrichten-Übertragungselement
direkt bei dem Verlegevorgang in den Kanal oder in den Verlegegrund
eingebracht. In einer zweiten Variante wird zunächst ein Leerrohr bzw. Führungsrohr
in dem betreffenden Kanal oder Verlegegrund verlegt. Das Nachrichten-Übertragungselement
wird dann nachträglich in
das betreffende Führungsrohr
eingebracht. Hierbei wird das Übertragungselement
durch Längsbewegung,
etwa durch Einblasen, Einspülen
oder Einziehen, in Längsrichtung
des Führungsrohrs
in dessen Innenraum nachträglich
installiert.
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Als
Leerrohre oder Führungsrohre
finden derzeit üblicherweise
Kunststoffrohre aus Polyethylen (PE-Rohre) Anwendung. Diese haben
jedoch den Nachteil, daß sie
eine nicht allzu hohe Querdruckstabilität aufweisen und zum Abknicken
neigen. Dieses könnte
bei der Verlegung und beim späteren
Einsatz durch Erdbauarbeiten leicht beschädigt oder soweit zusammengedrückt werden,
daß ein
Kabel nicht mehr eingebracht werden kann. Desweiteren sind PE-Rohre
aufgrund ihrer begrenzten Temperaturbeständigkeit nur eingeschränkt für Installationsverfahren
geeignet, in denen die PE-Rohre einer höheren Temperatur (beispielsweise
170–200°C) ausgesetzt werden.
Demgegenüber
weisen metallische Führungsrohre
den Vorteil einer erhöhten
Stabilität
in Querrichtung des Führungsrohrs
auf, verfügen
jedoch über
einen vergleichsweise hohen Reibungskoeffizienten gegenüber einem
in Längsrichtung
einzubringenden Nachrichten-Übertragungselement,
so daß bei
der nachträglichen
Installation des Übertragungselements
eine vergleichsweise hohe Reibungskraft überwunden werden muß.
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Die
DE 100 62 052 C1 bezieht
sich auf die Herstellung von Kunststoff-Metall-Verbund-Werkstücken, insbesondere
von mit Kunststoff-Innen-Mantel-Schichten ausgekleideten Metallhohlkörpern, mit einer
Vorrichtung, die für
eine Vielzahl von unterschiedlichen geometrischen Formen und Größen von Metallhohlkörpern einsetzbar
ist. Das dort beschriebene Herstellungsverfahren ist dadurch charakterisiert,
dass in eine abgeschlossene Kavität eines Metallhohlkörpers eine
Kunststoffschmelze eingespritzt wird und eine getaktete Fertigung
von kleinen Einzelteilen, insbesondere von T-Stücken, erfolgt.
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In
DE 85 23 710 U1 ist
ein Kabelführungsrohr aus
Kunststoff für
die Aufnahme kunststoffummantelter Nachrichtenkabel, insbesondere
Lichtwellenleiter beschrieben. Das Kabelführungsrohr ist aus Kunststoff
gefertigt und dient zur Aufnahme und zum Schutz kunststoffummantelter
Nachrichtenkabel. Auf der Mantelinnenseite des Kabelführungsrohrs
sind Gleitrippen angeordnet, die eine Auflagefläche für das Nachrichtenkabel darstellen
und beim Einziehen des Nachrichtenkabels in das Kabelführungsrohr gleichsam
als Gleitschiene dienen.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verlegeelement
anzugeben, das eine gute Festigkeit und einen vergleichsweise geringen Reibungskoeffizienten
gegenüber
einem einzubringenden Nachrichten-Übertragungselement aufweist.
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Weiterhin
ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein entsprechendes Verfahren
zur Herstellung eines derartigen Verlegeelements sowie ein entsprechendes
Verfahren zur Verlegung eines Nachrichten-Übertragungselements anzugeben.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verlegeelement gemäß Patentanspruch 1, durch ein
Verfahren zur Herstellung eines Verlegeelements gemäß Patentanspruch
7 und durch ein Verfahren zur Verlegung eines Nachrichten-Übertragungselements
gemäß Patentanspruch
18 gelöst.
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Gemäß der Erfindung
wird ein Verlegeelement für
ein Nachrichten-Übertragungselement
mit einem metallischen Führungsrohr
zur Führung
des Nachrichten-Übertragungselements
bereitgestellt, wobei eine dem Innenraum des Führungsrohrs zugewandte Innenwand
des Führungsrohrs
mit Kunststoff beschichtet ist, der die Innenwand glatt versiegelt. Durch
die Kunststoffbeschichtung der Innenwand des metallischen Führungsrohrs
wird der Reibungskoeffizient des Verlegeelements bezüglich einem nachträglich einzubringenden
Nachrichten-Übertragungselement
deutlich reduziert. Gleichzeitig weist das erfindungsgemäße Verlegeelement
durch Verwendung eines metallischen Führungsrohrs eine hohe Querdruckstabilität und Festigkeit
auf. Die Erfindung hat dabei den weiteren Vorteil, daß außerdem ein
zusätzlicher
Korrosionsschutz der Innenseite des metallischen Führungsrohrs
geschaffen wird und durch den Kunststoff die Kondensation der Feuchte
reduziert wird. Unebenheiten wie beispielsweise Fügestellen
oder Schweißstellen
werden durch die Kunststoffbeschichtung abgedeckt, so daß die Reibung
an diesen Stellen zusätzlich
reduziert wird.
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Vorzugsweise
wird ein abriebfestes Kunststoffmaterial, etwa ein Duroplast, Thermoplast
oder ein Harzgemisch zur Herstellung der Kunststoffbeschichtung
verwendet.
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Zur
weiteren Reduzierung des Reibungskoeffizienten weist der Kunststoff
vorteilhaft Hohlräume auf,
die mit einem reibungsvermindernden Stoff, insbesondere mit Öl, Wachs
oder Fett, gefüllt
sind. Beim Einziehen des Nachrichten-Übertragungselements werden
bevorzugt diese Schmierstoffe durch Reibung und Temperatur freigesetzt
und verhindern zusätzlich
die Reibung zwischen Rohrwandung und Nachrichten-Übertragungselement.
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Durch
die Erfindung werden mehrere Möglichkeiten
beschrieben, die Kunststoffbeschichtung auf die Innenwand des Führungsrohrs
aufzubringen.
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In
einer ersten Ausführungsform
wird zur Formung des Führungsrohrs
ein kunststoffbeschichtetes Metallband mit einer durch Kunststoff
glatt versiegelten Oberfläche
zu einem Rohr geformt, wobei nach der Formung die glatt versiegelte
Oberfläche dem
Innenraum des Führungsrohrs
zugewandt ist. Beispielsweise wird ein vorab auf einer Oberfläche mit
Kunststoff beschichtetes Blech zu einem Rohr verschweißt. Dabei
ist jedoch von Nachteil, daß die Nahtstelle,
an der die Band enden miteinander verschweißt sind, ohne Kunststoffbeschichtung
ist.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung wird die Innenwand des Führungsrohrs nach dessen Formung
mit Kunststoff beschichtet, so daß die Innenwand des Führungsrohrs
glatt mit dem Kunststoff versiegelt wird. Gemäß dieser Ausführungsform
wird die Innenwand des Führungsrohrs nachträglich mit
dem Kunststoff ausgekleidet.
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In
einer diesbezüglich
vorteilhaften Ausführungsform
wird der Kunststoff durch Pulverbeschichtung der Innenwand des geformten
Führungsrohrs, insbesondere
nach einem Wirbelsinterverfahren, aufgebracht. Durch das Pulverbeschichtungsverfahren wird
verfahrensbedingt ein Orangenhauteffekt erzielt, so daß die Haftreibung
reduziert wird und das gute Gleiten des Nachrichten-Übertragungselements beim
nachträglichen
Einbringen in das Führungsrohr unterstützt wird.
Bei Anwendung eines Sinterverfahrens entstehen die oben erwähnten Hohlräume, die mit Öl, Wachs
oder Fett gefüllt
werden können.
Durch Anwendung eines Sinterverfahrens wird eine feste Haftung der
Kunststoffbeschichtung zur Rohrwandung hin erreicht. Weiterhin ist
die Kunststoffschicht in sich geschlossen und trägt damit zu einer weiteren Stabilisierung
der Kunststoffbeschichtung zum Metallrohr bei.
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In
einer weiteren Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens
wird der Kunststoff durch Einbringen einer Kunststoffemulsion in
das geformte Führungsrohr
aufgebracht. Insbesondere liegt hierzu das Führungsrohr auf einer Vorratstrommel
bevorratet, wobei die Vorratstrommel bei oder nach dem Einbringen
der Kunststoffemulsion gedreht wird. Hierbei wird die Emulsion durch
das ganze aufgetrommelte Führungsrohr
gefördert.
Dieses Herstellungsverfahren wird vor allem dann angewandt, wenn
das metallische Führungsrohr
durch ein Ziehverfahren hergestellt wurde und somit in vergleichsweise
langen Rohrlängen
vorliegt. In diesem Fall ist es der zeit technisch nicht ermöglicht,
wie bei einem Verfahren, bei dem ein Metallband zu einem Metallrohr
geformt und längsverschweißt wird,
den Kunststoff durch ein Wirbelsinterverfahren aufzubringen.
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In
einer weiteren Ausführungsform
wird der Kunststoff als in sich geschlossene Ringstruktur aufgebracht
und ist als "Rohr
in Rohr" selbsttragend.
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Weitere
vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten
Figuren, die Ausführungsbeispiele
zur vorliegenden Erfindung darstellen, näher erläutert. Es zeigen:
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1 einen Querschnitt eines
Verlegeelements mit einem metallischen Führungsrohr gemäß der Erfindung,
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2 eine schematische Darstellung
einer Fertigungslinie zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Verlegeelements
in einem Längsschnitt,
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3 schematische Darstellungen
einer Vorrichtung zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Verlegeelements,
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4 eine schematische Darstellung
einer weiteren Vorrichtung zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Verlegeelements,
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5 eine schematische Darstellung
einer Fertigungslinie zur Formung eines erfindungsgemäßen Verlegeelements.
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In 1 ist schematisch ein Querschnitt
eines Verlegeelements mit einem metallischen Führungsrohr gemäß der Erfindung
gezeigt. Der metallische Teil des Führungsrohrs 1 ist
vorteilhaft aus Kupfer, Aluminium oder Stahlblech gebildet, wo bei
Kupfer vergleichsweise duktil und dennoch querdruckstabil ist. In
dem Innenraum 9 des Führungsrohrs 1 ist ein
Nachrichten-Übertragungselement 5 beispielsweise
in Form eines optischen Kabels oder einer optischen Faser angeordnet.
Die dem Innenraum 9 zugewandte Innenwand 4 des
Führungsrohrs 1 ist
mit einer Kunststoffbeschichtung 8 versehen, die die Innenwand 4 glatt
versiegelt.
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Das
Führungsrohr 1 gemäß 1 ist aus einem Metallband
geformt, wobei die Bandenden an einer Schweiß-Längsnaht 6 miteinander
verbunden sind. Beispielsweise wird das Führungsrohr 1 aus einem
längseinlaufenden
Kupferblech gebogen und dessen Seiten anschließend kontinuierlich miteinander
verschweißt.
Hierbei zeigt die Darstellung gemäß 1, daß die Längsnaht 6 an der Stoßstelle 7 absichtlich
nicht vollständig
durchgeschweißt
wurde. Der verbleibende kleine Spalt zum Rohrinneren sichert eine
wurzellose Schweißnaht
im Rohrinneren, so daß eine
Rauhigkeit durch Schweißnaht-Wurzelbildung
vermieden wird. Durch die Versiegelung der Innenwand 4 mittels
der Kunststoffbeschichtung 8 wird der Reibungskoeffizient
des Verlegeelements gegenüber
dem einzubringenden Nachrichten-Übertragungselement 5 reduziert.
Das Nachrichten-Übertragungselement 5 kann
somit unter vergleichsweise niedriger Reibung nachträglich durch
Längsbewegung
in den Innenraum 9 des Führungsrohrs 1 eingebracht
werden.
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In 2 ist eine schematische
Darstellung einer Fertigungslinie 11 zur Herstellung eines
erfindungsgemäßen Verlegeelements
in einem Längsschnitt
dargestellt. Das Führungsrohr 1 wird
hierbei aus einem Metallband geformt, wobei die Bandkanten miteinander
längsverschweißt werden.
Die Herstellung des Führungsrohrs
erfolgt durch mehrere hintereinandergeschaltete Biegestufen, wobei
anschließend
die Bandkanten miteinander verschweißt werden. Die Verschweißung erfolgt
hierbei durch ein Schweißgerät 14.
Die Kunststoffbeschichtung 8 der Innenwand 4 des
Führungsrohrs 1 wird
durch Pulverbeschichtung, insbesondere nach einem Wirbelsinterverfahren aufgebracht.
Hierbei wird das austretende Kunststoffgranulat 13 mittels
einer im Innenraum 9 angeordneten Hohlnadel 17 aufgebracht,
die in Abzugsrichtung 23 des Führungsrohrs nach der Verschweißungsstelle
eine Öffnung 15 in
Form eines Mundstücks
zum Austritt des Kunststoffgranulats aufweist. Durch das austretende
Kunststoffgranulat 13 wird zunächst ein Kunststoffbelag 10 gebildet,
der sich zu der Kunststoffbeschichtung 8 verfestigt.
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Das
Aufbringen des Kunststoffgranulats 13, das am Mundstück 15 austritt,
wird vorteilhaft durch ein elektrostatisches Feld 20 unterstützt, das
durch gegenpolige Aufladung des Kunststoffgranulats 13 und
der Innenwand 4 hervorgerufen wird. Hierdurch wird eine
vorläufige
Haftung und gleichmäßige Verteilung
des Kunststoffpulvers an der Innenwand erreicht. Im vorliegenden
Ausführungsbeispiel
wird das Kunststoffgranulat 13, das auf der Rohrinnenseite abgeschieden
wird, mittels des elektrischen Anschlusses 18 negativ aufgeladen,
das Metallrohr 1 wird durch die Erdungsvorrichtung 12 mit
Masse kontaktiert. Das elektrisch aufgeladene Kunststoffgranulat
wird hierbei im Behälter 19 zunächst gesammelt. Ein
anschließender
Aufheizungsprozeß mittels
der Erhitzungsstufen 22 läßt das abgeschiedene Kunststoffgranulat
mit der Rohrinnenwandung fest versintern gemäß dem Prinzip des Wirbelsinterverfahrens. Hierbei
wird das Metallrohr von außen
auf etwa 200° C
erwärmt.
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In 3 sind schematische Darstellungen einer
zu 2 unterschiedlichen
Vorrichtung zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Verlegeelements gezeigt.
Die gezeigte Vorrichtung ist vor allem dann vorteilhaft anwendbar,
wenn das Führungsrohr nach
einem Ziehverfahren hergestellt wird, und nicht wie vorhergehend
beschrieben durch ein Schweißverfahren. Übliche Rohrlängen betragen
hierbei 1 bis 2 km, wobei das Rohr auf einer Vorratstrommel aufgespult
ist. In 3 ist eine derartige
Vorrichtung 26 gezeigt, bei der das Führungsrohr 1 auf einer
nicht dargestellten Vorratstrommel auf getrommelt ist. Ein Rohranfang 27 und
ein Rohrende 28 sind von außen zugänglich. Eine Kunststoffemulsion 33 wird über einen
Dosierungsbehälter 31 am
Rohranfang 27 eingefüllt,
so daß sich
ein Anfangspegel 32 bildet. Durch eine äußere Wärmezufuhr kann eine erste Benetzung
des Kunststoffs mit der Rohrwandung beginnen. Im unteren Bildteil
der 3 ist gezeigt, wie durch
Drehen der Trommel die Emulsion 33 durch die Windungen 29 des
Rohrs 1 gefördert
wird und die innere Rohrwandung vollständig benetzt. Die überschüssige Emulsion 34 wird
am Rohrende 28 herausgespült (Bezugszeichen 35).
Die Trommel wird dabei in Drehrichtung 36 gedreht. Die äußere Wärmezufuhr wird
im unteren Bildteil der 3 durch
ein Heizgerät 41 vollzogen.
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In 4 ist eine schematische
Darstellung einer weiteren Vorrichtung in Form eines Wärmeofens 37 zur
Herstellung eines erfindungsgemäßen Verlegeelements
gezeigt. Die Rohrinnenseite ist von einer Kunststoffemulsion vollständig benetzt.
Zur Trocknung wird der Innenraum des Rohrs 1 von einem
getrockneten, temperierten Gas, insbesondere Preßluft 40, durchströmt, um den
Kunststoff auszuhärten.
Durch Temperierung über
das Heizgerät 41 erfolgt
eine Versinterung der Kunststoffpartikel. Die Preßluft 40 wird
hierbei von einem Kompressor 39 am Rohranfang 27 eingespeist.
Der anhand von 3 und 4 gezeigte Vorgang kann mehrmals
wiederholt werden, um eine Schichtdicke der Kunststoffbeschichtung
zu erhöhen.
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In 5 ist eine schematische
Darstellung einer Fertigungslinie 16 gezeigt, bei der ein
bereits kunststoffbeschichtetes Metallband zu einem Führungsrohr
geformt wird. Das Metallband 3 weist hierbei eine Oberfläche auf,
die durch eine Kunststoffbeschichtung 8 glatt versiegelt
ist. Dieses kunststoffbeschichtete Metallband 3 wird in
einer Formvorrichtung 42 zu dem Rohr 1 geformt,
so daß die
glatt versiegelte Oberfläche
mit der Kunststoffbeschichtung 8 dem Innenraum 9 des
Rohrs 1 zugewandt ist.