DE19734420B4

DE19734420B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Kabels

Info

Publication number: DE19734420B4
Application number: DE19734420A
Authority: DE
Inventors: Reiner Schneider; Thomas Dipl.-Ing. Müller; Edgar Dipl.-Ing. Heinz
Original assignee: CCS Technology Inc
Current assignee: Corning Research and Development Corp
Priority date: 1997-08-08
Filing date: 1997-08-08
Publication date: 2007-11-08
Anticipated expiration: 2017-08-09
Also published as: CN1265621A; DE19734420A1; FI20000210A; CN1137023C; US6318061B1; WO1999007539A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Kabels (CA1), bei dem die einzelnen Adern (AD1 bis ADn) einer Verseileinrichtung (RE, RA) zugeführt werden, die ein Verseilbündel (SB1) erzeugt, wobei auf das so hergestellte Verseilbündel (SB1) mittels eines Extruderkopfes (EK1) das Material (MMA1) für den Kabelmantel (MA1) aufgebracht wird und der Verseilpunkt für die Verseilung im Bereich des Extruderkopfes (EK1) liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Adern (AD1 bis ADn) jeweils eine Hohlader mit mehr als einem Lichtwellenleiter umfassen und mit dem Material (MMA1) für den Kabelmantel (MA1) bereits in Kontakt gebracht werden, wenn oder bevor sie vollständig zum Verseilbündel (SB1) verseilt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kabels, bei dem die einzelnen Adern einer Verseileinrichtung zugeführt werden, die ein Verseilbündel erzeugt, wobei auf das so hergestellte Verseilbündel mittels eines Extruderkopfes das Material für den Kabelmantel aufgebracht wird und der Verseilpunkt für die Verseilung im Bereich des Extruderkopfes liegt.
Ein Verfahren dieser Art ist aus der DE-A1 35 09 404 bekannt. Das Material für den Kabelmantel wird dabei erst auf das fertig verseilte Bündel aufgebracht, so daß es einen Zwischenbereich gibt, in dem das verseilte Bündel als ganzes in einer zylindrischen Führungshülse geführt wird. Ein ähnliches Verfahren ist aus der EP 0255763 A1 sowie der EP 0846 570 A1 bekannt, bei der das Material nach einer Verseilung auf das fertige Bündel aufgebracht wird. Dieser Aufbau verlängert zum einen die axiale Ausdehnung des Extruderkopfes und ist wegen der nachträglichen Aufbringung des Mantelmateriales auf das Verseilbündel für verschiedene Anwendungsfälle weniger vorteilhaft. Die GB 766,862 zeigt ein Verfahren sowie eine Anordnung zur Herstellung eines verseilten Leiters für elektrische Kabel.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen, wie die Aufbringung des Mantelmateriales günstiger durchgeführt werden kann. Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die einzelnen Adern mit dem Material für den Kabelmantel bereits in Kontakt gebracht werden, wenn oder bevor sie vollständig zum Verseilbündel verseilt werden.
Da die einzelnen Adern bereits im Moment ihres Zusammentreffens oder im noch nicht völlig verseilten Zustand mit dem Mantelmaterial in Kontakt gebracht werden, kann dieses besser in Ritzen und Spalten, zumindest in der Außenlage, eindringen und die Adern fixieren. Weiterhin ist auf diese Weise die Verbindung zwischen Mantelmaterial einerseits und der Außenkontur des Verseilbündels fester, so daß der einem etwaigen Aufseilen entgegenwirkende Zusammenhalt verbessert werden kann. Auch läßt sich auf diese Weise im allgemeinen die Baulänge der Fertigungslinie (bestehend aus Verseilmaschine und Ummantelungsanlage) verringern, weil nicht zuerst die Adern vollständig zum Bündel zusammengeführt werden müssen und erst anschließend daran in größerer Entfernung die Aufbringung des Mantelmaterials vorgenommen wird, sondern die Verseilung wird direkt mit in die Ummantelungsmaschine integriert.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Herstellung eines Kabels mittels einer Verseileinrichtung, welcher einzelne Adern zur Bildung eines Verseilbündels zugeführt werden und bei dem ein Extruderkopf zur Aufbringung eines Materials für den Kabelmantel vorgesehen ist. Diese Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Adern im Inneren des Extruderkopfes so geführt sind, daß sie mit dem Material für den Kabelmantel in Kontakt kommen, wenn oder bevor sie vollständig zum Verseilbündel verseilt werden.
Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen wiedergegeben.
Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 im Schnitt einen Extruderkopf mit Führung der Adern gemäß der Erfindung,
2 in perspektivischer Darstellung eine Verseileinrichtung zur Anwendung bei der Erfindung,
3 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem im Schnitt dargestellten Extruderkopf und
4 ein nach der Erfindung hergestelltes Kabel im Querschnitt.
In 1 ist im Schnitt ein Extruderkopf EK1 dargestellt, der einen hülsenförmigen Außenkörper EH aufweist, in dessen Bohrung Einsätze ET11, ET12 und ET13 vorgesehen sind. Von rechts laufen Adern AD1–ADn zu, welche optische und/oder elektrische Leiter sein können. Bei der Verwendung optischer Leiter (Lichtwellenleiter) können diese als Fest- oder Hohladern ausgebildet sein, wobei im letzteren Fall die Lichtwellenleiter im Inneren einer rohrförmigen Schutzhülle angeordnet sind und diese vorteilhaft mit einer weichen pastösen Füllmasse gefüllt ist. Weiterhin ist ein zugfestes Zentralelement CE1 vorgesehen, auf welches die Adern AD1–ADn mit gleicher oder, wie durch den Pfeil PF1 angedeutet, mit wechselnder Verseilrichtung aufgeseilt werden, so daß im Endergebnis ein Verseilbündel SB1 entsteht. Auf dieses Verseilbündel SB1 wird im Extruderkopf EK1 ein Außenmantel MA1 aufgebracht. Das Kunststoffmaterial MA1 für diesen Außenmantel wird von einem hier nicht dargestellten Extruder in den Extruderkopf EK1 in praktisch flüssiger Form eingepreßt und so auf das Verseilbündel SB1 aufgebracht.
Die Adern AD1–ADn sowie das Zentralelement CE1 laufen durch Bohrungen hindurch, welche in den eingangsseitigen, scheibenförmig ausgebildeten Einsätzen ET13 und ET12 angebracht sind. Für die Adern AD1 bis ADn sind diese Bohrungen, welche schräg nach innen in Richtung auf die Durchlaufachse verlaufen, mit OP11 bis OP1n bezeichnet. Das praktisch flüssige Mantelmaterial MA1 erreicht die einzelnen Adern AD1–ADn in einer Position, in welcher diese gerade zu einem Verseilbündel zusammengeführt werden und noch nicht vollständig zum fertigen Verseilbündel SB1 zusammengefaßt sind. Anders ausgedrückt, liegen die Adern AD1–ADn noch nicht vollständig dicht an dem Zentralelement CE1 an sondern weisen noch einen gewissen Abstand von diesem bzw. untereinander auf, bevorzugt zwischen 0,5 und 2 mm.
Dadurch gelangt das Material MMA1 noch ausreichend in die Zwickelräume zwischen den einzelnen Adern AD1–ADn und füllt diese weitgehend aus, wie sich insbesondere aus 4 ergibt, wo ein so hergestelltes Kabel CA1 im Querschnitt dargestellt ist. Man erkennt dort, daß auf jeden Fall die äußeren Zwickelräume AZ infolge dieser Art der Zuführung des Mantelmaterials vollständig und tief gefüllt sind und so der Verseilverband, auch bei SZ-Verseilung gegen Aufseilen gesichert wird. Die Adern AD1–ADn sind hier als Hohladern gezeichnet, in deren Innerem, ggf. in eine Füllmasse eingebettet, Lichtwellenleiter LW1 bis LWm angeordnet sind, vorzugsweise mit Überlänge. Das zentrale Kernelement CE1 besteht aus einem zugfesten Kern CK1 (z.B. aus Stahldrähten oder GFK-Elementen), wobei außen zur Erreichung der notwendigen Durchmesserwerte ggf. eine Beschichtung CB1, insbesondere aus Kunststoffmaterial aufgebracht sein kann.
Für die Innenzwickel IZ, d.h. die Zwickel zwischen dem Zentralelement CE1 und den einzelnen Adern AD1–ADn gibt es verschiedene Möglichkeiten der Füllung zur Erreichung der Längswasserdichtigkeit. Zum einen ist es möglich, das Zentralelement CE1 bereits vor dem Aufseilen der einzelnen Adern AD1–ADn mit einer der Erzielung der notwendigen Längsdichtigkeit dienenden Füllmasse vorzubeschichten und erst dann die Adern AD1–ADn aufzuseilen. Es ist aber auch möglich, ein Band, Geflecht o.dgl. auf dem Zentralelement CE1 aufzubringen, das mit einem bei Wasserzutritt quellendem Material beschichtet ist.
Da das Material MMA1 für den Mantel MA1 in weicher Form noch vor oder gerade beim Zusammentreffen der Adern AD1–ADn im endgültigen Verseilverbund zugeführt wird, kann auch so verfahren werden, daß das Material auch nach innen, d.h. bis zum Zentralelement CE1 gelangt und so auch die Innenzwickel IZ ausfüllt. Dies gilt insbesondere dann, wenn mit sehr flüssigem Mantelmaterial und/oder hohem Druck gearbeitet wird. Es ist somit meist nicht notwendig, für die inneren Zwickel IZ eine zusätzlich Füllmasse vorzusehen. Das Mantelmaterial MMA1 trifft vorteilhaft in einem im Extruderkopf angeordneten Ringspalt auf die verschiedenen Adern AD1–ADn (vgl. 1 und 3), wobei in diesem Zustand die Adern AD1–ADn auch seitlich noch durch Abstände voneinander getrennt sind, d.h. nicht unmittelbar aneinander liegen. Das Material MMA1 kann somit in einfacher Weise zwischen die Adern AD1–ADn eintreten und so auch die inneren Zwickelräume IZ nach 4 zumindest teilweise, bevorzugt aber völlig füllen. Wenn dagegen das Mantelmaterial MMA1 auf die Adern AD1–ADn auftrifft wenn sie sich gerade berühren, dann werden im wesentlichen nur die äußeren Zwickel AZ verschlossen. Je weiter die Adern AD1–ADn noch voneinander entfernt sind, wenn der Zutritt des Materials MMA1 erfolgt, um so mehr Mantelmaterial gelangt in das Innere und vorzugsweise auch bis zum Zentralelement CE1.
In 2 ist eine Verseilvorrichtung dargestellt, mit welcher ein Kabel CA1 nach 1 oder 4 hergestellt werden kann. An zwei Ablaufgestellen AG1 und AG2 sind Vorratsspulen VS1–VSn vorgesehen, auf denen Adern AD1 bis ADn enthalten sind. Weiterhin ist eine Vorratstrommel CT vorhanden, von der das Zentralelement CE1 abgezogen wird. Im vorliegenden Beispiel ist angenommen, daß die SZ-Verseilung unter Zuhilfenahme dieses Zentralelementes CE1 vorgenommen wird. Hierzu wird dieses Zentralelement CE1 über eine Trommel RE (mit mindestens einer Umschlingung) geführt, deren Drehachse quer zur Durchlaufrichtung des Zentralelementes CE1 durch die Verseileinrichtung verläuft. Die Trommel RE ist in einem Lagerbock RB gehalten, der zusammen mit der Trommel RE endseitig über Lager LG1 und LG2 um eine Achse rotierbar gehalten ist, welche parallel zur Durchlaufrichtung des Zentralelementes CE1 durch die Verseileinrichtung verläuft. Für die Rotation des Lagerbocks RB um die zur Durchlaufrichtung des Zentralelementes CE1 parallele Achse ist ausreichender Platz vorzusehen, wobei dieser Platz in erster Linie von dem Trommeldurchmesser der Trommel RE abhängt. In Wirklichkeit sind die Ablaufgestelle AG1 und AG2 mit einem größeren Abstand voneinander angeordnet als dargestellt. Die Drehrichtung des Lagerbocks RB wird, vorzugsweise periodisch, geändert, wie durch den Pfeil PF2 angedeutet ist. Das Zentralelement CE1 wird somit abwechselnd in der einen und dann wieder in der entgegengesetzten Richtung tordiert und so einem Extruderkopf EK1 zugeführt, dessen Schnittdarstellung 1 zeigt. Der zugehörige Extruder ist mit EX bezeichnet. Weiterhin laufen in den Extruderkopf EK, wie bei 1 beschrieben, die Adern AD1–ADn über entsprechende Öffnungen in einem Eingangs- oder Führungsring ein.
Nach dem Durchlaufen des Extruderkopfes EK wird das noch heiße und weiche Mantelmaterial einer Kühleinrichtung KE (bevorzugt Wasserkühlung; vorteilhaft im Gegenstromprinzip) zugeführt und gelangt dann im vorliegenden Beispiel zu einem Raupenabzug RA. Dieser Raupenabzug RA dient zum einen dazu, die einzelnen Adern AD1–ADn sowie das Zentralelement CE1 abzuziehen und vorwärtszubewegen, weshalb die Bänder des Raupenabzuges RA das Kabel CA1 zwischen sich einschließen und so von rechts nach links vorwärts befördern. Der Raupenabzug ist endseitig jeweils über Lager LG3 und LG4 drehbar zusätzlich gelagert. Neben einem Antrieb für die beiden Förderbänder des Raupenabzugs RA ist ein weiterer (hier nicht dargestellter) Antrieb vorzusehen, welcher den Raupenabzug RA entsprechend dem Pfeil PF3 jeweils um eine parallel zur Längsachse des Kabels CA1 verlaufende Achse in Rotation versetzt, wobei die Drehrichtung, vorzugsweise periodisch, geändert wird. Die Umdrehungsgeschwindigkeit und die Drehrichtung ist jeweils für den Raupenabzug RA und für die Trommel RE gleich gewählt, so daß beide synchron miteinander betrieben werden, insbesondere durch Einsatz einer gemeinsamen Steuereinrichtung CU für beide. Es ist auch möglich, den Extruderkopf EK1, wie gestrichelt angedeutet, ebenfalls synchron mitrotieren zu lassen. Der Raupenabzug RA stellt nicht nur ein Mittel zur Vorwärtsbewegung des Kabels CA1 sowie der in ihm enthaltenen Elemente dar, sondern wirkt gleichzeitig auch zusammen mit der eingangsseitig rotierenden Trommel (Twister) RE als Verseileinrichtung. Die beiden zur Verseilung dienenden Elemente RE und RA schließen zwischen sich den Extruderkopf EK1 ein, wodurch die, im Zusammenhang mit 1 näher erläuterten Eindringvorgänge für das Mantelmaterial gewährleistet werden.
Das fertige Kabel CA1 wird auf eine Aufwickeltrommel AT aufgewickelt.
Anstelle der dargestellten Verseilelemente, z.B. wie des Twisters RE und des Raupenabzuges RA können auch andere, bekannte, im Rahmen der SZ-Verseilung eingesetzte Verseilmittel verwendet werden. Beispielsweise kann auch anstelle des Scheibentwisters RE ein rotierender Raupenabzug analog RA verwendet werden. Umgekehrt ist es auch möglich, auch am Ausgang anstelle des Raupenabzuges RA einen rotierenden Twister zu verwenden.
Die Extrusionsdüse des Extruderkopfes EK1 kann synchron mit der Verseilscheibe bzw. Verseilraupe mitrotieren. Bei stehender Extrusionsdüse findet die Verseilung vorzugsweise zwischen Extrusionsdüse und Kühltrog statt, wo das Mantelmaterial noch plastisch ist. Es ist auch möglich, die zu verseilenden Adern in den Spritzkopf hinein ohne Rotation zu führen und die zur Verseilung notwendige Rotation (Gleichschlag oder SZ) erst nach dem Spritzkopf aufzubringen. Der Außenmantel dreht sich dann mit dem Verseilschlag.
Mit der in 2 dargestellten Verseileinrichtung kann auch statt SZ-Verseilung eine Gleichschlagverseilung durchgeführt werden, wenn die Elemente RE und RA nur in einer Richtung rotiert werden und auch die Aufwickeltrommel AT sowie der Ablauf des Zentralelementes CE1 rotiert wird.
In 3 ist im Schnitt ein Extruderkopf EK2 dargestellt, dem Verseilelemente AD1 bis ADn zugeführt werden. Im Gegensatz zu 1 ist hier kein Zentralelement vorgesehen, d.h. es werden nur einzelne Adern AD1–ADn miteinander verseilt bzw. verwürgt und zwar ebenfalls vorteilhaft in unterschiedlichen Verseilrichtungen, wie dies durch den Pfeil PF4 angedeutet ist. Das Material MMA2 für den Mantel MA2 des zu erzeugenden Kabels CA2 trifft hier bereits auf Adern AD1 bis ADn in einem Punkt, wo diese noch ausreichend voneinander entfernt sind. Dies bedeutet, daß ohne Schwierigkeiten der gesamte Innenraum des Verseilbündels SB2 vollständig mit dem Mantelmaterial MMA2 gefüllt wird. Als Verseileinrichtung kann für einen Extruderkopf entsprechend 3 bevorzugt auch ein Rohrspeicher verwendet werden, der unmittelbar vor dem Einlauf in eine rotierende Loch- oder Führungsplatte ET21 angeordnet wird, welche der Einführung und Weiterleitung der Adern AD1–ADn dient und welche dementsprechend n-ringförmig angeordnete Bohrungen aufweist.
Im letzteren Fall wird die Seele schon verseilt bevor das Mantelmaterial auf die Seele trifft. Das Mantelmaterial funktioniert in diesem Falle als Rotationssperre.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Kabels (CA1), bei dem die einzelnen Adern (AD1 bis ADn) einer Verseileinrichtung (RE, RA) zugeführt werden, die ein Verseilbündel (SB1) erzeugt, wobei auf das so hergestellte Verseilbündel (SB1) mittels eines Extruderkopfes (EK1) das Material (MMA1) für den Kabelmantel (MA1) aufgebracht wird und der Verseilpunkt für die Verseilung im Bereich des Extruderkopfes (EK1) liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Adern (AD1 bis ADn) jeweils eine Hohlader mit mehr als einem Lichtwellenleiter umfassen und mit dem Material (MMA1) für den Kabelmantel (MA1) bereits in Kontakt gebracht werden, wenn oder bevor sie vollständig zum Verseilbündel (SB1) verseilt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Adern (AD1–ADn) auf ein zentrales, vorzugsweise zugfestes, Element (CE1) aufgeseilt werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zentralelement (CE1) mit einer Schicht aus weichem Füllmaterial versehen wird, bevor es in den Extruderkopf (EK1) eingeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Material (MMA1) in die Außenzwickel (AZ) des Verseilbündels (SB1) eingebracht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Material (MMA1) auch in Innenzwickel (IZ) des Verseilbündels (SB1) eingebracht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kabel (CR1) nach dem Verlassen des Extruderkopfes (EK1) in eine Kühleinrichtung (KE) eingeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verseilung mit unterschiedlicher Verseilrichtungen durchgeführt wird.
Vorrichtung zur Herstellung eines Kabels mittels einer Verseileinrichtung (RE, RA), welcher einzelne Adern (AD1–ADn) zur Bildung eines Verseilbündels (SB1) zugeführt werden und bei dem ein Extruderkopf (EK1) zur Aufbringung eines Materials (MMA1) für den Kabelmantel (MA1) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Adern (AD1–ADn) jeweils eine Hohlader mit wenigstens zwei Lichtwellenleitern umfassen und im Inneren des Extruderkopfes so geführt sind, daß sie mit dem Material (MMA1) für den Kabelmantel (MA1) in Kontakt kommen, wenn oder bevor sie vollständig zum Verseilbündel (SB1) verseilt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß vor und/oder nach dem Extruderkopf (EK1) eine der Verseilung, insbesondere mit unterschiedlichen Verseilrichtungen, dienende Verseileinrichtung (RB, RA) angeordnet ist.