DE2507648A1

DE2507648A1 - Optisches kabel fuer nachrichtenuebertragungszwecke

Info

Publication number: DE2507648A1
Application number: DE19752507648
Authority: DE
Inventors: Wulf-Dieter Dr Seiffert; Detlef Ing Grad Tscharntke
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1975-02-19
Filing date: 1975-02-19
Publication date: 1976-09-02

Description

Optisches Kabel für ITachrichtenübert agungszwecke Bei der Entwicklung von Nachrichtenkabeln wird neuerdings die Möglichkeit berücksichtigt, Nachrichten nicht wie bisher auf elektrischem Regel sondern optisch, d .h. mittels Lichtwellen zu übertragen (Zeitschrift "Elektrotechnik", September 1974, Seite 14 ff). Bei der optischen Nachrichtenübertragung mit Hilfe von Kabeln werden dabei an Stelle elektrischer Bei ter als Übertragungselemente Glasfasern verwendet, die zur Führung von Lichtstrahlen dienen. Derartige Glasfasern bestehen in aller Regel aus einem Kern, dessen IIaterial einen höheren Brechungsindex aufweist, und aus einer diesen Kern umgebenden Hülle aus einem Material mit kleinerem Brechungsindex.
Bei der Konstruktion optischer Kabel ist insbesonders di mechanische Empfindlichkeit der Glasfasern zu berücksichtigen. Diese müssen daher gegen Zug-, Druck- und Biegebeanspruchungen gesichert werden. Bei einem bekannten optischen Kabel ist hierzu im Zentrum der Kabelseele ein zugfestes Verstärkungselement angeordnet, auf das zunächst eine Schicht aus einem beispielsweise verschäumten Kunststoff aufgebracht ist. Auf dieser Schicht sind die optischen Übertragungselement;e in einer oder mehreren Lagen angeordnet. Über den aufgewickelten Ubertragungselementen befindet sich eine weitere Schicht aus einem verschäumten kunststoff, anschließend eine offene Bespinnung aus einem Metallband und der eigentliche Kabelmantel aus einem Kunststoff wie beispielsweise Polyäthylen (DT-OS 2 355 854). Bei einer anderen bekannten Konstruktion sind die optischen Ubertragungselemente in einer oder mehreren Verseillagen um einen langgestreckten, zentralen, zugfesten Kern angeordnet. Die Verseillagen sind unmittelbar von einem äußeren Kunststoffmantel umgeben (DT-OS 2 355 855). Weiterhin ist ein optisches Kabel in flacher Ausführung bekannt, bei dem zugfeste Elemente und optische Übertragungselemente abwechselnd in einer Ebene nebeneinander angeordnet sind (DT-OS 2 328 490).
Bei diesen bekannten Konstruktionen für optische Kabel sind die optischen Übertragungselemente mit den zugfesten Elementen mechanisch gekoppelt. Daher wirken sich mechanische Beanspruchungen der zugfesten Elemente stets auch auf die optischen Übertragungselemente aus. Demnach werden in den optischen ubertragungselementen Spannungen wirksam, die die Übertragungsei genschaften der Glasfasern beeinträchtigen oder sogar zur Zerstörung der Glasfasern führen können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei optischen Kabeln den mechanischen Schutz der optischen Übertragungselemente zu verbessern.
Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von einem optischen Kabel für lTachrichtenübertragungszwecke aus, bei dem die optischen Übertragungselemente und zugfeste Elemente in einer gemeinsamen Umhüllung angeordnet sind. Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, daß die optischen Übertragungselemente und die zugfesten Elemente in der Wandung eines elastisch deformierbaren, hohlen Schlauches angeordnet sind und daß der Schlauch in einem ihn mit Abstand umgebenden, metallenen, zugfesten Rohr angeordnet ist.
Ein derartiges optisches Kabel, daß also durch eine im Querschnitt kreisförmige Anordnung der optischen Übertragungselemente gekennzeichnet ist, bietet vor allein Schutz gegen Beanspruchungen der optischen Übertragungselemente bei einer Biegung des Kabels um seine Längsachse. Bei derartigen Biegungen, wie sie bei der Herstellung und beim Verlegen des Kabels auftreten, wird nämlich der Schlauch infolge der eingebetteten zugfesten Elemente elastisch verformt, wodurch vor allem an den Biegestellen des Kabels sonst unvermeidliche Längenänderungen der optischen Übertragungselemente weitestgehend kompensiert werden. Die Deformation des Schlauches führt also dazu, daß die optischen Übertragungselemente sich annähernd in der neutralen Biegeachse des Kabels befinden.
Der mechanische Schutz der optischen Übertragungselemente kann dadurch verbessert werden, daß in der Wandung des Schlauches radiale Kammern vorgesehen sind, in denen jeweils ein oder mehrere optische Übertragungselemente lose mit Überlänge eingelegt sind. Dadurch ist sichergestellt, daß sich Zugbeanspruchungen jeglicher Art auf die optischen Übertragungselemente nur dahingehend auswirken, daß die Überlänge in den radialen Kammern reduziert wird. Eine elastische Dehnung der Ubertragungselemente wird dadurch unterbunden.
Die in dem elastisch deformierbaren c£auch vorgesehenen raiialen Kammern sind zweckmäßig nach außen lippen- oder deckelfö@mig abgeschlossen, um beim Einer engen der optischen Übertragungselemente in diese Kammern ein anschließendes Herausfallen zu verhindern.
X-e bereits erwähnt, befindet sich der elastisch deformierbare Schlauch in einem ihn mit Abstand umgebenden metallenen, zugestern Rohr. Dieses Rohr schützt die optischen Übertragungselemente Insbesondere gegen Druckbeanspruchungen und nimmt -e-as Zugbeanspruchungen des optischen Zabels auf. Das Rohr @ä@@ sich beispielsweise wie ein Außenleiter von Koaxialkabeln hersvellen, d.h. durch Formung eines längseinlaufenden Bandes einem Rohr, dessen Bandkanten stumpf aneinander stoßen und miteinander verschweißt sind oder dessen Bandkanten stumpf aneinander stoßen oder einander überlappen, und bei dem dieses Rohr mit einer Bespannung aus einem metallband umgeber ist.
Ein Element, das aus dem elastisch deformierbaren Schlauch mit den eingebetteten optischen Übertragungselementen und den zugfesten Elementen sowie dem metallenen Rohr besteht, kann bei ausreichender Übertragungskapazität die Kabelseele eines optischen Kabels bilden, das dann in'aller Regel noch einen weiteren Schutzmantel aufweist. Es besteht aber auch die Möglichkeit, mehrere solcher Elemente zu einer Kabelseele zu verseilen, die dann in ihrerseits mit einem Schutzmantel, dem eigentlichen Kabelmantel, umgeben ist. Da die Elemente im übrigen in ihren äußeren Abmessungen und in ihren mechanischen Eigenschaften den bekannten Koaxialtuben elektrischer Nachrichtenkabel angeglichen werden Können, ist es weiterhin möglich,in'derartigen Kabeln wahlweise den Einsatz von Koaxialtuben oder von optischen Elementen vorzusehen.
Um trotz der hinsichtlich Druckbeanspruchungen des Kabels weseitlichen Entkopplung zwischen dem zugfesten metallenen Rohr und dem elastisch deformierbaren Schlauch eine feste räumliche Zuordnung dieser Elemente sicherzustellen, kann der die optischen Übertragungselemente tragende, elastisch deformierbare Schlauch mit siner folienartigen Umhüllung umgeben sein, die die seitlich mit längsverlaufenden, stegartigen Lappen versehen ist. Die stegarttgen Lappen versehen ist, Die stegartigen Lappen dieser @mhüllung, die beispielsweise aus zwei längseinlaufenden, an ihren Bandkanten verschweißten Folien besteht, bewirken ein Reibschluß zwischen dem elastisch deformierbaren Schlauch und dem zugfesten metalleren Rohr.
Bei der Heretellung eines gemäß der Erfindung aus@ebildeten optischen kabels geht man zweckmäßig dersrt vor, daß die optischen Übertragungsslemente in die Kemmer@ des konti@@ierlich in Längsrichtung bewegten, die zugfesten Elemente erthaltenden Schlauches schiebend eingelegt werden und daß der Schlauch unmittelbar anschließend mit der folienartigen @mhüllung aus zwei seitlich verklebten oder verschwelßten Bändern umgeben, nachfolgend mit dem metallenen zugfesten Rohr umgeben und anschließend aufgewickelt wird. Bei einem derartigen Vorgehen ist sichergestellt, daß die optischen Übertragungselemente beim Durchlaufen der Abzugeinrichtung und beim Einlaufen in die Aufwickeleinrichtung nicht verletzt werden. Somit übernimmt das zugfeste Rohr bereits beim Fertigungsvorgang den mechanischen Schutz der optischen Übertragungselemente.
Ausführungsbeispiele von gemäß der Erfindung ausgebildeten optischen Kabeln sowie eine Vorrichtung zur Herstellung derartiger Kabel sind in den Figuren 1 bis 7 dargestellt.
Das in Figur 1 dargestellte Element 10 eines optischen Kabels zeigt folgenden Aufbau: In einen elastisch deformierbaren, hohlen Profilschlauch 11 aus einem thermoplastischen Kunststoff sind abwechselnd zugfeste Elemente 13 eingebettet und optische Übertragungselemente 14 eingelegt. Die optischen Übertragungselemente befinden sich dabei in Kammern 12, die in Umfangsrichtung des Schlauches mit Stegen 13 einander abwechseln. In diese Stege sind die zugfesten Elemente 13 eingebettet.
Die radial angeordneten Kammern 12 sind nach außen mit den Lippen 16 verschlossen, um ein Herausfallen. der optischen Ubertragungselemente 14 zu verhindern.
Der mit den optischen Übertragungselementen und den zugfesten Elementen versehene Schlauch 11 ist mit der folienartigen U.mhüllung 17 versehen, die aus zwei zum Kern längsverlaufenden Bolien gebildet ist, deren Bandkanten verklebt oder verschweißt sind. Die miteinander verbundenen Bandkanten bilden dabei längsverlaufende, stegartige Lappen 18, mit denen ein Reibungsschluß zwischen dem-umhüllten Schlauch und dem diesen umhüllten Schlauch mit Abstand umgebenden metallenen Rohr 19 herbeigeführt wird. Das Rohr 19 ist aus einem längseinlaufenden Metallband geformt, dessen Bandkanten stumpf aneinander stoßen und miteinander verschweißt sind.
Figur 2 zeigt das in Figur 1 dargestellte Ausführungsbeispiel unter dem Einfluß einer Biegebeanspruchung. Hierbei ist zu erkennen, daß der Schlauch elastisch deformiert wird und daß die optischen Übertragungselemente sich annähernd in der neutralen Biegeachse des Elementes 10 befinden. Hierdurch sowie durch die lose Anordnung der optischen Übertragungselemente in den Kammern des elastischen Schlauches ist die Einwirkung von Zugbeanspruchungen auf die optischen Übertragungselemente praktisch ausgeschlossen.
Bei dem in Figur 3 dargestellten Element 20 eines optischen Kabels ist der elastisch deformierbare Schlauch 21 derart ausgebildet, daß die zugfesten Elemente auf einem teilkreis liegen, dessen Radius kleiner als derjenige Teilkreis ist, auf dem die Mittel- oder Schwerpunkte der radialen Kammern 22 liegen, in denen die optischen Übertragungselemente 24 lose mit Überlänge angeordnet sind. Der elastisch deformierbare Schlauch 21 ist in gleicher ,weise wie bei dem Ausführungsbeispiel in Figur 1 mit einer folienartigen Umhüllung 17 umgeben, die stegartige Lappen 18 trägt. Darüber befindet sich das zugfeste metallene Rohr 19.
Figur 4 läßt erkennen, daß auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 unter dem Einfluß von Biegebeanspruchungen eine Verlagerung der optischen Wbertragungselemente in die Ebene der neutralen Biegeachse des Elementes erfolgt.
Bei den Ausführungsbeispielen der Figuren 1 bis 4 sind die optischen Übertragungselemente' einzeln lose in den Kammern- angeordnet. Hinsichtlich einer festen Zuordnung der Übertragungselemente einer Kammer kann es zweckmäßig sein, die optischen Ubertragungselemente in Form einer Bandleitung in die Kammern einzubringen.
Die Figuren 5 und 6 zeigen ein Ausführungsbeisiel, bei dem der elastisch deformierbare Schlauch 30 aus einem flachen Band 31 gebildet ist, dessen Bandkanten stumpf miteinander verklebt oder verschweißt sind. In das Band 31 sind zugfeste Elemente aus beispielsweise Stahldrähten oder Glasfasern eingebettet, wobei diese Einbettung beispielsweise bei einer Formung des Bandes 31 durch Extrusion oder bei Formung des Bandes aus zwei miteinander verklebten Einzelbändern 32 und 33 vorgenommen wurde. In dem Band 31 sind Schlitze 34 vorgesehen, an deren Fuß sich Kammern zur Aufnahme eines optischen Übertragungselementes 36 befinden. Bei der Formung des Bandes zum Schlauch kommen diese Schlitze auf der Innenseite des Schlauches zu liegen und schließen sich dabei selbsttätig.
Die Herstellung eines gemäß Figur 1 ausgebildeten Elementes erfolgt beispielsweise nach folgendem Verfahren,/5Uessen Durchführung die in Figur 7 dargestelite Vorrichtung geeignet ist.
Der die zugfesten Elemente enthaltende, elastisch deformierbare Schlauch 11 läuft von einer Vorratseinrichtung 1 ab und wird mit Hilfe einer Abzugeinrichtung Dz kontinuierlich fortbewegt. Zwischen zwei nicht näher dargestellten Führungsnippel werden die optischen Übertragungselemente 4, die sjch in Vorratsbehältern 2 befinden, mit Hilfe von Vorschubeinrichtungen 3 und 2'ührungsrohren 3' in die radialen Kammern des elastisch deformierbaren Schlauches 11 mit Überlänge eingelegt. Zum synchronisierten Antrieb der Vorschubeinrichtungen 3 ist die Antriebseinrichtung 4 vorgesehen.
Nach dem Einlegen der optischen Übertragungselemente in die radialen Kammern des elastisch deformierbaren Schlauches wird auf diesen eine folienartige Umhüllung aufebracht. Hierzu laufen von Vorratseinrichtungen 5 Bänder 17' ab, die mit einer Verklebe- oder einer Verschweißeinrichtung 6 an ihren Bandkanten miteinander verbunden werden. Anschließend wird um diese Gebilde ein zugfestes Metallrohr geformt. Hierzu wird ein Metallband 19' verazendet, daß von der Vorratseinrichtung 7 abläuft und mit Hilfe der Formwerkzeuge 71 und 72 zum Rohr geformt wird, wobei anschließend die Bandkanten mit Hilfe der Schweißeinrichtung 73 miteinander verschweißt werden.
Das derart fertiggestellte Element 10 läuft über die Abzugeinrichtung 8 in eine nicht näher dargestellte Aufwickeleinrichtung ein, 11 Ansprüche 7 Figuren

Claims

Patentansprüche (1.) Optisches Kabel für Nachrichtenübertragungszwecke, bei dem die optischen Übertragungselemente und zugfesten Elemente in einer gemeinsamen Umhüllung angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Übertragungselemente (14) und die zugfesten Elemente (15,25) in der Wandung eines elastisch deformierbaren, hohlen Schlauches (11,21,30) angeordnet sind und daß der Schlauch in einem ihn mit Abstand umgebenden metallenen, zugfesten Rohr (19) angeordnet ist.
2. Optisches Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wandung des Schlauches (11,21) radiale Kanmern (12, 22) vorgesehen sind, in denen jeweils ein oder mehrere optische Übertragungselemente (14) lose mit Überlänge eingelegt sind.
3. Optisches Kabel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (12,22) nach außen lippen- oder deckelförmig (16,23) abgeschlossen sind.
4. Optisches Kabel nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in Umfangsrichtung des Schlauches (11) Kammern (12) mit eingelegten optischen Übertragungselementen (14) und Stege (13) mit eingebetteten zugfesten Elementen (15) einander abwechseln.
5. Optisches Kabel nach eInem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die 1ittel- oder Schwerpunkte der Kammern (22) auf einem Teilkreis liegen, dessen Raduis größer als der Teilkreis der zugfesten Elemente (25) ist.
6. Optisches Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch (30) aus einem längseinlaufend zum Schlauch geformten flachen Band 1)besteht.
7. Optisches Kabel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Ubertragungselemente (36) und die zugfesten Elemente (35) in das flache Band (31) eingebettet sind.
8. Optisches Kabel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Übertragungselemente (36) über Schlitze (34) in das flache Band eingelegt sind, die nach der Formung des Bandes zum Schlauch auf der Innenseite des Schlauches liegen.
9. Optisches Kabel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das flache Band aus zwei oder mehr miteinander verklebten oder verschweißten Schichten oder Folien (32,33) besteht, zwischen denen die optischen Ubertraglangsele.mente und die zugfesten Elemente angeordnet sind.
10.0ptisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der elastisch deformierbare Schlauch unmittelbar von einer folienartigen, seitlich mit längsverlaufenden, stegartigen Lappen (18) versehenen Umhüllung (17) aus einem Kunststoff umgeben ist.
11.Verfahren zur Herstellung eines optischen Kabels nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Übertragungselemente (14) in die Kammern des kontinuierlich in Längsrichtung bewegten, die zugfesten Elemente enthaltenen Schlauches (11) schiebend eingelegt werden und daß der Schlauch unmittelbar anschließend mit der folienartigen Umhüllung aus zwei seitlich verklebten oder verscheißten Bändern (17') umgeben, nachfolgend mit dem metallenen, zugfesten Rohr (19') umgeben und anschließend aufgewickelt wird.

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