DE2507649A1

DE2507649A1 - Optisches kabel fuer nachrichtenuebertragungszwecke

Info

Publication number: DE2507649A1
Application number: DE19752507649
Authority: DE
Inventors: 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 Nachrichtenübertragungszwecke Bei der Entwicklung von Nachrichtenkabeln wird in neuerer Zeit die Möglichkeit berücksichtigt, Nachrichten nicht wie bisher auf elektrischem Wege, sondern optisch, d.h. mittels Lichtwellen zu übertragen. Bei der optischen Nachrichtenübertragung mit Hilfe von ICabeln werden dabei an Stelle elektrischer Leiter als Übertragungselemente Glasfasern verwendet, die zur Führung eines oder mehrerer Lichtstrahlen dienen. Solche Glasfasern bestehen in aller Regel aus einem Kern, dessen Material einen höheren Brechungsindex aufweist, und aus einer diesen Kern umgebenden Tülle aus einem Material mit kleinerem Brechungsindex.
Bei der Konstruktion optischer gabel sind insbesondere di.e mechanischen Eigenschaften der Glasfasern zu berücksichtigen.
Die mechanisch empfindlichen Glasfasern müssen demnach gegen Zug-, Druck-, und Biegebeanspruchungen gesichert werden. Bei einem bekannten optischen Kabel wird dies durch folgenden Kabelaufbau angestrebt: Im Zentrum der Kabelseele ist ein Verstärkungselement aus verseilten Stahldrähten angeordnet, auf das zunächst eine Schicht aus einem beispielsweise verschäumten Kunststoff aufgebracht ist. Auf dieser Schicht sind die optischen Übertragungselemente in einer oder mehreren lagen angeordnet. Hierzu sind optische Fasern in einem flexiblen, flachen Haltebau teil beiestigt, der schraubenlinienförmig um den zentralen zugfesten Kern gewickelt ist. Über den aufgewickelten Übertragungselementen befindet sich eine weitere Schicht aus einem verschäumten Kunststoff, anschließend eine offene Bespinnung aus einem Metallband und der eigentliche Mantel aus einem Kunststoff wie beispielsweise Polyäthylen (D2-OS 2 355 854). Bei einer anderen bekannten Konstruktion sind optische Übertragungselemente in mindestens einer Verseillage um einen langgestreckten zentralen, zugfesten Kern angeordnet, wobei über der Verseillage oder den Verseillagen, die teilweise aus isolierten elektrischen leitern bestehen können, unmittelbar ein äußerer Kunststoffmantel angeordnet ist. Dieser nunststoffmantel kann von einem weiteren Mantel aus einem Material mit niedrigen Reibungsbeiwert umgeben sein (D2-OS 2 355 855).
Als Übertragungselemente in optischen Kabeln kommen einzelne Glasfasern oder mehrere zu einem Bündel zusammengefaßte Glasfasern in Betracht. Eine spezielle Konstruktion für derartige Übertragungselemente sieht vor, daß um einen zentralen Kunststoffaden mehrere Glasfasern angeordnet sind. Der Kunststofffaden ist dabei im Querschnitt mit mehreren radialen Stegen ausgebildet, wobei die Glasfasern entlang Kanälen swisenen benachbarten Stegen des Querschnittes eingelegt und mittels einer Kunststoffhülle gesichert sind (D2-OS 2 347 408).
Bei diesen bekannten Konstruktionen für optische Kabel sind die optischen Übertragungselemente mit den zugfesten Elementen mechanisch gekoppelt. Daher wirken sich mechanische 3eanspruchungen der zugfesten Elemente stets auch ad die optischen Übertragungselemente aus. Demnach werden in den optischen Übertragungselementen Spannungen wirksam, die die Übertragungseigenschaften der Glasfasern beeinträchtigen und sogar zur Zerstörung der Glasfasern führen können.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei optischen Kabeln den Schutz der optischen Übertragungselemente gegen mechanische Beanspruchungen, wie sie bei Biegungen des Kabels sowie bei Zugbeanspruchungen und unter der Einwirkung von emperaturschwankungen auftreten können, zu verbessern.
Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von einem optischen Kabel für Ifachrichtenübertragungszwecke aus, bei dem optische Übertragungselemente auf einem zylindrischen Kern angeordnet sind und bei dem der mit den Übertragungselementen versehene Kern von einer Schutzhülle umgeben ist. Gemäß der Erfindung sind die optischen Übertragungselemente auf dem Kern mit Überlänge angeordnet, wobei der mit den optischen Übertragungselementen versehene Kern von einer folienartigen, seitlich mit längsverlaufenden, stegartigen Lappen versehenen Umhüllung aus einem Kunststoff umgeben und der die optischen Übertragungselemente tragende und mit der folienartigen Umhüllung versehene Kern in einem den Kern mit Abstand umgebenden, met-allenen zugfesten Rohr angeordnet ist.
Demnach wird bei einem glspmäß der Erfindung ausgebildeten Kabel die mechanische Entkopplung zwischen den optischen Übertragungselementen und den zugfesten Elementen zum einen dadurch erreicht, daß die optischen Übertragungselemente mit Über länge auf einen Kern aufgeseilt sind, wobei eine Dehnung dieses Kernes nicht zu Zugbeanspruchungen in den optischen Übertragungselementen, sondern lediglich zu einer Verringerung der ueberlänge der Übertragungselemente führt, während andererseits die auf das Kabel ausgeübten mechanischen Beanspruchungen im wesentlichen von dem den Kern mit Abstand umgebenden, metallenen zugfesten Rohr aufgenommen werden. Um trotz dieser Entkopplung zwischen dem zugfesten Mantel und der eigentlichen Kabelseele eine feste räumliche Zuordnung dieser Elemente sicherzustellen, ist der die Übertragungselemente tragende Kern mit einer folienartigen Umhüllung umgeben, die seitlich mit längsverlaufenden, stegartigen Lappen versehen ist. Die stegartigen Lappen dieser Umhüllung, die beispielsweise aus zwei längseinlaufenden, an ihren Bandkanten verschweißten Folienbändern besteht, bewirken einen Reibschluß zwischen der Kabelseele und dem Kabel mantel.
Der im Rahmen der Erfindung vorgesehene Kern dient im wesentlichen als Auflage für die optischen Übertragungselemente. Er besteht eweckmäßig aus einem Kunststoff, kann jedoch, um selbst größere mechanische Beanspruchungen aufnehmen zu können, mit einen zentralen Verstärkungselement oder mit Verstärkungselementen versehen sein.
Wie bereits erwähnt, sind bei dem neuen optischen Kabel die Ubertragungselemente mit Überlänge auf dem zylindrischen Kern angeordnet, so daß sich eine-lose Auflage der Übertragungselemente auf dem Kern ergibt. Um hierbei gegebenenfalls Überschlagungen der Übertragungselemente zu unterbinden, kann es zweckmäßig sein, die optischen Übertragungselemente auf dem Kern mittels in Abständen angeordneten ringförmigen Ealteelementen zusätzlich zu fixieren. In diesem Fall ist die Übzrlänge der Übertragungselemente jeweils zwischen zwei benachbarten Halteelementen gegeben.
Um die optischen Übertragungselemente mit Überlänge auf dem zylindrischen Kern anzuordnen, geht man in Weiterbildung der Erfindung zweckmäßig derart vor, daß der im kontinuierlichen Fertigungsablauf in Längsrichtung bewegte Kern vorübergehend tordiert wird, daß auf den jeweils vorübergehend tordierten Abschnitt des Kernes die optischen Übertragungselemente mit einer mit der Torsionsrichtung übereinstimmenden Schlagrichtung aufgeseilt werden und daß anschließend die vorübergehende torsion des Kernes aufgehoben und die folienartige Umhüllung sowie die metallene Schutzhülle auf den Kern aufgebracht werden.
Bei einem derartigen Vorgehen werden also die optischen Ubertragungselemente auf einen jeweils vorübergehend tordierten Abschnitt des Kernes aufgebrachte Bei der anschließenden Aufhebung dieser Torsion erhält der Kern wieder seine ursprüngliche Faserlängsrichtung, wobei gleichzeitig ein Aufseilen der aufgebrachten Übertragungselemente erfolgt, das zu der im Rahmen der Erfindung vorgesehenen Überlänge der optischen Übertragungselemente führt. Zweckmäßig werden bei einem derartigen Herstellungsvorgang die optischen Übertragungselemente mit einer Schlaglänge auf den Kern aufgeseilt, die kürzer als die Schlaglänge der Verdrehung des Kernes ist. Dadurch wird erreicht, daß die optischen Übertragungselemente nach der Rückdrehung des Kernes mit einer verbleibenden Restachlaglänge auf dem Kern angeordnet sind, also spiralförmig um diesen verlaufen. Das Verbleiben einer Restachlaglänge ist vor allem im Hinblick auf die Beibehaltung der Folge der optischen Übertragungselemente in der Kabelseele empfehlenswert. Das Maß der Ueberlänge wird im übrigen durch den mittleren Steigungswinkel der optischen Übertragungselemente sowie der Drallänge des Kernes beim vorübergehenden Verdrehen bestimmt.
Sofern bei dem neuen Kabel eine zusätzliche Fixierung der optischen Übertragungselemente auf dem Kern mittels in Abständen angeordneten ringförmigen Halteelementen vorgesehen ist, müssen diese ebenfalls im Bereich des jeweils tordierten Abschnittes des Kernes aufgebracht werden. Damit wird erreicht, daß die Lagenzuordnung der optischen Übertragungselemente innerhalb der Kabelseele streckenweise und in wiederkehrenden Abständen im Kabel fixiert bleibt. Die Überlängen der optischen Übertragungselemente bilden sich hierbei jeweils zwischen zwei ringförmigen Haltellementen aus.
Die beim Aufbringen der optischen Übertragungselemente auf den Kern vorgesehene Torsion des-ernes erfolgt zweckmäßig mit Hilfe einer den Kern von außen kraftschlüssig oder formschlüssig erfassenden Verdrehungsvorrichtung, die zwischen einem den Iiern enthaltenden, raumfest angeordneten Vorratsbehälter und einem den umhüllten Kern abziehenden Scheibenabzug angeordnet ist.
Hierbei kommt es weiterhin darauf an, daß in Durchlaufrichtung des Kernes gesehen vor dieser Verdrehungsvorrichtung ein Verseilkorb mit Vorratsspulen für die optischen Übertragungselemente und ein diesem Verseilkorb zugeordneter Verseilnippel angeordnet sind, daß der Verseilkorb mit gleicher Drehrichtung und größerer oder höchstens gleicher Drehzahl wie die Verdrehungsvorrichtung umläuft und daß zwischen der Verdrehungsvorrichtung und dem Scheibenabzug eine Vorrichtung zum Aufbringen der folienartigen Umhüllung des Kernes und eine Vorrichtung zur Formung der metallenen Schutzhülle angeordnet sind.
Die Formung der metallenen Schutzhülle vor dem Einlaufen der Kabelseele in die Abzugsrichtung stellt sicher, daß die optischen Übertragungselemente beim Durchlaufen der Abzugseinrichtung nicht beschädigt werden. Somit übernimmt die metallene Schutzhülle bereits beim Fertigungsvorgang den mechanischen Schutz der optischen Übertragungselemente. Diese Schutzhülle wird zweckmäßig aus einem längseinlaufenden Metallband geformt, dessen Bandenden sich beispielsweise überlappen oder stumpf aneinander stoßen und das mit einer Bespinnung versehen ist, oder dessen stumpf aneinander stoßende Bandkanten miteinander verschweißt werden. Die Herstellung derartiger Rohre ist bei der Fertigung von kußenleitern für Koaxialkabel an sich bekannt.
Ausführungsbeispiele von gemäß der Erfindung ausgebildeten optischen ICabeln sowie einer Vorrichtung zur Herstellung derartiger Kabel sind in den Figuren 1 bis 4 dargestellt.
Das in Figur 1 dargestellte Element 1 eines optischen Kabels zeigt folgenden Aufbau: Auf einen zylindrischen Kern 10, der aus einem zylindrischen Kunststoffprofil 12 mit zentralem Verstärlamgselement 11 besteht, sind optische Übertragungselemente 13 in Form einer Verseillage aufgebracht. Der mit dem Ubertragungselementen versehene Kern ist von der folienartigen Umhüllung 14 umgeben, die aus zwei zum Kern längsverlaufenden Folien gebildet ist, deren Bandkanten verklebt oder verschweiSt sind. Die verbundenen Bandkanten bilden dabei längsverlaufende stegartige Lappen, mit denen eintbibungsschluß zwischen dem umhüllten Kern und dem den umhüllten Kern mit Abstand umgebenden metallenen Rohr 17 herbeigeführt wird. Dieses Rohr ist aus einem längseinlaufenden Metallband geformt, dessen Bandkanten stumpf aneinander stoßen und miteinander verschweißt sind.
Ein in Bigur 1 dargestellte Element 1 kann unmittelbar als optisches Kabel dienen, auf das gegebenenfalls noch eine äußere Schutzhülle in Form eines Kunststoffmantels aufgebracht wird. Bs kann aber auch zusammen m t mehreren gleichartigen Elementen zu einer Kabelseele verseilt werden, wie es beispielsweise für Kabel mit Koaxialpaaren üblich ist, worauf diese Kabelseele mit einem weiteren Schut~mantel umgeben wird * Bei dem in Figur 2 dargestellten Element 2 eines optischen Kabels besteht der Kern 21 lediglich aus Kunststoff. Vor dem Aufbringen einer folienartigen Umhüllung 24 sind die optischen Übertragungselemente mit Hilfe von ringföi'migen Halteelementen 22 auf dem Kern fixiert. Hierbei handelt es sich am radial geschlitzte Kreisringsprofile aus Kunststoff oder Gummi, die seitlich auf den die optischen Übertragungselemente 13 tragenden Kern 21 aufgeschoben sind. Die folienartige Umhüllung 24 trägt in gleicher Weise wie bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel seitlich längsverlaufende stegartige Lappen 25 und 26. Das zugfeste Rohr 17 entspricht dem Rohr in Figur 1.
Zur Herstellung eines gemäß Figur 2 ausgebildeten Elementes eines optischen Kabels dient die in Figur 3 dargestellte Vorrichtung. Bei dieser Vorrichtung läuft der zylindrische Kern 21 von einer Ablaufeinrichtung 30 ab und wird mit ililfe der Abzugseinrichtung 42 durch die Herstellungsvorrichtung gezogen und anschließend auf eine nicht näher dargestellte Aufwickeleinrichtung aufgetrommelt.
Unmittelbar hinter der Ablaufeinrichtung 30 befindet sich der Verseilkorb 31, in dem Vorratsspulen 32 mit optischen Ubertragungselementen 13 angeordnet sind. Der Verseilkorb 31, durch dessen Achse der Kern 21 hindurchläuft, läuft mit stets gleichbleibender Drehrichtung und Drehzahl um. Die optischen Übertragungselemente werden in einem Verseilnippel 3.4 auf den Kern 21 aufgeseilt. Hinter dem Verseilnippel 34 ist eine Verdrehungseinrichtung 43 angeordnet, die mit gleicher Drehrichtung wie der Verseilkorb 31, jedoch mit geringerer Drehzahl umläuft. Unter Einwirkung dieser Verdrehungseinrichtung wird der Kern 21 im Bereich zwischen dem Einlaufnippel der Verseilkorbes 31 und der Verdrehungsvorrichtung 43 tordiert.
Diese Torsion wird im Zuge des Fertigungsvorganges hinter der Verdrehungseinrichtung 43 wieder aufgehoben, wobei ein Aufseilen der optischen Übertragungselemente 32 erfolgt. Auf den derart behandelten Kern wird anschließend eine folienartige Umhüllung aufgebracht, wobei die hierzu verwendeten Bänder 24' von Vorratseinrichtungen 35 bzw. 36 ablaufen und nach dem Durchlaufen von nicht näher bezeichneten Umlenkrollen mit einer Schweiß- oder Klebeeinrichtung 37 an ihren Bandkanten verbunden werden.
Anschließend durchläuft der mit der folienartigen Umhüllung versehene Kern eine Einrichtung zur Formung des metallenen, zugfesten Rohres 17, die aus den Formwerkzeugen 39 und 40 sowie der Schweißeinrichtung 41 besteht.
Zwischen dem Verseilnippel 34 und der Verdrehungsvorrichtung 43 ist eine Einrichtung 44 zum taktartigen Aufbringen von ringförmigen Halteelementen 22 vorgesehen.
Weiterhin ist innerhalb des Verseilkorbes 31 die Verdrehungsvorrichtung 53 angeordnet, die mit gleicher Drehrichtung und mit gleicher Drehzahl wie die Verdrehungseinriohtung 43 umläuft. Durch Verwendung dieser zweiten Verdrehungseinrichtung wird erreicht, daß sich die vorübergehende Torsion des Kernes 21 nur im Bereich zwischen dem Einlaufnippel des Verseilkorbes und der Verdrehungseinrichtung 33 ausbildet und daß diese erzielte Verdrehung im Bereich zwischen den beiden Verdrehungseinrichtungen 33 und 43 konstant gehalten wird, so daß sich nach dem Aufseilen der optischen Übertragungselemente 13 auf den Kern 21 keine weitere Tosrion des Kernes 21 ergibt.
Damit werden mögliche übermäßige Beanspruchungen der optischen Übertragungselemente unterbunden.
Figur 4 zeigt im Querschnitt ein Detail der Vorrichtung zum Aufbringen der ringförmigen Halteelemente 22 auf den mit den optischen Übertragungselemente versehenen Kern 21. Hierzu ist ein Spreizelement 46 zum Aufspreizen der Halte elemente 22 vorgesehen, über daß die Halteelemerte geschoben werden. Am Ende dieses Spreizelementes springen die Halteelemente auf den Kern 21. Hierbei werden die ringförmigen Halteelemente mit Hilfe der Schiene 45 geführt.
10 Ansprüche 4 Figuren

Claims

Patentansprüche 1. Optisches Kabel für Nachrichtenübertragungszwecke, bei dem optische Übertragungselemente auf einem zylindrischen Kern angeordnet sind und bei dem der mit den Ubertragungselementen versehene Kern von einer Schutzhülle umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Übertragungselemente (13) auf dem Kern (10,21) mit Überlänge angeordnet sind, daß der mit den optischen Übertragungselementen versehene Kern von einer folienartigen, seitlich mit längsverlaufenden, stegartigen Lappen 15,16;25,26) versehenen Umhüllung (14,24) aus einem YunststofJo umgeben ist und daß der die optischen Übertragungselemente tragende und mit der folienartigen Umhüllung versehene Kern in einem den Kern mit Abstand umgebenden, metallenen, zugfesten Rohr (17) angeordnet ist.
2. Optisches Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Kern (10) aus Kunststoff besteht und ein zentrales Verstärkungselement (1 1) enthält.
3. Optisches Kabel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Übertragungselemente auf dem Kern mittels in Abständen angeordneten ringfbrmigen Halteelementen (22) zusätzlich fixiert sind.
4. Optisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das metallene, zugfeste Rohr aus einem längseinlaufend mit überlappenden oder stumpf aneinander stoßenden Bandkanten geformten Metallband besteht und mit einer Bespinnung versehen ist.
5. Optisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das metallene, zugfeste Rohr (17) aus einem längseinlaufend mit stumpf aneinander stoßenden Bandkanten geformten Metallband besteht, dessen Bandkanten miteinander verschweißt sind.
6. Optisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kabelseele aus mehreren jeweils mit einem zugfesten Rohr umgebenen, optische Übertragungselemente tragenden Kernen besteht.
7. Verfahren zur Herstellung eines optischen Kabels nach einem der Anspruche 1 bis 6, bei dem die optischen Ubertragtmgselemente auf den Kern aufgeseilt und anschließend mit einer Schutzhül1e umgeben werden, dadurch gekennzeichnet, daß der in I,angsrichtwng kontinuierlich fortbewegte Kern (21) vorübergehend tordiert wird, daß auf den jeweils vorübergehend tordierten Abschnitt des Kernes die optischen Übertragungselemente (13) mit einer mit der Torsionsrichtung übereinstimmenden Schlagrichtung aufgeseilt werden, daß anschließend die vorübergehend Torsion des Kernes aufgehoben wird und die folienartige Umhüllung (24) sowie die metallene Schutzhülle (17) auf den Kern aufgebracht werden.
8. Vorrichtung zur Durchführüng des Verfahrens nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem den Kern (21) enthaltenden, raumfest angeordneten Vorratsbehälter (30) und einem den umhüllten Kern abziehenden Scheibenabzug (42) eine den Kern von außen kraftschlüssig oder formschlüssig erfassende Verdrehungsvorrichtung (43) angeordnet ist, daß in Durchlaufrichtung des Kernes gesehen vor dieser Verdrehungsvorrichtung ein Verseilkorb (31) mit Vorratsspulen (32) für die optischen Übertragungselemente (13) und ein diesem Verseilkorb zugeordneter Verseilnippel (34) angeordnet sind, daß der Verseilkorb mit gleicher Drehrichtung und größerer oder mindestens gleicher Drehzahl wie die Verdrehungsvorrichtung umläuft und daß zwischen der Verdrehungsvorrichtung und dem Scheibenabzug eine Vorrichtung (35,36,37) zum Aufbringen der folienartigen Umhüllung und eine Vorrichtung (38,39,40,41) zur Formung der metallenen Schutzhülle angeordnet sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Verseilnippel (34) und dem Vorratsbehälter (30) eine weitere Verdrehungsvorrichtung (33) angeordnet ist, die synchron mit der ersten Verdrehungsvorrichtung (43) umläuft.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Verseilnippel (34) und der erstgenannten Verdrehungsvorrichtung (43) eine Vorrichtung (44) zum Aufschieben ringförmiger Halteelemente (22) auf den die aufgeseilten optischen Übertragungselemente tragenden Kern angeordnet ist.