DE2525067C2 - Kabel mit einem Bündel optischer Fasern - Google Patents

Description

2. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungsteii (1) aus Stahldraht besteht.

3. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungsteil (1) aus einem Kunststoff besteht.

4. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungsteil (1) aus verstärktem Kunststoff besteht.

5. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungsteil (1) aus Kohlenstoffasern besteht

6. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungsteil (1) aus Glasfasern besteht.

7. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Zwischenschichten (3, 3') aus ungewebten bzw. ungesponnenen Kunststoffasern bestehen.

8. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Zwischenschichten (3, 3') aus geschäumtem Kunststoff bestehen.

9. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Zwischenschichten (3, 3') aus ungewebten bzw. ungesponnenen Glasfasern bestehen.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kabel mit einem die Querschnittsform eines Zylinders, Zylindermantels oder ähnlichen Körpers aufweisenden Bündel optischer Fasern.

Aus der DE-OS 23 28 490 ist ein Kabel mit einem Bündel optischer Fasern bekannt, das in einem Schutzmantel aus z.B. Propylen-Äthylen-Copolymer eingeschlossen ist. In diesem Schutzmantel befinden sich außerdem Verstärkungstei'e, die sich parallel zu dem Bündel aus optischen Fasern über die gesamte Länge des Kabels erstrecken. Diese Verstärkungsteile können aus verseilten Stahldrähten, einem guten elektrischen Leitermaterial oder aus Kohlenstoffasern bestehen. Vorzugsweise hat das Kabel einen flachen Querschnitt, wobei die Mittenachsen des optischen Faserbündels und der Verstärkungsteile in einer gemeinsamen sich über die Breitseite des Flachquerschnitts erstreckenden Ebene liegen.

Aus der DE-OS 23 55 853 ist ein Kabel mit einem

Bündel aus optischen Fasern bekannt, das ebenfalls ein sich über die Länge des Kabels erstreckendes Verstärkungsteil aufweist. Sowohl das Verstärkungsteil

b als auch die optischen Fasern sind in einem Einkapselungümaterial eingebettet, das eine Relativbewegung zwischen den eingebetteten Fasern verhindert oder zumindest stark reduziert.

Aus der DE-OS 23 55 854 ist ein Kabel mit optischen

ίο Fasern bekannt, bei dem die optischen Fasern in einem kreisringförmigen Querschnitt liegend angeordnet sind. Die optischen Fasern werden dazu auf einem Papierband, das mit Klebstoff beschichtet ist, festgelegt, wonach dieses die optischen Fasern tragende Papierband schraubenlinienförmig um einen Kern des Kabels gewickelt wird, der aus einem mit Kupfer ummantelten Stahldraht und einer diesen umgebenden Schicht aus verschäumtem Polyäthylen besteht Auf die so aufgebrachten optischen Fasern wird eine weitere Schicht aus verschäumtem Polyäthylen, auf diese ein Kupferband und schließlich auf dieses eine äußere Schutzhülle aus Polyäthylen aufgebracht. Die äußere Schutzhülle kann mit einem Mantel aus einem Material mit niedrigem Reibungskoeffizienten versehen sein.

Aus der US-PS 37 66 307 ist ein Kabel mit optischen Fasern bekannt, das gleichzeitig auch elektrische Leiter, Hydraulikleitungen und Schwimmelemente enthält, damit dieses Kabel bei einer Verlegung im Wasser schwimmen bzw. schweben kann.

Bei allen diesen bekannten Kabeln sind die optischen Fasern in dem Ummantelungs- oder Einbettungsmaterial so festgelegt, daß sie keine Relativbewegung gegenüber diesem ausführen können. Wirken daher starke äußere Kräfte örtlich begrenzt auf diese Kabel, so ist trotz des Verstärkungsteils ein Bruch einzelner optischer Fasern möglich.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kabel der genannten Art zu schaffen, das nicht nur eine starke Bruch- und Zugfestigkeit hat, sondern darüber hinaus die einzelnen optischen Fasern auch bei örtlich konzentriert angreifenden äußeren Kräften gegen Bruch sichert

Bei einem Kabel der genannten Art ist diese Aufgabe gemäß de: Erfindung gelöst durch die Kombination:

a) eines längs des Kabels angeordneten mechanischen Verstärkungsteils,

b) von Schichten mit niedriger Reibung, die das Bündel von optischen Fasern allseitig umgeben,

c) von polsternden, elastischen Zwischenschichten, die auf den den optischen Fasern jeweils abgewandten Seiten der Schichten mit niedriger Reibung angeordnet sind, und

d) einer Schutzschicht zum Schutz dieser Anordnung.

Durch die Kombination eines längs des Kabels angeordneten mechanischen Verstärkungsteils mit die optischen Fasern berührenden Schichten aus einem reibungsarmen Material sowie jeweils an diesen angrenzenden Zwischenschichten aus einem polsternden, elastischen Material, werden nicht nur auf das Kabel insgesamt wirkende Zug- und Biegekräfte von dem Verstärkungsteil aufgenommen, sondern außerdem auch alle örtlich wirkenden weiteren Kräfte durch die dämpfenden Zwischenschichten zumindest teilweise absorbiert, bevor sie auf die optischen Fasern einwirken können. Durch die reibungsarmen Schichten, die den optischen Fasern unmittelbar benachbart sind, wird darüber hinaus eine sehr leichtgängige Relativbewe-

gung zwischen den optischen Fasern und diesen Reibungsschichten zugelassen, wodurch die nicht von den dämpfenden Zwischenschichten absorbierten Kräfte an einer Übertragung auf die optischen Fasern praktisch gehindert werden. Bei einer örtlichen Verformung des Kabels infolge auf euen nur kleinen örtlichen Bereich wirkender großer äußerer Kräfte können daher die optischen Fasern relativ zu ihren Umgebungsmaterialien eine begrenzte Gleitbewegung ausführen, wodurch die Bruchgefahr der optischen Fasern prakJäch ausgeschlossen wird.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert, wobei die

Fi g. 1, 2 und 3 und 4 jeweils Querschnitte durch die Kabel zeigen.

Zunächst wird das im einzelnen in F i g. 1 dargestellte Kabel beschrieben. Es setzt sich aus folgenden Bauteilen zusammen: Einem Verstärkungsteil 1, das aus Stahldraht oder einer hochzugfesten Kunststoff-, insbesondere Kunstharzfaser, besteht, einer Kunststoff-Schicht 2, die das Verstärkungsteil 1 bedeckt, einer inneren polsternden, auf der Kunststoffschicht 2 vorgesehenen elastischen Zwischenschicht 3, die üblicherweise aus einem ungewebten bzw. ungesponnenen Kunststoff oder einer geschäumten Kunststoffschicht besteht, einer dünnen Schicht 4 mit niedriger Reibung, die auf der Zwischenschicht 3 vorgesehen ist, und einer weiteren dünnen Schicht 4' mit niedriger Reibung, die zwischen einer äußeren polsternden Zwischenschicht 3' und optischen Fasern 5 vorgesehen ist. Die optischen Fasern 5 werden im allgemeinen aus hochreinen Siliziumfasern mit ungefähr 200 μ Durchmesser hergestellt Schließlich wird eine Schutzschicht 6 aufgebracht, die aus einem Kunststoff bzw. Kunstharz, einem Metall oder gegebenenfalls aus einem zusammengesetzten Material besteht, das Kunststoff und Metall enthält. Dadurch entsteht ein Kabel von ungefähr 20 mm Durchmesser. Die optischen Fasern 5 können eine einzige Faser oder ein Bündel sein, das aus mehreren optischen Fasern zusammengesetzt ist.

Die Zwischenschicht 3' soll verhindern, daß sich die Beanspruchung bzw. Spannung, die durch Vei biegen des Kabels verursacht wird, auf der optischen Faser konzentriert Die Schutzschicht 6 besteht im allgemeinen aus einem gemischten Material, das eine Metallumhüllung und Kunststoff aufweist

Für die Schichten 4 und 4' können als Material mit niedriger Reibung Bänder verwendet werden, die beispielsweise aus Polyäthylen, Polyester, FEP, TEF und ähnlichen Materialien mit schlüpfrigen bzw. glatten Oberflächen hergestellt sein können.

Das Kabel aus den optischen Fasern, wie es in F i g. 1 dargestellt ist, wird Biegungs- und Zugkräften unterworfen, wenn es installiert oder transportiert wird. Dadurch werden Spann- und Biegekräfte auf die optischen Fasern, die in den Kabeln angeordnet sind, auf zwei verschiedene Weisen ausgeübt nämlich eine Spannung bzw. Dehnung längs des Kabels, wenn das ganze Kabel in seiner Längsausdehnung gezogen wird, und eine örtliche Kompression und Spannung, wenn das Kabel gebogen oder verdreht wird. Aufgrund solcher

örtlichen Beanspruchungen können die optischen Fasern oft brechen. Um diese innere Zugbeanspruchung oder die konzentrierte Biegebeanspruchung zu verringern, sind die polsternden Zwischenschichten 3 und 3' vorgesehen, zwischen denen sich die Schicht mit den optischen Fasern befindet Darüber hinaus sind zwischen den optischen Fasern und diesen Zwischenschichten Schichten mit niedriger Reibung angeordnet Durch diesen Aufbau können die optischen Fasern zwischen diesen Schichten in die Richtung gleiten, in der die auf die optische Faserschicht ausgeübte Spannung bzw. Dehnung verringert wird. Auf diese Weise wird die örtliche Biegebeanspruchung, die sich sonst auf die optischen Fasern konzentrieren würde, über einen größeren Bereich verteilt

Bsi dieser Ausführungsform kann ein weiteres, fadenförmiges, dämpfendes Faserelement, wie beispielsweise Fäden aus Jutevorgarn bzw. Vorgespinst, gerollte, dünne Kunststoff-Fäden oder ein ähnliches Material, zwischen benachbarten optischen Fasern 5 oder Einheiten eingefügt werden, die aus mehreren optischen Fasern bestehen, die zu Bündeln zusammengefaßt sind. Dadurch läßt öich eine noch bessere Pufferwirkung erreichen.

Durch Versuche wurde bestätigt, daß bei einer möglichen Längung der optischen Fasern von ungefähr 0,5% bis zum Bruch ein übliches optisches Faserkabel ohne die polsternden Zwischenschichten mit einer Längung von 1% erreicht werden kann. Bei dem hier beschriebenen Kabel mit den polsternden Zwischenschichten und den Schichten mit niedriger Reibung kann die Längung dagegen bis auf 5% erhöht werden.

Querschnitte durch andere Ausführungsbeispiele sind in den F i g. 2, 3 und 4 dargestellt In F i g. 2 sind gleiche Teile wie in F i g. 1 mit gleichen Bezugszeichen versehen ; das Bezugszeichen 7 bezeichnet Stromleitungen oder andere Übertragungsleitungen, die parallel zu den optischen Fasern verlaufen.

Bei dem in Fig.3 gezeigten Kabel ist eine Vielzahl von optischen Fasern zu sieben Einheiten gebündelt, von denen jede durch Schichten 4' mit niedriger Reibung bedeckt ist. Die Einheiten sind über eine Schicht 4 mit niedriger Reibung von polsternden Zwischenschichten umgeben, wobei sich über dieser Schichten weiterhin eine Schutzschicht 6 befindet. Über seine Länge ist das in Fig.3 gezeigte Kabel aus optischen Fasern mit einem Verstärkungsteil 1 versehen, wie es auch bei dem Kabel nach F i g. 2 verwendet wird.

so Das in F i g. 4 dargestellte Kabel ist ein zusammengesetztes Kabel, das eine Stromleitung oder eine andere Verbindungsleitung in der Mitte des Kabels und mehrere Schichten aus optischen Fasern, Schichten mit niedriger Reibung und polsternden Zwischenschichten auf dem äußeren Umfang der Leitung aufweist.

Ein Kabel mit einem äußeren Durchmesser von ungefähr 20 mm und 250 m Länge, das den in F i g. 1 dargestellten Aufbau hat, zeigt keinen Bruch seiner optischen Fasern, wenn es unter einer Spannung von 50 kg installiert wird. Die optischen Fasern weisen auch dann keine Brüche auf, wenn das Kabel um eine Stange bis 80 mm Radius gewickelt und ungefähr zehnmal wiederholt durchgebogen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Kabel mit einem die Querschnittsform eines Zylinders, Zylindermantels oder ähnlichen Körpers aufweisenden Bündel optischer Fasern, gekennzeichnet durch die Kombination

a) eines längs des Kabels angeordneten mechanischen Verstärkungsteils (1),

b) von Schichten (4,4') mit niedriger Reibung, die das Bündel von optischen Fasern (5) allseitig umgeben,

c) von polsternden, elastischen Zwischenschichten (3, 3'), die auf den den optischen Fasern (5) jeweils abgewandten Seiten der Schichten (4,4') mit niedriger Reibung angeordnet sind, und

d) einer Schutzschicht (6) zum Schutz dieser Anordnung.