DE2653668C3

DE2653668C3 - Element eines Fernmeldekabels

Info

Publication number: DE2653668C3
Application number: DE2653668A
Authority: DE
Inventors: Gerard Damphreux Chevrolet (Schweiz); Claude Saint Genis Puilly Guignard (Frankreich); Maurice Meyrin Puoll (Schweiz)
Original assignee: Kabelwerke Brugg AG; Cableries et Trefileries de Cossonay SA
Current assignee: Kabelwerke Brugg AG; Nexans Suisse SA
Priority date: 1975-11-26
Filing date: 1976-11-23
Publication date: 1980-10-30
Also published as: DK529376A; BR7607733A; FR2333332B1; NL163895B; NO144310B; NL163895C; FI62737C; FR2333332A1; YU287376A; IL50958A; CH610137A5; GB1565385A; AR209398A1; FI62737B; PT65869A; ZA767035B; DE2653668B2; JPS5633804B2; JPS5266965A; NL7613070A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Element eines Fernmeldekabels aus mehreren verseilten Adern, die von je einem zentralen elektrischen Leiter, einer den Leiter umschließenden Isolierschicht aus Kunststoff und einer die Isolierschicht umgebenden HiilKchicht aus in der Isolierschicht verankerten bürstenarlig angeordneten Fasern, vorzugsweise Zellulosefasern, gebildet sind.

Fcrnmeldekabel-Adern der vorgenannten Art sind aus der DE-OS 2341817 bekannt. Diese bekannten Fernmeldekabel-Adern vereinigen in sich die Vorteile der konventionellen Fernmeldckabel-Adern mit einem wendelförmig auf den Leiter aufgewickelten Papierband als Isolation und der später aufkommenden Fcrnmeldekabel-Adern mit einer auf den Leiter cxtrudicrtcn Kunststofftube als Isolation, ohne deren spezifische Nachteile aufzuweisen, und sind daher diesen Fernmeldekabcl-Adcrn mit einem Papierband bzw. einer extrudicrten Kunsisioffhüllc als Isolation vorzuziehen. Es war jedoch bei der Herstellung von Fernmeldekabel mit den aus der DE-OS 23 41817 bekannten Adern noch nicht ganz gelungen, die bei den Fernmeldekabeln mit papierisolierten Adern erreichten Nebensprechdämpfungen wesentlich zu überbieten bzw. einen praktisch vollständig konstanten Abstand zwischen den Leitern benachbarter verseilter Adern zu erreichen. Denn bei diesen Adern bilden die in der Isolierschicht verankerten, bürstenartig angeordneten Zelluloscfascrn einen die Isolierschicht umgebenden »samtartigen Umfangsbereich«, der einerseits bewirkt, daß zwei benachbarte verseilte Adern in einem Fernmeldekabel im wesentlichen mit den Außenseiten ihrer von den zugeordneten samtartigen Umfangsbereichen gebildeten Hüll.schichten aufeinandcrliegen, der aber andererseits ein geringfügiges Eindringen dieser Hüllschichten bzw. der den beiden Adern zugeordneten samtartigen Umfangsbereiche ineinander nicht völlig ausschließen kann. Diese gegenseitige Eindringung der samtartigen Umfangsbereiche benachbarter Adern ist nun abhängig von der Dichte der Zellulosefasern an der Außenseite der samtartigen Umfangsbereiche, d. h. diese Eindringung wird umso größer, je geringer die Dichte bzw. umso kleiner, je größer die Dichte der Zellulosefasern ist. Da nun bei der Herstellung dieser Adern mit gewissen Schwankungen der Dichte der die samtartigen Umfangsbereiche bildenden Zellulosefasern in Aderlängsrichtung zu rechnen ist und diese Dichteschwankungen, wie zuvor erläutert, zu entsprechenden Schwankungen der gegenseitigen Eindringung der samtartigen Umfangsbereiche benachbarter Adern führen, ist bei Fernmeldekabel aus diesen Adern auch mit an sich geringfügigen, jedoch auf die Nebensprechdämpfung eingehenden Schwankungen des Abstandes benachbarter Adern zu rechnen. Zwar lassen sich diese Schwankungen dadurch verringern, daß man die Dichte der Zellulosefasern in den samtartigen Umfangsbereichen erhöht und dadurch die gegenseitige Eindringung der samtartigen Umfangsbereiche benachbarter Adern und gleichzeitig damit auch die Schwankungen dieser Eindringung herabsetzt, aber diese Dichteerhöhung hat dort ihre Grenzen, wo die Außenseite dei genannten, den Lei!.?r umschließenden Isolierschicht voll mit Zellulosefasern besetzt ist, und auch in diesem Grenzfall erreicht man an der Außenseite des samtartigen Umfangsbereiches nur eine Besetzung von etwa einem Fünftel der Fläche mit Zellulosefasern weil die Fläche an der Außenseite des samtartigen Umfangsbereiches wegen des größeren Umfanges wesentlich größer als die Fläche an der Außenseite der den Leiter umschließenden Isolierschicht ist. Daher lassen sich mit einer solchen Dichteerhöhung die gegenseitige Eindringung der samtartigen Umfangsbereiche benachbarter Adern und damit gleichzeitig auch die Schwankungen dieser Eindringung zwar verringern, jedoch nicht völlig ausschließen. Das ist auch schon daran ersichtlich, daß sich die samtartigen Umfangsbereiche benachbarter Adern im Idealfalle, also bei völliger Verhinderung einer gegenseitigen Eindringung, ja nur längs einer Berührungslinie berühren würden, an der sich infolge der Verseilung der Adern theoretisch ein unendlich hoher Flächendruck ergeben würde, dem die Außenseiten der samtartigen Umfangsbereiche bei einer Besetzung von nur einem Fünftel der Fläche mit Zellulosefasern natürlich nicht standhalten könnten. Abgesehen davon, daß sich somit Schwankungen des Abstandes benachbarter Adern durch Erhöhung der Dichte der Zellusosefascrn in den samtartigen Unifangsbereichen der Adern nur verringern, jedoch nicht völlig ausschließen ließen, wäre eine solche Dichteerhöhung jedenfalls in den oberen Grenzbereichen auch mit technologischen Schwierigkeiten verbunden und hätte außerdem den Nachteil, daß damit der Luftanteil im Zwischenbereich zwischen den beiden Leitern der benachbarten Adern verringert und aufgrunddessen die relative Dielektrizitätskonstante erhöht würde, was zu einer Kapazitätserhöhung und damit zu einer höheren Leitungsdämpfung führen würde.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Element eines Fernmeldekabel der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem sich Schwankungen des Abstandes der Leiter benachbarter verseilter Adern ohne technologische Schwierigkeiten und ohne Inkaufnahme sonstiger Nachteile wie einer höheren Lcitungs-

dämpfung verhindern lassen.

Erfindungsgemäß wird das bei einem Element eines Fernmeldekabel der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß die Dichte der in der Isolierschicht verankerten Fasern so gering gehalten ist, daß die Fasern benachbarter Adern im Zwiachenbereich zwischen den Leitern dieser Adern bis auf den Fasergrund der jeweils benachbarten Ader reichen, so daß sich benachbarte Adern gegenseitig über ihre Fasern in dem genannten Zwischenbereich am Fasergrund der jeweils benachbarten Ader abstützen und dadurch der Abstand der Leiter benachbarter Adern unabhängig von herstellungsbedingten Schwankungen der Dichte der Fasern in Längsrichtung der Adern konstantgehalten wird.

Der damit erreichte Vorteil liegt in erster Linie in der Erhöhung der Nebensprechdämpfung, die mit dem in Kabellängsrichtung gleichbleibenden Abstand der Leiter benachbarter Adern erzielbar ist Darüber hinaus ergibt sich mit der Verringerung der Dichte der Fasern eine Erhöhung des Luftanteils im Raum zwischen den Leitern benachbarter Adern und damit eine Verringerung der relativen Dielektrizitätskonstante, was wiederum eine Kapazitätsverminderung und damit eine geringere Leitungsdämpfung mit sich bringt

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des vorliegenden Elements eines Fernmeldekabels hat die Isolierschicht eine Stärke in der Größenordnung von 0,2 mm, die Fasern haben eine Länge in der Größenordnung von 1 mm und eine Querschnittsfläche in der Größenordnung von 1,7 - 10~³ mm² bis 2,2 ■ 10~³ mm² und bestehen aus Zellulose, und die Dichte der Fasern am Fasergrund liegt in der Größenordnung von 50/mm².

Anhand der nachstehenden Figuren sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 das Element eines Fernmeldekabels mit zwei zusammen ein Paar bildenden verseilten Adern in perspektivischer Darstellung

F i g. 2 ein weiteres Element eines Fernmeldekabels in Form eines Vierers mit zwei symmetrischen Paaren im Querschnitt

F i g. 3 ein weiteres Element eines Fernmeldekabels in Form eines Sternvierers im Querschnitt

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel besteht das Fernmeldekabel-Element aus zwei zusammen ein Paar 25 bildenden verseilten Adern 24. )ede dieser Adern 24 ist von einem zentralen elektrischen Leiter 19, einer den Leiter 19 umschließenden Isolierschicht 2 aus Kunststoff und einer die Isolierschicht 2 umgebenden Hüllschicht aus in der Isolierschicht 2 verankerten bürstenartig angeordneten Fasern 21 gebildet. Das Paar 25 soll ein Element eines Telefonkabels darstellen, das zu einem Sprechkreis bzw. einer Telefonleitung gehöri. Wie aus dieser Fig. 1 zu erkennen ist, dringen die die Isolierschichten 2 der beiden Adern 24 umgebenden Hüllschichten aus in den Isolierschichten 2 verankerten bürstenartig angeordneten Fasern 21 in den aneinander anliegenden Teilen der beiden Adern soweit ineinander ein, daß die Fasern im Zwisch"nbereich zwischen den Leitern 19 der beiden Adern 24 Dis auf den Fasergrund der jeweils benachbarten Ader 24 reichen, so daß sich die Adern 24 gegenseitig über ihre Fasern in dem genannten Zwischenbereich am Fasergrund der jeweils benachbarten Ader 24 abstützen. Der Durchmesser der Leiter 19 liegt im vorliegenden Fall bei 0,6 mm, und die Isolierschichten 2 haben eine Stärke von ca. 0,2 mm und bestehen vorzugsweise aus Polyäthylen. Die Länge der Fasern 21 beträgt ca. 1 mm, und ihr Durchmesser liegt im Bereich zwischen 47 und 53 μπι bzw. ihre Querschnittsfläche im Bereich zwischen 1,7 und 2,2-lÜ-³mm². Isolierschichten 2 aus Polyäthylen gewährleisten eine gute mechanische Festigkeit und einen genügend hohen elektrischen Widerstand.

Die Fasern 21 bestehen vorzugsweise aus Zellulose. Die genannten Hüllschichten aus den in den Isolierschichten 2 verankerten bürstenartig angeordneten

ίο Fasern 21 gewährleisten im trockenen Zustand der Fasern 21 eine gute Isolation der beiden Leiter 19 voneinander; infolge der geringen Dichte der Fasern 21 in diesen Hüllschichten und des daraus resultierenden hohen Luftanteils im Raum zwischen den beiden Leitern

Ii 19 ergibt sich ferner eine verhältnismäßig niedrige relative Dielektrizitätskonstante, die geringer als die relative Dielektrizitätskonstante der Isolierschicht 2 allein ist.

Neben ihren oben schon erwähnten spezifischen Vorteilen weisen die vorliegenden Fernmeldekabel-Elemente zusätzlich noch die vorteilhaften Eigenschaften von Fernmeldekabel-Elemenien auf, die aus den eingangs genannten, zum Stund der Technik gehörenden Fernmeldekabel-Adern gebildet sind: So quellen die

2j aus Zellulose bestehenden Fasern 21 auf, wenn infolge einer Beschädigung der Kabelhülle Wasser in das Kabel eindringt, und bremsen durch dieses Aufquellen das Vordringen von eingetretenem Wasser von der beschädigten Stelle aus in Längsrichtung des Kabels

3d äußerst wirksam ab. Dadurch wird die Kabellänge, die dann bei der Reparatur des Kabels ersetzt werden muß. wesentlich verringert. Außerdem verringern feucht gewordene Fasern 21 den Isolationswiderstand zwischen den beiden Leitern 19 beträchtlich, so daß bei

j-) Beschädigung der Kabelhülle infolge des in das Kabel eindringenden Wassers die Stelle, an der die Kabelhülle beschädigt ist, durch Laufzeitmessung von an der Schadstelle reflektierten Impulsen vom Kabelende aus präzise lokalisiert werden kann. Eine ständige Überwachung der Unversehrtheit der Kabelhüllen und eine schnelle Lokalisierung eventuell auftretender Schäden ist somit leicht und ökonomisch realisierbar.

Bei den vorliegenden Fernmeldekabel-Elementcn bestimmen die Fasern 21 in den ineinander eindringen-

4ΐ den Hüllschichten der aneinander anliegenden Adern 24 oder genauer gesagt die im Zwischenbereich zwischen den Leitern 19 der beiden Adern 24 bis auf den Fasergrund der jeweils benachbarten Ader 24 reichenden Fasern 21, über die sich die Adern 24 gegenseitig am

w Fasergrund der jeweils benachbarten Ader 24 abstützen, den Abstand zwischen den Leitern 19 und damit natürlich auch die Kapazität zwischen den Leitern. Experimentelle Untersuchungen anhand von Kapazitätsmessungen haben best ,^:gt, daß dieser Abstand bei

ν-, den vorliegenden Fernmeldc'-ibel-Elementen sehr genau konstantgehalten wird. Mari ivuhn die Konstanz dieses Abstandes beispielsweise an Sternvierern wie in F i g. 3 anhand der Symmetrie der Kapazitäten zwischen den Adern 24 feststellen, die sich in Form der

mi Nebensprechdämpfung zwischen den beiden Paaren des Vierers genau messen läßt. Es ist im übrigen in diesem Zusammenhang zu erwähnen, daß dieser konstante Abstand zwischen den Leitern 19 durch einzelne Fasern von geringfügig größerer Länge als der mittleren Länge

i,-> der Fasern 21 nicht beeinflußt wird, da solche Fasern — sofern sie sich zufällig in der Mitte des Zwischenbereiches zwischen den beiden Leitern 19 befinden — entweder seitlich abrutschen oder leicht durchgebogen

werden. Vorraussetzung ist natürlich, daß die mittlere Länge der der Fasern 21 in Längsrichtung der Adern konstant bleibt. Zu erwähnen ist ferner noch, daß bei der Herstellung der Adern für die vorliegenden Fernmeldekabel-Elemente inch die Dichte der Fasern in Längsrichtung de Adern im wesentlichen konstantgehalten wird (im obengenannten, im Zusammenhang mit der Fig. 1 angeführten Beispiel bei etwa 50 Fasern pro Quadratmillimeter Außenfläche der Isolierschicht 2, wozu im obengenannten Beispiel etwa 400 g Fasern pro Kilometer Aderlänge benötigt werden), wobei jedoch zu sagen ist, daß eventuelle Schwankungen dieser Dichte auf die erwähnte Konstanz des Abstandes zwischen den Leitern 19 keinen Einfluß haben.

Bei dem in Kig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiei besteht das Fernmeldekabel-Element aus einem von zwei Paaren 25 gebildeten Vierer mit symmetrischen Paaren. Jedes der beiden Paare 25 hat einen Aufbau wie in F i g. 1 und besteht also aus zwei verseilten Adern 24. Der aus den Paaren 25 gebildete Vierer selbst ist wiederum Teil des schematisch durch den Kreisbogen 26 angedeuteten Bündels.

Bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel besteht das Fernmeldekabel-Element aus einem von vier verseilten Adern 24 gebildeten Sternvierer 25'. Wie aus der Fig. 3 ersichtlich ergibt sich bei einer Ausbildung des vorliegenden Fcrnmeldekabel-Elements als Sternvierer neben den schon oben angeführten Vorteilen noch ein weiterer Vorteil: Infolge des Eindringens der Hüllschichten benachbarter Adern 24 ineinander wird bei einer Ausbildung des vorliegenden Fernmeldekabel-Elements als Sternvierer auch der im Zentrum des Sternes liegende Bereich 27 mit Fasern 24 ausgefüllt, während sich dem gegenüber bei einem Sternvierer mit papierisolierten Adern in diesem Bereich ein offener Kanal bildet. Wenn nun infolge einer Beschädigung der Kabelhülle Wasser in das Kabel eindringt, dann wird es bevorzugt längs solcher offener Kanäle in Kabellängsrichtung vordringen. Dieses Vordringen wird bei Fernmeldekabel-Elementen mit ·"> papierisolierten Adern ebenso wie bei den vorliegenden Fernmeldekabel-Elementen durch Aufquellen der Zellulose, aus dem das Isolierpapier bzw. die Fasern 21 bestehen, und eine dadurch bewirkte Schließung solcher offener Kanäle verhindert. Nun ist es aber natürlich klar,

ίο daß der zur Erreichung eines im wesentlichen wasserdichten Verschlusses des Kabels erforderliche Grad der Aufquellung der Zellulose wesentlich größer sein muß, wenn im trockenen Kabel solche offenen Kanäle vorhanden sind, als wenn das nicht der Fall ist, und da das Aufquellen umso mehr Zeil in Anspruch nimmt, je höher der erforderliche Grad der Aufquellung bis zum wasserdichten Verschluß des Kabels ist, wird also bei einem solchen Kabel mit offenen Kanälen die Zeitdauer bis zum Verschluß wesentlich größer als bei einem Kabel ohne solche offenen Kanäle sein. Da nun umso mehr Wasser in das Kabel eindringt, je größer die Zeitdauer bis zum Verschluß ist, dringt das Wasser auch umso weiter in dem Kabel vor, je größer die Zeitdauer bis zum Verschluß ist, und dementsprechend muß dann auch bei der Reparatur eine umso größere Kabellänge ersetzt werden. Aus diesen Gründen haben Kabel, die mit den vorliegenden Fernmeldekabel-Elementen in Form von Sternvierern bestückt sind, gegenüber Kabeln, die wie z. B. Kabel mit Sternvierern aus

3ü papierisolierten Adern im trockenen Zustand offene Kanäle aufweisen, den wesentlichen Vorteil, daß bei beschädigter Kabelhülle und in das Kabel eingedrungenem Wasser nur ein viel kleineres Stück Kabel ersetzt werden muß. Das hat sich auch bei Vergleichsversuchen zur Bestimmung der Wasserausbreitung entlang dem Kabel eindeutig erwiesen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Element eines Fernmeldekabels aus mehreren verseilten Adern, die von je einem zentralen elektrischen Leiter, einer den Leiter umschliessenden Isolierschicht aus Kunststoff und einer die Isolierschicht umgebenden Hüllschicht aus in der Isolierschicht verankerten bürstenartig angeordneten Fasern, vorzugsweise Zellulosefasern, gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte der in der Isolierschicht verankerten Fasern so gering gehalten sind, daß die Fasern benachbarter Adern im Zwischenbereich zwischen den Leitern dieser Adern bis auf den Fasergrund der jeweils benachbarten Ader reichen, so daß sich benachbarte Adern gegenseitig über ihre Fasern "n dem genannten Zwischenbereich im Fasergrund der jeweils benachbarten Ader abstützen und dadurch der Abstand der Leiter benachbarter Adern unabhängig von herstellungsbedingten Schwankungen der Dichte der Fasern in Längsrichtung der Adern konstantgehalten wird.

2. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht eine Stärke in der Größenordnung von 0,2 mm und die Fasern eine Länge in der Größenordnung von 1 mm und eine Querschnittsfläche in der Größenordnung von 1,7 ■ lO-'mm² bis 2,2 · 10-'mm² haben und aus Zellulose bestehen und die Dichte der Fasern am Fasergrund in der Größenordnung von 50/mm² liegt.