DE2755734C2

DE2755734C2 - Herstellungsverfahren für ein mehrere Lichtleiter enthaltendes Nachrichtenkabel und nach diesem Verfahren hergestelltes Kabel

Info

Publication number: DE2755734C2
Application number: DE2755734A
Authority: DE
Inventors: Rene La Tour-du-Pin Dubost
Original assignee: Les Cables De Lyon Sa Lyon Fr
Current assignee: Les Cables De Lyon Sa Lyon Fr
Priority date: 1976-12-21
Filing date: 1977-12-14
Publication date: 1986-10-30
Also published as: DE2755734A1; CH620032A5; JPS6055803B2; NL7714153A; CA1096215A; JPS5379555A; US4329018A; GB1556629A; FR2375609B1; FR2375609A1; IT1089778B

Description

Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für ein mehrere Lichtleiter enthaltendes Nachrichtenkabel und ein nach diesem Verfahren hergestelltes KabeL

Aufgrund ihrer schlechten mechanischen Kennwerte hinsichtlich Dehnung, Bruchfestigkeit, Biegung können derartige Lichtleiter nicht ohne spezielle Vorbereitung zur Kabelherstellung mit herkömmlichen Kabelmaschinen verwendet werden. Diese besondere Vorbereitung besteht meistens darin, den Lichtleiter mit einer oder mehreren Umhüllungen zu versehen, mit denen die mechanischen Eigenschaften verbessert werden. Dabei ist dafür zu sorgen, daß die Dämpfung tier Lichtleiter während der Kabelherstellung nicht oder nur wenig zunehmen darf, daß weiter die Zugfestigkeit so groß ist, daß das Kabel in Kabelkanäle eingezogen werden kann, ohne daß es dabei zu Brüchen innerhalb der Lichtleiter kommt, und daß schließlich das Kabel sämtlichen bei der Handhabung auftretenden sonstigen mechanischen Einwirkungen, wie Biegung, Krümmung, Drücke, Vibrationen, standhalten kann.
Alle diese Eigenschaften müssen in zuvor festgeleg-

.w ten Toleranzen über große Zeiträume hinweg stabil bleiben, selbst für den Fall von mit veränderlichen klimatischen Bedingungen zusammenhängende thermischen und hygroskopischen Einflüssen.

Bekanntlich erfordert die Herstellung derartiger Kabei sehr aufwendige Techniken und Materialien. Die bisher erreichten Fortschritte betreffen mechanische Eigenschaften und Schutzmaßnahmen für die einzelne Faser. Dabei werden die Lichtleiter vor der Kabelherstellung einzeln bearbeitet. Aus wirtschaftlichen Gründen wird daher eine Kabelstruktur gesucht, die eine einfachere und raschere Kabelherstellung ermöglicht.

Eine derartige Technik besteht beispielsweise darin, die einzelnen Lichtleiter mit einer eng sitzenden Umhüllung aus Kunststoff zu versehen, um Mikroabweichungen, die die Dämpfung erhöhen, auf ein Minimum zu reduzieren; diese umhüllten Lichtleiter werden /wischen zwei Dämpfungsschichten aus einem zelligen Material 7u einem Kabel weiter verarbeitet. Eine andere

ähnliche Technik besteht darin, eine doppelte Umhüllung vorzusehen, nämlich eine erste stramm auf dem Lichtleiter sitzende und eine zweite locker darüber sitzende Umhullpng, so daß Querbeanspruchungen vermieden werden; diese Technik hat den Vorteil, ein kornpaktes Kabel zu ergeben, da die zweite Umhüllung mit Hilfe von Bändern auf ejnen zentralen Träger bandagiert wird. Derartige Strukturen besitzen aber den Nachteil, sehr viel Platz zu benötigen, wenn ein wirksamer Schutz erreicht werden soIL Schließlich ist es bei derartigen Strukturen beim Verspleißen zweier Kabel nötig, jede Faser einzeln von ihrer Umhüllung zu befreien und getrennt zu bearbeiten, was das Verspleißen von Kabeln langwierig und teuer macht

Es ist bereits ein Übertragungskabel bekannt, das aus in Form eines Bands angeordneten zylindrischen, untereinander durch einen dreieckigen Faden aus niedrig schmelzendem Glas verbundenen Lichtleitern gebildet wird. Diese bandförmig angeordneten Lichtleiter können als Gesamtheit aufgrund der erreichten relativ hohen Präzision mit einer gleichen Lichtleiteranordnung zusammengesteckt werden. Ein Nachteil bei· dieser Technik besteht darin, daß die Anwendung sehr emp·- findlich ist und bei der Verkabelung eine ziemlich hohe Bruchgefahr besteht (BELL SYSTEM TECHNICAL JOURNAL, Bd. 54, Nr; 3; März 1975, Seiten 479 bis 481). Ein anderer Nachteil liegt darin,.daß die unterschiedlichen Wärmeausdehnungen des Siliziümoxids und der Kunststoffumhüllungen bei Temperaturänderungen hohe zusätzliche Verluste mit sich bringen. .. : .. . .·

Aufgabe der Erfindung gegenüber diesem Sund der Technik ist es, ein Herstellungsverfahren für ein Nachrichtenkabel der bekannten Art anzugeben, das einen guten mechanischen Schutz gegen mechanische Beanspruchungen gewährleistet und bei dem bei Temperaturänderungen keine wesentlichen zusätzlichen Verluste auftreten.

Aufgabe der Erfindung ist.es auch, ein nach diesem Verfahren hergestelltes Nachrichtenkabel zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Verfahrensschritte bzw. durch die im Kennzeichen des Anspruchs 4 aufgeführten Merkmale gelöst. .

Bezüglich von Merkmalen bevorzugter Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens und des er- findungsgemäßen Kabels wird auf die Unteransprüche verwiesen.

Die Erfindung wird nunmehr anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die zehn Figuren näher erläutert.

F i g. 1 zeigt einen Schnitt durch ein Aluminiumband, das auf einer Seite mit Pfropfpolyäthylen oder speziell behandeltem Polyäthylen beschichtet ist, so daß dieses während seiner Formung auf dem Aluminium zufriedenstellend haftet

F i g. 2 zeigt einen Schnitt durch das Elementarbend zum Zeitpunkt des Verschweißens.

F i g. 3 zeigt schematisch ein Übersiohtsbild einer Herstellungsanlage für ein Elementarband.

F i g. 4 zeigt einen Schnitt durch eine Matrjzenstruktür eines erfindungsgemäßen Kabels, bei der die erhöhten Bereiche eines Elementarbandes in den Vertiefungen des benachbarten Elementarbandes liegen.

F i g. 5 zeigt einen Schnitt durch eine Matrizenstruktur, bei der die erhöhten Bereiche eines Elementarbands jeweils auf den erhöhten Bereichen eines benachbarten Elementarbands liegen.

Fig. 6 zeigt schematich den Aufbau einer Herstellungsanlage für ein erfindungsgemäßes Kabel mit Kreisque.schnitt.

F i g. 7 zeigt einen Schnitt durch eine Matrizenstruktur mit vier Bändern aus zelligem Material.

Fig.8 zeigt einen Schnitt durch eine kreisförmige Elementarstruktur.

F i g. 9 zeigt einen Schnitt durch eine Litze.

Fig. 10 zeigt einen Schnitt durch ein sieben Litzen gemäß F i g: 9 enthaltendes erfindungsgemäßes KabeL

F i g. 1 zeigt wie ein Aluminiumband 1 auf einer Seite mit Pfropfpolyäthylen 2 versehen wird bzw. mit einem Polyäthylen; das so behandelt ist, daß seine Haftung auf dem Aluminium ausreicht. Außerdem sind hier die komplementären Profile der Formwalzen 3 und 3' angedeutet Dieses Profil ist so beschaffen, daß die Seitenränder des Bandes 1 in Längsrichtung geschnitten werden und eine Formgebung phne zu starke Verformung der Pfropfpolyäthylerischicht 2 erreic'ot wird. Eine der Formwalzen 3 bzw. 3' ist zu diesem Zweck in den drei Achsrichtiingen verstellbar.

F i g. 2 zeigt die Herstellung des TJementarbands aus zwei Bändern 1. Das Schweißwalzenpaar 4 und 4' wird auf etwa 100⁰C erwärmt. Bei dieser Temperatur verschweißen die Pfropf polyäthylenschichten 2 des unteren und des oberen Bandes miteinander durch einfaches Aufeinsnderdrücken. Die Schweißwalzen werden in einem vor dem Schweißpunkt 5 liegenden Bereich erhitzt Die für das Wärmeschweißeri des Pfropfpolyäthylens notwendige Energieübertragung erfolgt über Aluminiumstreifen. Ein Schmelzen des Pfropfpolyäthylens im Bereich der Hohlräume des Elementarbands wird durch ein entsprechendes Profil der Schweißwalzen 4 und 4' verhindert Da die erhabenen. Bereiche der Schweißwalzen weitjer hervorspringen als die erhabenen Bereiche des Aluminiumstreifens, wird Energie nur in Höhe des zu versphweißenden Bereichs zugeführt Ferner erlauben diese erhabenen Bereiche der Schweißwaizen eine gute Führung der Bänder 1 auf den Walzen 4 und 4'. Eine der Walzen des Schweißwalzenpaars ist ^:n Richtung der drei Achsen einstellbar, so daß die miteinander zu verschweißenden Bereiche genau übereinander angcjrdnet werden können. Sb entsteht eine Einheit aus π sechseckigen Kanälen, die im Innern mit Pfropfpolyäthylen beschichtet sind. Diese Kanäle sind durch ihren Mindesthülldurchmesser 6 gekennzeichnet, bei dem es sich, um den theoretischen Durchmesser des die Seiten des Sechsecks berührenden Kreises handelt.

Eine Vorrichtung (F i g. 3) zur Ausführung des oben beschriebenen Herstellungsschritts für ein Elementarband 7 umfaßt mindestens zwei mit konstanter Spannung arbeitende Abwickelsysteme für Aluminiumbänder (8 und 8'), zwei Formwalzenpaare (3 und 3'), ein Schweißwalzenpaar (4 und 4'), eine unter konstanter Spa-.<iimg arbeitende. Aufwickelvorrichtung (9) für das Elementarband, ein Positioniersystem (10), mit dem Lichtleitfasern vordem Eingang der Schwei&walzen positioniert werden,.sowie ein Spulengatter (11), von dein die Lichtleiter (12) unter konstanter Spannung abgespult werden, Durch die angetriebenen Schweißwalzen wird die Geschwindigkeit bestimmt, mit der das Elementarband durch die Fertigungsanlage läuft; dabei werden die beiden.Formwalzenpaa're geschwindigkeitsmäßig durch die Schweißwalzen gesteuert. In diesem Fertigungsstadium kann das Elementarband in Form von Flachspulen aufgewickelt werden, da die Lichtleiter nahe der neutralen Faser des so hergestellten Gesamtgebildes liegen und keinerlei zusätzliche Beanspruchungen erfahren.

Beispielsweise kann das Elementarband folgende Abmessungen haben:

— Dicke des Aluminiumstreifens 100 μπι

— Dicke der Pfropfpolyäthylenschicht 20 μιη

— Abstand zwischen zwei Lichtleitern

in einem Elementarband 0,8 mm

— Gesamtbreite des Elementarbands

für sechs Lichtleiter 7 mm

— Gesamtstärke des Elementarleiters für einen Hüllendurchmesser von 300 μ 750 μ

Die Anordnung der Elementarbänder (7) in einer Matrizenstruktur erfolgt durch Übereinanderschichten dieser Elementarbänder. Fig.4 zeigt eine Matrizenstruktür, bei der die Elementarbänder so übereinandergestapelt sind, daß die jeweils hervorstehenden Bereiche des einen Bands in die Vertiefungen des Nachbarbands hineinragen. F i g. 5 zeigt eine Matrizenstruktur, bei der ;_e._ve;j; A.a Erhc!'.ü""er; des einen Eiemer.'.arband: auf 2c den Erhöhungen des benachbarten Elementarbands zu liegen kommen. Im ersten Fall kann die Verbindung zwischen den Elementarbändern durch Kleben sämtlicher oder eines Teils der Elementarbänder erfolgen. Im zweiten Fall kann die Verbindung zwischen den EIementarbändem mit Hilfe eines Drahtes erfolgen, an dem das Verbindungsmaterial entlang läuft und der als seitliche Führung dient. Dieser Draht 13 kann gleichzeitig als Tragelement für die Matrizenstruktur dienen, indem er die Dehnungseigenschaften verbessert.

Eine Vorrichtung (F i g. 6) zur Herstellung einer kreisförmigen Elementarstruktur umfaßt Montageköpfe (14), eine Montagevorrichtung (15) für die in Längsrichtung angeordneten Bänder, einen Wickelkopf (16) und eine Aufwickeltrommel (17).

Die Matrizenstruktur (18) wird durch Übereinanderschichten von n'Elementarbändern durch (/?'— 1) Montageköpfe erzielt, wobei ein Beschichtungssystem die Befestigung der Elementarbänder auf dem oder den vorhergehenden Elementarbändern ermöglicht. Um dieser Matrizenstruktur eine in etwa kreisförmige Form zu verleihen, legt man auf jede Seite der vorgenannten Struktur einen dicken Streifen aus zusammendrückbarem Material, wobei dann der Wickelkopf (16) den in etwa kreisförmigen Querschnitt der so erhaltenen Struktur dadurch herstellt, daß er sie mit einem Papieroder Kunststoffband (21) umwickelt. Fig.7 zeigt die Matrizenstruktur mit den zusammendrückbaren Streifen. F i g. 8 zeigt diese Matrizenstruktur nach spiralförmiger Umwicklung; diese Struktur wird nachfolgend kreisförmige Elementarstruktur (22) genannt.

In diesem Heiitellungsstadium kann das so hergestellte Produkt nicht auf eine Kabeltrommel gewickelt werden, da die die Matrizenstruktur (18) enthaltende kreisförmige Elementarstruktur (22) nach dem Aufwikkein für die Lichtleiter eine Asymmetrie einführt Die außenliegenden Lichtleiter wären nämlich ständig unter Spannung, während die inneren Lichtleiter ständig zusammengedrückt würden, und lediglich die Lichtleiter im mittleren Bereich wären von durch die Krümmung der kreisförmigen Struktur (22) hervorgerufenen Beanspruchungen frei.

Um hier Abhilfe zu schaffen, kann die kreisförmige elementare Struktur verdrallt werden, so daß dann die Lichtleiter beim Aufwickeln der kreisförmigen elemcn- bS taren Struktur durch die dabei erfolgende Biegung über einen Abschnitt unter Spannung und über einen anderen Abschnitt unter Druck stehen, je nachdem, ob sie sich oberhalb oder unterhalb der neutralen Faser befinden. Da die Lichtleiter im sechseckigen Kanal frei beweglich sind, kommt es zu einem Gleichgewicht der Spannungen durch Verrutschen der Lichtleiter in diesem sechseckigen Kanal.

Ein Drallschritt P, der kreisförmigen elementaren Struktur wird in Abhängigkeit von den Gleitmöglichkeiten des Lichtleiters im sechseckigen Kanal bestimmt.

Ein Nachteil dieser Verdrallung besteig darin, daß durch sie zwischen den Lichtleitern in der Nähe des Mittelpunkts der Matrizenstruktur und den am weitesten davon entfernten Lichtleitern eine Asymmetrie eingeführt wird. Bei einem Kabel, dessen Matrizenaufbau n'—\ Elementarbänder mit jeweils n+\ Lichtleitern umfaßt, können die Lichtleiter durch ein Zahlenpaar (a. ty identifiziert werden, wobei a die Lage des Lichtleiters im Band und b die Lage des Bandes in der Matrizenstruktur angibt. Die Lichtleiter (o, o), (o, n') und (n. n') befinden sich nach der Verdrallung auf einer Schraubenlinie mit dem Gang P, und einem Radius gleich einer Halbdiagonalen eines Querschnitts der Matrizenstruktur. Der zentrale Lichtleiter (n/2, n'12) besitzt eine Länge P₁ im Abschnitt P₁. Diese Längenänderung der am weitesten von Mittelpunkt entfernten Lichtleiter ist sehr gering und kann durch während des Zusammenbaus leicht unterschiedliche Spannungen der Leiter ausgeglichen werden.

Ein derartiger Aufbau ermöglicht eine einfache Identifizier u"\g der Lichtleiter durch einfaches Markieren des ersten Elementarbandes, das dann beim Zählen als Referenz dienen kann.

Die Verdrallung der elementaren Matrizenstruktur wird mit Hilfe einer Empfangsspule 17 erzielt, die nicht nur um ihre Längsachse rotiert, sondern zusätzlich um eine zur Achse des in der Herstellungsanlage gefertigten Kabels parallele Achse gedreht wird.

Fig.9 zeigt eine ausgehend von einer kreisförmigen Elementarstruktur erhaltene Litze, die durch eine Kunststoff umhüllung 23 verstärkt wird. Diese Kunststoffumhüllung enthält drei Tragelemente 24 in einem Abstand von 120°, die die Litzen gegen Längsbeanspruchungen verstärken.

Fig. 10 zeigt den Aufbau eines Fernmelde-Lichtleiterkabels, das sieben Litzen 25 aufweist und auf einer herkömmlichen Kabelherstellungsmaschine gefertigt wurde. Die Litzen liegen innerhalb eines Kunststoffoder Metallmantels, so daß das Kabel seine zur unterirdischen Verlegung oder zum Einziehen in Kabelkanäle erforderlichen Eigenschaften erhält. Eine vorteilhafte Lösung besteht darin, durch Strangpressen ein Aluminiumrohr 26, herzustellen, das auf ein zusammengefaßtes Bündel von Litzen reduziert wird. Anschließend wird dann das Aluminiumrohr mit Kunststoff 27 beschichtet.

Beispielsweise können die Abmessungen eines derartigen Kabels wie folgt aussehen:

— die Grundmatrizenstruktur mit

36 Lichtleitern 4,5 mm χ 7 mm

— Durchmesser der kreisförmigen
Elementarstruktur 9 mm

— Durchmesser der Grundlitze 11mm

— Durchmesser des Lichtleiterkabels
mit sieben Litzen und

insgesamt 252 Lichtleitern 37 mm

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Herstellungsverfahren für ein mehrere Lichtleiter enthaltendes Nachrichtenkabel, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst Längsnuten mit trapezförmigem Querschnitt in ein Band aus streckbarem Metall eingedrückt werden, das auf einer Seite mit einer Beschichtung aus einem thermoplastischen und wärmeschweißbaren Material versehen ist, daß dann zwei derartige Bänder und die entsprechende Zahl von Lichtleitfasern zusammengeführt und anschließend die Bänder zu einem Elementarband verschweißt werden, in dem die Nuten mit trapezförmigem Querschnitt sechseckige Kanäle bilden, die die Lichtleitfasern enthalten, und daß schließlich mehrere derartige Elementarbänder übereinandergestapelt werden, so daß sich eine Matrizenstruktur mit in etwa rechteckigem Querschnitt ergibt

2. Verfahren nach Anspruch 1 zur Herstellung eines Kabejs mit kreisförmigem Querschnitt, dadurch gekennzeichnet, daß in einem vierten Schritt auf jeder Seite des Rechtecks der Matrizenstruktur ein Streifen aus einem zusammendrückbaren Material aufgebracht wird, daß in einem fünften Schritt um diese Längsstreifen aus zusammendrückbarem Material spiralig ein Band gewickelt wird, so daß die umwickelte Matrizenstruktur zu einer kreisförmigen Elementarstruktur verformt wird, daß in einem sechsten Schritt die kreisförmige Elementarstruktur verdrallt wird, indem sie auf eine Trommel gewickelt wird, die sich nicht nur um ihre eigene Längsachse dreht, sondern die zusätzlich-^:.<m eine zur Achse des aus der Herstellungsarlage kommenden Produkts parallel verlaufende Achse roti-'vt, daß in einem siebten Schritt die kreisförmige Elementarstruktur mit Kunststoff umhüllt wird, der zur Verstärkung Tragelemente enthält, so daß eine Litze gebildet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einem achten Schritt mehrere sich untereinander berührende Litzen zusammengefaßt werden und diese zusammengefaßten Litzen durch Extrusion mit einem Aluminiumrohr umgeben werden, das dann verjüngt wird, und daß in einem neunten Schritt das Aluminiumrohr mit einer Kunststoffbeschichtung versehen wird.

4. Nach dem Verfahren gemäß Anspruch 3 hergestelltes Nachrichtenkabel, das mehrere Lichtleiter innerhalb eines äußeren Rohrs kreisförmigen Querschnitts aus außen kunststoffbeschichteten Aluminium enthält, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Rohr (27) mehrere kreisförmige, untereinander in Berührung stehende Litzen (25) umschließt, von denen jede aus einer kreisförmigen, von einer ebenfalls kreisförmigen Kunststoffhülle umgebenen Elementarstruktur gebildet und durch drei in dieser Hülle im Abstand von 120° angeordnete Tragelemente (24) verstärkt wird, wobei die Elementarstruktur eine in etwa rechteckige Matrizenstruktur aufweist, die von zusammendrückbaren, durch Umwicklung mit Papier- oder Kunststoffband (20) kreisförmig gemachten Streifen umgeben wird, wobei die Matrizenstruktur aus mehreren Vertiefungen und Erhöhungen aufweisenden, übereinander gestapelten und aufeinander geklebten Elementarbändern (18) besteht und sechseckige Kanüle aufweist, die jewel's einen Lichtleiter (12) enthalten, wobei jedes der EIcmentarbänder aus zwei dünnen mit Nuten versehenen Aluminiumstreifen zusammengesetzt ist, deren sich gegenüberliegende Seiten mit Polyäthylen beschichtet sind und in Längsrichtung durch Wärmeschweißen des Polyäthylens miteinander verbunden sind.

5. Nachrichtenkabel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erhabene und vertiefte Bereiche aufweisenden Elementarbänder so aufeinander geschichtet werden, daß die erhabenen Bereiche eines Elementarbands in den Vertiefungen des benachbarten Elementarbands liegen (F i g. 4).

6. Nachrichtenkabel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elementarbänder so aufeinander geschichtet werden, daß die erhabenen Bereiche eines Elementarbands jeweils auf den erhabenen Bereichen eines benachbarten Elementarbands liegen und daß mindestens ein sechseckiger Kanal zwischen zwei aneinandergrenzenden Elementarbändern ein Tragelement (13) enthält, das zur gegenseitigen Zentrierung der Elementarbänder dient.

7. Nachrichtenkabel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierung der Lichtleiter durch Markieren eines einzigen als Referenz dienenden Elementarbands erreicht wird.