DE2910135A1 - Optisches kabel - Google Patents
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Description
79 Oil Kü/u
Optisches Kabel (Zusatz zu P 26 04 307.2)
Die Erfindung bezieht sich auf optische Kabel zur übertragung der ultravioletten, sichtbaren und infraroten Bereiche
des elektromagnetischen Spektrums, wobei diese Bereiche im nachfolgenden unter dem allgemeinen Ausdruck "Licht"
zusammengefaßt werden, und sie betrifft insbesondere optische Kabel zur Verwendung auf dem Gebiet der Fernmeldetechnik, die
in der Lage sind, Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 0,8 bis 1,3 Mikrometer zu übertragen.
In der Hauptanmeldung P 26 04 307.2 ist eine Ausführungsform von optischem Kabel beschrieben und beansprucht, das sich
zusammensetzt aus einem zentralen langgestreckten Armierungsbauteil, einer Vielzahl von Rohren oder Schläuchen aus Gummi
oder Kunststoff, die schraubenförmig in einer oder mehr als
einer Lage um den Armierungsbauteil herum angeordnet sind,
wobei in einigen oder allen der Rohre oder Schläuche minde'stens ein optisches Bündel, wie nachfolgend erläutert, und/oder mindestens
eine separate optische Faser locker untergebracht sind·, sowie aus einem äußeren Schutzmantel, der die Vielzahl
von Rohren oder Schläuchen umgibt, wobei der Armierungsbauteil aus einem solchen Material besteht und einen solchen Querschnitt
im Hinblick auf das Material oder die Materialien und den Querschnitt des Bündels oder der Bündel und/oder der
separaten optischen Faser oder Fasern aufweist, daß die Belastung, die sonst der oder jeder optischen Faser auferlegt
wird, wenn das Kabel in einer derartigen Weise beansprucht
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_ P
wird, daß der oder jeder optischen Faser eine Zugkraft auferlegt wird, durch den Armierungsbauteil oder die Armierungsbauteile beseitigt oder mindestens zu einem wesentlichen Ausmaß
reduziert wird.
Mit dem Ausdruck "optisches Bündel", wie er in der vorliegenden Beschreibung und in der Hauptanmeldung verwendet
wird, ist eine Gruppe von optischen Fasern oder eine Gruppe
von Fasern gemeint, die mindestens eine optische Faser und mindestens eine nicht-optische Armierungsfaser oder einen
anderen langgestreckten Armierungsbauteil umfaßt.
Infolge der lockeren Unterbringung in einem Rohr oder Schlauch kann eine begrenzte Relativbewegung zwischen dem
oder jedem optischen Bündel und/oder der oder jeder separaten optischen Faser und dem Rohr oder Schlauch stattfinden, wenn
das Kabel gebogen wird.
Die Erfindung ist eine Verbesserung oder Abänderung der
Erfindung der Hauptanmeldung und schafft ein verbessertes:
optisches Kabel, bei dem die optischen Fasern sowohl; gegen . Zugkräfte als auch gegen axiale Zusammenpreßkräfte geschlitzt
werden.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichnungsteil des
Patentanspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.
Da die Rohre oder Schläuche so am zentralen Armierungsbauteil befestigt sind, daß eine relative Längsbewegung zwischen
den Rohren oder Schläuchen und dem Armierungsbautei1
im wesentlichen verhindert wird, werden die Rohre oder Schläuche gegen jede axiale Zusamroendriickkraft geschützt, der das optische Kabel unterworfen sein kann, wenn es installiert wird
oder sich in Gebrauch befindet, mit der Folge, daß eine solche axiale
Preßkraft kein Ausknicken eines optischen Bündels und /oder einer optischen Faser und somit keine erhöhte Schwächung
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oder Dämpfung verursacht. Da ferner die Rohre oder Schläuche gegen die Auswirkungen sowohl der axialen Preßkraft als auch
der Zugkräfte geschützt sind, ist das optische Kabel insbesondere geeignet für die Verwendung in einer Umgebung, in der
das Kabel höchstwahrscheinlich einem weiten Bereich von Temperaturen,
z.B. -400C bis +8O0C, ausgesetzt wird, die sonst
ein Wärmeschrumpfen oder Wärmeausdehnen der Rohre oder Schläuche und somit eine mögliche Beschädigung des optischen
Bündels oder der optischen Bündel und/oder der separaten optischen Faser oder Fasern verursachen.
Die Rohre oder Schläuche in der oder jeder Lage sind um den zentralen Armierungsbauteil vorzugsweise in einem Schlagwinkel
im Bereich von 5 bis 15° gewunden. Wenn die Rohre oder Schläuche in zwei oder mehr Lagen angeordnet sind, dann sind
die Schlagrichtungen in benachbarten Lagen vorzugsweise gleichlaufend.
Der zentrale Armierungsbautei1 ist vorzugsweise ein langgestrecktes
Element aus einem Material, das einen Elastizitätsmodul von mindestens demjenigen von Glas aufweist, d.h. min-
4 2
destens 6,9 χ 10 MN/m , welches innerhalb seiner elastischen Grenze bei einer Ausdehnung bis 0,5 % bleibt und welches einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von nicht mehr als 12 χ 10 pro 0C aufweist. Der Armierungsbauteil kann ein massiver Draht sein, ist jedoch vorzugsweise ein Strang aus Drähten, der matrizengeformt ist, d.h. ein Strang, der durch eine Matrize hindurchgezogen worden ist, die eine Reduzierung des Gesamtdurchmessers des Stranges bewirkt. Ein derartiger kompakter Strang hat gegenüber nicht verdichteten Strängen den Vorteil eines höheren Scheinelastizitätsmoduls bei geringer Belastung. Der Draht oder Strang besteht vorzugsweise aus Stahl, doch kann in einigen Fällen mindestens einer der Drähte des Stranges aus einem Metall oder einer Metallegierung von hoher elektrischer Leitfähigkeit sein. Beispielsweise kann bei einem matrizengeformten Strang,
destens 6,9 χ 10 MN/m , welches innerhalb seiner elastischen Grenze bei einer Ausdehnung bis 0,5 % bleibt und welches einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von nicht mehr als 12 χ 10 pro 0C aufweist. Der Armierungsbauteil kann ein massiver Draht sein, ist jedoch vorzugsweise ein Strang aus Drähten, der matrizengeformt ist, d.h. ein Strang, der durch eine Matrize hindurchgezogen worden ist, die eine Reduzierung des Gesamtdurchmessers des Stranges bewirkt. Ein derartiger kompakter Strang hat gegenüber nicht verdichteten Strängen den Vorteil eines höheren Scheinelastizitätsmoduls bei geringer Belastung. Der Draht oder Strang besteht vorzugsweise aus Stahl, doch kann in einigen Fällen mindestens einer der Drähte des Stranges aus einem Metall oder einer Metallegierung von hoher elektrischer Leitfähigkeit sein. Beispielsweise kann bei einem matrizengeformten Strang,
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der aus sechs um einen zentralen Draht verseilten Drähten besteht,
der zentrale Draht aus Stahl und die diesen umgebenden sechs Drähte aus Kupfer bestehen, oder bei einer alternativen
Konstruktion können alle Drähte des Stranges aus hartgezogenem Kupfer oder Cadmiumkupfer bestehen. Andererseits
kann der Armierungsbauteil auch ein Bündel von Kohlenstofffasern oder von Fasern eines anderen entsprechenden Materials
sein, z.B. aus nicht-optischen Glasfasern, die in einen Körper
aus Einkapselungsmaterial über die gesamte Länge des Bündels hinweg eingebettet sind.
In allen Fällen kann der zentrale Armierungsbauteil eine äußere Deckschicht aus Gummi oder Kunststoff aufweisen.
Jedes herkömmliche Verfahren kann angewandt werden, um die Lage oder Lagen von Rohren oder Schläuchen am zentralen
Armierungsbauteil so zu befestigen, daß eine Relativbewegung
in Längsrichtung zwischen den Rohren oder Schläuchen'und dem
Armierungsbauteil im wesentlichen verhindert wird, vorausgesetzt, daß das Kabel nicht so steif gemacht wird, daß es
nicht auf eine Kabeltrommel aufgewickelt oder ohne Gefahr der Beschädigung des Kabels installiert werden kann. Bei
einem Verfahren, das verwendet werden kann, werden die Rohre oder Schläuche fest mit dem zentralen Armierungsbauteil mit
einem oder mehr als einem Band oder einem Faden verbunden, ' welches bzw. welcher schraubenförmig um die Rohre oder
Schläuche gewickelt wird. Bei einem anderen Verfahren kann die Oberfläche des zentralen Armierungsbauteils (oder der
ggf. vorhandenen äußeren Deckschicht) und/oder die Oberfläche jedes Rohres oder Schlauches eine solche Form haben, daß die
Reibungskraft zwischen ihnen5 die der relativen Längsbewegung
widersteht, wesentlich erhöht wird; die Rohre oder Schläuche können dann ggf. außerdem mit dem zentralen Armierungsbauteil
durch ein oder mehr als ein schraubenförmig gewickeltes Band oder einen Faden verbunden werden. Vorzugsweise ist die Oberfläche
des Armierungsbauteils gezahnt, genutet oder auf andere
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Weise aufgerauht oder geformt, um den Reibungsschluß zwischen
dem zentralen Bauteil und den Rohren oder Schläuchen zu verstärken.
Bei einem weiteren Verfahren, das angewandt werden
kann, kann der äußere Schutzmantel um die Rohre oder Schläuche unter einem solchen Druck stranggepreßt werden, daß die Rohre
oder Schläuche zwischen dem Armierungsbauteil und dem Mantel
sicher erfaßt werden.
Zusätzlich zum zentralen Armierungsbauteil können langgestreckte
zugfeste Armierungsbauteile mit den Rohren oder Schläuchen verseilt und/oder in den Mantel an beabstandeten
Stellen eingebettet werden, vorzugsweise in gleichmäßigen Abständen um den Mantel herum. Wenn die Armierungsbauteile in
den Mantel eingebettet werden, dann kann jeder Armierungsbauteil Wellungen, vorzugsweise radial verlaufende Wellungen aufweisen,
die dazu dienen, die mechanische Bindung des Bauteils innerhalb des Mantels und die Flexibilität des Kabels zu verbessern.
■
Jedes Rohr oder jeder Schlauch kann einen runden oder unrunden
Querschnitt aufweisen, und wenn die Rohre oder Schläuche einen unrunden Querschnitt aufweisen, so hat vorzugsweise jedes
bzw. jeder einen Querschnitt, der einem Ringsektor angenähert ist. Jedes Rohr oder jeder Schlauch ist vorzugsweise aus Polyäthylen
oder einem anderen geeigneten Kunststoff stranggepreßt.
Ein oder mehr als ein langgestreckter Körper oder isolierter elektrischer Leiter kann mit den Rohren oder Schläuchen
verseilt werden und/oder kann locker in einem oder mehr als einem der Rohre oder Schläuche untergebracht werden.
Das oder jedes optische Bündel und/oder die separate optische Faser können eine Länge haben, die größer ist als die des Rohres
oder Schlauches, in welchem es- oder sie lose untergebracht ist, doch vorzugsweise sind die Längen gleich oder annähernd gleich.
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ORIGINAL INSPECTED
Der äußere Schutzmantel des optischen Kabels ist vorzugsweise
ein stranggepreßter Schlauch aus Gummi oder Kunststoff und kann so aufgebracht werden, daß die Bauteilgruppe von Rohren oder Schläuchen und zentralem Armierungsbauteil im Mantel
locker sitzt. Vorzugsweise und bei im Mantel eingebetteten
Armierungsbauteilen hat der äußere Schutzmantel einen festen
Sitz auf der Bauteilgruppe.
Der äußere Schutzmantel kann einen Oberzug haben, z.B.
einen überzug aus einem Material mit geringem Reibungsbeiwert,
wie beispielsweise Nylon, und/oder es kann eine Zwischenschicht zwischen der Bauteil gruppe und dem äußeren Schutzmantel vorgesehen
sein. Wenn ein überzug und/oder eine Zwischenschicht vorgesehen ist, dann können der äußere Schutzmantel und der überzug
und/oder der äußere Schutzmantel und die Zwischenschicht durch eine Armierungslage oder durch eine Lage aus metallischem
Band getrennt sein, das auf seinen Hauptoberflächen Kunststoffbeschichtungen
aufweist, die mit den Materialien des äußeren Schutzmantels und des Überzugs oder der Zwischenschicht, je
nachdem, verbunden sein können.
Um ggf. in das optische Kabel über einen beschädigten Mantel eingedrungenes Wasser darin zu hindern, entlang dem
Kabel in Zwischenräumen zwischen den Rohren oder Schläuchen und zwischen diesen und dem Mantel zu wanderns können diese
Zwischenräume über die gesamte Länge des Kabels hinweg mit einem wasserundurchlässigen Medium von pastenartiger Beschaffenheit
gefüllt werden, wobei ein Medium, das aus Vaselin besteht oder dieses als Hauptbestandteil enthält, bevorzugt
wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Dabei zeigen
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Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erste Äusführungsform eines Kabels in vergrößertem Maßstab und
Fig. 2 einen Querschnitt durch e.ine zweite Ausführungsform
von Kabel in ebenfalls vergrößertem Maßstab.
Nach Fig. 1 weist die erste Ausführungsform von optischem Kabel einen zentralen Stahldraht 1 auf, um den sechs Rohre oder
Schläuche 2 aus Polyäthylen gewickelt sind, wobei die Rohre oder Schlauche so fest mit dem zentralen Draht durch ein schraubenförmig
gewickeltes Band 3 verbunden sind, daß eine Relativbewegung in Längsrichtung zwischen den Rohren oder Schläuchen
und dem zentralen Draht im wesentlichen verhindert wird. In jedem Rohr 2 ist ein Stahlband 4 locker untergebracht, wobei
mit der einen Oberfläche desselben zwei optische Fasern 5 verbunden sind. Ein äußerer Schutzmantel aus Polyäthylen umgibt
die Bauteilgruppe aus Rohren oder Schläuchen 2 und zentralem
Draht 1.
Bei der zweiten Ausführungsform von optischem Kabel nach
Fig. 2 sind vier Kunststoffrohre oder -schläuche 15 und vier
kunststoffisolierte elektrische Leiter 18 schraubenförmig um einen zentralen Armierungsbauteil 11 herum verseilt, wobei die
Rohre oder Schläuche und die isolierten Leiter einander abwechseln,
und diese sind so fest an den zentralen Armierungsbauteil 11 durch ein schraubenförmig gewickeltes Kunststoffband
17 gebunden, daß eine Relativbewegung in Längsrichtung
zwischen den Rohren oder Schläuchen und dem Armierungsbauteil
11 im wesentlichen verhindert wird. Der Armierungsbauteil 11
weist einen Strang 12 aus sieben Stahldrähten auf, der matrizengeformt
ist und von einem überzug 13 aus Kunststoff umgeben ist. In zwei Rohren 15 ist eine einzelne optische Faser 16 locker
untergebracht, die einen nicht dargestellten äußeren überzug
aus Emaille oder einem anderen Schutzmaterial aufweist.
Die Bauteilgruppe aus Rohren oder Schläuchen 15 und isolierten
Leitern 18 ist von einem äußeren Mantel 22 aus Polyäthylen
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umgeben. Auf dem Mantel 22 sitzt eine Schicht 23 aus Papierband, über dem wiederum eine Feuchtigkeitssperre 24 aus einem
in Längsrichtung aufgebrachten und quer gefalteten Aluminiumband sitzt, das auf seiner Außenoberfläche eine Polyäthylenschicht
trägt, die an einen umgebenden Außenmantel 26 aus Polyäthylen
gebunden ist.
Die anhand der Zeichnung beschriebenen optischen Kabel sind insbesondere geeignet für die Verwendung in einer Umgebung,
in der sie höchstwahrscheinlich einer Temperatur im Bereich von -40 C bis +8O0C unterworfen werden, da ein Wärmeschrumpfen
oder Wärmeausdehnen der Rohre oder Schläuche im wesentlichen verhindert wird und somit eine vernachlässigbar geringe Gefahr
der Beschädigung der optischen Fasern besteht, die sonst als Folge solcher Wärmeschrumpfungen oder -ausdehnungen auftreten
würde.
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eerseite
Claims (14)
- PatentansprücheCl. Optisches Kabel mit einer Vielzahl von Rohren oder uchen aus Gummi oder Kunststoff, wobei in einigen oder allen mindestens ein optisches Bündel und/oder mindestens eine separate optische Faser untergebracht ist, wobei die Rohre oder Schläuche schraubenförmig in einer oder mehr als einer Lage um einen zentralen langgestreckten Armierungsbauteil herum angeordnet sind, und mit einem die so gebildete Bauteilgruppe umgebenden äußeren Schutzmantel, wobei der zentrale Armierungsbauteil aus einem solchen Material besteht und einen solchen Querschnitt aufweist, daß mit Bezug auf das Material oder die Materialien und den Querschnitt der Bündel und/oder der separaten optischen Faser oder Fasern die Belastung, die sonst der oder jeder optischen Faser zuteil wird, wenn das Kabel so beansprucht wird, daß der optischen Faser oder irgendeiner derselben eine Zugkraft auferlegt wird, durch den Armierungs-bauteil. beseitigt: oder .zumindest wesentlich reduziert wird* nach P 26 04 307.2 dadurch gekennzeichnet, daß die Lage oder Lagen von Rohren oder Schläuchen so am zentralen langgestreckten Armierungsbauteil befestigt ist bzw. sind, daß eine relative Längsbewegung zwischen den Rohren oder Schläuchen und dem Armierungsbauteil im wesentlichen verhindert wird, und daß der zentrale Armierungsbauteil aus einem solchen Material besteht und einen derartigen Querschnitt aufweist, daß er gegen axiales Zusammendrücken in hohem Maße widerstandsfähig ist.909838/0874
- 2. Optisches Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage oder Lagen mit dem zentralen langgestreckten Armieruncjsbautei 1 durch ein oder mehr als ein schraubenförmig gewundenes Band oder einen oder mehr als einen schraubenförmig gewundenen Faden (3, 17) verbunden ist bzw: sind.
- 3. Optisches Kabel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre oder Schläuche in der oder jeder Lage um den zentralen Armierungsbauteil herum in einem Schlagwinkel im Bereich von 5 bis 15° aufgebracht sind.
- 4. Optisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welchem die Rohre oder Schläuche in zwei oder mehr Lagen aufgebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlagrichtung in benachbarten Lagen gleichläufig ist.
- 5. Optisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale Armierungsbauteil aus einem Material mit einem Elastizitätsmodul von mindestens 6,9 χ 104 MN/m2.
- 6. Optisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale Armierungsbauteil ein matrizengeformter Strang aus Drähten (12) ist.
- 7. Optisches Kabel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte des Stranges aus Stahl bestehen.
- 8. Optisches Kabel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale Armierungsbauteil ein voller Stahldraht (1) ist. '
- 9 , Optisches Kabel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale Armierungsbauteil ein Bündel von Kohlenstoffasern oder nicht-optischen Glasfasern ist, welches in einem Körper aus Einkapselungsmaterial über die gesamte Länge909838/0874ORIGINAL INSPECTEDdes Bündels hinweg eingebettet ist.
- 10. Optisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale ArmierungsbauteiT eine äußere Deckschicht (13) aus Gummi oder Kunststoff aufweist.
- 11. Optisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des zentralen Armierungsbauteils bzw. der Deckschicht desselben und/oder die Oberfläche jedes Rohres oder Schlauches eine solche Form aufweist, daß die zwischen ihnen herrschende und der relativen Längsbewegung widerstehende Reibkraft wesentlich erhöht wird.
- 12. Optisches Kabel nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des zentralen Armierungsbauteils gezahnt, genutet oder auf andere Weise aufgerauht oder geformt ist, um den Reibungsschluß zwischen dem zentralen Armierungsbauteil und den Rohren oder Schläuchen zu verstärken.
- 13. Optisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Schutzmantel ein stranggepreßter Schlauch aus Gummi oder Kunststoff ist, der so fest auf der Bauteilgruppe aufsitzt, daß die Rohre oder Schläuche zwischen dem Armierungsbauteil und dem Mantel sicher erfaßt werden.
- 14. Optisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehr als ein isolierter elektrischer Leiter (18) mit den Rohren oder Schläuchen verseilt ist und so am zentralen langgestreckten Armierungsbauteil befestigt ist, daß eine relative Längsbewegung zwischen dem isolierten Leiter oder den isolierten Leitern und dem Armierungsbauteil im wesentlichen verhindert wird.90983Β/Π87
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