DE2910135A1 - Optisches kabel - Google Patents

Optisches kabel

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DE2910135A1
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Rodney John Davey
Noel Spencer Dean
Kenneth Leslie Lawton
John Edward Taylor
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    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/44Mechanical structures for providing tensile strength and external protection for fibres, e.g. optical transmission cables
    • G02B6/4401Optical cables
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    • GPHYSICS
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    • G02B6/44Mechanical structures for providing tensile strength and external protection for fibres, e.g. optical transmission cables
    • G02B6/4401Optical cables
    • G02B6/441Optical cables built up from sub-bundles
    • G02B6/4413Helical structure

Description

79 Oil Kü/u
BICC Limited, 21 Bloomsbury Street, London WClB 3QN / England
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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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-
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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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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)

  1. Patentansprüche
    Cl. 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.
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  2. 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. 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. 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. 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. 6. Optisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale Armierungsbauteil ein matrizengeformter Strang aus Drähten (12) ist.
  7. 7. Optisches Kabel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte des Stranges aus Stahl bestehen.
  8. 8. Optisches Kabel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale Armierungsbauteil ein voller Stahldraht (1) ist. '
  9. 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 Länge
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    des Bündels hinweg eingebettet ist.
  10. 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. 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. 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. 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. 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.
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