DE2953492C2

DE2953492C2 - Optisches Nachrichtenkabel

Info

Publication number: DE2953492C2
Application number: DE19792953492
Authority: DE
Inventors: Paul Francis Duluth Ga. Gagen; Manuel Roberto Doraville Ga. Santana
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1979-01-18
Filing date: 1979-12-26
Publication date: 1987-02-12
Also published as: JPS56500428A; GB2057710B; IT1128858B; KR840006022U; ES487794A0; WO1980001517A1; US4241979A; IT8067062A0; KR830002249A; FR2447042A1; DE2953492T1; JPH0157764B2; CA1128344A; FR2447042B1; ES8100496A1; GB2057710A; KR840001110Y1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein optisches Nachrichtenkabel gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein derartiges optisches Nachrichtenkabel ist aus der DE-AS 26 28 069 bekannt.
Trotz der Vorteile lichtübertragender optischer Fasern hinsichtlich ihrer großen Bandbreite und ihrer geringen Baugröße eignen sie sich zur Nachrichtenübertragung in einem breiten Anwendungsbereich zunächst wenig, da sie mechanisch empfindlich sind und gegenüber Zugspannungen eine geringe Bruchfestigkeit sowie in gebogenem Zustand verminderte Lichtübertragungseigenschaften aufweisen. Aus diesem Grunde wurden Kabelstrukturen zum mechanischen Schutz der Fasern entwickelt, um so die Fasern zu einem brauchbaren Übertragungsmedium zu machen. Bei einem solchen, aus der DE-AS 26 28 069 bekannten optischen Nachrichtenkabel sind die optischen Fasern lose und unverseilt in einem Innenmantel angeordnet, welcher aus einer inneren Schicht fluorierten Polymerisats und einer äußeren Schicht elastischen Kunststoffs besteht. Der Innenmantel ist von einem Außenmantel bedeckt, welcher aus extrudierten Kunststoffschichten mit dazwischengelegten Zugentlastungselementen in Form gesponnener, wendelförmig angeordneter Kunststoff-Fäden besteht. Wenn die Zugentlastungselemente für eine größere Zugfestigkeit des Nachrichtenkabels ausgelegt werden, nimmt indessen die Biegeelastizität des bekannten Kabels ab, was wiederum die Handhabung des Kabels bei dessen Verlegung erschwert.
Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, bei einem optischen Nachrichtenkabel der eingangs erwähnten Art die Biegeelastizität zu verbessern, ohne gleichzeitig die Zugfestigkeit desselben zu beeinträchtigen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen optischen Nachrichtenkabel wird eine Einschließung der Zugentlastungselemente durch das den Außenmantel bildende Kunststoffextrudat verhindert, so daß die Zugentlastungselemente bei einer Zugbelastung des Kabels einerseits noch hinreichend eng mit dem Außenmantel gekoppelt sind und andererseits in der Lage sind, an den Stellen fehlender Einschließung bei Biegung des Außenmantels relativ zu demselben zu gleiten.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen optischen Nachrichtenkabels ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine perspektivische Teilansicht einer ersten Ausführungsform eines optischen Nachrichtenkabels nach der Erfindung;
Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Teil der Armierung des optischen Nachrichtenkabels gemäß Fig. 1, um die Wirkungsweise der verstärkenden Einbettungsschicht auf die Einschließung der Zugentlastungselemente durch den Außenmantel zu veranschaulichen, und
Fig. 3 zeigt eine perspektivische Teilansicht einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Nachrichtenkabels mit zwei Wicklungslagen des Zugentlastungselementes und zwei verstärkenden Einbettungsschichten.
In Fig. 1 ist eine perspektivische Teilansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen optischen Nachrichtenkabels dargestellt. Das Kabel 10 umfaßt einen Kern 12 aus optischen Faserbändern 14, von denen jedes Faserband 14 eine Vielzahl lichtübertragender optischer Fasern 16 aufweist, die in einer mechanischen Schutzsubstanz 18 eingebettet sind. Der Kern 12 wird von einer Kabelarmierung 20 umgeben, welche

a) eine Wärmeschutzschicht 21 aus Isoliermaterial, wie beispielsweise ein Band aus synthetischem Harzpolymerisat,
b) einen kunststoffextrudierten, rohrförmigen Innenmantel 22, der mit der Wärmeschutzschicht 21 ein loses Rohr zur losen Aufnahme des Kerns 12 bildet,
c) eine verstärkende Einbettungsschicht 23,
d) eine Lage oder Gruppe verstärkender Zugentlastungselemente 26 und
e) einen kunststoffextrudierten Außenmantel 28 aufweist.

Bei dem Kabel 10 nach Fig. 1 bestehen beide Mäntel 22 und 28 aus Polyäthylen, obwohl auch andere Kunststoffe verwendet werden können, darunter unterschiedliche Kunststoffe für jeden der Mäntel. Als Zugentlastungselemente 26 sind bei dem Kabel nach Fig. 1 Stahldrähte vorgesehen. Indessen können ohne weiteres auch andere metallische und nichtmetallische Stoffe für die Zugentlastungselemente verwendet werden.
Erfindungsgemäß steuert die Einbettungsschicht 23 die Kopplung zwischen den Zugentlastungselementen 26 und dem Außenmantel 28. Die Einbettungsschicht 23 bildet auf den Zugentlastungselementen 26 eine enge Berührungsgrenzfläche, so daß bestimmte Oberflächen 27 (Fig. 2) der Zugentlastungselemente 26 für eine Bindung mit dem zur Bildung des Außenmantels 28 verwendeten Kunststoffextrudat nicht genügend zugänglich sind. Auf diese Weise wird eine Einschließung der die betreffenden Oberflächen 27 enthaltenden Längenabschnitte 25 der Zugentlastungselemente 26 verhindert.
Während der Kabelherstellung werden die als Stahldrähte ausgebildeten Zugentlastungselemente 26 zunächst spiralförmig unter Zugspannung über die Einbettungsschicht 23 gewickelt, so daß die vorbestimmten Drahtoberflächen 27 einen engen Oberflächenkontakt mit der Einbettungsschicht 23 haben. Anschließend wird der Außenmantel 28 auf die Einbettungsschicht 23 und die Stahldrähte unter Druck extrudiert. Die Einbettungsschicht 23 ist hinreichend steif, um einen Fluß des Außenmantel-Kunststoffextrudats zu den vorbestimmten Drahtoberflächen 27 zu verhindern, so daß eine Einschließung dieser Längenabschnitte 25 der Zugentlastungselemente 26 vermieden wird. Die Kopplung zwischen dem Außenmantel 28 und den Stahldrähten wird dadurch hinreichend verringert, so daß dort, wo die Einbettungsschicht 23 vorhanden ist, die Stahldrähte bezüglich des Außenmantels 28 bei lokaler Kabelbiegung leichter gleiten können.
Die Verhinderung einer Einschließung der vorbestimmten Oberflächen 27 hat auf die verstärkende Zugfestigkeit der Stahldrähte nur eine geringe Wirkung. Bei der Abkühlung des kunststoffextrudierten Außenmantels 28 während der Kabelherstellung nimmt er über den Stahldrähten einen enganliegenden, mechanischen Paßsitz an. Damit besteht bei einer Zugbelastung des Kabels eine hinreichende Scherungskopplung zwischen den Drähten und dem Außenmantel, die wiederum eine enge Längskopplung zwischen den Stahldrähten und dem Mantel 28 gewährleistet.
Bei dem Kabel nach Fig. 1 besteht die Einbettungsschicht 23 vorteilhafterweise aus einer etwa 0,020 bis 0,025 cm starken Dünnschicht aus vernetztem Polyester, welcher für die Bildung nutenförmiger Aussparungen 24 (Fig. 2) zur Verbesserung des Oberflächenkontaktes mit den kreisquerschnittförmigen Stahldrähten hinreichend geeignet ist. Bei der dargestellten Ausführungsform besitzen die Stahldrähte einen Durchmesser von 0,043 cm, wohingegen die Stärke der Einbettungsschicht 0,023 cm beträgt. Vorteilhafterweise unterstützen die nutenförmigen Aussparungen 24 auch eine exakte Überdeckung der Stahldrähte in bestimmten, regelmäßigen Intervallen innerhalb der Armierung 20. Die mit relativ hohem Reibwert behaftete Oberfläche des vernetzten Polyesters fördert ebenfalls diese Überdeckung.
Der vernetzte Polyester ist hinreichend geeignet und dick genug, um die Überdeckung der Zugentlastungselemente 26 zu bewirken, jedoch hinreichend steif und dünn, um die Festigkeit des Innenmantels 22 für eine Sperrung der vorbestimmten Oberflächen 27 gegen eine Benetzung mit dem Kunststoffextrudat des Außenmantels und damit gegen eine Einschließung der Stahldrähte an diesen Stellen auszunutzen.
Die Einbettungsschicht 23 haltert darüber hinaus die Drähte in ausreichendem Maße, um deren innere Radialbewegung zu minimieren, welche die Gefahr einer Verbiegung der Kabelarmierung erhöhen könnte. Gleichzeitig ist die Einbettungsschicht 23 hinreichend dünn, um den Kabeldurchmesser oder die zu einem Torsionsgang bei Zugbelastung führende radiale Elastizität des Kabels nicht wesentlich zu erhöhen.
Es versteht sich, daß die Einbettungsschicht 23 aus anderen Materialien unterschiedlicher Stärke und Steifigkeit hergestellt sein kann. Das Material kann dicker und steifer sein. Wenn die Zugentlastungselemente flach sind, kann auch ein Material mit hoher Oberflächenreibung, jedoch mit geringer Elastizität benutzt werden. Die Einbettungsschicht kann ebenfalls einen vielschichtigen Aufbau besitzen und eine Außenschicht relativer Elastizität und/oder aufgerauhter Oberfläche aufweisen, um die Überdeckung der Zugentlastungselemente zu gewährleisten. Ferner kann die Einbettungsschicht eine feste, steife Bodenschicht aufweisen, um den Zutritt des Kunststoffextrudats zu den vorbestimmten Drahtoberflächen 27 zu verhindern. Es ist von entscheidender Wichtigkeit, daß die Einbettungsschicht in der Lage ist, eine Einschließung der Zugentlastungselemente durch den Außenmantel 28 an diesen vorbestimmten Stellen zu verhindern.
Darüber hinaus können die Zugentlastungselemente auch aus einem anderen Material als Stahl bestehen; z. B. können nichtmetallische Zugentlastungselemente wie Graphit- oder Aramid- Stäbe verwendet werden. Es ist ferner ohne weiteres ersichtlich, daß die Zugentlastungselemente Zusammensetzungen aus einer beliebigen Anzahl von Werkstoffen mit hohem Dehnungskoeffizienten sein können.
Bei dem Kabel nach Fig. 1 ist die Einbettungsschicht 23 in Längsrichtung aufgebracht und ist nicht vollständig um den Innenmantel 22 gewickelt, so daß ein Spalt oder eine Hüllzone 30 für das Zugentlastungselement 26 entsteht und eine Einschließung der Stahldrähte 26 erfolgt. Die Einbettungsschicht 23 haltert in vorteilhafter Weise die Zugentlastungselemente 26 gegenüber dem Innenmantel 22 im Bereich der Hüllzone 30, um so einen wirkungsvollen Einschluß der Zugentlastungselemente 26 durch das Kunststoffextrudat des Außenmantels 28 zu fördern. Während der Extrusion des Außenmantels 28 führen die Hitze und der Druck des Kunststoffextrudats des Außenmantels zu einem Schmelzen des Kunststoffextrudats des Innenmantels längs der freiliegenden Oberfläche 31 des Innenmantels 22. Dadurch erfolgt eine innige Verschmelzung des Innenmantels 22 mit dem Außenmantel 28 in Form einer einheitlichen Struktur, was den Einschluß der Zugentlastungselemente 26 unterstützt. Die geschmolzene Grenzschicht zwischen dem Innen- und dem Außenmantel 22 bzw. 28 ist in Fig. 2 mit einer strichpunktierten Linie angedeutet.
Die Größe des Spalts 30 läßt sich durch Justierung der Breite der Einbettungsschicht so variieren, daß sich der erwünschte Einschluß der Zugentlastungselemente und damit die erwünschte Biegeelastizität ergibt.
Die stumpf auf die Einbettungsschicht 23 stoßenden Längenabschnitte 25 der Zugentlastungselemente 26 werden von dem Extrudat des Außenmantels 28 nicht eingeschlossen, wohingegen die im Spalt 30 befindlichen Längenabschnitte 33 der Zugentlastungselemente 26 eingeschlossen werden. An der Stelle, wo die Stahldrähte von dem Kunststoffextrudat des Außenmantels 28 eingeschlossen werden, bildet der Mantel 28 einen Schrumpfsitz, ähnlich einem geschlossenen Ring, der die Relativbewegung der Zugentlastungselemente 26bezüglich des Außenmantels 28 bei örtlicher Biegung erleichtert.
Es versteht sich, daß die Einbettungsschicht 23 ohne Bildung eines Spaltes aufgebracht werden kann, so daß ganze Längenabschnitte der Stahldrähte nicht eingeschlossen werden. In diesem Fall verfügt das Kabel 10 über seine größte Biegeelastizität.
Fig. 3 zeigt eine alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kabels 50. Ähnlich wie das Kabel 10 nach Fig. 1 umfaßt das Kabel 50 einen Kern 52 aus optischen Bändern 54 mit optischen Fasern 56. Das Kabel 50 ist jedoch mit einer Kabelarmierung 57 versehen, die eine Isolierschicht 58, einen kunststoffextrudierten, rohrförmigen Innenmantel 60, eine erste verstärkende Einbettungsschicht 62, eine erste Lage 64 Zugentlastungselemente, einen kunststoffextrudierten Außenmantel 66, eine zweite verstärkende Einbettungsschicht 68, eine zweite Lage 70 Zugentlastungselemente und einen kunststoffextrudierten zweiten Außenmantel 72 aufweist.
Bei dem Kabel nach Fig. 3 sind die Einbettungsschichten 62 bzw. 68 gegenläufig in der Weise gewendelt, daß sie kreuzweise übereinander liegende, streifenförmige Spalten bzw. Hüllzonen 63 und 69 für die Zugentlastungselemente bilden. Bei dieser Ausführungsform kann die Schlaglänge der Einbettungsschichten sowie deren Breite so variiert werden, daß die erwünschte Anzahl von Hüllzonen erreicht wird. Es versteht sich, daß jede der beiden Einbettungsschichten 62 oder 68 auch kontinuierlich, d. h. ohne Unterbrechungen, aufgebracht werden kann, um eine verstärkende Einbettungsschicht ohne Hüllzone für die Zugentlastungselemente zu bilden.
In vorteilhafter Weise stellt das Kabel 50 nach Fig. 3 ein Kabel mit Drallabgleich dar. Die beiden Lagen 64, 70 Zugentlastungselemente sind gegenläufig mit festgelegten Schlaglängen wendelförmig gewickelt, so daß die beiden Lagen unter Zugbelastung einen gleichen, jedoch gegenläufigen Drall um die Längsachse des Kabels erzeugen. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise ein Torsionsgang oder -drall verhindert, welcher ansonsten auftreten kann, wenn das Kabel unter Dauer-Zugspannung steht. Bei der betrachteten Ausführungsform ist jede der beiden Lagen 64 und 70 mit einer bezüglich der Einbettungsschicht 62 bzw. 68 gegenläufigen Schlagrichtung gewickelt, um den periodischen Einschluß jedes Zugentlastungselementes zu gewährleisten.
Bei einem weiteren Kabel mit Drallabgleich, das ähnlich wie das Kabel nach Fig. 1 aufgebaut ist, wird eine Lage der zweiten Zugentlastungselemente mit gegenläufiger Schlagrichtung unmittelbar auf eine Lage der ersten Zugentlastungselemente (die ähnlich wie die Elemente 26 gemäß Fig. 1 ausgebildet sind) wendelförmig aufgebracht. Ein solches Kabel besitzt eine Armierung wie das Kabel nach Fig. 1, jedoch für die zweiten Zugentlastungselemente, die im wesentlichen im Außenmantel umschlossen sind.

Claims

1. Optisches Nachrichtenkabel mit einem Kern, der mindestens eine optische Faser aufweist, einem den Kern umgebenden Innenmantel, mehreren wendelförmig angeordneten Zugentlastungselementen und einem aus Kunststoffextrudat hergestellten Außenmantel, welcher den Innenmantel umgibt und mit den Zugentlastungselementen mechanisch gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Innenmantel (22) und dem Außenmantel (28) eine Einbettungsschicht (23) eingefügt ist, daß die Zugentlastungselemente (26) innige Berührungszonen mit der Einbettungsschicht (23) bilden, die gegen den Zutritt des Kunststoffextrudates hinreichend geschützt sind, wodurch eine Einschließung der Zugentlastungselemente (26) durch das Kunststoffextrudat verhindert ist, daß die Einbettungsschicht (23) aus einem für die Bildung nutenförmiger Aussparungen (24) hinreichend elastischen Material besteht, welche vorgesehen sind, um eine Überdeckung und Halterung der Zugentlastungselemente (26) in regelmäßigen Intervallen um das Kabel zu gewährleisten.

2. Optisches Nachrichtenkabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbettungsschicht (23) aus einem für das Kunststoffextrudat im wesentlichen undurchlässigen Material besteht.

3. Optisches Nachrichtenkabel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbettungsschicht (23) diskontinuierlich auf dem Innenmantel (22) aufgebracht ist und mindestens einen Spalt (30) zur Bildung einer Hüllzone für die Zugentlastungselemente (26) bildet.

4. Optisches Nachrichtenkabel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Zugentlastungselement (26) periodisch von dem Kunststoffextrudat eingeschlossen ist.

5. Optisches Nachrichtenkabel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbettungsschicht in Form sich überkreuzender Streifen auf dem Innenmantel aufgebracht ist (Fig. 3).

6. Optisches Nachrichtenkabel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbettungsschicht (23) in Längsrichtung auf dem Innenmantel (22) aufgebracht ist und der Spalt (30) kontinuierlich in Längsrichtung verläuft.

7. Optisches Nachrichtenkabel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugentlastungselemente wendelförmig auf der Einbettungsschicht in einer der Aufbringungsrichtung der Einbettungsschicht gegenläufigen Schlagrichtung gewickelt sind (Fig. 3).

8. Optisches Nachrichtenkabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbettungsschicht (23) aus vernetztem Polyester besteht.

9. Optisches Nachrichtenkabel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbettungsschicht (23) hinreichend dünn ist, derart, daß unter Ausnutzung der Steifigkeit des Innenmantels (22) das Kunststoffextrudat am Erreichen der vorbestimmten Oberflächen ( 27) der Zugentlastungselemente (26) gehindert wird.

10. Optisches Nachrichtenkabel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Zugentlastungselemente (26) Stäbe vorgesehen sind.

11. Optisches Nachrichtenkabel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Zugentlastungselemente (26) nichtmetallische Strukturen vorgesehen sind.

12. Optisches Nachrichtenkabel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugentlastungselemente (26) aus Metall bestehen.

13. Optisches Nachrichtenkabel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel (28) aus druckextrudiertem Polyäthylen besteht.