DE29601510U1

DE29601510U1 - Optical cable

Info

Publication number: DE29601510U1
Application number: DE29601510U
Authority: DE
Original assignee: Alcatel Kabel AG and Co
Current assignee: Nexans Deutschland GmbH
Priority date: 1995-03-04
Filing date: 1996-01-30
Publication date: 1996-03-28
Anticipated expiration: 2006-01-31

Description

BeschreibungDescription

Die Erfindung betrifft ein optisches Kabel, insbesondere Bohrlochkabel, mit einer Lichtwellenleiter aufweisenden Seele, über der Seele aufgebrachten zugfesten Elementen, sowie einem darüber liegenden Mantel.The invention relates to an optical cable, in particular a borehole cable, with a core comprising optical waveguides, tensile-resistant elements applied over the core, and a sheath lying over it.

Optische Kabel, die in Bohrlöcher hinabgelassen werden, sind aufgrund ihres Eigengewichts einer hohen Zugbeanspruchung und durch ihre Umgebung hohen Temperaturen, hohen hydrostatischen Drücken sowie aggressiven Gasen und Flüssigkeiten ausgesetzt.Optical cables lowered into boreholes are subjected to high tensile stress due to their own weight and to high temperatures, high hydrostatic pressures and aggressive gases and liquids due to their environment.

In der EP 0 554 789 Al ist ein optisches Bohrlochkabel beschrieben, bei dem um ein zentrales zugfestes Element zwei Stahlröhrchen mit jeweils einem darin angeordneten Lichtwellenleiter sowie vier zugfeste Elemente aufgeseilt sind. Die so gebildete Seele des Kabels wird von einer polymeren Zwischenschicht umschlossen, die auch die Zwickel zwischen den einzelnen Verseilelementen ausfüllt. Darüber ist eine zusätzliche Lage von zugfesten Elementen vorgesehen, die ihrerseits von einem Mantel umschlossen wird.EP 0 554 789 A1 describes an optical borehole cable in which two steel tubes, each with an optical waveguide arranged in them, and four tensile elements are stranded around a central tensile element. The cable core thus formed is surrounded by a polymer intermediate layer, which also fills the gaps between the individual stranding elements. An additional layer of tensile elements is provided on top of this, which in turn is surrounded by a sheath.

Ausgehend von diesem bekannten optischen Bohrlochkabel liegt der Erfindung das Problem zugrunde, in dem optischen Kabel das Unterbringen einer größeren Anzahl von Lichtwellenleitern zu ermöglichen und die äußeren Abmessungen des Kabels weiter zu verringern.Based on this known optical borehole cable, the invention is based on the problem of making it possible to accommodate a larger number of optical fibers in the optical cable and to further reduce the external dimensions of the cable.

Dieses Problem wird gemäß dem Schutzanspruch 1 dadurch gelöst, daß die Seele des Kabels durch ein zentral angeordnetes Metallröhrchen mit darin verlaufenden Lichtwellenleitern gebildet ist.This problem is solved according to claim 1 in that the core of the cable is formed by a centrally arranged metal tube with optical fibers running through it.

Die durch die Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß in dem die Seele des Kabels bildenden zentralen Metallröhrchen eine Vielzahl von Lichtwellenleitern angeordnet werden kann und ein solches optisches Kabel eine hohe Übertragungskapazität aufweist. Dabei hat das erfindungsgemäße optische Kabel einen geringen Außendurchmesser und ein geringes Gewicht. Durch die vollständige oder zumindest weitgehende Vermeidung von Lagen aus verseilten Elementen ist das optische Kabel zudem torsionsarm und daher besonders gut für die Verwendung als freihängendes Bohrlochkabel geeignet. Darüber hinaus hat das erfindungsgemäße optische Kabel einen einfachen Aufbau und ist auf einfache und kostengünstige Art und Weise herstellbar.The advantages that can be achieved by the invention are in particular that a large number of optical fibers can be arranged in the central metal tube that forms the core of the cable, and that such an optical cable has a high transmission capacity. The optical cable according to the invention has a small external diameter and a low weight. By completely or at least largely avoiding layers of stranded elements, the optical cable also has low torsion and is therefore particularly suitable for use as a freely suspended borehole cable. In addition, the optical cable according to the invention has a simple structure and can be manufactured in a simple and cost-effective manner.

Durch die in den abhängigen Schutzansprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung möglich.The features listed in the dependent claims enable advantageous further developments and improvements of the invention.

Zur Ausbildung einer metalIfreien und besonders wirkungsvollen Zugentlastung des Mantels ist es von Vorteil, wenn als zugfeste Elemente Glaselemente, Aramidelemente oder GFK-Elemente verwendet sind.To create a metal-free and particularly effective strain relief for the sheath, it is advantageous to use glass elements, aramid elements or GRP elements as tensile elements.

Vorteilhaft ist es, wenn die zugfesten Elemente in Form eines Geflechts über der Seele aufgebracht sind, so daß sich ein besonders torsionsarmes optisches Kabel ergibt.It is advantageous if the tensile elements are applied in the form of a braid over the core, so that an optical cable with particularly low torsion is produced.

Um eine ausreichende Dehnungsreserve der in dem Metallröhrchen verlaufenden Lichtwellenleiter zu gewährleisten und so die Lichtwellenleiter bei einer Zugbeanspruchung des Kabels vor unzulässig hohenIn order to ensure sufficient expansion reserve for the optical fibers running in the metal tube and thus to protect the optical fibers from excessively high tensile stresses in the event of a tensile stress on the cable,

Zugbelastungen zu schützen, ist es vorteilhaft, wenn die Lichtwellenleiter gegenüber dem sie umgebenden Metallröhrchen eine Überlänge von mindestens 1 %o aufweisen.In order to protect against tensile stresses, it is advantageous if the optical fibers have an excess length of at least 1 %o compared to the metal tubes surrounding them.

Um die Gefährdung von Menschenleben und die Gefahr von Sachbeschädigungen an Geräten durch im Brandfall freiwerdende, chemisch aggressive Gase zu vermeiden, ist es von Vorteil, wenn der Mantel aus einem halogenfreien und flammwidrigen Kunststoff ausgebildet ist.In order to avoid endangering human life and the risk of damage to equipment caused by chemically aggressive gases released in the event of a fire, it is advantageous if the sheath is made of a halogen-free and flame-retardant plastic.

Da das erfindungsgemäße optische Kabel als Bohrlochkabel einer chemisch aggressiven Umgebung ausgesetzt ist, ist es aus Korrosionsschutzgründen von Vorteil, wenn das Metallröhrchen aus einem Edelstahl ausgebildet ist.Since the optical cable according to the invention is exposed to a chemically aggressive environment as a borehole cable, it is advantageous for reasons of corrosion protection if the metal tube is made of stainless steel.

Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein erstes, Fig. 2 ein zweites sowie Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen optischen Kabels.Three embodiments of the invention are shown in simplified form in the drawing and explained in the following description. Fig. 1 shows a first embodiment of an optical cable according to the invention, Fig. 2 shows a second embodiment and Fig. 3 shows a third embodiment.

Die in den Fig. 1 bis 3 beispielhaft dargestellten, als Bohrlochkabel einsetzbaren optischen Kabel 1 weisen ein zentrales, beispielsweise aus einem Edelstahl ausgebildetes Metallröhrchen 3 auf, in dem eine Mehrzahl von Lichtwellenleitern 5 angeordnet ist. Die Lichtwellenleiter 5 dienen zur Übertragung von Daten und/oder Nachrichten; sie können aber auch als Sensoren eingesetzt werden. Um einen ausreichenden Schutz der Lichtwellenleiter 5 vor Druckbeanspruchungen zu gewährleisten, hat das Metallröhrchen 3 eine Wandstärke im Bereich von 0,15 bis 0,50 mm. Zum Ausgleich von bei Zugbeanspruchungen auftretenden Dehnungen des optischen Kabels 1 verlaufen die Lichtwellenleiter 5 in dem Metallröhrchen 3 gegenüber diesem mit einer Überlänge,The optical cables 1 shown as examples in Figs. 1 to 3, which can be used as borehole cables, have a central metal tube 3, for example made of stainless steel, in which a plurality of optical fibers 5 are arranged. The optical fibers 5 are used to transmit data and/or messages; however, they can also be used as sensors. In order to ensure adequate protection of the optical fibers 5 against compressive stresses, the metal tube 3 has a wall thickness in the range of 0.15 to 0.50 mm. In order to compensate for the expansion of the optical cable 1 that occurs under tensile stresses, the optical fibers 5 run in the metal tube 3 with an excess length compared to the latter.

die beispielsweise mehr als 1 %o, &zgr;. B. 5 %o beträgt. Dies gewährleistet eine ausreichend große Dehnungsreserve der Lichtwellenleiter 5.which is, for example, more than 1 %o, ζ. e.g. 5 %o. This ensures that the optical fibers 5 have a sufficiently large expansion reserve.

Das zentrale Metallröhrchen 3 mit den darin verlaufenden Lichtwellenleitern 5 bildet die Seele 7 des optischen Kabels 1. Über der Seele 7, beispielsweise unmittelbar auf das Metallröhrchen 3, ist bei dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel eine Lage 9 zugfester Elemente 11 aufgebracht. Bei dem in der Figur 3 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel sind über der Seele 7 zwei übereinander liegende Lagen 9 zugfester Elemente 11 vorgesehen. Ein darüber liegender Mantel 13, der aus einem halogenfreien und flammwidrigen Kunststoff wie z. B. Polyamid oder Polyethylen ausgebildet ist, umschließt die Lage bzw. Lagen 9 zugfester Elemente 11.The central metal tube 3 with the optical waveguides 5 running through it forms the core 7 of the optical cable 1. In the first and second embodiments, a layer 9 of tensile elements 11 is applied above the core 7, for example directly onto the metal tube 3. In the third embodiment shown in Figure 3, two layers 9 of tensile elements 11 lying one above the other are provided above the core 7. A jacket 13 lying above this, which is made of a halogen-free and flame-retardant plastic such as polyamide or polyethylene, encloses the layer or layers 9 of tensile elements 11.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiele unterscheiden sich im wesentlichen lediglich durch die Lage 9 zugfester Elemente 11 voneinander. So ist bei dem in der Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel die Lage 9 zugfester Elemente 11 aus einem Geflecht von zugfesten Elementen 11 gebildet. Als zugfeste Elemente 11 können z. B. Glaselemente, GFK-Elemente, Aramidelemente oder dünne Stahldrähte verwendet werden. Der Aufbau der Lage 9 aus einem Geflecht zugfester Elemente 11 führt zu einem besonders torsionsarmen optischen Kabel 1 .The embodiments shown in Figs. 1 and 2 differ from one another essentially only in the layer 9 of tensile elements 11. In the first embodiment shown in Fig. 1, the layer 9 of tensile elements 11 is formed from a mesh of tensile elements 11. Glass elements, GRP elements, aramid elements or thin steel wires can be used as tensile elements 11. The construction of the layer 9 from a mesh of tensile elements 11 leads to an optical cable 1 with particularly low torsion.

Bei dem in der Fig. 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel ist die Lage 9 zugfester Elemente 11 aus beispielsweise acht kreisringsegmentformigen zugfesten Elementen 11 in Form von sogenannten Rovings &zgr;. B. aus Aramidfasern gebildet. Es können aber auch andere hochzugfeste Fasern für die Rovings verwendet werden.In the second embodiment shown in Fig. 2, the layer 9 of tensile elements 11 is made of, for example, eight tensile elements 11 in the shape of circular ring segments in the form of so-called rovings ζ, e.g. made of aramid fibers. However, other high-tensile fibers can also be used for the rovings.

Es ist ebenfalls möglich, anstelle der Rovings &zgr;. &Bgr;. dünne Stahldrähte oder GFK-Elemente als zugfeste Elemente 11 auf die Seele 7 des optischen Kabels 1 entweder in Form einer vollständigen Lage oder paarweise einander gegenüberliegend aufzubringen. Um in jedem Fall eine weitgehende Torsionsarmut des optischen Kabels 1 zu gewährleisten, sind die zugfesten Elemente 11 beispielsweise jeweils etwas zur Hälfte mit unterschiedlicher Schlagrichtung auf das Metallröhrchen aufgeseilt. Grundsätzlich ist eine lange Schlaglänge der aufgeseilten zugfesten Elemente 11 in Hinblick auf eine möglichst geringe Torsionsbeanspruchung des optischen Kabels 1 und der darin verlaufenden Lichwellenleiter 5 von Vorteil.It is also possible to apply thin steel wires or GRP elements as tensile elements 11 to the core 7 of the optical cable 1 instead of the rovings ζ. β. either in the form of a complete layer or in pairs opposite one another. In order to ensure that the optical cable 1 is as torsion-free as possible, the tensile elements 11 are, for example, stranded onto the metal tube in about half of each other with a different lay direction. In principle, a long lay length of the stranded tensile elements 11 is advantageous in terms of the lowest possible torsional stress on the optical cable 1 and the optical waveguides 5 running through it.

Zur Ausbildung eines torsionsarmen Bohrlochkabels ist es natürlich auch möglich, wie das in der Fig. 3 dargestellte dritte Ausführungsbeispiel zeigt, über der Seele 7 zwei übereinander liegende Lagen 9 aus zugfesten Elementen 11 mit entgegengesetzter Schlagrichtung aufzuseilen. Duch diese unterschiedliche Schlagrichtung der beiden Lagen 9 ergibt sich ein besonders torsionsarmes optisches Kabel 1.To form a low-torsion borehole cable, it is of course also possible, as the third embodiment shown in Fig. 3 shows, to string two superimposed layers 9 of tensile elements 11 with opposite lay directions over the core 7. This different lay direction of the two layers 9 results in a particularly low-torsion optical cable 1.

Claims

Protection claims

1. Optical cable, in particular borehole cable, with a core having optical waveguides, tensile-resistant elements applied over the core, and a sheath lying over it, characterized in that the core (7) of the cable (1) is formed by a centrally arranged metal tube (3) with optical waveguides (5) running therein.

2. Optical cable according to claim 1, characterized in that glass elements are used as tensile elements (11).

3. Optical cable according to claim 1, characterized in that aramid elements are used as tensile elements (11).

4. Optical cable according to claim 1, characterized in that metal wires are used as tensile elements (11).

5. Optical cable according to claim 1, characterized in that GRP elements are used as tensile elements (11).

6. Optical cable according to one of claims 1 to 5, characterized in that the tensile elements (11) are applied in the form of a braid over the core (7).

7. Optical cable according to one of claims 1 to 5, characterized in that the tensile elements (11) are stranded in at least one layer (9) above the core (7).

8. Optical cable according to one of claims 1 to 7, characterized in that the optical waveguides (5) have an excess length of at least 1 % compared to the metal tube (3) surrounding them.

9. Optical cable according to one of claims 1 to 8, characterized in that the sheath (13) is made of a halogen-free and flame-retardant plastic.

10. Optical cable according to one of claims 1 to 9, characterized in that the metal tube (3) is made of stainless steel.