DE29711024U1

DE29711024U1 - Cable with tensile elements made of a fiber material

Info

Publication number: DE29711024U1
Application number: DE29711024U
Authority: DE
Original assignee: Alcatel Alsthom Compagnie Generale dElectricite
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 1997-06-25
Filing date: 1997-06-25
Publication date: 1997-08-28
Anticipated expiration: 2007-06-26

Description

BeschreibungDescription

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kabel mit einem oder mehreren Leitern, einer äußeren Hülle und zugfesten Elementen, die aus einem Faserwerkstoff bestehen.The invention relates to a cable with one or more conductors, an outer sheath and tensile elements made of a fiber material.

Kabel umfassen neben einem oder mehreren, ggf. isolierten Leitern und einer äußeren Hülle bzw. einem Mantel zum Schutz häufig zugfeste Elemente, die aus einem Faserwerkstoff bestehen. In der Regel dienen die Elemente gleichzeitig zur Füllung von Hohlräumen im Kabelquerschnitt, um eine gegenseitige Verschiebung von Leitern, Hüll- und Schutzelementen wie Bewehrungen, Beilaufen, Schirmen oder Isolierungen zu vehindern und die Druckbelastbarkeit des Kabels zu erhöhen.In addition to one or more conductors, possibly insulated, and an outer sheath or jacket for protection, cables often contain tensile elements made of a fiber material. The elements are usually also used to fill cavities in the cable cross-section in order to prevent mutual displacement of conductors, sheathing and protective elements such as reinforcements, fillers, shields or insulation and to increase the cable's compressive strength.

Zugfeste Elemente sind insbesondere bei Lichtwellenleiterkabeln von erheblicher Bedeutung, um eine ausreichende mechanische Belastbarkeit zu erreichen, wie sie speziell bei der Verlegung notwendig ist. Daher bestehen die Elemente aus mechanisch hoch belastbaren Werkstoffen, beispielsweise glas- oder kohlefaserverstärkten Kunststoffen oder Aramidfasern, die zu einem Garn versponnen sind. Ferner sind auch aus Stahl gefertigte zugfeste Elemente bekannt. Die Anordnung kann sowohl in der Kabelseele, vorzugsweise in einem Zentralstrang, als auch in der äußeren Hülle des Kabels erfolgen. Unterschiedliche Kabelaufbauten sind beispielsweise beschrieben in "Lichtwellenleiterkabel",Tensile-resistant elements are particularly important for fiber optic cables in order to achieve sufficient mechanical strength, as is particularly necessary during installation. Therefore, the elements are made of materials that can withstand high mechanical loads, for example glass or carbon fiber reinforced plastics or aramid fibers that are spun into a yarn. Tensile-resistant elements made of steel are also known. The arrangement can be made both in the cable core, preferably in a central strand, and in the outer sheath of the cable. Different cable structures are described, for example, in "Fiber optic cables",

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G. Mahlke und P. Gössing, Siemens AG, Berlin, 1993.2
G. Mahlke and P. Gössing, Siemens AG, Berlin, 1993.

Auch bei Kabeln mit elektrischen Leitern, insbesondere bei Kabeln für Spezialanwendungen, werden gelegentlich zugfeste Elemente eingesetzt, die meist aus Stahldrähten bestehen. Im Fall elektrischer Kabel sind zudem Jutegarne als äußere Schutzhüllen und Isolierung bekannt, die jedoch auf Grund einer sehr geringen Zugfestigkeit zur mechanischen Verstärkung ungeeignet sind (Artbauer, "Kabel und Leitungen", VEB Verlag Technik, Berlin 1961, S. 153 ff) .Tensile-resistant elements, which usually consist of steel wires, are also occasionally used in cables with electrical conductors, especially in cables for special applications. In the case of electrical cables, jute yarns are also known as external protective coverings and insulation, but due to their very low tensile strength they are unsuitable for mechanical reinforcement (Artbauer, "Kabel und Leitungen", VEB Verlag Technik, Berlin 1961, p. 153 ff).

Viele der in einem Kabel verwendeten Werkstoffe sind in ökologischer Hinsicht bedenklich und erschweren die Wiederverwertung defekter oder nicht mehr benötigter Kabel erheblich. Vielfach ist eine aufwendige Zerlegung und Aufbereitung der Komponenten oder ihre kostenintensive Deponierung erforderlich. Zudem ist der Preis vieler gebräuchlicher Werkstoffe zur Zugentlastung vergleichsweise hoch.Many of the materials used in a cable are ecologically questionable and make it very difficult to recycle defective or no longer required cables. In many cases, the components have to be dismantled and reprocessed at great expense or disposed of at high cost. In addition, the price of many of the materials commonly used for strain relief is comparatively high.

Davon ausgehend besteht die Aufgabe der Erfindung in der Schaffung eines Kabels, dessen Werkstoffe seine Entsorgung erleichtern und die eine preisgünstige Alternative zu gebräuchlichen Werkstoffen darstellen.Based on this, the object of the invention is to create a cable whose materials facilitate its disposal and which represent a cost-effective alternative to conventional materials.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Fasern des Faserwerkstoffes natürliche Fasern sind.This object is achieved according to the invention in that the fibers of the fiber material are natural fibers.

Vorzugsweise sind die Fasern zu Strängen, beispielsweise Seilen oder Garnen, verarbeitet. Ihre hohe Zugbelastbarkeit wird durch eine gute Haftung der Fasern eines Strangs untereinander gewährleistet, die durch eine sorgfältige Verspinnung erreichbar ist. Die natürlichen Fasern können grundsätzlich in beliebigen Kabeltypen eingesetzt werden, beispielsweise elektrischen, optischen oder Hybridkabeln mit runden, flachen oder andersPreferably, the fibers are processed into strands, for example ropes or yarns. Their high tensile strength is ensured by good adhesion of the fibers of a strand to each other, which can be achieved by careful spinning. The natural fibers can basically be used in any type of cable, for example electrical, optical or hybrid cables with round, flat or other

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geformten Querschnitten. Geringe Unterschiede in der3
shaped cross sections. Small differences in the

Zugbelastbarkeit gegenüber bisher gebräuchlichen Faserwerkstoffen lassen sich dabei gegebenenfalls durch eine Querschnittsvergrößerung der zugfesten Elemente ausgleichen. Wenn ein Kabel mehrere zugfeste Elemente umfaßt, ist es zweckmäßig, sie sämtlich aus natürlichen Fasern herzustellen.Tensile strength compared to previously used fiber materials can be compensated for by increasing the cross-section of the tensile elements. If a cable includes several tensile elements, it is advisable to manufacture them all from natural fibers.

Der Vorteil der natürlichen Fasern besteht insbesondere in ihren guten ökologischen Eigenschaften. Sie erleichtern das Recycling der Kabel erheblich, wobei ökologische Schäden ausgeschlossen sind und sich Deponierungskosten aufgrund der biologischen Abbaubarkeit des Materials wesentlich vermindern lassen. Auch eine Verbrennung ist unbedenklich und ohne Schadstoffe möglich. Durch Nutzung der Fasern im industriellen Maßstab sind auch Kostenvorteile gegenüber synthetischen Fasern erreichbar, speziell solchen aus teuren Rohstoffen.The advantage of natural fibers is their good ecological properties. They make recycling the cables much easier, while ecological damage is excluded and landfill costs can be significantly reduced due to the biodegradability of the material. Incineration is also safe and possible without pollutants. By using the fibers on an industrial scale, cost advantages can also be achieved compared to synthetic fibers, especially those made from expensive raw materials.

Obwohl sich auch tierische Fasern zu zugfesten Elementen verarbeiten lassen, sind pflanzliche Fasern bevorzugt, da sie sich in großen Mengen zu günstigen Preisen produzieren lassen. Aufgrund ihrer vorteilhaften mechanischen Eigenschaften sind dabei insbesondere Hanfund Flachsfasern geeignet. Auch die Verwendung von Jutefasern oder anderen landwirtschaftlich anbaubaren Faserpflanzen wie z. B. Baumwolle ist möglich. Denkbar ist schließlich der Einsatz von Mischungen unterschiedlicher Faserarten, die eine breite Variation der Werkstoffeigenschaften gestatten.Although animal fibers can also be processed into tensile elements, plant fibers are preferred because they can be produced in large quantities at low prices. Due to their advantageous mechanical properties, hemp and flax fibers are particularly suitable. The use of jute fibers or other agriculturally grown fiber plants such as cotton is also possible. Finally, the use of mixtures of different fiber types is conceivable, which allow a wide variation in the material properties.

Der Einsatz natürlicher Faserwerkstoffe bietet sich insbesondere in Kabeln mit Lichtwellenleitern an, beispielsweise um metallfreie optische Kabel herzustellen. Auch die Verwendung in Kabeln mitThe use of natural fiber materials is particularly suitable in cables with optical fibers, for example to produce metal-free optical cables. The use in cables with

elektrischen Leitern ist jedoch möglich, speziell wenn die zugfesten Elemente auch zur Ausfüllung des Kabelquerschnitts dienen.However, it is possible to use electrical conductors, especially if the tensile elements also serve to fill the cable cross-section.

Auch im Hinblick auf die Art der Festlegung der Fasern im Kabel bestehen unterschiedliche Möglichkeiten. Einerseits können zugfeste Elemente lose im Kabel verlaufen, d. h. ihre Fixierung in Längsrichtung des Kabels erfolgt lediglich durch Verseilung bzw. Reibschluß mit anderen Elementen des Kabels. Gegebenenfalls können dabei einzelne Stränge der zugfesten Elemente in axialer Richtung gegeneinander verschiebbar sein. Alternativ lassen sich zugfeste Elemente auch mit anderen Elementen des Kabels verkleben.There are also different options with regard to the way in which the fibers are fixed in the cable. On the one hand, tensile elements can run loosely in the cable, i.e. they are fixed in the lengthwise direction of the cable only by stranding or frictional engagement with other elements of the cable. If necessary, individual strands of the tensile elements can be displaced against each other in the axial direction. Alternatively, tensile elements can also be glued to other elements of the cable.

Vielfach erweist es sich als zweckmäßig, die zugfesten Elemente in eine Matrix einzubetten, vorzugsweise einen ökologisch unbedenklichen Kunststoff. Im Ergebnis sind die zugfesten Elemente in diesem Fall faserverstärkte Kunststoffteile, die auch Druck- oder Stauchbelastungen aufzunehmen vermögen. Durch geeignete Abstimmung des Materials der Matrix, beispielsweise die Verwendung von Kunststoffen wie Polyurethan, das mit Hydroxylgruppen an der Faseroberfläche reagiert, lassen sich dabei hochbelastbare Verbindungen zwischen dem Kunststoff der Matrix und dem Fasermaterial erzeugen.It often proves to be useful to embed the tensile elements in a matrix, preferably an ecologically harmless plastic. In this case, the tensile elements are fiber-reinforced plastic parts that can also absorb pressure or compression loads. By appropriately matching the material of the matrix, for example by using plastics such as polyurethane, which reacts with hydroxyl groups on the fiber surface, highly resilient connections can be created between the plastic of the matrix and the fiber material.

Zweckmäßig ist es, die zugfesten Elemente in eine Hülle im Kabel einzubringen, wobei der Werkstoff der Hülle eine Matrix zum Einbetten des zugfesten Elementes ist. Zugfeste Elemente lassen sich beispielsweise in eine Hüllschicht eines Leiters einbringen, etwa die äußere Coatingschicht eines optischen Leiters, in die Schutzhülle von Hohl- oder Bündeladern, in eine Seelenbewicklung des Kabels oder in den Kabelmantel. Denkbar ist auch, daß zugfeste Elemente ohne Matrix eine Hüllschicht im Kabel, etwa eine Seelenbewicklung, bilden.It is advisable to place the tensile elements in a sheath in the cable, whereby the material of the sheath is a matrix for embedding the tensile element. Tensile elements can be placed, for example, in a sheath layer of a conductor, such as the outer coating layer of an optical conductor, in the protective sheath of hollow or loose-fiber cables, in a core winding of the cable or in the cable sheath. It is also conceivable that tensile elements without a matrix form a sheath layer in the cable, such as a core winding.

Alternativ oder ergänzend können zugfeste Elemente einen Kernstrang des Kabels bilden oder darin eingebettet sein.Alternatively or additionally, tensile elements can form a core strand of the cable or be embedded in it.

Der folgende Beschreibungsteil erläutert ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer prinzipienhaften Zeichnung.The following description explains an embodiment of the invention using a schematic drawing.

Sie stellt den Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Kabel dar.It represents the cross-section of a cable according to the invention.

Das gezeigte Lichtwellenleiterkabel besteht aus Lichtwellenleitern 1, die in Bündeladern mit Hüllen 2 verlaufen, welche um einen Kernstrang 3 zur Kabelseele verseilt sind. Außenseitig wird das Kabel durch die Seelenbewicklung 4 und den darüber befindlichen Mantel 5 abgeschlossen. Sowohl die Hüllen 2 als auch der Kernstrang 3 und der Mantel 5 sind mit zugfesten Elementen 6-8 versehen, welche aus versponnenen natürlichen Fasern, beispielsweise Hanf oder Flachs, bestehen. Dabei sind die zugfesten Elemente 6 und 8 jeweils in das Material von Hülle 2 und Mantel 5 eingegossen, so daß sie jeweils eine Faserverstärkung des Materials bilden. Weitere zugfeste Elemente 9, die gleichfalls aus natürlichen Fasern bestehen, sind mit den Hüllen 2 verseilt. Auch die Seelenbewicklung 4 kann aus pflanzlichen Fasern bestehen.The fiber optic cable shown consists of fiber optic cables 1 that run in bundle cores with sheaths 2 that are twisted around a core strand 3 to form the cable core. On the outside, the cable is closed off by the core winding 4 and the sheath 5 above it. Both the sheaths 2 and the core strand 3 and the sheath 5 are provided with tensile-strength elements 6-8 that are made of spun natural fibers, for example hemp or flax. The tensile-strength elements 6 and 8 are each cast into the material of the sheath 2 and sheath 5 so that they each form a fiber reinforcement of the material. Additional tensile-strength elements 9, which are also made of natural fibers, are twisted with the sheaths 2. The core winding 4 can also be made of plant fibers.

Auf diese Weise entsteht ein Kabel, das sich bei guter Zugbelastbarkeit leicht und preiswert entsorgen läßt.This creates a cable that can withstand good tensile strength and is easy and inexpensive to dispose of.

Claims

Expectations

1. Cable with one or more conductors, an outer sheath and tensile elements (6 - 9) consisting of a fibrous material, characterized in that the fibers of the fibrous material are natural fibers.

2. Cable according to claim 1, characterized in that the fibers are vegetable fibers.

3. Cable according to claim 2, characterized in that the fibers comprise hemp or flax fibers.

4. Cable according to one of the preceding claims, characterized in that one conductor is an optical waveguide (1).

5. Cable according to one of the preceding claims, characterized in that one conductor is an electrical conductor.

6. Cable according to one of the preceding claims, characterized in that tensile elements (6 - 9) run loosely in the cable.

7. Cable according to one of the preceding claims, characterized in that tensile elements (6 - 9) are glued to other components of the cable

are.

8. Cable according to one of the preceding claims, characterized in that tensile elements (6 - 9) are embedded in a matrix.

9. Cable according to one of the preceding claims, characterized in that tensile elements (6 - 9) or their matrix form a sheath (2) in the cable.

10. Cable according to one of the preceding claims, characterized in that tensile elements (6 - 9) form a core strand (3) of the cable or are embedded in a core strand (3).