DE3003760C2

DE3003760C2 - Optisches Kabel

Info

Publication number: DE3003760C2
Application number: DE19803003760
Authority: DE
Inventors: Herbert Dipl.-Ing. Krägenow; Ulrich Dipl.-Ing. 8000 München Oestreich
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1980-02-01
Filing date: 1980-02-01
Publication date: 1988-05-26
Also published as: DE3003760A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein optisches Kabel mit mindestens einem im Inneren eines Außenmantels angeordneten Lichtwellenleiter, wobei im Kabelquerschnitt mindestens ein Längselement wie z. B. ein Zugentlastungsdraht vorgesehen ist.

Es ist bekannt, daß Lichtwellenleiter gegen Biegung sehr empfindlich sind. Es kann vorkommen, daß bei besonders geringen Biegeradien ein Bruch der Lichtwellenleiter auftritt. Bei etwas größeren Biegeradien ergeben sich äußerst unerwünschte Dämpfungserhöhungen, wobei in beiden Fällen häufig von außen dem Kabel keinerlei Schädigung anzusehen ist. Dies liegt daran, daß die Außenmäntel der optischen Kabel normalerweise aus sehr elastischem Material bestehen, das bei den bereits zu einer Schädigung der Lichtwellenleiter führenden Biegeradien noch keinerlei sichtbare Verformung erfährt. Dir; nachträgliche Erfassung von Fehlern in der mit einem optischen Kabel ausgestatteten Übertragungsanlage ist äußerst langwierig und zeitraubend, weil z. B. mit Impuls-Reflektometern oder ähnlichen Meßeinrichtungen erst eine Schädigung der Lichlwellenleiter ermittelt werden muß. Darüber hinaus ist es schwer, dem Benutzer nachzuweisen, daß er zulässige Krümmungsradien unterschritten hat.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufbau eines optischen Kabels so zu gestalten, daß eine bereits erfolgte unzulässige Biegung des optischen Kabels von außen sichtbar wird. Gemäß der Erfindung, welche sich auf ein optisches Kabel der eingangs genannten Art bezieht, wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Längselement bei Unterschreitung des für den Lichtweilenleiter zulässigen Grenz-Biegeradius irreversibel deformiert wird.

Im Gegensatz zu den bekannten Längselementen, ίο welche normalerweise nur der Zugentlastung dienen und deshalb entweder in Form von Fasern oder Seilen ausgebildet und in den Kabelaufbau eingebettet sind, ist bei der Erfindung eine besonders hohe Steifigkeit der Längselemente vorgesehen. Diese Stifigkeit führt bei Beanspruchung unterhalb des noch zulässigen Grenz-Biegeradius zu einer irreversiblen Deformation und damit zu einer sichtbaren Veränderung des Längselementes, so daß an dem Kabel von außen bereits mit einer Sichtprobe feststellbar ist, daß die Kabelseele einer unzulässigen Biegung ausgesetzt worden ist. Zugleich ist die Stelle, an welcher diese Schädigung eingetreten ist, von außen sichtbar und dem Benutzer kann eine Fehlbehandlung nachgewiesen werden. Ferner kann das Kabel an dieser Stelle aufgetrennt und über einen entsprechenden Kabelspleiß nach Abtrennen der beschädigten Stelle wieder in den betriebsfähigen Zustand versetzt werden. Dagegen wären Messungen, z. B. auch nach der Impuls-Echomethode relativ umständlich und die dabei erzielte Genauigkeit ist ■J0 wesentlich geringer anzusetzen. Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist auch darin zu sehen, daß bereits relativ kleine Zusatzdämpfungen, die durch entsprechend noch relativ große Biegeradien verursacht werden, ebenfalls von außen vermutet werden können, während ihre meßtechnische Erfassung äußerst schwierig ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Kabel mit zentralem Längselernent im Querschnitt,

^⁰ Fig. 2 ein Kabel im Längsschnitt mit einem Längselement aus Federstahl,

Fig. 3 ein Kabel im Längsschnitt mit einem Längselement aus Glasfaserkunststoff, Fig. 4 ein Kabel mit zwei Längselementen im Querschnitt,

F i g. 5 das Kabel nach F i g. 4 mit Längselementen aus Glasfaserkunststoff in Seitenansicht,

F i g. 6 ein Kabel in Seitenansicht mit Längselementen in Form von Federstahl,

Fig. 7 den Querschnitt eines Kabels mit zwei eingebetteten Längselementen und

F i g. 8 das Kabel nach F i g. 7 in Seitenansicht. Bei dem in Fig. 1 im Querschnitt dargestellten Kabel ist ein äußerer Mantel MA vorgesehen, auf den ein Zugelement ZE folgt. Im Inneren sind sieben Lichtwellenleiter L W in Form von Glasfasern vorgesehen, die durch eine Posterschicht PS geschützt sind. Im Zentrum des Kabels ist ein Längselement LE vorgesehen, das als Fehlerindikator dient. Hierzu werden die Festigkeitseigenschaften des Längselementes LE folgendermaßen gewählt:

Die Lichtwellenleiter LW vertragen gewisse noch zulässige Toleranzwerte der Krümmung, d. h. gewisse Toleranz-Biegeradien. Dabei sind bereits solche Biegeradien zu berücksichtigen, welche zwar nicht zu einem Bruch eines Lichtwellenleiters LW führen, aber durch eine unzulässige mechanische Verformung bereits eine Dämpfungserhöhung bewirken. Bezeichnet man den

ohne eine Schädigung des Lichtwellenleiters L W noch zulässigen Biegeradius mit ri_w, so ist die Steifigkeit des Längselementes L£so zu wählen, daß gilt:

ΓLW £ Π-F,

wobei fle der zu einer sichtbaren irreversiblen Veränderung des Längselementes LE führende Grenz-Biegeradius ist.

In den Fig. 2 und 3 sind Kabel im Längsschnitt dargestellt, bei denen das Längselement LE bereits eine unzulässige Biegebeanspruchung erfahren hat. Zur Vereinfachung der Darstellung sind die im Inneren des Mantels MA vorhandenen Lichtwellenleiter weggelassen. In Fi g. 2 besteht das Längselement LES aus einem Federstahl, der an der mit BV bezeichneten Stelle eine unzulässig starke Krümmung erfahren hat und deshalb eine bleibende Deformation aufweist, die von außen zu erkennen ist.

Federstahl weist einen rein elastischen Verformungsbereich von etwa 1% auf. Dies entspricht etwa folgenden Grenz-ßiegegradien:

Drahtdurchmesser
(mm)

Grenz-Biegeradius
(mm)

40
50
60

Durch entsprechende Wahl des Drahtdurchmessers kann also für ein jeweils gegebenes optisches Kabel in einfacher Weise ein als Indikator geeignetes Längselement LE in Form eines Federstahldrahtes gewählt werden.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 ist das Längselement LEK als aus Glasfaserkunststoff bestehend angenommen. Ein derartiger, durch Tränken mit Harz relativ unelastisch gemachter, nahezu stabförmiger Zentralkörper weist etwa 2% Zerreißdehnung auf. Es können somit etwa folgende Grenz-Biegeradien durch entsprechende Wahl des Durchmessers des aus Glasfaserkunststoff bestehenden Längselementes LEK erreicht werden:

Glasfaserkunststoff-Durchmesser
(mm)

Grenz-Biegeradius
(mm)

30 40

Zur Erläuterung der Zusammenhänge wira folgendes Beispiel genannt:

Optische Fasern von 125 μπι Durchmesser dürfen örtlich dauernd etwa mit 30 mm Radius gebogen werden, bevor es zu einer Schädigung kommt. Dieser Wert des Toleranz-Biegeradius entspricht also der Größe rz.iv. Der 30 mm Toleranz-Biegeradius kann z. B. (bei einem verseilten Kabel) aus einem Verseilradius von ca 80 mm und einem Kabel-Biegeradius von ca 50 mm herrühren, was den resultierenden Wert von rLw = 30 mm ergibt. Wenn also dieser Wert beim Biegen des Kabels unterschritten wird, ist durch entsprechende Wahl des Längselementes dafür zu sorgen, daß es zu einer irreversiblen Verbiegung des Federstahls LES komm;. Die Bruchsteile ist in F i g. 3 mit ßSbezeichnet.

Bei einer Schnittdarstellung nach Fig.4 ist eine sogenannte Hohlader dargestellt, d. h. im Inneren eines Mantels MA aus elastischem Kunststoff ist ein facerförmiger, entsprechend beschichteter Lichtwellenleiter LWfrei beweglich angeordnet. Auf der Außenseite sind zwei Längselemente LEi und LE2, diametral

•o gegenüberliegend angeordnet, und zwar so, daß sie von außen frei sichtbar sind. Am einfachsten kann dies bei der Herstellung so bewirkt werden, daß beim Umspritzen des Lichtwellenleiters mit dem äußeren Mantel MA die Längselemente LEX und LE2 mit dem noch flüssigen Spritzmaterial in Kontakt gebracht und dadurch mechanisch an der Außenseite des Mantels MA gehalten werden. Es ist auch möglich, nur ein einziges Längselement LE vorzusehen oder aber auch mehr als zwei Längselemente über den Umfang des Mantels MA zu verteilen.

In Fig. 5 ist angenommen, daß die Längselemente LEX, LE2 aus faserverstärkten harzgetränkten und relativ unelastischen Glasfaserkunststoffmaterial bestehen. Dabei wurde der Grenz-Biegeradius γιε der Längselemente bereits unterschritten, so daß es im vorliegenden Fall zu einer Art Splitterbruch BS gekommen ist, der von außen bereits bei einer flüchtigen Inspektion des Kabelmantels bereits sichtbar ist.

Bei dem Kabel nach Fig. 6 sind die Längselemente

JO LEX' und LE2' aus nur begrenzt elastischen Federstahldrähten bestehend angenommen. Hier kommt es bei einer Biegung unterhalb des Grenzradius r^£ der Längselemente LEX' und LE2' zwar zu keinem Bruch wie bei F i g. 2, aber es bleibt, da der Federstahl über den Elastizitätsbereich hinaus verformt wurde, eine irreversible Knickstelle 5V sichtbar, die ebenfalls eine einfache Inspektion und damit das Auffinden der Fehlerstelle ermöglichen.

Es ist auch möglich, anstelle der außen angesetzten Längselemente LEX und LE2bzw. LEX' und LE2' eine Anordnung zu wählen, bei der diese Elemente eingebettet sind. Ein Aufbau dieser Art ist in Fig. 7 dargestellt, wo auf der Außenhaut des Mantels MA die Längselemcnte LEX und LE 2 angebracht sind, wobei jedoch noch eine zusätzliche Schutzhülle SH aufgebracht ist, in welche diese Längselemente LEX und LE 2 eingebettet sind. Die Stärke dieser zusätzlichen Schutzhülle SH sollte zweckmäßig nicht zu groß gewählt werden, weil sonst eine zum Bruch (oder zu einer Verbiegung entsprechend F i g. 6) führende Unterschreitung des Grenz-Biegeradius r/.£ u. U. nicht mehr nach außen sichtbar wäre.

Bei F i g. 8 ist an der Stelle, an welcher es zum Bruch des Längselementes LfI gekommen ist, eine Erhöhung 55'angedeutet, die nach außen ohne weiteres sichtbar ist. Gleichzeitig kommt es im Bereich der Bruchstelle BS' auch zu einer Dehnung der Schutzhülle SH, was normalerweise entsprechende Farbänderungen zur Folge hat.

^b0 Um welche Art von Lichtwellenleiter-Kabeln es sich im einzelnen handelt, ist bei dei Erfindung ohne Belang, deshalb ist in F i g. 7 und F i g. 8 eine Anordnung mit drei in rohrförmigen Hüllen RH angebrachten Lichtwellenleitern LW angedeutet. Es muß lediglich festgestellt wc'den, welchen Toleranz-Radius r/.w das jeweilige Lichtwellenleiterkabel hat und dementsprechend ist der Grenz-Biegeradius /·;.£ des Längselementes zu wählen. Im allgemeinen ist es zweckmäßig, wenn ru: etwas

oberhalb, vorzugsweise 20% größer als r/.n gewählt wird, um eine sichere Anzeige für eine mögliche Beschädigung zu gewährleisten. Die Dicke des der Anzeige dienenden Längselementes LE wird dem erlaubten Grenz-Biegeradius angepaßt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Optisches Kabel mit mindestens einem im Inneren eines Außenmantels angeordneten Lichtwellenleiter, wobei im Kabelquerschnitt mindestens ein Längselement wie z. B. ein Zugentlastungsdraht vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Längselement (LE) bei Unterschreitung des für den Lichtwellenleiter (LW) zulässigen Grenz-Biegeradius irreversibel deformiert wird.

2. Optisches Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Längselement (LEK) aus einem harzgetränkten Glasfaserkunstsioffmaterial besteht, das bei Erreichen des Grenz-Biegeradius bricht(Fig. 3).

3. Optisches Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Längselement (LES) aus Federstahl besteht, der bei Erreichen des Grenz-Biegeraüius bleibend verformt wird (F i g. 2).

4. Optisches Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Längselement (LE) auf der Oberfläche der Mantelwandung (MA)angebracht ist (F i g. 4).

5. Optisches Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Längselemente (LEi, LE 2) in symmetrischer Anordnung vorgesehen sind.

6. Optisches Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Längselemente (LEi, LE2) in eine Schutzhülle (SH) eingebettet sind, deren Material und/oder Stärke so gewählt ist, daß die Veränderung sichtbar bleibt (F ig. 7).

7. Optisches Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Grenz-Biegeradius des Längselementes (LE) etwas, vorzugsweise um etwa 20%, oberhalb des noch zulässigen Toleranz-Biegeradius des optischen Kabelsgewählt ist.