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Zwischenabzug für die Verlegung langer Kabel
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Die Erfindung betrifft einen Zwischenabzug für die Verlegung langer
Kabel, insbesondere von Lichtwellenleiter-Kabeln. Da Lichtwellenleiter-Kabel relativ
dünn und leicht sind, andererseits Spleißverbindungen unerwünschte Zusatzdämpfungen
erzeugen, ist es sinnvoll, lange Kabellängen in einem Stück herzustellen und zu
montieren.
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Beim Verlegen oder Einziehen von relativ langen Kabelstrecken genügt
es nicht, daß nur am vorderen Ende des Kabels gezogen wird, da hierbei unter Umständen
wegen der aus Kabelgewicht und -steifheit folgenden Reibung die zulässige Zugkraft
überschritten wird. Daher sind nun Geräte nötig, die in der Trasse in gewissen Abständen
zusätzliche Zugkraft auf das Kabel übertragen.
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Auf diese Weise wird die auf das Kabel wirkende Zugkraft unterteilt,
so daß kritische Zugkraftwerte nicht erreicht werden. Der sonst sehr wichtige exponentielle
Aufbau von Reibkräften an Knünmungen verliert stark an Bedeutung.
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Derartige Geräte sind für die Verlegung von schweren Kabeln in Form
von Zwischenabzügen bekannt und werden zum Beispiel als Kabelverlegemaschinen "Kabelhund"
(Hersteller: Firma Jakob Thaler KG, Weddelbrook bei Bad Bramstedt) bezeichnet. Diese
Geräte sind jedoch nur für dicke und schwere Kabel bei offener Kabelverlegung, zum
Beispiel in offenen Gräben, geeignet, da sie die Kraft mit entsprechendem Andruck
auf den Kabelmantel übertragen. Bei leichten und stauchempfindlichen Kabeln, wie
zum Beispiel bei Lichtwellenleiter-Kabeln, sind diese Geräte nicht einsetzbar, da
sie entsprechend ihres Aufbaus Zug- und Schubkräfte auf das Kabel übertragen.
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Sef 1 Phl / 20.5.1980
Außerdem ist die Einstellmoglichkeit
fur die Große der Krafteinwirkung nur in grobem Maße möglich, so daß auch in diesen
Punkten eine Anwendung bei der Verlegung von Lichtwellenleiter-Kabeln nicht in Frage
kommt. Ein weiteres Problem ist, daß mit diesen Geräten auch ein Einziehen von konventionellen
Nachrichtenkabeln in Röhrenanlagen kaum erfolgen kann, da der Einsatz in oder an
den beengten Schachtöffnungen nicht möglich ist.
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Es stellt sich nun die Aufgabe, einen Zwischenabzug für das Verlegen
von stauchempfindlichen, dünnen und mäßig zugkraftbelastbaren Kabeln zu finden,
wobei die auf das insbesondere in Röhrenanlagen einzuziehende Kabel wirkende Zugkraft
den Jeweiligen Bedingungen während des Verlegevorganges anpaßbar sein muß. Diese
Aufgabe wird nun gemäß der Erfindung mit Hilfe eines oder mehrerer Zwischenabzüge
dadurch gelöst, daß jeweils ein durch Motorkraft angetriebenes Zwischenabzugsrad
zwischen freilaufenden Umlenkrädern zur Führung und Umlenkung des Kabels so angeordnet
ist, daß die zur Kraftübertragung benötigte Umschlingung durch das Kabel gegeben
ist und daß die vom Zwischenabzugsrad übertragene Zugkraft durch die al Kabel wirkende
Zugkraft steuerbar ist.
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Gemäß der Erfindung wird nun das zu verlegende Kabel über eine erste
freilaufende Umlenkrolle, zum Beispiel aus einem Kabelkanalzug kommend auf das Zwischenabzugsrad
umgelenkt. Nach genügender Umschlingung des Zwischenabzugsrades wird das Kabel auf-ein
zweites Umlenkrad znr Wiedereinführung des Kabels in den Rohrzug weitergeführt,
wobei die Abstände und die Positionen der Umlenkräder so gewählt sind, daß sich
ein Umschlingungswinkel des Kabels auf dem Zwischenabzugsrad von ca. 1800 ergibt.
Auf diese Weise wird eine große Auflage- und Kraftübertragungsstrecke erreicht.
Die freilaufenden Umlenkräder
können nun in verschiedenster Weise
schwenkbar und höhenverstellbar gemeinsam mit dem Zwischenabzugsrad in einer Baueinheit
oder auch getrennt in verschiedenen Baueinheiten angeordnet werden; doch muß in
jedem Fall gewährleistet sein, daß die Umlenkung möglichst leichtgängig und ohne
Knickung oder Drehung des Kabels erfolgt.
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Zugkraftüberhöhungen können je nach Einstellung bei der Erfindung
nicht auftreten, da das Antriebsmoment des die Kräfte übertragenden Zwischenabzugsrades
vom Motor oder einer einstellbaren Drehmomentkupplung (bei Motoren mit konstanter
Drehzahl) bestimmt wird. Die vom Antriebsrad maximal übertragbare Kraft ist so bemessen,
daß sie nur einen Teil der zulässigen Gesamtabzugskraft darstellt und allein nicht
ausreicht, das Kabel auf dem zugehörigen Streckenabschnitt zu fördern. Erst bei
Auftreten einer am Kabelanfang wirkenden Kraft vernünftiger Größe werden die Zwischenabzüge
färderwirksam. Diese Kraft sollte 10 bis 5096 (je nach Länge der Kabeltrasse und
Anzahl der Zwischenabzüge) der aufsummierten Gesamtzugkraft betragen. Auf diese
Weise wird die sonst nötige hohe Zugkraft an der Kabelspitze herabgesetzt, so daß
die Gefahr einer Uberlastung des Kabels vermieden wird.
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die Gefahr einer selbsttätigen Förderung durch einen oder mehrere
Zwischenabzüge besteht nicht, da in diesem Falle nur bis zum Losewerden des Kabels
auf dem Zwischenabzug gefördert wird, womit das Abzugsrad zur Rutschkupplung wird.
Bei Stillstand des Kabels, das heißt wenn keine Zugkraft am Kabelanfang wirksam
ist, wird das Zwischenabzugsrad keine Zusatzkraft übertragen Es wird frei gleitend
rotieren. Dabei soll die Drehzahl über eine vorgewählte Grenzdrehzahl, die der höchstmöglichen
Transportgeschwindigkeit entspricht, nicht hinausgehen. Im Sinne der Erfindung ist
nun eine Lösung dadurch möglich, daß die Regelung des Antriebs als Drehmomentenregelung
erfolgt. DieseForm hat dabei den Vorteil, daß keine mechanischen Kupplungsteile
für
die Kraftübertragung nötig sind, in denen die Differenz von
mechanischer Motorleistung bei fester Drehzahl und abgegebener Antriebsleistung
in Wärme umgesetzt werden muß. Diese Regelung sorgt bis zu einer Grenzdrehzahl für
ein konstantes Drehmoment mit dem das Kabel entweder im Stillstand oder bei Einziehgeschwindigkeit
gefördert wird. Eine Uberschreitung dieses voreingestellten Drehmomentes oder der
voreingestellten Grenzdrehzahl ist nicht möglich. Bei Stillstand des Kabels arbeitet
der Motor entweder mit n = 0 oder Md = O. Dies bedeutet, daß bei einer langen Verlegetrasse
auch mehrere solche Zwischenabzüge hintereinander in entsprechenden Abständen angeordnet
werden können, da jedes Gerät für sich auf das Kabel einwirkt. Die Regelung verläuft
somit in den hierdurch gebildeten Teilstrecken vollautomatisch, obwohl zwischen
den einzelnen Zwischenabzügen keine gegenseitigen Steuerungen und Abhängigkeiten
bestehen. Die Wirksamkeit der einzelnen Zwischenabzüge wird ausschließlich durch
das über die Zwischenabzüge geleitete Kabel bestimmt Mit allmählicher Steigerung
der Kraft an der Kabel spitze greift ein Zwischenabzug nach dem anderen am Kabel
an, so daß schließlich das Kabel mit der an den Zwischenabzügen und an der am Ende
der Kabeltrasse ziehenden Kabelzugmaschine eingestellten Sollzugkraft kontinuierlich
in die Kabeltrasse eingezogen wird, wobei die Geschwindigkeit nur von der Kabelspitze
bestimmt wird. Mit diesen Geräten gemäß der Erfindung lassen sich somit Kabel sowohl
in offenen Kabelgräben wie auch in geschlossenen Röhrenanlagen ohne Gefahr einziehen,
wobei ein besonderer Vorzug auch darin zu sehen ist, daß der Bedienungsaufwand während
der Verlegearbeiten äußerst gering ist. Nachdem die Einregulierung der einzelnen
Zwischenabzüge nach Kenntnis der zulässigen Gesamtzugkraft erfolgt ist, muß lediglich
gewährleistet sein, daß an der Kabelspitze mit einer gewissen Kraft, die etwa in
der Größenordnung von 10 bis 50% der er-
forderlichen aufaddierten
Gesamtkraft liegt, gezogen wird, damit die einzelnen Zwischenabzüge in Betätigung
gesetzt werden können. Am anderen Ende der Kabeltrasse muß der Abzug von der Kabeltrommel
entsprechend gebremst werden, um einen undefinierten Transport des Kabels auch über
kurze Strecken zu verhindern. Es ist dann gleichgültig, wie lang die Kabeltrasse
ist und wie viele Zwischenabzüge entlang der Kabeltrasse angeordnet sind. Dies ist
lediglich abhängig von dem Gewicht,der Steifheit und der zulässigen Zugkraft des
Kabels und der Trassengeometrie (Anzahl der Winkelpunkte).
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Der Zwischenabzug selbst sollte ein Abzugsrad enthalten, das auf seinem
äußeren Umfang ein Keil- oder Rundprofil mit seitlichen Fuhrungsflanschen aufweist,
um ein seitliches Abrutschen des zu führenden Kabels zu verhindern, wobei ein Öffnungswinkel
von etwa 90 anzustreben ist. Innerhalb des Keilprofils ist ein hinreichend griffiges
oder abriebfestes Material, zum Beispiel Polyurethan eingebracht, um möglichst sichere
und langlebige Kraftübertragung zu gewährleisten. Hierbei kann im Leerlauf eine
gewisse Reibungswärme entstehen, durch die das Kabel beschädigt werden könnte, wenn
die Leistung des Einzelabzugs zu groß wäre. Sie sollte daher unter 100 Watt bleiben.
Die Lagerung des Zwischenabzugsrades sollte möglichst einseitig sein, damit die
Kabel schleife ohne Behinderung auf- bzw. abgenommen werden kann. Das Getriebe zwischen
dem Zwischenabzugsrad und dem Antriebsmotor sollte möglichst verlustarm sein. Außerdem
hat das Zwischenabzugsrad einen leicht gängigen Freilauf, der im Falle des Ausfalls
eines Antriebs wirksam wird, um das Kabel nicht zu gefährden.
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Für den Antrieb des Zwischenabzugsrades kann zum Beispiel ein Gleichstrommotor
mit einem vorgeschalteten mechanischen Untersetzungsgetriebe in Frage kommen, da
die Regelung mit Hilfe einer Thyristorsteuerung besonders vorteilhaft gestaltet
werden kann. Doch können im Prinzip auch andere Antriebe und Motore verwendet werden,
die allerdings durchweg zu einem schlechteren Wirkungsgrad mit höheren Leistungen
und Elektronik führen würden. Die Drehzahl des Motors wird durch eine Tachomaschine
kontroliert. Eine kommutatorlose Maschine ist in diesem Fall gegenüber anderen vorzuziehen.
Für die Regelung des Antriebsmotors wird am zweckmäßigsten eine Drehmomentenregelung
mit einem der Abzugskraft entsprechenden, frei wählbaren Drehmoment gewählt. Die
hierbei wählbare Höchstdauerdrehzahl muß der beim Verlegen von Kabeln üblichen maximalen
"Marschgeschwindigkeit" von ca. 50 m pro Minute (5 bis 50 m/min) entsprechen-.
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Bei zu hoher Einstellung des Drehmoments ist ein Schlupf zwischen
dem Kabel und dem Zwischenabzugsrad nicht auszuschließen, so daß eine automatische
Korrektur des Sollmomentes vorgesehen werden könnte. Hierzu wäre eine zweite, mit
einer vom Kabel angetriebenen Meßrolle verbundene Tachomaschine nötig, die die Differenzgeschwindigkeit
zwischen Kabel und Zwischenabzugsrad auszuwerten gestattet. Mit einstellbarer Verzögerung
wird dann im Bereich des eingestellten Maximalmomentes der Schlupf bis zum Wert
Null korrigiert. Diese Zusatzregelung dürfte im Bereich des Drehzahlanschlages,
das heißt bei Kabelstillstand nicht wirksam werden.
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Die Erfindung wird nun anhand von sieben Figuren näher erläutert.
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Anhand der Figuren 1 und 2 wird das Prinzip an einem einfachen Ausführungsbei
spiel erklärt.
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Die Figur 3 zeigt einen Zwischenabzug mit in der Position anpaßbaren
Umlenkrädern beim Einsatz in einem Kabelrr"R schacht.
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Die Figur 4 zeigt die Einrichtung von oben gesehen in der zusätzlichen
Funktion als Eckumlenkung.
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Anhand der Figuren 5 und 6 wird der Einsatz eines Zwischenabzugs bei
offener Verlegung eines Kabels erläutert.
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Mit Hilfe des in Figur 7 gezeigten Kennlinienfeldes eines beim Antrieb
verwendeten Motors wird die entsprechende Regelung erläutert.
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Der in Figur 1 dargestellte Zwischenabzug besteht im Prinzip aus einem
Rahmen 6, der größer sein muß als die Öffnung 5 eines Kabelschachtes 4, durch den
das Kabel 3 eingezogen werden muß. Auf diesen Rahmen 6 ist ein Rohrgestell 7 aufgebaut,
das den Antrieb mit dem die Kraft übertragenden Zwischenabzugsrad 1 und die beiden
Umlenkräder 2 trägt. Die beiden Umlenkräder 2 sind freilaufend angeordnet und lenken
das zu ziehende Kabel 3 über das Zwischenabzugsrad 1 so um, daß die zur Kraftübertragung
benötigte Umschlingung durch das Kabel 3 möglichst groß (nahezu 1800) wird. Die
Figur 2 zeigt die gleiche Anordnung in einer Draufsicht, wobei zusätzlich der Antrieb
8 des Zwischenabzugsrads 1 ersichtlich wird. Besonders deutlich wird in dieser Figur
die Führung des Kabels 3 über das Zwischenabzugsrad 1, das am Umfang, wie auch die
Umlenkräder 2'ein umlaufendes Keilprofil aufweist, um das Kabel möglichst gut führen
zu können. Wie bereits erläutert, erfolgt die Kraftübertragung vom Antrieb 8 auf
das Zwischenabzugsrad 1 erst dann, wenn das Kabel mit einer gewissen Zugspannung
beaufschlagt wird.
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Die benötigten Regelmittel sind nicht im einzelnen dargestellt und
werden in den Ausführungsbeispielen dem Antrieb 8 zugedacht. Dieses Ausführungsbeispiel
genügt in dieser Weise den Anforderungen, doch sollte das Gerät den unterschiedlichen
Gegebenheiten an verschiedenen Orten anpaßbar sein. Ein derartiges Gerät wird in
Figur 3 dargestellt. Der Zwischenabzug besteht wiederum aus einem Gestellrahmen
7, der in diesem Fall jedoch nur den Antrieb mit dem Zwischenabzugsrad 1 enthält,
während die Umlenkräder 2 in der Höhenlage verstellbar an zum Beispiel einer Säule
9 angeordnet sind. Diese Säule 9 wird durch die Öffnung 5 des Kabelschachtes 4 eingeführt
und mit entsprechenden Mitteln innerhalb des Schachtes verankert. Der Vorteil dieser
Anordnung liegt darin, daß die Umlenkräder 2 der Höhe der ankommenden bzw. abgehenden
Kabelzüge 14 durch verstellbare Klemmvorrichtungen 10 angepaßt werden können. Diese
Anpassungsmöglichkeit wird in dieser Figur durch den Doppelpfeil 13 angedeutet.
Die Umlenkräder 2 sind nun weiterhin an Streben 11 gelagert, die selbst um eine
Achse 12 schwenkbar an den Klemmvorrichtungen 10 angeordnet sind. Auf diese Weise
kann nicht nur eine Höhenanpassung sondern auch eine Winkelanpassung vorgenommen
wurden. Bei diesen Freiheitsgraden ist jedoch zu beachten, daß in allen Stellungen
der Abzugsräder 2 der durch die Achse 12 bestimmte Drehpunkt mit der jeweils gemeinsamen
Tangente zwischen Umlenkrad 2 und Zwischenabzugsrad 1 fluchtet. Auf diese Weise
wird erreicht, daß bei jeder Lage die Umschlingung und damit die zur Kraftübertragung
erforderliche Strecke immer gleich groß ist.Auch hier ist gemäß der Erfindung nur
dann eine Zugkraftübertragung auf das Kabel 3 überhaupt möglich, wenn eine gewisse
Zugkraft auf das Kabel 3 bereits wirkt, durch die dann der Antrieb in Aktion tritt.
Weiterhin ist in einer gestrichelten und mit einem Strich versehenen Anordnung eines
Umlenkrades 2' angedeutet, wie die durch Doppelpfeil 13 ange-
deutete
Höhenverstellung unter Beibehaltung der sonstigen Verhältnisse vorgenommen wird.
In einer weiteren gestrichelten Ausführung, die mit zwei Strichen versehen ist,
wird gezeigt, daß der Zwischenabzug auch mit an bisherigen Befestigungen angeordneten
Umlenkrädern 2" betrieben werden kann.
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Hier ist unter Umständen nötig, daß ein anderer Umschlingungswinkel
um das Zwischenabzugsrad 1 gewählt wird, wie aus der Figur hervorgeht. Die Wirkungsweise
des Zwisdhenabzugs mit seinem durch Zugkraft steuerbaren Zwischenabzugsrad 1 ist
dabei unverändert.
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Die Figur 4 gibt e4nenqanderen<Einsatz des in~F;gurX3~bereits geschilderten
Zwischenabzuges in einer Ansicht von oben wieder. Hieraus ist zu ersehen, daß der
mit Befestigungsmitteln 16 versehene Rahmen 7 über der Öffnung 5 eines Kabelschachtes
angeordnet ist. Aus dieser Darstellung geht sehr deutlich hervor, daß die Achse
12 der Streben 11 in der Verlängerung der auf jeder Seite des Zwischenabzugsrades
1 gedachten, gemeinsamen Tangente zwischen Umlenkrad 2 und Abzugsrad 1 liegt. Dies
erleichtert und sichert den unbehinderten Lauf des Kabels 3 in den Profilen auf
dem Umfang dieser Räder. Wie aus der verschiedenen Stellung der Umlenkräder 2 zu
beiden Seiten des Abzugsrades 1 zu ersehen ist, hat diese Umlenskung keinen Einfluß
auf die Führungen des Kabels 3, da die soeben geschilderte Forderung eingehalten
ist. Die Doppelpfeile 15 deuten die möglichen Schwenkwinkel der um die Achse 12
schwenkbaren Streben 11 an. Würde die Achse 12 außerhalb dieser gemeinsamen Tangentenlinie
liegen, dann könnte das Kabel 3 nurmehr schräg in die Antriebsprofile einlaufen,
wodurch sich erhebliche Schwierigkeiten bezüglich der Führung des Kabels einstellen
würden.
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Die Figur 5 zeigt die Verlegung eines Kabels 3 in einer offenen Verlegetrasse,
in der das Kabel über mehrere in Abständen ausgelegte Kabelrollen 20 gezogen wird.
Der Zwischenabzug ist in diesem Ausführungsbeispiel als Doppelrahmen ausgebildet,
wobei der Antrieb mit dem Zwischenabzugsrad 1 im sogenannten Antriebsrahmen 17 und
die Umlenkräder 2 in einem eigenen Rahmen 18 untergebracht sind. Die beiden Rahmen
17 und 18 müssen hierbei so aufeinander passen, daß das bereits beschriebene Fluchten
der Umlenkräder 2 mit dem Zwischenabzugsrad 1 gewährleistet ist. Im Rahmen 18 ist
auch der Höhenverstellmechanismus für die Umlenkräder 2 mit der Säule 9 und den
Klemmvorrichtungen 10, sowie den schwenkbaren Streben 11 enthalten. Mit Hilfe von
Befestigungsmitteln 16 werden die Rahmen verankert.
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Die Figur 6 zeigt nun einen Zwischenabzug ebenfalls für die Verlegung
von Kabeln in offenen Gräben oder dergleichen, wobei lediglich die Schwenkverstellung
der Umlenkräder 2 mit den schwenkbaren Streben 11 an einer gemeinsamen Klemmvorrichtung
10 eingesetzt wird. Auf die Höhenverstellung wurde hier verzichtet. Dafür ist das
Zwischenabzugsrad 1 mit seinem Antrieb und der dazugehörigen Regelung ebenfalls
in diesem Rahmen 19 enthalten.
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Bei all diesen Ausführungsbeispielen ist das Prinzip der Erfindung
zugrunde gelegt, daß das Zwischenabzugsrad erst dann wirksam wird, wenn bereits
eine Zugkraft am Kabel#einwirkt. Eine derartige Regelung wird nun anhand eines in
Figur 7 dargestellten Kennlinienfeldes für einen derartigen Motor erläutert. Es
wird hier der Zuea sammenhang zwischen dem Drehmoment Md und der Drehzahl n des
Motors aufgetragen. Daraus ergibt sich, daß das wirkende Drehmoment Md mit steigender
Drehzahl n zunächst nur geringfügig abnimmt bis schließlich eine gewählte Höchstdrehzahl
erreicht wird. Hier fällt das Dreh-
moment Md sehr schnell ab und
wird schließlich zu null.
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Anhand einer Kennlinie 23 soll dies erläutert werden.
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Mit geeigneten Einstellmitteln wird ein zu übertragendes Solldrehmoment
vorgewählt (Vorgabe eines festen Ankerstromes bei fester Erregung). Dieses Drehmoment
22 wirkt aus dem Stillstand heraus bis zur vorgegebenen Hochstdrehzahl (Punkt 21).
Diese entsteht durch Vergleich der Motortachospannung mit einer vorgegebenen Spannung.
Wird die Differenz Null, wird der Ankerstrom oder das Feld gegen Null abgesenkt.
Hierdurch sinkt das zu übertragende Drehmoment rapide, so daß das Zwischenabzugsrad
infolge Nachlassen der Zugspannung nicht durchdrehen kann.
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Zwischen diesen beiden Kennlinienpunkten 21 und 22 erfolgt somit die
Regelung des Antriebs bei einem gewählt ten Drehmoment, so daß die Ubertragung des
Drehmoments auf das zu verlegende Kabel nach einer der Kennlinien 23 erfolgt.
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Die Kraftübertragung und die hierzu erforderliche Regelung kann jedoch
auch im Prinzip auf mechanische Art mit Hilfe einer mechanisch oder elektrisch gesteuerten
Kuppnötig ertc,lgeff qie für konettrltez Moment unabhängig von der Motordrehzahl
sorgt. Hiebei ist jedoch der Antriebsmotor stets voll belastet, so daß die Kupplung
die aus der Differenz von Motorabgabeleistung und Kupplungsabe gabeleistung entstehende
Wärme aufnehmen muß.
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7 Figuren 12 Patentansprüche
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