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Kabel, insbesondere Nachrichtenkabel mit längsverlaufen-
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den Zugelementen im Kabelmantel Die Erfindung betrifft ein Kabel,
insbesondere Nachrichtenkabel mit einer Kabelseele und mindestens einem darüber
angeordneten Schutzmantel und mit mehreren in Längsrichtung der Kabel seele verlaufenden
Zugentlastungselementen.
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Der Schutzmantel eines Kabels hat im wesentlichen die Aufgabe die
innenliegende Kabelseele gegen verschiedene Einwirkungen7besonders mechanischer
Art zu schützen.
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So ist unter anderem das Problem der Zugkraftaufnahme durch den Kabelmantel
bei zugkraftempfindlichen Kabelseele besonders vordergründig. Die Lösung dieses
Problems wird vielfach darin gesehen, daß in Achsrichtung des Kabels verlaufende
zusätzliche Zugentlastungselemente angeordnet werden, welche die einwirkenden Zugkräfte
aufnehmen und somit von der Kabelseele abhalten.
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In der DE-OS 26 41 166 wird ein derartiges Kabel beschrieben, welches
als ummantelte Lichtleitfaser besonders zngkraftempfindlich ist. Diese Lichtleitfaser
meist einen Faserkern, einen mit dem Faserkern in Berührung stehenden inneren Mantel
und einen dazu konzentrisch liegenden Außenmantel auf, wobei zwischen den beiden
konzentrisch angeordneten Mänteln in Längsrichtung zur Faser mindestens ein Tragelement
zur Aufnahme von Zugkräften angeordnet ist. Diese dort gezeigte Lichtleitfaser enthält
ein Tragelement aus zwei zur optischen Faser diametral einander gegenüberliegenden
Schnüren, die zwischen dem inneren Mantel und dem Außenmantel angeordnet sind. Es
wird dabei darauf hingewiesen,
daß die Tragelemente auch aus einer
größeren Anzahl von gleichmäßig um den Kern herum verteilten Schnüren bestehen kann.
Derartige Kabel haben nun einerseits den Nachteil, daß bei der diametralen Anordnung
der Tragelemente unter Umständen nicht genügend Tragelemente untergebracht werden
können, um die einwirkenden Zugkräfte wirksam abfangen zu können. Weiterhin wird
bei gebräuchlichem kreisrunden Kabelquerschnitt die Kabelmanteldicke unzulässig
verringert, so daß die Schutzeigenschaften gemindert werden. Der kreisrunde Querschnitt
eines Sattels ist jedoch bei der Verlegung wie auch bei der Abdichtung in Einführungsdichtungen
von großer Wichtigkeit. Das Kabel mit gleichmäßig über den Umfang verteilten Tragelementen
ist hingegen so steif, daß beim Verlegen des Kabels, besonders bei Biegungen Schwierigkeiten
auftreten können, die zu einer einseitigen Uberbelastung der Tragelemente und damit
unter Umständen zu Beschädigungen der Kabelseele führen.
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Vorliegender Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, ein zugfestes
Kabel mit beliebiger Kabelseele aus elektrischen oder optischen Ubertragungselementen
zu schaffen, bei dem die vorgenannten Nachteile vermieden werden, das heißt, das
Kabel muß einerseits gegen Zugkräfte möglichst gut gesichert sein, muß jedoch andererseits
ohne Gefährdung der Kabelseele eine hohe Flexibilität aufweisen.
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Eine erste Lösung der Aufgabe ergibt sich durch ein Kabel der eingangs
beschriebenen Art nach der Erfindung dadurch, daß erere ZugentIastungseemente in
einem einzigen Sektorabschnitt im Kabelmantelbereich angeordnet sind
Weiterhin
erfüllt eine zweite Lösung der Aufgabe'nach der Erfindung die gestellte Aufgabe
dadurch, daß jeweils mehrere Zugentlastungselemente in zwei sich gegenüberliegenden
Sektorabschnitten im Kabelmantelbereich angeordnet sind.
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Ein Vorteil ist bei Kabeln nach der Erfindung darin zu sehen, daß
die erforderlichen Zugentlastungselemente in genügender Anzahl zur Aufnahme der
höchstzulässigen Zugkräfte eingebracht werden können, wobei die Kabel aufgrund der
in ganz bestimmten Sektorabschnitten des Kabelmantels angeordneten Zugentlastungselemente
eine hohe Flexibilität aufweisen. Durch diese besondere Anordnung der Zugentlastungselemente
ergeben sich Biegeebenen verschiedener Härte, das heißt, das Kabel läßt sich in
der einen Ebene mehrnin der anderen weniger leicht biegen. Das Kabel setzt also
in der Ebene der Zugentlastungselemente den Biegebeanspruchungen einen größeren
Widerstand entgegen als in der Zugentlastungselemente freien Ebene. Beim Verlegen
von Kabeln nach der Erfindung wird sich das Kabel, besonders beim Ziehen über Umlenkungen
von selbst in die leichte Biegeebene tordieren, so daß auf diese Weise die verschiedene
Belastung der Zugentlastungselemente ausgeglichen wird. Die Folge davon ist, daß
die Zugentlastungselemente kaum noch durch Biegung verursachte Spannungen aufnehmen
müssen und die in das Kabel eingeleitete Zugkraft gleichmäßig übernehmen. Damit
werden sie keiner Uberbelastung ausgesetzt und die Zugfestigkeit der Kabel wird
durch Vorbelastungen nicht mehr beeinträchtigt. Die Biegbarkeit eines derart aufgebauten
Kabels ist somit gegenüber einem Kabel mit rundum angeordneten Zugentlastungselementen
wesentlich besser, wobei außerdem die Knickgefahr, die bei diametral eng begrenzten
Zugentlastungselementen gegeben sein kann, weitgehend behoben ist. Die Biegesteifig-
keit
bisheriger Kabel mit rundum gleichmäßiger Verteilung von Zugentlastungselementen
kann bei einseitiger Uberbelastung zu verminderter Zugfestigkeit führen, da die
Zugentlastungselemente dann nicht mehr ihrer Aufgabe voll entsprechen. Kabel nach
der Erfindung gemäß der ersten Lösung der Aufgabe sind besonders in einer Ebene
flexibel, da die Zugentlastungselemente in einem einzigen Sektorabschnitt des Kabelmantels
angeordnet sind. Diese Flexibilität ist nach der Erfindung dann gegeben, wenn der
Öffnungswinkel des Sektorabschnittes kleiner als 1800 beträgt. Das Kabel nach der
Erfindung, das durch die zweite Lösung gegeben ist, besitzt zwei gegenüberliegende
Sektorabschnitte mit eingelagerten Zugentlastungselementen. Auf diese Weise ist
das Kabel besonders zugkraftfest, wobei ebenfalls die Flexibilität in einer Ebene
erreicht wird. Bei dieser symmetrischen Anordnung ist besonders vorteilhaft, daß
die neutrale Biegezone, das heißt, die Zone, die weder Zug noch Stauchung erfährt,
durch die Mitte des Kabelquerschnittes verläuft.
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Die Erfindung wird nun anhand von zwei Figuren näher erläutert, wobei
Figur 1 ein Kabel mit Zugentlastungselementen in einem Sektorabsohnitt und Figur
2 ein Kabel mit Zugentlastungselementen in zwei sich gegenüberliegenden Sektorabschnitten
zeigt.
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Die Figur 1 zeigt den Querschnitt eines Kabels nach der Erfindung
mit einer beliebigen Kabel seele SE und einem diese umgebenden Kabelmantel MA. Weiterhin
sind axial parallel zur Kabel seele verlaufende Zugentlastungselemente ZE zu erkennen,
die in einem Sektorabschnitt SA im Kabelmantelbereich MA angeordnet sind. Der offnungs-
winkel
2 cz des Sektorabschnittes SA wird kleiner oder gleich 1800 gewählt, wodurch die
Biegbarkeit des Kabels gegenüber Kabeln mit rundum angeordneten Zugentlastungselementen
wesentlich erhöht ist. Die Zugfestigkeit des Kabels kann durch die entsprechende
Anzahl der Zugentlastungselemente den erforderlichen Bedürfnissen entsprechend gewählt
werden, wobei Jedes einzelne Zugentlastungselement ZE direkt vom Material des Kabelmantels
MA dicht umgeben ist. Durch diese Maßnahme können die Zugentlastungselemente ZE
auch ohne Haftvermittler kraft- und formschlüssig vom Material des Kabelmantels
MA eingebunden werden. Der verbleibende Sektorabschnitt VS weist somit keine Zugentlastungselemente
auf und die Elastizität des Kabelmantels MA führt zu der gewünschten besseren Biegbarkeit
. Um die Kraftübertragung beim Verlegen mit Ziehstrümpfen und bei der Montage mit
Abspannspiralen oder ahnlichen Mitteln zu gewährleisten, sollte der minimale Öffnungswinkel
20(des Sektorabschnittes SA 200 nicht unterschreiten.
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In Figur 2 wird der Querschnitt eines Kabels nach der zweiten Lösung
gezeigt, das wiederum eine zugkraftempfindliche Kabelseele SE und einen diese umgebenden
Kabelmantel MA aufweist. Die Zugentlastungselemente ZE sind bei dieser Ausführung
in zwei sich gegenüberliegenden Sektorabschnitten SAl und SA2 angeordnet. Die dazwischen
verbleibenden Sektorabschnitte VS1 und VS2 sind frei von Zugentlastungselementen,
so daß über diese beiden Bereiche eine leichte Biegung des Kabels erfolgen kann.
Die beiden Sektorabscbnitte SAl und SA2 gewähren hierbei die erforderliche Zugfestigkeit,
wobei eine ausreichende Flexibilität dann gegeben ist, wenn der Öffnungswinkel 213
Jedes Sektorabschnittes SA1 und SA2 etwa um 900, vorzugsweise jedoch kleiner, gewählt
ist. Bei einer Biegung des Kabels um die horizontale Achse werden die in den Randbereichen
der Sektorab-
schnitte SA1 und SA2 befindlichen Zugentlastungselemente
ZE gegenüber der mit rundum verteilten Zugentlastungselementen um den Faktor r sind
= sinn r (r = Abstand des Zugentlastungselementes vom Mittelpunkt des Kabels) weniger
belastet. Der Öffnungswinkel 2 kann Jedoch nicht beliebig verkleinert werden und
sollte wiederum etwa 200 nicht unterschreiten, da einerseits in diesem Sektorabscbnitt
eine genügende Anzahl von Zugentlastungselementen ZE untergebracht und andererseits
der oben beschriebene Bereich zur Kraftübertragung gewährleiätet werden muß. Bei
der Ermittlung der Belastung der Zugentlastungselemente ZE spielt der Abstand r,
wie sich aus der oben gezeigten Belastungsberechnung ergibt,keine Rolle.
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Die beiden Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung können jedoch
entsprechend der speziellen Verwendung abgewandelt werden, wobei im Rahmen der Erfindung
die Vorteile erhalten bleiben. So können die Zugentlastungselemente ZE in den Sektorabschnitten
SA, SAl bzw. SA2 sowohl in einer Lage oder auch in mehreren Lagen übereinander angeordnet
werden, wobei sie im allgemeinen vorzugsweise auf dem Abschnitt eines Kreisbogens
verteilt sind. Weiterhin kann die Eigenschaft bezüglich der Biegbarkeit eines Kabels
gemäß der Erfindung dadurch variiert werden,daß die Zugentlastungselemente ZE entweder
in gleichmäßigem oder in ungleichmäßigem Abstand voneinander angeordnet sind. Zweckmäßigerweise
kann die Verteilung so gewählt werden, daß im zentralen Bereich der Sektorabschnitte
SA, SAl bzw. SA2 die Anzahl der Zugentlastungselemente ZE größer gewählt ist als.
in den Randbereichen, so daß auf diese Weise ein
weicher Ubergang
von den steifen in die flexiblen Bereiche des Kabels erfolgt. Der gleiche Effekt
kann in der Wahl der Stärke der Zugentlastungselemente erreicht werden, wobei im
zentralen Bereich die stärkeren und in den Randbereichen die schwächeren Zugentlastungselemente
anzuordnen sind. Je nach Aufbau des Kabels bzw. des Kabelmantels MA als Ein- oder
Mehrschichtenmantel können die Zugentlastungselemente ZE entweder im Mantelbereich
oder zwischen den einzelnen Schichten eines Schichtenmantels angeordnet werden.
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Die Zugentlastungselemente ZE können je nach Bedarf aus Einzelelementen,
insbesondere aus faserförmigen Materialien gebildet sein, die aber auch zur Erhöhung
der Festigkeit miteinander verdrallt bzw. verseilt werden können. Als Zugentlastungselemente
für derartige Kabel werden unter anderem Glasfasern verwendet, die zum Beispiel
in der Zusammenfassung als sogenannte Glasgarne eingesetzt werden. Die Zugentlastungselemente
ZE können sowohl einzeln als auch zu mehreren im Verband im Kabelmantel eingebracht
sein. Derartige Zugentlastungselemente werden unter Umständen mit einer Füllung
umgeben, um die für Kabel erforderliche; Längsdichtigkeit zu erreichen. Hierfür
eignen sich zum Beispiel auch Haftvermittler, die im Endzustand eine Verklebung
zwischen den Zugentlastungselementen und dem Material des Kabelmantels ergeben.
In diesem Fall wird zusätzlich gewährleistet, daß die Kraftübertragung vom Kabelmantel
auf die Zugentlastungselemente besonders gunstig ist. Im übrigen müssen in jedem
Sektorabschnitt SA, SA1 bzw. SA2 so viele Zugentlastungselemente angeordnet werden,
daß insgesamt die geforderte Mindestzugbelastbarkeit des Kabels erreicht wird. Um
die Selbsttorsion, das heißt, das selbsttätige Tordieren des Kabels bei Biegung
in die weichere Biegeebene zu ermöglichen, müssen die Festigkeiten von Zugentlastungselementen
und
Rabelmaterialien je nach Geometrie so bemessen sein, daß sich die Biegemomente der
leichten und schweren Biegeebene um mindestens 2596 unterscheiden.
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2 Figuren 19 Patentansprüche
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