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Optisches Ubertragungselement mit zwei zugfesten Trag-
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organen.
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Die Erfindung betrifft ein optisches Übertragungselement mit zwei
zugfesten Tragorganen und mit mindestens einem faserförmigen Lichtwellenleiter,
der in einer Kammer angeordnet ist, die durch ein Gehäuse gebildet wird, welches
außen von einem Mantel umschlossen ist.
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Ein optisches Sbertragungselement dieser Art ist aus der DE-OS 28
30 623 bekannt. Die zugfesten Tragorgane in Form von hochbelastbaren Seilen sind
dabei abgesetzt von dem die Lichtwellenleiter enthaltenden Gehäuse untergebracht
und in den Mantel eingebettet. Dadurch sind die Tragorgane einerseits und das die
Lichtwellenleiter enthaltende Gehäuse andererseits relativ weit voneinander entfernt
und müssen bei der Herstellung in getrennten Verfahrensschritten eingegeben werden.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufbau
eines optischen Ubertragungselementes der eingangs genannten Art so zu verbessern,
daß die Herstellung vereinfacht wird und gleichzeitig beim fertigen Produkt bessere
mechanische Eigenschaften erhalten werden. Gemäß der Erfindung wird dies bei einem
optischen Ubertragungselement der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß die
beiden Tragorgane innerhalb des durch die seitliche Ausdehnung des Gehäuses erfaßten
Bereiches liegen.
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Bei der Erfindung wird die Anordnung der Tragorgane so getroffen,
daß diese dem Gehäuse zugeordnet werden und somit bereits beim Herstellungsvorgang
zusammen mit dem Gehäuse geführt und verarbeitet werden können. Die Herstellung
des Gehäuses kann in einem Arbeitsgang erfolgen. Neben einer vereinfachten Fertigung
ergibt sich der Vorteil, daß die der Zugentlastung dienenden Tragorgane (im Querschnitt.
gesehen) nicht so weit außen liegen und dadurch bei Biegungen oder dergleichen weniger
beansprucht werden. Der Aufbau ist durch die gewählte Anordnung der Tragorgane sehr
raumsparend und für die Lichtwellenleiter ergibt sich ein definiertes Dehnungsverhalten.
Das Gehäuse kann, (unterstützt durch die Tragorgane) so aufgebaut werden, daß die
Lichtwellenleiter vor Nagetieren geschützt bleibt. Bei ausreichend großem Innenraum
bietet die Konstruktion die Möglichkeit, die Lichtwellenleiter mit relativ großer
Uberlänge unterzubringen, wobei der Gesamtquerschnitt und damit der Materialaufwand
geringer werden.
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Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch
gekennzeichnet, daß zwei gegenüberliegende Seitenwände des Gehäuses direkt durch
die beiden Tragorgane gebildet sind und daß zur Bildung der Kammer jeweils oben
und unten eine bis zu den Tragorganen sich erstreckende Abdeckung vorgesehen ist.
In diesem Fall besteht somit das Gehäuse nur aus den beiden Abdeckungen, während
die Seitenwände unter Heranziehung der ohnehin notwendigen Tragorgane gebildet werden.
Dadurch läßt sich ein besonders kompakter mechanisch stabiler Aufbau erzielen.
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Bei rechteckigem Querschnitt der durch das Gehäuse gebildeten Kammer
werden die Trägerorgane zweckmäßig an den Schmalseiten angeordnet. Sie ergeben dort
eine stabile Konstruktion und einen festen Schutz ge-
gen Nagetiere.
Letzteres gilt besonders für die Verwendung von metallischen Tragorganen.
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Sonstige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
wiedergegeben.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen Fig. 1 ein optisches Übertragungselement nach der Erfindung im Querschnitt
mit zwei innerhalb von Abdeckungen angeordneten Tragorganen, Fig. 2 ein optisches
Ubertragungselement ähnlich der Anordnung nach Fig. 1, wobei die Tragorgane über
Schmelzkleber an den Abdeckungen gehalten sind, Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel
der Erfindung, bei dem eine der Abdeckungen eine rinnenförmige Vertiefung aufweist
und beide Abdeckungen durch Umbördeln miteinander verbunden sind, Fig. 4 eine Abwandlung
der Ausführungsform nach Fig. 3, bei der die beiden Abdeckungen miteinander verschweißt
sind, Fig. 5 eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Ummantelung Bei dem
Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind zwei Lichtwellenleiter LW1 und LW2 dargestellt,
welche lose mit Uberlänge innerhalb einer in einer Kammer KA angeordnet sind. Diese
kann mit Füllmasse ausgegossen sein.
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Je nach dem verwendeten Typ des optischen Ubertragungselementes können
auch mehr als zwei oder nur eine Lichtwellenleiter-Faser vorgesehen sein. Eine größere
Anzahl von Lichtwellenleitern läßt sich besonders vorteilhaft dann unterbringen,
wenn die Kammer KA rechteckigen
Querschnitt aufweist.
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Die Kammer KA für die Aufnahme der Lichtwellenleiter LW1 und LW2 wird
durch ein Gehäuse GH gebildet, welches aus zwei parallel zueinander verlaufenden
Abdeckungen AD1 und AD2 besteht, deren seitliche Öffnungen durch rechteckig ausgebildete
zugfeste Tragorgane TR1 und TR2 (z.B.
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in Form von Seilen oder Bändern) abgeschlossen sind.
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Die Abdeckungen AD1 und AD2 bestehen vorteilhaft aus einem dünnen
Blech; es besteht aber auch die Möglichkeit, hierfür entsprechende Kunststoffbänder
od. dgl.
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vorzusehen. Die Abdeckungen AD1 und AD2 bilden zusammen mit den Tragorganen
TR1 und TR2 eine etwa rechteckförmige Flachkammer für die Aufnahme der Lichtwellenleiter
LW1 und LW2. Das entstehende Gebilde, welches außen von dem aufextrudieren Mantel
MA dicht umschlossen ist, weist einen gedrängten Aufbau und eine hohe Zugfestigkeit
auf wobei bei einer Verlegung in einer gekrümmten Bahn das Gebilde sich so stellt,
daß die beiden Tragorgane TR1 und TR2 auf gleichen Krümmungsradien verlaufen. Die
Herstellung eines derartigen Ubertragungselementes ist besonders einfach, weil die
Abdeckung AD1 und AD2 als endlose Bänder von entsprechenden Vorratsspulen abgezogen
werden können. Die Tragorgane TR1 und TR2 sind ebenfalls von Spulen entnehmbar.
Durch eine entsprechende Vorrichtung lassen sich diese vier Teile zu dem Gehäuse
zusammenfügen. Dabei wird, falls vorgesehen, auch die die Lichtwellenleiter LW1,
LW2 aufnehmende Füllmasse mit eingegeben, so daß das Gehäuse GH samt seinem Inhalt
fertig zur Verfügung steht, wenn anschließend der Mantel MA aufextrudiert wird.
Das dargestellte Ubertragungselement kann bei entsprechender Ausgestaltung des Mantels
MA (ggf. auch mehrschichtig ausgebildet) als optisches Kabel verwendet werden. Es
ist aber auch mgölich, das Ubertragungselement als ein Grundelement für ein entsprechend
vieladriges Kabel
dadurch zu benutzen, daß mehrere derartige Anordnungen
entsprechend Fig. 1 übereinander angeordnet werden bzw.
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miteinander verseilt sind und erst dann durch einen gemeinsamen äußeren
Schutzmantel zu einem fertigen Kabel zusammengefaßt werden.
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Für die Tragorgane TR1 und TR2 können hochfeste Stahldrähte, Stahllitzen,
Stahlkupferlitzen oder aber auch z.B. glasfaserverstärkte Kunststoffseile od. dgl.
verwendet werden.
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Es ist zweckmäßig, wenn die Abdeckungen AD1 und AD2 sowie die Tragelemente
TR1 und TR2 mechanisch fest miteinander verbunden sind. Dies kann z.B. dadurch geschehen,
daß die Abdeckungen AD1, AD2 und/oder die Tragelemente TR1, TR2 mit Schmelzkleber
beschichtet werden, so daß beim Zusammenfügen der Elemente AD1, AD2, TR1 und TR2
im erwärmten Zustand eine feste Verbindung zwischen diesen eintritt und somit das
Gehäuse GH eine besonders stabile Konstruktion bildet. Bei Verwendung von metallischen
Abdeckungen AD1 und AD2 sowie metallischen Tragorganen TR1 und TR2 können diese
auch miteinander verlötet oder verschweißt werden. Dabei ist es zweckmäßig, die
aus den Tragorganen TR1, TR2 und den Abdeckungen AD1, AD2 bestehende Kastenkonstruktion
des Gehäuses GH in einem Arbeitsgang herzustellen.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist eine Abwandlung insofern getroffen,
als hier die Tragelemente TR1 und TR2 einen etwa kreisrunden Querschnitt aufweisen.
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Um eine entsprechend größere Auflage für die Abdeckungen AD1 und AD2
zu gewährleisten, werden die runden Tragelemente TR1 und TR2 mit Schmelzkleber SK1
und SK2 umspritzt und zwar so, daß insgesamt ein etwa rechteckförmiger Querschnitt
entsteht. Auf dieser so gebildeten rechten und linken Seitenwand des Gehäuses GH
liegen die Abdeckungen AD1 und AD2 ähnlich wie bei der
Ausführungsform
nach Fig. 1 flächig auf. Die Schmelzkleberschichten SKI und SK2 können durch einen
Extrusionsvorgang auf die Tragorgane TR1 und TR2 aufgebracht werden, wobei durch
das unmittelbar anschließend erfolgende Aufrollen oder AuSwalzen der Abdeckung AD1
und AD2 eine feste Verbindung der einzelnen Gehäuseteile erzielt wird.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist die untere Abdeckung AD11
etwa U-förmig gestaltet, so daß bei ihr eine für die Aufnahme der Lichtwellenleiter
LW1 und LW2 dienende rinnenförmige Vertiefung entsteht. Der obere Rand der Abdeckung
AD11 ist nach außen gebogen und bildet die Auflagefläche für die obere Abdeckung
AD12.
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Diese Abdeckung 12 kann zweckmäßig um den Rand der Abdeckung AD11
herumgebördelt werden, was eine besonders festeund dichte Kastenkonstruktion für
das Gehäuse GH ergibt. Die Abdeckungen AD11 und AD12 können mit Kleber beschichtet
sein, wodurch an den Auflagestellen eine feste und dichte Verbindung zwischen diesen
beiden Elementen entsteht. Diese Ausführungsform hat auch den Vorteil, daß die Füllmasse
und die Lichtwilenleiter besonders einfach in die offene Vertiefung bei der Abdeckung
AD11 eingegeben werden können, weil die so gebildete Rinne ein Aufnahmeorgan darstellt,
welches den Inhalt gegen seitliches Abfließen oder Heraustreten sichert. Die Tragorgane
TR1 und TR2 liegen in Zwickeln und somit ebenfalls im Bereich des durch die Ausdehnung
des Gehäuses GH umschlossenen Raumes, so daß kein zusätzlicher Platzbedarf entsteht
und ein sehr gedrängter Aufbau verwirklicht werden kann. Dies wird dadurch erreicht,
daß die Tragorgane TR1 und TR2 ihren Platz unterhalb der seitlichen Randfläche der
Abdeckung AD11 in der dort entstehenden Nische finden.
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Bei der Herstellung der Anordnung nach Fig. 3 wird so vorgegangen,
daß zunächst die Vertiefung bei der unteren Abdeckung AD11 hergestellt wird (sofern
nicht eine entsprechend vorgeformte Abdeckung vorgesehen ist). Anschließend wird
die obere Abdeckung AD12 aufgebracht.
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Bei Verwendung von mit Klebemitteln beschichteten Abdeckungen erfolgt
die Verbindung einfach durch entsprechendes Auf einanderpressen; bei unbeschichteten
Abdeckungen wird während des Herstellungsprozesses noch Schmelzkleber oder Haftvermittler
aufgebracht. Nach dem Aufeinanderpressen der Abdeckungen AD11 und AD12 und ggf.
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nach der Umbördelung des seitlichen Randes der Abdeckungen AD12 laufen
die Tragorgane TR1 und TR2 seitlich bei und die gesamte Anordnung wird von dem Mantel
lulA umgeben.
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Die in Fig. 4 dargestellte Abwandlung der Anordnung nach Fig. 3 zeigt
eine Änderung insoweit, als die Abdeckung AD22 im Randbereich z.B. durch Punktschweißen,
Löten, od. dgl. mit der Abdeckung AD21 verbunden wird.
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Dadurch ist eine Verklebung sowie ggf. Umbördelung der oberen Abdeckung
AD22 überflüssig.
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Bei der Ausfuhrungsform nach Fig. 5 weist der Mantel 1 im Bereich
der Tragorgane TR1 und TR2 eine Verdickung auf, während in dem Bereich, wo die Abdeckungen
AD1 und AD2 frei zwischen den Tragorganen verlaufen, die Wandstärke geringer ist.
Dies hat vor allem den Vorteil, daß Druckkräfte in erster Linie auf die Tragorgane
TR1 und TR2 geleitet werden, während die freien Teile der Abdeckungen AD1 und AD2
(wo sich die Lichtwellenleiter LW1, LW2 befinden,) wesentlich weniger beansprucht
werden.
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Die Lichtwellenleiter LW1 und LW2 sollen mit einer Überlänge von etwa
50/oo eingelegt werden, so daß auch bei einer bei größeren Zugbeanspruchungen auftretenden
geringfügigen Längung des optischen Übertragungselementes keine unzulässig großen
Zugspannungen auf die Lichtwellenleiter ausgeübt werden. Aus diesem Grund sollte
auch die Füllmasse entsprechend weich ausgebildet sein,so daß eine gewisse Querbewegung
der Lichtwellenleiter innerhalb der Füllmasse gewährleistet ist. Um die Überlänge
der Lichtwellenleiter LW1 und LW2 zu erreichen, können diese ähnlich einer Sinus-Form
oder in Form einer flachen elliptischen Schraubenlinie eingelegt werden.
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Bei einer "Sinus-Form" fixiert man die Amplitudenmaxima und wählt
- am besten durch experimentelle Ermittlung - die Wellenlänge möglichst groß, aber
wiederum so klein, daß bei der Rückschrumpfung reversiebel die Faser in ihre Ausgangslage
zurückspringt.
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Legt man zugrunde, daß die Biegelinien einer jeweils in den Amplitudenmaxima
auf einer Folie od. dgl. fixierten Faser in erster Näherung eine Sinuslinie ist,
so gilt mit großer Näherung:
wobei P = die Wellenlänge (Periodizität) der in Sinusform liegenden Faser A = die
Amplitude der in Sinusform liegenden Faser und bll = die maximale Verlängerung der
Faser ist, die durch die Reckung der Sinuslinie zur Geraden wird, ohne daß die Faser
selbst gedehnt wird. Da es sich hierbei um Promillewerte handelt, ist P zur Vereinfachung
als Konstante angesetzt.
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Für ein vorgegebenes All ist das Verhältnis A2 1 P2 bestimmt, d.h.
es gibt theoretisch beliebig viele Lösungen. In der Praxis werden sie einerseits
durch die Größe der Kabel (A = sehr groß, P = sehr groß: würde ein großes Kabel
bedingen, da A die Breite des Kabels bestimmt) und durch den kleinstzulässigen Krümmungsradius
der Lichtwellenleiter begrenzt (A = sehr klein, P = sehr klein: hätte eine starke
Krümmung des Lichtwellenleiters zur Folge, was aus übertragungstechnischen Gründen
unzulässig ist).
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Weiterhin wird die Wahl der Größe P nach oben durch das elastische
Biegeverhalten der Faser eingeengt. Wählt man P - selbst bei zulässig großem A -
zu groß, so springt nach einer Dehnung die Faser nicht stabil in die Sinusform zurück.
Es bilden sich Knickstellen, die zu den gefürchteten "Microbendings" führen.
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Für eine Faser (Glas-Durchmesser 125/u - Gesamtdurchmesser mit Schutzschicht
500/u) wurde als Optimalwert + A = + 3 mm und P = 100 mm ermittelt.
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Für eine Faser mit einem Glas-Durchmesser 230 /u und einem Gesamt-Durchmesser
450/u wurde für A = + 5 mm und für P = 120 mm gefunden.
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Bei den für diese Konstruktion angewendeten Fasern und der im allgemeinen
höchstzulässigen Gesamtkabeldehnung von 5 25 0/ovo liegt die Amplitude der Biegelinie
zwischen + 2 mm und die wellenlänge P zwischen 70 und 150 mm.
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Die Flachkammerkabelkonstruktion nach der Erfindung ist in erster
Linie für Kabel mit wenigen Adern (z.B.
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max. 12) gedacht. Diese werden bei einer Höhe des
Innenraumes
von etwa 3 mm,vorteilhaft in mehreren, z.B.
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in drei Etagen untergebracht. Eine maximale Amplitude A max. = + 5
mm ergibt für die innere Breite der Flachkammer unter Einkalkulation eines gewissen
Fertigungsspielraumes eine Breite des Innenraumes von 12 mm. Das Verhältnis Breite
: Höhe der Flachkammer liegt zweckmäßig bei etwa 4:1 bis 2:1 - je nach Faserzahl
und höchstzulässiger Dehnung.
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5 Figuren 18 Patentansprüche
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