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Lichtwellenleiter-Ader für Kabel
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Die Erfindung betrifft eine Lichtwellenleiter-Ader (LWL-Ader) für
Kabel gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Zur Ubertragung von Lichtsignalen werden Lichtwellenleiter-Fasern
(LWL-Fasern) verwendet. Die LWL-Fasern sind mechanisch und insbesondere in ihren
optischen Eigenschaften gegen Zugbelastung und radiale Druckbelastung empfindlich.
Werden mehrere LWL-Fasern als Adern eines Lichtleiterkabels oder zusammen mit elektrischen
Leiteradern zu einem Hybrid-Kabel vereinigt, so ist es notwendig, die LWL-Fasern
der LWL-Adern gegen axiale Zugbelastung und radiale Druckbelastung zu schützen.
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Es ist z. B. aus der DE-AS 29 30 801 bekannt, die LWL-Adern aus einer
lose in einer Hülle liegenden LWL-Faser auf zu bauen. Die LWL-Adern werden in einem
gemeinsamen Kabelmantel angeordnet, der in regelmäßigen Abständen mit einem weichelastischen
Polyurethanschaum ausgefüllt wird, der die einzelnen LWL-Adern im Kabelmantel fixiert.
In gewissen Abständen werden auch die LWL-Fasern in ihrer Hülle durch den Polyurethanschaum
festgelegt. Aus der-DE-OS 29 07 704 ist ein ähnlicher Kabelaufbau bekannt, wobei
jedoch der Kabelmantel und auch die die LWL-Fasern lose umschließenden Hüllen über
ihre gesamte Länge mit einem weichelastischen Material ausgefüllt sind.
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Die LWL-Fasern sind in ihrer losen Hülle nur durch das weichelastische
Material fixiert und daher gegen diese in gewissen Grenzen beweglich, so daß sie
durch die Zug- und pruckbelastungen z. B. beim Biegen des Kabels wenig beansprucht
werden.
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Um die LWL-Fasern vor einer auf das gesamte Kabel wirkenden Zugbelastung
zu schützen, ist es bekannt, das Kabel mit einer Zugentlastung zu versehen. Gemäß
der DE-PS 28 47 382 wird der die LWL-Adern umschließende Kabelmantel mit einer Zugentlastung
versehen, die aus einer Bespinnung mit einem zugfesten Kunststoff-Faden, insbesondere
einem Aramid-Garn (Handelsname Kevlar) besteht. Es ist z. B. aus der DE-AS 95 12
830 weiter bekannt, im Inneren des Kabels zur Zugentlastung eine Stützfaser aus
hochfestem Kunststoff vorzusehen.
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Bei allen diesen bekannten Kabeln ist die Zugentlastung für sämtliche
LWL-Adern gemeinsam im Kabelmantel bzw. in einer Stützfaser vorgesehen. Dies hat
einen individuellen Aufbau für jeden Kabeltyp zur Folge, was sich nachteilig auf
die Herstellungskosten auswirkt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine LWL-Ader für Kabel
zu schaffen, die eine integrierte Zugentlastung aufweist, so daß sich ein-und dieselbe
LWL-Ader für den Aufbau der verschiedensten Kabeltypen im Baukastensystem eignet.
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Diese Aufgabe wird bei einer LWL-Ader der eingangs genannten Gattung
erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs
1.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
angegeben.
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Bei der erfindungsgemäßen LWL-Ader ist die LWL-Faser von einer Lage
aus einem zugfesten Kunststoff-Faden als Zugentlastung umgeben. Es eignet sich insbesondere
das an sich bekannte Aramid-Garn, wie es z. B. unter dem Namen Kevlar im Handel
ist. Durch die Integration der Zugentlastung in die einzelne LWL-Ader ist es möglich,
diese LWL-Ader universell.
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für jeden Kabeltyp zu verwenden. Die LWL-Ader kann zur Herstellung
eines optischen Monokabels unmittelbar oder zusätzlich mit einer weichelastischen
Pufferschicht mit einem Mantel versehen werden. Ebenso können mehrere LWL-Adern
zu einem Lichtleiterkabel oder zusammen mit elektrischen Leiteradern zu einem Hybrid-Kabel
zusammengefaßt werden.
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Werden mehrere LWL-Adern zu einem Kabel zusammengefaßt, so ist es
in der Regel ausreichend, wenn eine oder einige wenige dieser LWL-Ader(n) eine integrierte
Zugentlastung aufweisen. Die anderen LWL-Adern können in herkömmlicher Weise aus
einer lose in der Hülle angeordneten LWL-Faser bestehen, wodurch sich geringere
Herstellungskosten ergeben.
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Für die Herstellung der verschiedensten Lichtleiterkabeltypen sind
daher nur drei verschiedene Adern als Grundelemente notwendig, nämlich die erfindungsgemäße
LWL-Ader mit integrierter Zugentlastung, die herkömmliche LWL-Ader ohne Zugentlastung
zur Verbilligung der Herstellungskosten bei mehradrigen Lichtleitkabeln und die
herkömmliche elektrische Leiterader für die Herstellung von Hybrid-Kabeln. Der Aufbau
der verschiedenen Kabel typen im Baukastensystem aus diesen drei Grundelementen
verringert die Kosten für Herstellung und Lagerhaltung erheblich.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist
zwischen der als Zugentlastung dienenden Lage aus Kunststoff-Fäden und der Hülle
der Ader eine Trennschicht vorgesehen. Diese Trennschicht ist vorzugsweise wärmedämmend
und zumindest geringfügig kompressibel. Es eignet sich für diese Trennschicht insbesondere
Glasseide, die um die Lage der Kunststoff-Fäden gesponnen ist.
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In dieser Ausführungsform ergibt sich ein besonders vorteilhafter
Aufbau der LWL-Ader. Das Aramid-Garn kann längslaufend um die LWL-Faser angeordnet
werden, was çür die Zugentlastung optimal ist. Die um das Aramid-Garn gesponnene
Glasseide hält das längslaufende Aramid-Garn in seiner Lage, so daß ein Verspinnen
des Aramid-Garns nicht notwendig ist.
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Die wärmedämmende Glasseide schützt das wenig hitzebeständige Aramid-Garn
vor thermischer Schädigung bei der Extrusion der Hülle aus thermoplastischem Kunststoff.
Es genügt daher eine lückenlose Bedeckung der LWL-Faser mit der für die Zugentlastung
ausreichenden Menge von Aramid-Garn. Die Glasseide verhindert ein thermisches Verbacken
des Aramid-Garns beim Aufbringen der isolierenden Hülle aus Kunststoff. Die Trennschicht
aus Glasseide zwischen der Hülle aus Kunststoff und der Zugentlastung aus Aramid-Garn
ermöglicht ein problemloses und sicheres Abisolieren der LWL-Ader.
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Außerdem wirkt die Trennschicht aus Glasseide aufgrund ihrer geringfügigen
Kompressibilität als Pufferschicht bei radialer Belastung.
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Die. Wärmedämmung und die mechanische Pufferung durch die Trennschicht
haben eine weitgehende Unabhängigkeit bei der Auswahl des Kunststoffmaterials für
die umschließende Hülle der Ltn;-Ader zur Folge.
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Da für die Bemessung der Lage des Aramid-Garns nur die für die Zugentlastung
erforderliche Zugfestigkeit maßgebend ist, und wegen der Trennschicht aus Glasseide
die thermischen Probleme und die Abisolierbarkeit keine Rolle spielen, ist ein geringer
Außendurchmesser der LWL-Ader möglich. Die integrierte Zugentlastung vergrößert
daher den Außendurchmesser der LWL-Ader nicht, so daß diese mit gleichem AuBendurchmesser
hergestellt werden kann, wie die LWL-Ader ohne Zugentlastung und die elektrische
Leiterader. Dies ist für den Aufbau von mehradrigen Kabeln im Baukastensystem von
entscheidendem Vorteil.
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Mit Hilfe der erfindungsgemäßen LWL-Ader lassen sich nach dem Baukastenprinzip
Lichtwellenleiter-Kabel (LWL-Kabel) in besonders vorteilhafter Weise herstellen.
Als Grundelemente für den Aufbau von LWL-Kabeln dienen einerseits LWL-Adern und
andererseits isolierte elektrische Leiteradern.
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Die LWL-Adern können mit integrierter Zugentlastung ausgeführt sein
und ebenso können die LWL-Adern aus einer LWL-Faser und einer diese lose umschließenden
Hülle bestehen. Zweckmäßigerweise besitzen sämtliche Grundelemente, d. h. die LWL-Adern
mit oder ohne Zugentlastung und die elektrischen Leiteradern den gleichen Außendurchmesser.
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Diese Grundelemente können kostengünstig in großen Produktionsraten
hergestellt werden. Sonderkabel, die in geringen Stückzahlen und kleinen Längen
benötigt werden, können nach Bedarf aus diesen Grundelementen zusammengestellt werden.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind bei dem
LWL-Kabel die Grundelemente in einer gemeinsamen elastischen Umhüllung zusammengefaßt.
Diese elastische Umhüllung, die z. B. aus gumi-elastischem PVC bestehen kann, ergibt
eine mechanische Pufferwirkung, die das LWL-Kabel gegenäußere mechanische Beschädigung
unempfindlich, z. B.
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trittfest macht.
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In die gemeinsame elastische Umhüllung können selbstverständlich auch
Zugentlastungsmittel, z. B. Aramid-Stützfasern eingebracht werden. Ebenfalls kann
ein Füllmaterial inneriialb der gemeinsamen elastischen Umhüllung vorgesehen sein,
das die Grundelemente in ihrer Lage fixiert.
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Da das Einziehen der verseilten Grundelemente in die elastische Umhüllung
u. U. schwierig sein kann, wird in einer Ausführungsform die elastische Umhüllung
mit einem Längsschlitz versehen. Die verseilten Grundelemente und ggf. die
Zugentlastungsmittel
werden durch diesen Längsschlitz in die elastische Umhüllung eingelegt. Im für die
Herstellung einfachsten Fall verläuft der Längsschlitz gerade. Dies kann jedoch
dazu führen, daß der Längsschlitz aufklafft und die Grundelemente austreten. Aus
diesem Grunde ist ein wellenförmiger Verlauf oder noch günstiger ein wendelförmiger
Verlauf des Längsschlitzes vorzuziehen.
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Die elastische Umhüllung des LWL-Kabels ist zweckmäßigerweise auf
ihrem Außenumfang mit einem widerstandsfähigen Kabelmantel versehen, der in herkömmlicher
Weise z. B. aus PVC-Material besteht.
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Der Kabelmantel ist mit der elastischen Umhüllung chemisch oder durch
Wärmeeinwirkung verbunden. Dadurch wird die elastische Umhüllung in ihrer Lage festgehalten
und insbesondere wird der Längsschlitz geschlossen gehalten.
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Das LWL-Kabel ist soweit erforderlich in an sich bekannter Weise mit
einem wasserabstoßenden Mittel, z. B. einem Silikonöl oder -gel versehen, wodurch
das LWL-Kabel längswasserdicht ist.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 : einen Querschnitt durch
eine erfindungsgemäße LWL-Ader mit integrierter Zugentlastung,
Fig.
2 : einen Querschnitt durch eine LWL-Ader ohne Zugentlastung, Fig. 3 : ein LWL-Kabel
gemäß der Erfindung mit einer LWL-Ader gemäß Fig. 1 als Grundelement und Fig. 4
: ein erfindungsgemäß aus Grundelementen aufgebautes LWL-Kabel.
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Die in Fig. 1 im Maßstab 30:1 vergrößert dargestellte LWL-Ader weist
eine zentrale LWL-Faser 1 auf, die aus herkömmlichem Material besteht und in herkömmlicher
Weise mit einer Kunststoffschicht bedeckt sein kann. Die LWL-Faser 1 ist lückenlos
von einer Lage aus längslaufend angeordneten Kunststoff-Fäden 2 homer Zugfestigkeit
bedeckt. Für die Kunststoff-Fäden 2 wird vorzugsweise Aramid-Garn verwendet, wie
es unter dem Handelsnamen Kevlar erhältlich ist.
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Im selben Arbeitsgang mit dem Aufbringen der Kunststoff-Fäden 2 wird
um diese eine Trennschicht 3 aus Glasseide gesponnen. Die Trennschicht 3 bedeckt
die Lage der Kunststoff-Fäden 2 lückenlos.
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Abschließend wird eine Hülle 4 aus Kunststoff aufgebracht.
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Die Hülle 4 besteht vorzugsweise aus Polyäthylen und wird im Extrusionsverfahren
aufgebracht.
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Im gleichen Maßstab 30:1 ist in Fig. 2 eine LWL-Ader dargestellt,
die aus einer zentralen LWL-Faser 1 und einer diese in radialem Abstand lose umschließenden
äußeren Hülle 4 -besteht. Die äußere Hülle 4 besteht ebenfalls vorzugsweise aus
Pplyäthylen.
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Die in den Fig. 1 und 2 dargestellten LWL-Adern können als Grundelemente
für den Aufbau von LWL-Kabeln verwendet werden. Um auch Hybrid-Kabel herstellen
zu können, ist äls weiteres Grundelement eine isolierte elektrische Leterader vorgesehen,
die in herkömmlicher Weise z. B. aus einer Kupferiitze mit umhüllender PVC-Isolation
aufgebaut ist. Die drei Grundelemente können in beliebiger Zahl und Konfiguration
zu Mehrleiter-Kabeln im Baukastensystem zusammengefaßt werden.
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Dadurch ist es für den Anwender möglich,aus diesen drei kostengünstig
in Serienfertigung hergestellten Grundelementen beliebige dem jeweiligen Bedarf
angepaßte Sonderkabel auf zu bauen..
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In Fig. 3 ist ein LWL-Kabel gemäß.einer Ausführungsform im Maßstab
10:1 vergrößert dargestellt. Es handelt sich um'ein LWL-Monokabel. Dieses besteht
aus einer zentralen LWL-Ader 5, die in der in Fig. 1 dargestellten Weise aufgebaut
ist und eine integrierte Zugentlastung aufweist. Die LWL-Ader 5 ist von einer elastischen
Umhüllung 6 umschlossen, die beispielsweise aus gummi-elastischem PVC- besteht.
Die Umhüllung 6 bildet eine elastische Pufferschicht, die die LWL-Ader 5 gegen radiale
mechanische Beanspruchung und Beschädigung schützt.
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Das Kabel ist auf diese Weise beispielsweise trittfest.
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Die elastische Umhüllung 6 ist weiter von einem Kabelmantel 7 umgeben,
der aus mechanisch festem PVC-Material besteht.
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Die elastische Umhüllung 6 ist mit einem in der Zeichnung nicht dargestellten
Längsschlitz versehen, durch den die LWL-Ader 5 in die Umhüllung 6 eingelegt werden
kann. Der Kabelmantel 7 ist thermisch mit der'Umhüllung 6 verbunden, wodurch insbesondere
auch der Längsschlitz dauerhaft verschlossen ist.
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Fig. 4 zeigt ebenfalls im Maßstab 10:1 vergrößert ein aus fünf Grundelementen
aufgebautes LWL-Hybrid-Kabel.
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Um eine zentrale Trägerfaser 8, die z. B. aus Aramid besteht, sind
zwei LWL-Aaern 5 und drei isolierte elektrische Leiteradern 9 angeordnet. Die miteinander
verseilten Grundelemente 5 und 9 sind mit einer Hostapha>Folie 10 umwickelt und
von einem Kabelmantel 7 umschlossen, der vorzugsweise aus PVC besteht.
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Da die LWL-Adern 5 und die elektrischen Leiteradern 9 erfindungsgemäß
den gleichen Außendurchmesser aufweisen, ist eine beliebige Kombination von LWL-Adern
5 und elektrischen Leiteradern 9 möglich. Ebenso können LWL-Adern des in Fig. 2
gezeigten Aufbaus, die.ebenfalls den gleichen Außendurchmesser aiifweisen,mit den
zugentlasteten LWL-Adern 5 und den elektrischen Leiteradern 9 kombiniert werden.
Die axiale Zugentlastung des Kabels kann entweder durch die zugentlasteten LWL-Adern
5 oder falls solche nicht vorgesehen sind durch die zentrale Trägerfaser 8 bewirkt
werden.
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ist eine Zugentlastung durch LWL-Adern 5 mit integrierter Zugentlastung
in ausreichendem Maße gewährleistet, so kann selbstverständlich auf eine zentrale
Trägerfaser 8 verzichtet werden.
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Die Zwischenräume zwischen den als Grundelemente dienenden Adern und
dem Kabelmantel sind ggf. mit einem gummi-elastischen Füllmaterial ausgefüllt, das
die Adern in ihrer Lage fixiert, aber eine gewisse gegenseitige Verschiebung der
Adern bei einem Biegen des Kabels zuläBt.
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Auch bei einem Mehrleiterkabel, wie es in Fig. 4 gezeigt ist, kann
zwischen den verseilten Adern und dem Kabelmantel 7 eine elastische Umhüllung 6
vorgesehen sein, wie sie bei dem Kabel der Fig. 3 dargestellt ist. Die elastische
Umhüllung, die alle Adern gemeinsam umschließt, dient als Pufferschicht für mechanische
Beanspruchungen.
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Die LWL-Adern können erforderlichenfalls mit einem wasserabstoßenden
Mittel versehen sein, um das LWL-Kabel längswasserdicht zu machen. Das wasserabstoßende
Mittel ist beispielsweise ein Silikonöl oder -gel, mit welchem der Raum zwischen
der LWL-Faser 1 und der Hülle 4 ausgefüllt ist.
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Auch das bei einem Mehrleiterkabel zwischen den Adern vorgesehene
Füllmaterial kann wasserdichte Eigenschaften aufweisen.
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