DE3225228A1 - Geschichtetes lichtfaser-freileitungskabel und verfahren zur herstellung desselben - Google Patents
Geschichtetes lichtfaser-freileitungskabel und verfahren zur herstellung desselbenInfo
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Description
si 4 —
Geschichtetes Lichtfaser-Freileitungskabel und Verfahren zur Herstellung desselben
Die Erfindung betrifft ein geschichtetes Lichtfaser-Freileitungskabel,
das man dadurch erhält, daß ein Lichtfaserkabel in einer oberirdischen Übertragungsleitung
vorgesehen wird, die durch Verdrillen bzw. Litzen einer Vielzahl von Leitern gebildet wird, oder
daß ein Lichtfaserkabel in einer oberirdischen Erdleitung vorgesehen wird, die sich parallel zu einer
solchen oberirdischen übertragungsleitung erstreckt.
Lichtfaserkabel werden heutzutage sehr häufig als Signalübertragungsitiittel verwendet und sie haben spezifische
Eigenschaften dahingehend, daß sie nicht nur eine große Datenübertragungsleistung haben, sondern
auch frei von elektromagnetischer Induktion sind. Daher kann ein Lichtfaserkabel in einer oberirdischen Leitung
oder einer üblichen überlandversorgungsleitung eingebaut
werden. Dies bedeutet, daß das Lichtfaserkabel einen äußerst wirtschaftlichen Effekt mit sich bringt,
der darin zu sehen ist, daß es unnötig wird, zusätzlich ein Schwachstromkabel zu installieren.
30
Um ein Lichtfaserkabel in einer oberirdischen Leitung unterzubringen, wurden bisher einige der gelitzten
und die oberirdische Leitung bildenden Leiter durch eine Lichtfaserkabeleinheit (die nachstehend als "eine
Lichtfasereinheit" bezeichnet wird) ersetzt, die man
dadurch erhält, daß man eine Vielzahl von Lichtfasern in einem Metallrohr unterbringt. Bei der zuvor beschrie-
benen üblichen Auslegungsform ist die Wandstärke des Metallrohrs, das die Lichtfasereinheit bedeckt, im
allgemeinen klein, was auf die Abmessungsbeschränkungen zurückzuführen ist. Daher hat das Metallrohr keine genügende
mechanische Festigkeit und es kann daher die Lichtfasern nicht ausreichend vor Beschädigungen schützen.
Die äußere Abdeckung neigt daher zu Beschädigungen und es kann Wasser in die Lichtfasereinheit eindringen.
Da es andererseits schwierig ist, den Innendurchmesser
des Metallrohrs zu vergrößern, ist es äußerst schwierig, den Prozentgehalt der Verdrillungen bzw. Verwindungen
des Lichtfaserkabeis selbst zu vergrößern und es ist
daher unmöglich, ein Kabel zu bilden, bei dem die Lichtfasern
schlaff werden.
Die Erfindung zielt darauf ab, ein geschichtetes Lichtfaser-Freileitungskabel mit einem neuartigen Aufbau
zu schaffen, mit dem die zuvor beschriebenen Schwierigkeiten überwunden werden,und ein Verfahren zur Herstellung
eines solchen Kabels anzugeben.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung
ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme
auf die beigefügte Zeichnung. Darin zeigen:
Figuren 1 und 2 Schnittansichten eines geschichteten
^ Lichtfaser-Freileitungskabels nach der Er
findung,
Figur 3 eine schematische Ansicht zur Verdeutlichung
eines Verfahrens zur Herstellung des Frei-
leitungskabels nach der Erfindung,
Figuren 4a bis 4e Schnittansichten des Freileitungskabels in den verschiedenen Herstellungsstufen,
und
Figuren 5a und 5b erläuternde schematische Ansichten
zur Verdeutlichung-eines Sammelwerkzeugs
in Figur 3. .
In Figur 1 ist ein Beispiel eines geschichteten Lichtfaser-Freileitungskabels
gezeigt. Eine Lichtfasereinhext 2 ist längs der gemeinsamen Achse der gelitzten
bzw. verdrillten Leiter 1 angeordnet. Die Lichtfasereinheit 2 setzt sich aus einem Distanzstück 2-1 mit
spiralförmigen Nuten 2r-2 in seinen Außenwandungen, einem
Metallrohr 2-3, das die Außenwandung des Distanzelements
2-1 bedeckt, und aus Lichtfasern 3 zusammen. Die spiralförmigen Nuten 2-2 sind mit einem galertartigen Material
4 ausgefüllt, das fluidisch oder nahezu fluidisch bei Raumtemperatur ist, wie eine wässrige Lösung von Petroleumgalerte,
Polyisobutylen, nicht brückendes SiIikonharz, Silikonöl oder Polyvinylalkohol.
Die Lichtfasern 3 befinden sich in den in das Distanzelement
eingeschnittenen Nuten und das Distanzelement wird von dem Metallrohr 2-3 bedeckt. Daher sind die
Lichtfasern ausreichend gegen äußere Kräfte geschützt und sie sind im wesentlichen wasserdicht gepackt.
Da die Nuten des Distanzelements mit dem galertartigen Material gefüllt sind, ist das Freileitungskabel bzw.
das oberirdische Kabel wirksam gegen das Eindringen
von Wasser selbst dann geschützt, wenn das Metallrohr beschädigt wird und die Lichtfasern sind stabil in
den Nuten in Richtung zur Außenwandung des Distanzelements angeordnet.
Da die Lichtfasern sich in den Nuten in der Nähe der äußeren Wandung des Distanzelements befinden, sind sie
•maximal verdrillt, wodurch im wesentlichen jegliche
- ΤΙ
Dehnung .absorbiert wird, die auftreten kann, wenn das
geschichtete Freileitungskabel installiert wird.
Figur 2 zeigt eine Schnittansicht eines geschichteten Lichtfaser-Freileitungskabels, das bei der Installierung
gedehnt worden ist.
Wenn das Kabel installiert wird, wird bewirkt, daß sich die in die Nuten eingebetteten Lichtfasern von
der äußeren Wandung im wesentlichen zu Mittelpunkten der jeweiligen Nuten:.bewegen, was zur Folge hat, daß
die Lichtfasern nicht gedehnt werden, d.h. daß die Kabeldehnung absorbiert wird. Die Absorption der Dehnung
hängt von dem Außendurchmesser D des Distanzelements, der Nuttiefe h und der Spiralsteigung P ab. Die Absorption
ist in der nachstehenden Tabelle 1, bezogen auf einen Außendurchmesser d von 0,7 mm, für jede Lichtfaserlitze
angegeben.
20
20
D (mm) | Tabelle | 1 | 4 | (P | 1 | 1 | 50 | mm) | 0 | 6 | 2 | 1 | ,5 | |
h (mm) | 1, | 0 | 13 | 1, | 21 | 0 | ,25 | |||||||
2 5 | Absorption der Dehnung c (%) |
1 | ,0 | 0, | 2 | ,3 | 1, | 0, | ||||||
2rt 2 (D- | 0 | ,08 | 12 | 4 | 0, | |||||||||
P2 | - h) (h - d) | |||||||||||||
30 | ||||||||||||||
Bei dem zuvor beschriebenen geschichteten Freileitungskabel werden die Nuten in dem Distanzelement 2-1 mit
einem galertartigen Material ausgefüllt. Es soll jedoch erwähnt werden, daß ein Ziel der Erfindung darin zu
sehen ist, zu erreichen, daß sich das Kabel während der
-δι
Installation strecken läßt, während jegliche Dehnung der Fasern vermieden werden soll, d.h., daß das Kabel
mit Schlaffwerden gebildet werden soll. In diesem Zusammenhang lassen sich die Lichtfasern in den Umfangsteilen
der Nuten plazieren, ohne daß die Nuten mit dem
galertartigen Material 4 ausgefüllt sind. Dies kann dadurch erreicht werden, daß auf die Lichtfasern 3
eine größere Vorschubkraft als auf das Distanzelement 2-1 ausgeübt wird, um jegliche Zugbeanspruchung der Fasern
während der Montage zu vermeiden. Auch lassen sich hierzu die Lichtfasern an radial außen liegenden Stellen
der Nuten 2-2 positionieren.
Diese Auslegung ist aus den folgenden Gründen vorteilhaft:
selbst wenn die Stärke der Metallabdeckung 2-3 vermindert wird, fällt das Kabel weder zusammen, noch
bricht es, da das Distanzelement 2-1 vorhanden ist. Daher bleibt das Kabel wasserdicht ohne Ausfüllen der
Nuten mit dem galertartigen Material.
Um die Stabilität der Lichtfasern in den Nuten zu verbessern, sollte der Querschnitt jeder Nut 2-2 derart
gewählt werden, daß der innere Teil gleich oder größer als der Öffnungsteil in seinen Abmessungen ist.
Die äußere Abdeckung der Lichtfasereinheit ist ein Metallrohr, wie dies zuvor beschrieben worden ist. Die
Abdeckung dient nicht nur zum Schutz des Kabels vor
ow äußeren Kräften oder Feuchtigkeit, sondern dient auch
zur Verbesserung der Temperaturkennwerte der Lichtfaser. Das Freileitungskabel ist häufig einer hohen Temperatur
von einigen Hundert 0C ausgesetzt, und zwar infolge eines Induktionsstroms, eines BlitzStroms oder eines
Kurzschlußstroms. Wenn der Wärmedehnungskoeffizient
der Lichtfasern größer als jener des Distanzelements ist, dann kommen die Lichtfasern in Berührung mit der
Innenwandung des Metallrohrs, wie dies in Figur 1 gezeigt
ist, wenn die Temperatur zunimmt und sie bewegen sich wie in Figur 2 gezeigt zurück, wenn die Temperatur
abnimmt. Wenn andererseits der Wärmedehnungskoeffizient der Lichtfasern kleiner als jener des Distanzelements
ist, dann befinden sich die Lichtfasern in der in Figur gezeigten Lage bei niedrigen Temperaturen beispielsweise
bei Nacht und sie befinden sich in der in Figur 2 gezeigten
Lage bei hohen Temperaturen, wie zum Beispiel während des Tages. Obgleich sich die Lichtfasern aufgrund
der Wärmeeinwirkung dehnen und zusammenziehen wie zuvor beschrieben worden ist, werden sie nicht geringfügig gebogen, da die Kunststoffabdeckungen der Licht-
fasern gleitbeweglich auf der Oberfläche des Metallrohrs sind. Daher ist die Obertragungsverlustschwankung äußerst
gering. Versuche haben bestätigt, daß sich die Fasern nicht gleichmäßig bei Temperaturänderungen bewegen können
und sich daher ein stark vergrößerter übertragungsverlust ergibt, wenn ein Material, wie ein grob gewundenes
Band oder ein Strang, zwischen dem Distanzelement und dem Metallrohr angeordnet ist, um die Lichtfasern in
den Nuten im Distanzelement zu halten.
Das Distanzelement kann aus Metall oder einem Nichtmetall bestehen, um jedoch die Kennwerte der Lichtfasern
stabil zu halten, ist es erwünscht, daß der Wärmeausdehnungskoeffizient des Materials des Distanzelements
etwa gleich dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Materials des Metallrohrs ist. Sowohl im Hinblick
auf den Wärmedehnungskoeffizienten als auch im Hinblick auf die mechanische Festigkeit ist es zweckmäßig, daß
das Distanzelement aus einem metallischen Material, wie Aluminium, Eisen oder Kupfer oder einem nicht metallisehen
Material, wie faserverstärktem Kunststoff, besteht.
-ΙΟΙ
In Figur 3 ist ein Beispiel eines Herstellungsverfahrens
eines geschichteten Lichtfaser-Freileitungskabels nach
der Erfindung gezeigt. Das Distanzelement 2-1, in das
die spiralförmigen Nuten eingeschnitten worden sind,
wird von einem Aufgaberad 5 zugeführt- Da so zugeführte Distanzelement 2-1 wird durch eine Fülleinrichtung 6
für ein galertartiges Material geführt, so daß die Nuten 2-2 desselben mit Petroleumgalerte 4 gefüllt sind- Dann
werden die Lichtfaserleiter 3 von Drehkäfigen zugeführt
und in die Petroleumgalerte 4 in der Nähe der öffnungen der Nuten eingebettet. In diesem Zustand wird das Distanzelement
zu einer Metallrohr-Bedeckungseinrichtung überführt, in der das Distanzelement und die Lichtfasern in
den Nuten durch das Metallrohr bedeckt werden. Das Metallrohr 2-3 wird auf eine übliche Weise unter Verwendung
einer Formungseinrichtung 9 gebildet, die dazu benutzt wird, eine Stumpfstoßverbindung eines Metallbandes 8
zur Bildung eines stumpf gestoßenen Zylinders zu verwirkliehen und der so gebildete Zylinder wird stumpfgeschweißt·
In Figur 3 ist mit 10 eine Schweißelektrode bezeichnet.
Figur 4 zeigt Schnittansichten der Lichtfasereinheit
in verschiedenen Stufen des Herstellungsverfahrens, wenn die Lichtfasereinheit nach der zuvor beschriebenen
Verfahrensweise hergestellt wird. Insbesondere zeigt Figur 4a, daß die Petroleumgalerte 4 in die Nuten 2-2
in dem Distanzelement 2-1 an einem Punkt A unmittelbar nach der Fülleinrichtung 6 eingefüllt wird. Figur 4b
0^ zeigt, daß die Lichtfasern auf die Petroleumgalerte 4
in der Nähe der öffnungen der Nuten an dem Punkt B gelegt werden. Figur 4e zeigt die Lichtfasereinheit an dem
Punkt C unmittelbar nach einem Sammelwerkzeug 7. Figur 4d zeigt die Lichtfasereinheit einschließlich des Metallrohrs
an einem Punkt D unmittelbar nach einer Kühleinrichtung 11 und Figur 4e zeigt die Lichtfasereinheit
an einem Punkt E unmittelbar nach einer Einrichtung 12
zur Verminderung des Durchmessers, die vor einem Aufwickelrad
13 angeordnet ist. Beim Herstellungsverfahren werden nach dem Einfüllen der Petroleumgalerte oder
dergleichen in die in das Distanzelement eingeschnittenen Nuten die Lichtfasern" in die Petroleumgalerte in den
Nuten und in der Nähe des ümfangs des Distanzelements
eingebettet-. In diesem Zustand wird da,s Distanzelement mit dem Metallrohr bedeckt, um eine Lichtfasereinheit
zu bilden. Das Verfahren ist dahingehend vorteilhaft, daß die Lichtfasern stabil und zwangsweise in den Nuten
in dem Distanzelement und in der Nähe des Umfangs des
letzteren angeordnet werden können.
Bei dem zuvor beschriebenen Ausfuhrungs.beispiel wird
das Metallrohr oder die Metallabdeckung mit Hilfe eines Schweißverfahrens hergestellt. Selbstverständlich kann
dieses Teil auch nach einer anderen üblichen Rohrherstellungsmethode, wie beispielsweise das Fließpreßverfahren,
hergestellt werden. Zweckmäßigerweise ist das Sammeiwerkzeug derart beschaffen (s. Figur 5a und 5b),
daß es einen inneren Hohlraum 7-1 und einen Durchgang 7-2 hat, der sich von dem Hohlraum 7-1 nach außen erstreckt.
Selbst wenn hierbei beim Einbetten der Lichtfasern in die Nuten die Petroleumgalerte teilweise aus
den Nuten herausgedrückt wird, kann die so herausgedrückte Petroleumgalerte abgetragen werden und das Eindringen
der Lichtfasern in die Nuten kann so erfolgen, daß es ohne Beeinflussung oder nachteilige Beeinflussung
"^ durch überschüssige Galerte ist.
Claims (9)
1. Geschichtetes Lichtfaser-Freileitungskabel, bei dem in der Mitte liegende Leiter einer Vielzahl von
verdrillten Leitern durch eine Lichtfasereinheit ersetzt sind, dadurch gekennzeichnet,
daß die Lichtfasereinheit aufweist:
verdrillten Leitern durch eine Lichtfasereinheit ersetzt sind, dadurch gekennzeichnet,
daß die Lichtfasereinheit aufweist:
ein Distanzelement (2-*1)r das spiralförmig verlaufende
Nuten (2-2) hat, die in eine Außenwandung desselben eingeschnitten sind,
eine Abdeckung (2-3) , die auf der ,.Außenwandung des
Distanzelements (2-1) angeordnet ist, und
Distanzelements (2-1) angeordnet ist, und
Lichtfasern (3), die in den Nuten (2-2) und in der
Nähe der Außenwandung des Distanzelements (2-1) angeordnet sind.
Nähe der Außenwandung des Distanzelements (2-1) angeordnet sind.
TELEFON (OW) 31VI93
TELEX O&-29
2. Geschichtetes Lichtfaser-Freileitungskabel nach Anspruch 1, dadurch gekenn ζ e ichne t,
daß ein galertartiges Material (4) in die Nuten (2-2) eingefüllt ist und daß die Lichtfasern (3) das galertartige
Material (4) in der Nähe der Außenwandung des Distanzelements (2-1) eingebettet sind.
3. Geschichtetes Lichtfaser-Freileitungskabel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Lichtfasern (3) in dem galertartigen Material (4) derart beweglich sind, daß sie in Richtung zum
Mittelpunkt wandern können, wenn das Kabel gedehnt wird.
15
15
4. Geschichtetes Lichtfaser-Freileitungskabel nach Anspruch
2, dadurch gekenn ze ichnet, daß das gälertartige Material (4) aus der Gruppe gewählt
ist, die Petroleumgalerte, Polyisobutylen, nicht brückendes Silikonharz, Silikonöl und Polyvinylalkohol
umfaßt.
5. Geschichtetes Lichtfaser-Freileitungskabel nach Anspruch 2, dadurch gekennz eichnet, daß
die Lichtfasern (3) gleichförmig auf einer Innenfläche der Abdeckung (2-3) gleitbeweglich sind und
daß die Abdeckung (2-3) aus einem Metall besteht.
6. Geschichtetes Lichtfaser-Freileitungskabel nach Anspruch
2, dadurch gekennzeichnet, daß das Distanzelement (2-1) und die Abdeckung (2-3)
etwa den gleichen Wärmedehnungskoeffizienten haben.
7. Verfahren zur Herstellung eines geschichteten Licht- ^5 faser-Freileitungskabels, bei dem die in der Mitte
liegenden Leiter einer Vielzahl von verdrillten Leitern durch eine Lichtfasereinheit ersetzt sind, da-
durch gekennzeichnet, daß ein Distanzelement
mit spiralförmig verlaufenden Nuten in einer Außenwandung vorgesehen wird, daß die Nuten mit einem
galertartigen Material gefüllt werden, eine Lichtfaser in das galertartige Material jeder Nut eingebettet
wird und daß ein Abdeckungselement auf dem Distanzelement angebracht wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Fasern in das
galertartige Material dadurch eingebettet werden, daß die Lichtfasern auf das galertartige Material
gelegt werden und daß das Distanzelement und die Leiter durch ein Sammeiwerkzeug geführt werden.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Äbdeckungselement dadurch
angebracht wird, daß ein Metallblech in Form eines Bandes aufgebracht wird und das Band zur Bildung
eines Zylinders geschweißt wird.
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