DE3244314C2

DE3244314C2 -

Info

Publication number: DE3244314C2
Application number: DE19823244314
Authority: DE
Inventors: Herwig Dipl.-Ing. 8000 Muenchen De Schinko
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1982-11-30
Filing date: 1982-11-30
Publication date: 1989-07-20
Also published as: DE3244314A1

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches Kabel mit einem gepolster ten zugfesten Zentralelement und darauf aufgeseilten optischen Grundelementen, von denen jedes mindestens einen in einer zug festen Umhüllung lose angeordneten Lichtwellenleiter enthält, wobei die so ausgebildete Kabelseele von einem Außenmantel um geben ist.The invention relates to an optical cable with a padded tensile central element and roped optical Basic elements, each of which is at least one in one move fixed cladding containing loosely arranged optical fibers, the cable core thus formed around an outer jacket give is.

Ein Kabel dieser Art ist aus der DE-AS 25 51 210 bekannt. Hin sichtlich der Art der verwendeten Verseilung ist bei dem ge nannten Stand der Technik keine Aussage gemacht, so daß davon auszugehen ist, daß eine normale Gleichschlagverseilung ver wendet wird. Auf der Kabelseele ist eine Bespinnung angebracht, so daß zwischen Kabelmantel und Kabelseele keine Bewegungshem mung durch Reibung erzielbar ist.A cable of this type is known from DE-AS 25 51 210. There the type of stranding used is evident in the ge called prior art made no statement, so that it can be assumed that a normal lay-up stranding ver is applied. A braid is attached to the cable core, so that no movement inhibition between the cable jacket and cable core tion can be achieved by friction.

Aus der DE-AS 27 23 659 ist ein optisches Kabel bekannt, bei dem auf ein zentrales, aus Metall oder Kunststoff bestehendes Zugentlastungselement Lichtwellenleiter-Hohladern mit wechseln der Schlagrichtung aufgeseilt sind. Schlaglänge und Perioden wechsel sind als im Verhältnis 1 : 5 stehend angegeben. Der Außen mantel ist lose aufgebracht und das Aufseilen der Lichtwellen leiter-Hohladern wird durch eine fest aufsitzende Haltewendel bewirkt, was neben einem zusätzlichen Maschinenaufwand auch noch einen weiteren Arbeitsschritt bei der Kabelfertigung er fordert. Außerdem bringt eine aus einem schmalen Band bestehen de Haltewendel den Nachteil mit sich, daß auf die Lichtwellen leiter-Hohladern an den jeweiligen Auflageflächen eine Druck kraft ausgeübt wird, die sich bei Biegevorgängen auf der Außen bahn jeweils zusätzlich erhöht.An optical cable is known from DE-AS 27 23 659, at to a central one, made of metal or plastic Change strain relief element of fiber optic hollow core with the rope is roped. Beat length and periods bills of exchange are given as a 1: 5 ratio. The outside coat is loosely applied and the rope of light waves Conductor hollow veins are held by a firmly attached helix causes what in addition to additional machine effort yet another step in cable production demands. Also, one brings out a narrow band de holding spiral has the disadvantage that on the light waves conductor hollow cores a pressure on the respective contact surfaces force is exerted when bending on the outside railways additionally increased.

Bei optischen Kabeln darf die mechanische Beanspruchung z. B. bei der Verlegung oder beim Auf- und Abtrommeln nicht zu einer unzulässigen Zugbelastung der Lichtwellenleiter führen, weil dadurch deren Übertragungseigenschaften beeinträchtigt werden. Es gibt aber eine Reihe von Anwendungsfällen für Lichtwellen leiterkabel, bei denen stoßartige Zugbelastungen in axialer Richtung möglich sind, die über das bei derartigen Kabeln zu lässige Maß hinausgehen können. Beispielsweise kann es sich dabei um häufiges Auf- oder Abwickeln eines Kabels von einer Kabeltrommel bei Bandstraßen oder Prozeßsteuerungen an Werk zeugmaschinen handeln. Auch bei der Verlegung als Luftkabel und ähnlichen Einsatzfällen sind besonders starke Zugbean spruchungen nicht auszuschließen. Zwar ist die Anordnung der Lichtwellenleiterfasern innerhalb einer losen Umhüllung inso fern vorteilhaft, als Zugkraftwerte bis zu bestimmten Grenz beanspruchungen nicht an der Faser selbst wirksam werden. Mit dieser Maßnahme allein ist aber ein ausreichender Schutz bei höherer Beanspruchung nicht gewährleistet.With optical cables, the mechanical stress may e.g. B. not to one when laying or when reeling up and down lead to inadmissible tensile loads on the optical fibers because this affects their transmission properties. However, there are a number of applications for light waves conductor cables, in which shock-like tensile loads in axial Direction are possible, which is the case with such cables can go casual. For example, it can thereby frequently winding or unwinding a cable from one Cable drum for belt lines or process controls at the factory trade machine tools. Also when laying as an aerial cable and similar applications are particularly strong draft beans spells cannot be excluded. The arrangement of the Fiber optic fibers within a loose covering inso also advantageous as tensile force values up to certain limits strains do not take effect on the fiber itself. With this measure alone is sufficient protection higher loads are not guaranteed.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Aufbau eines optischen Kabels zu schaffen, der besondes star ke mechanische Beanspruchungen noch zuläßt, ohne daß es zu ei ner schädigenden Dehnung der Lichtwellenleiterfaser kommt. Ge mäß der Erfindung, welche sich auf ein optisches Kabel der ein gangs genannten Art bezieht, wird dies dadurch erreicht, daß die Grundelemente mit wechselnder Verseilrichtung und mit ei ner Verseilschlaglänge auf das Zentralelement aufgebracht sind, die dem 20- bis 50fachen Außendurchmesser eines Grundelementes entspricht, daß die Umkehrstellen der Verseileinrichtung in ei nem Abstand liegen, der dem 200- bis 300fachen Außendurchmesser eines Grundelementes entspricht, und daß der Außenmantel aus einem gummielastischen Thermoplasten besteht, der durch Rei bungsschluß zwischen sich und der Außenhaut der Grundelemente eine Relativbewegung zwischen diesen Grundelementen und dem Außenmantel weitgehend verhindert, wobei jeweils zwischen der Außenfläche einer Außenhülle und der Innenfläche des Außenman tels Reibungskoeffizienten von nahe 1 vorhanden sind. The present invention is based on the object To create an optical cable that is a special star ke still allows mechanical stresses without it damaging elongation of the optical fiber comes. Ge according to the invention, which relates to an optical cable gangs mentioned type, this is achieved in that the basic elements with changing stranding direction and with egg ner strand length are applied to the central element, that 20 to 50 times the outer diameter of a basic element corresponds to that the reversal points of the stranding device in egg The distance is 200 to 300 times the outside diameter corresponds to a basic element, and that the outer jacket a rubber-elastic thermoplastic, which by Rei Exercise between themselves and the outer skin of the basic elements a relative movement between these basic elements and the Outer jacket largely prevented, each between the Outer surface of an outer shell and the inner surface of the outer man friction coefficients of close to 1 are present.

Durch die Aufbringung der Grundelemente mit wechselnder Verseilrichtung kommt es nicht zu einer Addition der Torsionswinkel über die gesamte Kabellänge, so daß die Gesamtbeanspruchung niedrig bleibt. Die Wahl einer Ver seilschlaglänge zwischen dem 20- und 50fachen Außen durchmesser des Grundelementes hat den Vorteil, daß es bei Zugbelastung im Bereich der elastischen Dehnung des Zentralelementes zu einem Spiralfeder-Effekt kommt, bei dem die Grundelemente (analog dem Stahldraht der Spiral feder) nicht gedehnt werden. Ferner wird bei radialen Bewegungen der Lichtwellenleiterfaser im Grundelement von außen nach innen eine Überlänge der Faser gegenüber dem Kabel wirksam. Die beiden letztgenannten Vorteile ergänzen sich in ihrer Wirkung dahingehend, daß insbe sondere bei stoßartiger hoher Zugbelastung am Kabel eine elastische Dehnung des Kabels möglich ist, ohne daß eine Zugbeanspruchung am Lichtwellenleiter auftritt.By applying the basic elements with changing Stranding direction there is no addition of Torsion angle over the entire cable length, so that the Total stress remains low. Choosing a ver Rope length between 20 and 50 times the outside diameter of the basic element has the advantage that it with tensile load in the area of elastic expansion of the Central element comes to a spiral spring effect which the basic elements (analogous to the steel wire of the spiral spring) cannot be stretched. Furthermore, radial Movements of the optical fiber in the basic element an excess length of the fiber from outside to inside the cable effective. The latter two advantages complement each other in their effect that esp especially when there is a sudden high tensile load on the cable elastic expansion of the cable is possible without a Tension on the optical fiber occurs.

Ebenso trägt die Festlegung der Umkehrstellen der Ver seilrichtung derart, daß sie in einem Abstand zwischen dem 200- bis 300fachen Durchmesser eines Grundelementes liegen, dazu bei, daß das Kabel bei Zugbeanspruchung und den daraus resultierenden Torsionsspannungen infol ge des oben beschriebenen "Spiralfeder-Effektes" nicht auf der ganzen Länge axiale Drehungen in einer Richtung ausführt, was zu Verwindungen oder Schlaufenbildung füh ren könnte.The determination of the reversal points of the Ver Rope direction such that it is at a distance between 200 to 300 times the diameter of a basic element lie, that the cable in tensile stress and the resulting torsional stresses not the "spiral spring effect" described above axial rotations in one direction along the entire length executes what leads to twists or loops could ren.

Die beim Einwirken von Zugkräften in axialer Richtung auftretenden, mit der Verseilrichtung wechselnden Tor sionsspannungen erzeugen innerhalb eines Bereichs gleichbleiben der Verseilrichtung eine Torsion, die bei einem gummielastischen Außenmantel zu keiner bleibenden Verformung führt, sondern bei Entlastung reversibel bleibt. Sie setzt allerdings voraus, daß eine Relativ bewegung zwischen den Grundelementen und dem Außenman tel weitgehend vermieden wird, was durch eine ausrei chend festen Sitz des Außenmantels auf den Grundelemen ten erreicht wird.The effect of tensile forces in the axial direction occurring gate that changes with the direction of stranding Sion voltages generate constant within a range the twisting direction a torsion that at a rubber-elastic outer jacket to no permanent Deformation leads, but reversible when unloaded remains. However, it presupposes that a relative movement between the basic elements and the outside man tel is largely avoided, which is achieved by The outer shell is firmly seated on the base elements ten is reached.

Hierzu ist es zweckmäßig, die Umhüllung der Grundele mente in sich selbst ausreichend fest auszubilden. Des halb werden gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die Grundelemente mit Zugentlastungs- und Stützelementen versehen. Diese werden vorteilhaft zwi schen der aus einer oder mehreren Kunststoffschichten bestehenden Aderhülle (Hohlader) und dem Kunststoff mantel des Grundelementes angeordnet. Dies hat neben dem Vorteil einer einfachen Herstellung auch noch zur Folge, daß die einzelnen Grundelemente am Kabelende nach dem Absetzen des gemeinsamen Außenmantels als einzelne Kabel an verschiedene Stellen (z. B. verschiedene Geräte) ge führt werden können, ohne daß besondere Armaturen für die Kabelaufteilung benötigt werden, wobei ohne Auf trennen der Lichtwellenleiterfaser durch Steckverbin dungen gearbeitet werden kann.For this purpose it is advisable to wrap the base element to train people sufficiently in themselves. Des are half according to an advantageous development Invention the basic elements with strain relief and Provide support elements. These are advantageous between of one or more layers of plastic existing wire sheath (hollow wire) and the plastic jacket of the basic element arranged. This has next to that Advantage of a simple production that the individual basic elements at the end of the cable Removing the common outer sheath as individual cables to different locations (e.g. different devices) can be performed without special fittings for the cable division are required, with no Auf separate the fiber optic fiber by plug connector can be worked.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachfol gend anhand einer Zeichnung näher erläutert, die ein gemäß der Erfindung aufgebautes optisches Nachrichten kabel im Querschnitt zeigt. Die faserförmigen Lichtwel lenleiter LWL sind dabei lose und mit einer entsprechen den Überlänge von einigen Promill innerhalb von Grund elementen GE angeordnet. Die Innenhülle IH besteht zweck mäßig aus einem thermoplastischen Material, das insbe sondere auch niedrige Reibungskoeffizienten aufweist und dadurch die lose Führung des Lichtwellenleiters LWL begünstigt. Auf die Innenhülle IH sind Zugentlastungs- und Stützelemente ZS aufgebracht, die zum Beispiel aus Glasgarnen bestehen können, die mit einem entsprechen den Lack (z. B. Polyamidlack) getränkt sind. Die eine rauhe Oberfläche aufweisende Außenhülle AH besteht aus einem thermoplastischen Kunststoff, vorzugsweise Poly urethan. Insgesamt bildet somit jedes Grundelement GE eine in sich sehr steife sowohl zug- als auch stauchfeste An ordnung, die bereits einen Teil äußerer Zugbeanspruchun gen oder Druckbelastungen aufnehmen kann, ohne daß die Lichtwellenleiter LWL unzulässig belastet werden.The invention and its further developments are explained in more detail below with reference to a drawing which shows an optical message cable constructed according to the invention in cross section. The fibrous Lichtwel lenleiter LWL are loose and arranged with a corresponding excess length of a few parts within basic elements GE . The inner sleeve is conveniently IH moderately from a thermoplastic material, in particular sondere and low coefficient of friction and thereby promotes the loose guiding of the optical waveguide fiber. Strain relief and support elements ZS are applied to the inner shell IH , which can consist, for example, of glass yarns which are impregnated with a corresponding lacquer (e.g. polyamide lacquer). The outer shell AH, which has a rough surface, is made of a thermoplastic, preferably poly urethane. Overall, each basic element GE thus forms a very stiff, both tensile and compressive arrangement, which can already absorb some of the external tensile stresses or compressive loads without the fiber optic cables being unduly loaded.

Die Grundelemente GE sind mit wechselnder Verseilrich tung auf ein Zentralelement ZE aufgeseilt, das aus einem zugfesten zentralen Kern ZK (z. B. aus Stahl, Aramid- Garnen, Glasgarnen, Nylonfäden o. dgl.) besteht und das außen eine Polsterschicht PO aus weichelastischem Mate rial aufweist. Somit ist bei radialen Beanspruchungen der Grundelemente GE ein mehr oder weniger tiefes Ein dringen in die Polsterschicht PO erreichbar, so daß die Grundelemente GE von außen angreifenden mechanischen Kräften entsprechend ausweichen können.The basic elements GE are roped with a changing stranding device on a central element ZE , which consists of a tensile central core ZK (e.g. made of steel, aramid yarns, glass yarns, nylon threads or the like) and the outside is a cushion layer PO made of soft elastic Has material. Thus, in the event of radial stresses on the basic elements GE, a more or less deep penetration into the cushion layer PO can be achieved, so that the basic elements GE can dodge mechanical forces acting from outside.

Die Verseilschlaglänge der auf das Zentralelement ZE aufgebrachten Grundelemente GE wird zwischen dem 20- und 50fachen Außendurchmesser D eines der Grundelemen te GE gewählt. Umkehrstellen der Verseilrichtung der Grundelemente GE sind bei Werten zwischen dem 200- bis 300fachen Außendurchmesser D eines Grundelementes GE gewählt. Durch die wechselnde Verseilrichtung kommt es zu keiner fortlaufenden Addition der bei Zugkräften auftretenden Torsionsspannungen. Die Durchmesser D der Grundelemente GE liegen vorteilhaft zwischen 3 und 6 mm.The stranding length of the basic elements GE applied to the central element ZE is chosen between 20 and 50 times the outer diameter D of one of the basic elements GE . Reversal points of the stranding direction of the basic elements GE are selected for values between 200 and 300 times the outer diameter D of a basic element GE . Due to the changing direction of twisting, there is no continuous addition of the torsional stresses that occur with tensile forces. The diameters D of the basic elements GE are advantageously between 3 and 6 mm.

Der ein- oder mehrschichtige Außenmantel AM soll aus einem gummielastischen Thermoplasten bestehen und so fest auf den Grundelementen GE aufsitzen, daß durch den Reibungsschluß zwischen Innenhaut des Außenmantels AM und der Außenhülle AH der Grundelemente GE eine Relativ bewegung zwischen diesen Grundelementen GE und dem Außenmantel AM weitgehend verhindert wird. Als gummi elastischer Thermoplast für den Außenmantel AM eignet sich insbesondere Polyätherurethan, das in Form eines Schlauches auf die Kabelseele durch einen Extrusions vorgang aufgebracht wird und dort ausreichend fest auf schrumpft, um den notwendigen Reibungsschluß zu erhal ten. Dementsprechend verläuft die Innenfläche des Außen mantels AM längs Tangenten an den Außenhüllen AH der Grundelemente GE.The single or multi-layer outer jacket AM should consist of a rubber-elastic thermoplastic and sit so firmly on the base elements GE that a relative movement between these basic elements GE and the outer jacket AM largely due to the frictional connection between the inner skin of the outer jacket AM and the outer shell AH of the basic elements GE is prevented. As a rubber-elastic thermoplastic for the outer sheath AM is particularly suitable for polyurethane, which is applied in the form of a hose to the cable core by an extrusion process and shrinks there firmly enough to obtain the necessary friction. Accordingly, the inner surface of the outer sheath AM runs along tangents to the outer shells AH of the basic elements GE .

Zwischen den Mänteln AM und AH werden dabei Reibungs koeffizienten nahe 1,0 angestrebt.Friction coefficients close to 1.0 are aimed for between the jackets AM and AH .

Claims

1. Optical cable with a padded tensile central element (ZE) and optical elements (GE) roped thereon, each of which contains at least one optical waveguide (LWL) loosely arranged in a tensile sheathing, the cable core thus formed being covered by an outer jacket (AM) is surrounded, characterized by
that the basic elements (GE) are brought to the central element (ZE ) with alternating stranding direction and with a stranding length corresponding to 20 to 50 times the outer diameter (D) of a basic element (GE) ,
that the reversal points of the stranding device are at a distance which corresponds to 200 to 300 times the outer diameter of a basic element (GE) , and
that the outer jacket (AM) consists of a rubber-elastic thermoplastic, which largely prevents relative movement between these basic elements (GE) and the outer jacket (AM) by frictional engagement between itself and the outer skin of the basic elements (GE) , with in each case between the outer surface of an outside envelope (AH) and the inner surface of the outer jacket (AM) have coefficients of friction close to 1.

2. Optical cable according to claim 1, characterized in that the basic elements (GE) over the sheath (IH) for the optical waveguide (LWL) strain relief and support elements (ZS) and above contain as an outer shell a plastic jacket (AH) .

3. Optical cable according to claim 2, characterized in that the outer sheath (AH) has a rough surface.

4. Optical cable according to one of the preceding Ansprü surface, characterized in that the diameter (D) of the basic elements (GE) are chosen between 3 and 6 mm.

5. Optical cable according to one of the preceding claims, characterized in that the outer jacket (AM) is shrunk onto the base elements (GE) as a hose.

6. Optical cable according to one of the preceding Ansprü surface, characterized in that the basic elements (GE) after removal of the outer jacket (AM) at the end of the cable can be continued as a single-core fiber optic cable.