DE3337863C2

DE3337863C2 -

Info

Publication number: DE3337863C2
Application number: DE3337863A
Authority: DE
Inventors: Ernst Ing.(Grad.) 8130 Starnberg De Mayr; Ulrich Dipl.-Ing. 8000 Muenchen De Oestreich
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1983-10-18
Filing date: 1983-10-18
Publication date: 1992-05-07
Also published as: DE3337863A1; US4660926A

Description

Die Erfindung betrifft ein konzentrisch aufgebautes, mit einer äußeren Zugbewehrung versehenes selbsttragendes optisches Luft- oder Seekabel gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein Kabel dieser Art ist aus der DE-OS 30 41 679 bekannt. Das dort verwendete Rohr ist aus Metall aufgebaut, und auf dem Rohr sind hochzugfeste Stahldrähte in einer ebenfalls konzentrischen Anordnung angebracht. Die Lichtwellenleiter sind auf ein zugfestes Kernelement aufgebracht und außen fest von dem Metallrohr umschlossen. Dadurch werden bei Verformungen des Kabels zwangsläufig auch die Lichtwellenleiter mechanisch mit beansprucht.

In der GB-PS 14 77 294 ist ein optisches Seekabel beschrieben, welches nur ein einschichtiges Innenrohr aufweist, auf dem dann direkt eine Bewehrung angebracht wird. Hinweise dahingehend, daß das Innenrohr querdruckfest ausgebildet sein soll, werden nicht gegeben. Es ist nur angegeben, daß das Innenrohr wesentlich stärker sein soll als die Lichtwellenleiter, was nicht auf eine besonders tragfeste Konstruktion hinweist. Bei nicht ausreichend querdruckfester Auslegung des Innenrohres kann dieses dem hohen radialen Druck keinen ausreichenden Widerstand entgegensetzen, was zur Folge hat, daß an den Enden des Kabels die weiche Füllmasse herausgedrückt wird. Die sich dabei ergebende axiale Längsverschiebung der Füllmasse führt mit Sicherheit auch zu einer Gefährdung bzw. Schädigung der Lichtwellenleiter. Es genügt auch nicht, wie in Fig. 1 dargestellt, an den Enden des Kabels Schutzmanschetten anzubringen, weil diese bei großen Kräften die Füllmasse mit Sicherheit nicht an einer Längsbewegung hindern können.

In der DE-OS 31 44 182 ist ein optisches Kabel beschrieben, das einen besonders widerstandsfähigen Mantel als Schutz gegen Tierfraß aufweist. Dabei sind die Lichtwellenleiter ebenfalls auf ein zentrales zugfestes Element aufgeseilt und die nächstfolgende Mantelschicht stößt direkt an diese Lichtwellenleiter an. Damit ergeben sich die im einzelnen im Zusammenhang mit dem vorstehend genannten Stand der Technik diskutierten Schwierigkeiten sinngemäß auch hier.

Aus Technical Staff of CSELT (Herausgeber), Optical Fibre Communi cation, 1981, Seiten 506 bis 509, ist es bekannt, daß Lichtwellenleiter mit einer Ummantelung aus HDPE, Polypropylen, Nylon 12 oder PEPT versehen werden können. Hinweise auf mehr schichtige Anordnungen werden nicht gegeben.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein optisches Kabel zu schaffen, das ohne Verwendung metallischer Teile als volldielektrische Anordnung aufgebaut ist und bei dem außerdem gewährleistet wird, daß eine zugfeste Klemmung an den Abspannstellen ohne unzulässige Beanspruchung der zentralen Elemente möglich ist, ohne dabei durch eine Matrix aus gehärtetem Polyester- oder Epoxydharz die Flexibilität zu stören.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem optischen Kabel nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß das Rohr doppelwandig ausgebildet ist, daß die Innenschicht des Rohres aus Aramid und die Außenschicht aus Polyester aufgebaut ist und beide zusammen das druckfeste Rohr ergeben und daß das Rohr mit einer weichen Füllmasse gefüllt ist, in der die Lichtwellenleiter angeordnet sind.

Das rohrförmige zentrale Element besteht somit in seiner Innenschicht aus extrudiertem Aramid, wobei durch die als Außenschicht aufextrudierte Polyesterhülle die nachteilige Eigenschaft des Aramid umgangen werden kann, welche darin besteht, daß dieses insbesondere durch Feuchtigkeitsaufnahme seine Länge vergrößert. Das zentrale Rohr hat somit durch die Innenschicht aus Aramid und die Außenschicht aus Polyester einen längs- und querstabilen Aufbau, der die im Inneren untergebrachten Lichtwellenleiter in ausreichender Weise schützt. Dieses Rohr wird durch die weiterhin aufgebrachte Aramidgarnbespinnung auch unter hohem Druck, z. B. durch eine Abspannwendel, auch bei Temperaturen bis zu 70°C oder durch Wasserdruck nicht in unzulässiger Weise verformt. Andererseits ist das fertige Kabel bis zu Radien unter 200 mm noch leicht biegbar und läßt sich deshalb einfach auftrommeln und montieren.

Der mechanisch feste Aufbau wird bei dem erfindungsgemäßen Kabel durch eine volldielektrische Anordnung gewährleistet, d. h. es besteht nicht die Gefahr, daß sich bei einem derartigen optischen Kabel unzulässige Längsspannungen aufbauen bzw. eine Gefährdung durch Blitzschläge oder dergleichen eintritt.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vor gesehen, daß die Zugbewehrung aus nicht mit Harz getränkten Aramidfasern besteht. Dadurch ergibt sich ein besonders flexibler Kabelaufbau.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Aramidfasern der Bewehrung vorgespannt. Weiterhin ist es im Hinblick auf den festen Sitz von Abspannwendeln vorteilhaft, die Aramidfasern hochverdichtet aufzubringen, was insbesondere durch eine Bewicklung mit einer entsprechend hochfesten Kunststoffolie erreicht werden kann. Die Aramidfasern liegen dabei durch die Folie getrennt in jeweils aufeinanderfolgenden hochverdichteten Lagen.

Der äußere Schutzmantel des erfindungsgemäßen Kabels wird vorteilhaft aus Polypropylen hergestellt. Dies hat den Vorteil, daß es gegenüber z. B. Polyäthylen weniger fließt, was insbesondere bei erhöhten Temperaturen von Bedeutung ist. Außerdem schrumpft es weniger als Polyäthylen und es ergeben sich durch die höheren E-Modulwerte geringere elastische Verformungen.

Andere Weiterbildungen der Erfindung sind in den sonstigen Unteransprüchen wiedergegeben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert, in der ein Ausführungsbeispiel eines gemäß der Erfindung aufgebauten selbsttragenden Licht wellenleiter-Luftkabels im Querschnitt dargestellt ist. Die in einer weichen Füllmasse FM (vorzugsweise aus schwach vernetzendem Material) angeordneten Lichtwellenleiter LW1 bis LW4 sind von einem zentralen festen Rohr RO umgeben. Dieses Rohr RO weist eine möglichst große Härte und Zähigkeit auf; es muß aber andererseits so elastisch sein, daß das Kabel noch leicht aufgetrommelt und montiert werden kann. Dabei sind Biegeradien in der Größenordnung unter 200 mm vorteilhaft. Das Rohr RO besteht aus einer Innenschicht RO1, die aus extrudiertem Aramid aufgebaut ist. Darauf wird eine dünnere Polyesterhülle RO2 (ebenfalls durch Extrusion) aufgebracht, wobei diese beiden Schichten RO1 und RO2 zusammen das zentrale Rohr RO ergeben. Während Aramid allein besonders durch Feuchtigkeitsaufnahme seine Länge vergrößern kann und nicht UV-beständig ist, bremst die als Außenschicht RO2 aufgebrachte Polyesterschicht den Zutritt der Feuchtigkeit und verhindert somit Formänderungen und schützt gleichzeitig gegen Sonnenlicht. Die Verwendung von Aramid für die Innenschicht hat den Vorteil, daß dieses Material bei hinreichend elastischer Dehnung bis 100°C extrem hart und zäh ist, keine Neigung zum Fließen hat und gegen Füllmassen unempfindlich ist.

Außerdem ist zwischen Aramid und Polyester eine gewisse Haftneigung vorhanden, die ein Ablösen der Schichten beim Biegen verhindert.

Die nachfolgend gegebenenfalls mehrlagig unter hoher Kompression aufgesponnene Bespinnung BS (Folienbespinnung) bildet ein zugfähiges und tragfestes Element im Bereich des Kabelmantels. Anfangsdehnungen werden durch geeignete Vordehnung ausgeschlossen. Hierzu werden die einzelnen Aramidfasern einer entsprechenden Vordehnung in der Größenordnung von 0,1 bis 0,2% unterworfen. Die Kompression der Bespinnung kann vorteilhaft durch eine oder mehrere Bewicklungen mit entsprechenden Folien (bevorzugt Polyesterfolien) stabilisiert werden (nicht näher dargestellt).

Auf die Bespinnung BS wird ein Schutzmantel SM aus Poly propylen unter Druck aufgespritzt. Die Verwendung dieses Materials hat den Vorteil, daß die Verformbarkeit unter Querdruck bis 70°C geringer als bei LDPE und auch HDPE ist.

Durch den so erhaltenen Kabelaufbau wird erreicht, daß das maßgebende zentrale Rohr RO auch unter hohem Druck, z. B. durch eine außen auf den Schutzmantel SM aufgebrachte Abspannwendel, im montierten Zustand auch bei Temperaturen bis zu 70°C nicht verformt wird. Andererseits läßt sich das fertige Kabel bis zu Radien unter 200 mm noch leicht biegen, weil das im Inneren liegende Rohr RO einen relativ geringen Durchmesser aufweist und die verwendeten Materialien (Aramid und Polyester) ausreichend elastisch sind. Außerdem bleibt durch das Weglassen der Tränkharze der Seil-Charakter erhalten, was sich z. B. in einer inneren Dämpfung von Schwingungen äußert.

Auch die Enden-Zubereitung des Kabels läßt sich dank der fehlenden Harztränkung der als Bewehrung dienenden Bespinnung BS in denkbar einfacher Weise durchführen.

Für die einzelnen Teile des selbsttragenden Lichtwellenleiter- Luftkabels werden zweckmäßigerweise folgende Wandstärken vorgesehen ("Normal"-Ausführung):

Normalausführung
Durchmesser
Lichte Weite Aramidharz (RO1)\|3,0 mm
Innenhülle außen (RO1)	5,0 mm
Polyester (RO2)	6,0 mm
2-Lagen-Aramidgarn, z. B. "Kevlar 49" (BS)	9,2 mm
Folienbespinnung für jede Lage	9,4
PP-Mantel (SM)	11,8

Dieser Aufbau kann in weiten Bereichen variiert werden, wobei das Innen/Außen-Durchmesserverhältnis des druckfesten Rohres etwa erhalten bleiben soll.

Ein vorteilhafter Aufbau besteht darin, daß das Verhältnis der Wandstärke des Innenrohres RO1 zur Wandstärke des Außenrohres RO2 zwischen 1/1 bis 3 : 1 gewählt ist. Die Wandstärke des Innenrohres RO1 sollte zwischen 1,2 und 5 mm, die Wandstärke des Außenrohres RO2 zwischen 2 und 9 mm gewählt werden.

Claims

1. Konzentrisch aufgebautes, mit einer äußeren Zugbewehrung (BS) versehenes selbsttragendes optisches Luft- oder Seekabel, bei dem um die Seele ein hochquerdruckfestes Rohr (RO) vorgeshen ist und bei dem auf der Zugbewehrung (BS) ein Schutzmantel (SM) aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (RO) doppelwandig ausgebildet ist (RO1, RO2), daß die Innenschicht (RO1) des Rohres (RO) aus Aramid und die Außenschicht (RO2) aus Polyester aufgebaut ist und beide zusammen das druckfeste Rohr (RO) ergeben und daß das Rohr (RO) mit einer weichen Füllmasse gefüllt ist, in der die Lichtwellenleiter (LW1 bis LW3) angeordnet sind.

2. Luft- oder Seekabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die konzentrische Zugbewehrung (BS) aus nicht mit Harz ge tränkten Aramidfasern besteht.

3. Luft- oder Seekabel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aramidfasern vorgereckt sind.

4. Luft- oder Seekabel nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aramidfasern hochverdichtet angeordnet sind.

5. Luft- oder Seekabel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdichtung durch eine Folienbewicklung bewirkt ist.

6. Luft- oder Seekabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (RO) mit einer teilvernetzten Masse gefüllt ist.

7. Luft- oder Seekabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtwellenleiter (LWL1, LWL2) in Wendeln mit bis 1% Überlänge angeordnet sind.

8. Luft- oder Seekabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzmantel (SM) aus Polypropylen besteht.

9. Luft- oder Seekabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Wandstärke des Innenrohres (RO1) zur Wandstärke des Außenrohres (RO2) zwischen 1 : 1 und 3 : 1 gewählt ist.

10. Luft- oder Seekabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke des Innenrohres (RO1) zwischen 1,2 und 5 mm und die Wandstärke des Außenrohres (RO2) zwischen 2 und 9 mm gewählt ist.