Siemens Aktiengesellschaft Unser Zeichen

Berlin und München VPA

84 P 14 8 3 0E

Die Erfindung betrifft ein druckdichtes optisches Kabel mit einer im Bereich der Kabelseele angeordneten Dichtmasse und einem diese außen umschließenden druckfesten Außenmantel.

Ein optisches Kabel dieser Art ist aus der DE-PS 28 47 382 bekannt. Der Außenmantel ist dabei zweischichtig ausgebildet, wobei als Zwischenlage eine Garnbespinnung vorgesehen ist, deren Schlaglänge etwa dem Durchmesser der Kabelseele entspricht. In bestimmten Abständen ist unter Verkürzung der Schlaglänge eine abstandslose, die Kabelseele strangulierende Druckwicklung vorgesehen.

Wenn derartige Kabel im Inneren mit Füllmassen versehen werden, ergeben sich Schwierigkeiten insofern, als einerseits zur Erzielung einer guten Dichtwirkung bei höheren Drücken Füllmassen benötigt werden, die einen hinreichend hohen Ε-Modul haben und nicht unbegrenzt relaxieren. Andererseits sind für die Einlagerung der Lichtwellenleiter Füllmassen erwünscht, die in ihrer Konsistenz möglichst weich sind, das heißt einen sehr niedrigen Ε-Modul haben und stark relaxieren, so daß sie mechanische Beanspruchungen des Kabels möglichst weitgehend von den empfindlichen Lichtwellenleiterfasern fernhalten können.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein druckdichtes optisches Kabel der eingangs genannten

Jb 1 Korn / 03.07.1984

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Art so weiterzubilden, daß sowohl eine besonders hohe Druckdichtigkeit als auch eine optimale Schonung der empfindlichen Lichtwellenleiterfasern gegen mechanische Beanspruchungen erzielt werden kann. Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß unterschiedliche Dichtmassen vorgesehen sind, derart, daß in der direkten Nachbarschaft der Lichtwellenleiter eine weichere Dichtmasse und weiter entfernt mindestens eine härtere Dichtmasse angeordnet ist.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht somit darin, im Bereich der empfindlichen Lichtwellenfasern weichere Dichtmassen vorzusehen, so daß die Lichtwellenleiter nach wie vor weich eingebettet bleiben und so vor mechanischen Beanspruchungen geschützt sind. Dagegen ist die Dichtmasse oder sind die Dichtmassen, welche in größerer Entfernung der Lichtwellenleiter liegen und meist größere Querschnitte ausfüllen, entsprechend härter ausgelegt und damit gegen eine Beanspruchung durch einen in Längsrichtung angreifenden Druck (insbesondere Gasdruck) besser ortstabil gehalten. Die erfindungsgemäße Ausführungsform eines optischen Kabels ergibt somit gleichzeitig einen optimalen Schutz der Lichtwellenleiter bei gleichzeitig hohem Dichtigkeitswert auch bei entsprechend starken Drücken.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die weichere Dichtmasse einen entsprechend geringeren Querschnitt der Kabelseele füllt als die härtere Dichtmasse. Dies ist im allgemeinen deswegen besonders leicht zu realisieren, weil die Lichtwellenleiter vom gesamten Querschnitt der Kabelseele normalerweise stets nur einen sehr geringen Anteil einnehmen. Es genügt also die Lichtwellenleiter in ihrer unmittelbaren Nachbarschaft in eine entsprechend weiche Dichtmasse einzubetten und die übrigen weitaus größeren

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Querschnittsräume der Kabelseele mit der härteren Dichtmasse zu füllen.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß der Ε-Modul der härteren Dichtmasse gegenüber dem Ε-Modul der weicheren Dichtmasse mindestens etwa proportional dem Umfang oder Radius des jeweils zugehörigen Dichtquerschnittes ist. Dadurch ergibt sich eine optimale Abstimmung zwischen der Viskositat der Dichtmasse einerseits und dem Problem der Druckdichtigkeit andererseits. Die Haftung der Füllmasse am Umfang des Dichtquerschnittes ist dabei vorausgesetzt; das heißt die Haftkräfte müssen mindestens in gleichem Maße wachsen.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht ferner vor, daß die Viskosität der härteren Dichtmasse gegenüber der Viskosität der weicheren Dichtmasse etwa proportional dem Dichtquerschnitt vergrößert ist.

Wenn verschiedene Querschnitte der Kabelseelen vorgesehen sind, das heißt eine ganze Typenreihe druckdichter Kabel verwendet wird, dann ist zweckmäßig so vorzugehen, daß die Ε-Moduln der Mäntel oder Hüllen etwa proportional dem Durchmesser der Kabelseele vergrößert werden. Dies ist deshalb von Bedeutung, weil auch die Festigkeitseigenschaften der Mäntel mit in die Druckdichtigkeit des Kabelquerschnittes eingehen.

Eine andere bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, die verschiedenen Dichtmassen in jeweils unterschiedlichen Umhüllungen anzuordnen, die zweckmäßig schlauchförmig ausgebildet sind. Dadurch läßt sich obige Forderung besonders einfach erfüllen und es ist sichergestellt, daß es zu keiner unerwünschten Vermischung oder Wanderung der verschiedenen Dichmassen im verlegten Kabel kommen kann.

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Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert, in der ein gasdruckdichtes optisches Kabel mit unterschiedlichen Dichtmassen im Querschnitt dargestellt ist. Als Übertragungselemente sind im vorliegenden Beispiel Jeweils sieben zu einem Bündel zusammengefaßte Lichtwellenleiter LWL vorgesehen, die von einer ersten Umhüllung UH1 umschlossen werden. Die Lichtwellenleiter LWL können mit» einander verseilt sein, auch SZ-förmig. Die (nicht fest aufsitzende) schlauchförmige Umhüllung UH1 liegt relativ dicht bei dem Lichtwellenleiterbündel, so daß der Querschnitt dieser Anordnung so klein wie möglich gehalten werden kann. Die Zwischenräume, welche durch die Zwickel der mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildeten Lichtwellenleiterfasern LWL gebildet werden, sind mit einer besonders weichen Dichtmasse DM1 gefüllt. Dadurch ist sichergestellt, daß die Beweglichkeit der Lichtwellenleiterfasern gegeneinander zum Beispiel beim Verlegen des Kabels weiterhin gewährleistet bleibt. Infolge der geringen Querschnittsfläche, welche von der Dichtmasse DM1 ausgefüllt wird, läßt sich auch bei hohen Gasdrücken sicherstellen, daß die Dichtmasse nicht herausgepreßt wird und dadurch die Druckdichtigkeit verloren geht.

Die die Lichtwellenleiter LWL enthaltende (erste) umhüllung UH1 ist in einer weiteren Umhüllung UH2 angeordnet, die als Zwischenhülle dient und einen entsprechend größeren Querschnitt aufweist als die Umhüllung UH1. Der so entstehende freie Raum wird mit einer weiteren Dichtmasse DM2 gefüllt, die härter ist als die Dichtmasse DM1. Dadurch wird gewährleistet, daß der angreifende Gasdruck infolge der höheren Zähigkeit und Festigkeit dieser zweiten Dichtmasse DM2 ebenfalls nicht in der Lage ist, diese aus dem Inneren der Umhüllung UH2 herauszupressen.

Im vorliegenden Beispiel wird angenommen, daß sieben

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derartige Hüllen-Anordnungen im Kabelquerschnitt vorhanden sind, die alle den gleichen (zur Vereinfachung der Zeichnung jedoch nicht näher dargestellten) Aufbau zeigen. Insgesamt hat das optische Nachrichtenkabel somit 49 Lichtwellenleiterfasern. Die Zwischenhüllen UH2 sind auf ein zentrales Zug- und Stützelement ZE aufgeseilt, das aus Stahl oder Kunststoff bestehen kann und selbst längsdicht ist. Außen ist ein zweischichtiger Mantel vorgesehen, der aus einer Innenschicht AM1 und einer Außenschicht AM2 besteht. Die zwischen dem Zentralelement ZE und der Innenwand der inneren Mantelschicht AMI sich ergebenden Zwickel sind mit einer weiteren Dichtmasse DM3 gefüllt. Diese Dichtmasse DM3 wird so gewählt, daß sie noch härter ist als die Dichtmasse DM2.

Das dargestellte optische Kabel OK zeigt somit hinsichtlich seiner verwendeten Dichtmassen DM1 bis DM3 die Eigenschaft, daß in unmittelbarer Nähe der optischen Fasern LWL (das heißt innerhalb von UHI) Dichtmassen besonders weicher Konsistenz, in größerer Entfernung (im Bereich der Umhüllung UH2) Dichtmassen härterer Konsistenz und im Bereich der Zwickelräume zwischen den Umhüllungen UH2 und dem Außenmantel AM1 Dichtmassen besonders harter Konsistenz verwendet werden. Je weicher die Dichtmassen gewählt sind, desto geringer ist der von ihnen jeweils erfüllte Querschnitt. Es ist vorteilhaft, wenn d.er Ε-Modul der jeweils härteren Dichtmassen (also von DM3 in Richtung auf DM1) gegenüber dem Ε-Modul der weicheren Dichtmasse (also bezogen auf DM1) mindestens etwa proportional dem jeweils zugehörigen Umfang des kreisförmig gedachten Dichtquerschnittes vergrößert ist. Ebenso wird vorteilhaft die Viskosität der härteren Dichtmasse (im vorliegenden Beispiel DM3) gegenüber der Viskosität der weicheren Dichtmasse (im vorliegenden Beispiel DM1) etwa proportional dem zugehörigen Dichtquerschnitt vergrößert, das heißt demjenigen Querschnitt, der jeweils von der entsprechenden Dichtmasse DM3 bis DM1

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angefüllt ist. Je größer somit die Zwickelräume jeweils in den einzelnen Bereichen sind, desto härter ist die Dichtmasse zu wählen. Die Verwendung jeweils getrennter Umhüllungen UH1 und UH2 zur Abgrenzung der verschiedenen Dichtmassen DM1, DM2 sowie DM3 untereinander hat den Vorteil, daß es zu keiner Mischung kommen kann und außerdem das Herstellungsverfahren sich besonders einfach gestalten läßt. Im vorliegenden Beispiel wird so vorgegangen, daß auf das Bündel mit den Lichtwellenleitern LWL zunächst die Dichtmasse DM1 aufgebracht wird und anschließend die Umhüllung UH1 (zum Beispiel im Schlauchreckverfahren). Anschließend folgt die Aufbringung der Umhüllung UH2, wobei die Zuführung der Dichtmasse DM2 zum Beispiel mittels einer Füllnadel oder dergleichen erfolgen kann. Die Seelenfüllmasse DM3 wird durch eine entsprechende Fülltrompete oder dergleichen aufgetragen, bevor auf die Kabelseele KS der innere Mantel AM1 aufextrudiert wird.

Wenn sowohl der Ε-Modul mindestens entsprechend dem zugehörigen Umfang des Dichtquerschnittes vergrößert wird 'als auch die Viskosität im gleichen Maße zunimmt, ergibt sich insgesamt in vorteilhafter Weise eine quadratische Abhängigkeit. Daraus resultieren für alle Füllquerschnitte bei gleichem Druck jeweils die gleichen elastischen oder plastischen Masse-Säulenverschiebungen, so daß insgesamt eine besonders gasdruckstabile Anordnung entsteht.

Ein weiterer wichtiger Gesichtspunkt für den Aufbau eines gasdruckdichten optischen Kabels ist dessen radiale Aufblasbarkeit. Sie ist für alle Teilquerschnitte gleich wirksam und würde das Abreißen des Füllmittels von der jeweiligen zugeordneten inneren oder äußeren Hülle bewirken, wenn einmal Gas in dem Dichtraum eingedrungen ist. Beide Effekte, nämlich die Säulenverschiebung und das Aufblasen sind gleichermaßen zu.be-

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achten. Daher sollen Kabeltypen mit zunehmendem Durchmesser (das heißt normalerweise bei zunehmender Faser_T zahlen) einen entsprechend festeren äußeren Mantel erhalten. Insgesamt ist es zweckmäßig, wenn der E-Modul des Außenmantels (in vorliegendem Beispiel gebildet durch die Mantelschichten AM1 und AM2) mindestens linear proportional mit dem Durchmesser der Kabelseele zunimmt.

Für ein Kabel mit 49 Fasern entsprechend der Querschnittsdarstellung ergeben sich in vorteilhafter Weise die nachfolgend genannten Auslegungswertet

Dichtmasse DM1 in kleinen Innenzwickeln E^ 0,01 N/mm zwischen Fasern LWL _w

(Radius ca. 0,1 mm) T)^10^H-|-

^ m

Dichtmasse DM2 in großen Außenzwickeln Ε·=«·1 N/mm zwischen Bündeln und UH2 (Radius ca. 1 mm) <γ>-sr 10

_w 6 «

Dichtmasse DM3 außerhalb UH3 E-100 N/mm²

. ^m

Die dargestellte Kabelkonstruktion hat etwa folgende Durchmesserwerte:

Durchmesser (mm) LWL-Faser 125/500 /um GBS " ■ 0,5

Bündel aus 7 Fasern LWL (1+6) mit

langem Schlag verseilt, mit 1,5

anvernetzter Silikon-Füllmasse DM1 gefüllt,

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Durchmesser (mm) Umhüllung UH1 mit Wandstärke 0,2 mm

aus PUR 2,0

Umhüllung UH2 aus ECTFE oder ETFE
oder PAT12 o.Ä. 2,8/4,0

gefüllt mit vernetzten
Silikon-Füllmasse als
Dichtmasse DM2 4,0

Zentralelement ZE (RC-Glas/Epoxy) 5,0,

aufgedickt auf 5,6

mit hartem Schmelzkleber

Umhüllungen UH2 4,0 mit 120 mm SZ-verseilt auf Zentralelement ZE (mit

0,2 mm Abstand), gefüllt mit hartem Schmelzkleber als Dichtmasse DM3 13,6

PAT12-TR55-Innenmantel AM1 1,5 mm

(aromatisches PAT12) 16,8

HDPE-Außenmantel AM2 1,5 mm Wandstärke aufgeklebt mit hartem Schmelzkleber als Verbindung zu AM1 20,0

Dabei bedeuteti

ECTFE = Copolymer aus
Äthylen - Monochlor - Trifluor - Äthylen.

ETFE = Äthylen - Tetrafluor - Äthylen

PAT12 = Polyamid - Terpolymer mit 12 aliphatischen Gruppen (CH₂)
Figur
Patentansprüche