DE3815565A1 - Optisches kabel mit zugelementen im bereich des aussenmantels - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches Kabel mit mindestens einem Außenmantel sowie mehreren im Bereich des Außenmantels ange­ brachten in zwei gegenüberliegenden Bereichen liegenden Zugele­ menten.

Ein optisches Kabel dieser Art ist aus der DE-PS 30 25 412 bekannt. Durch die Anordnung der Zugelemente in zwei symme­ trisch zur Kabelachse liegenden Bereichen wird erreicht, daß das Kabel bevorzugt in derjenigen ("leichten") Richtung gebogen wird, bei der die Zugelemente und die Kabelachse in oder in der Nähe der neutralen Biegeebene liegen. Dies hat zur Folge, daß die im Zentrum angeordneten Lichtwellenleiter nicht oder nur geringfügig gestaucht oder gedehnt werden. Wenn aber beim Kabel aus irgendwelchen Gründen ein Biegen in der vorstehend be­ schriebenen "leichten" Richtung nicht zulassen wird und der Biegevorgang mehr oder weniger so erfolgt, daß eines der Zug­ elemente mehr außen, das andere mehr innen innerhalb der Biege­ linie verläuft, dann wird das äußere Zugelement stark gedehnt und das innere gestaucht. Die neutrale Biegelinie liegt dann wegen des Ausknickens des inneren Zugelementes und der meist bereits plastischen Dehnung des äußeren Elementes vielfach außerhalb der Kabelachse. Somit drücken beide Zugelemente auf die Kabelseele, wobei diese Verformungen sich bis zu den Lichtwellenleitern fortsetzen und z.B. zu Zusatzdämpfungen führen können.

Vor allem bei Verwendung querdruckfester gefüllter Hohladern, bei denen eine oder mehrere Lichtwellenleiter innerhalb einer sie umgebenden Schutzhülle lose bzw. in einer pastösen Masse beweglich gehalten angeordnet sind, können die Lichtwellenlei­ ter ohne große mechanische Beanspruchungen Ausgleichsbewegungen in Quer- und Längsrichtung ausführen. Derartige Kabel können in der Kabelseele eine zentrale Hohlader aufweisen, oder aber mit einem zugfesten Zentralelement versehen sein, auf das die Hohladern aufgeseilt werden. In all diesen Fällen können Längenunterschiede zwischen den Lichtwellenleitern und dem Kabel um z.B. ±0,5% ohne weiteres aufgenommen werden, ohne daß es zu unerwünschten Änderungen z.B. im Bereich der Zusatz­ dämpfung bei den Lichtwellenleitern kommt. Dies ist vor allem deshalb wichtig, weil beim Biegen der Kabel auch eine gewisse Verlagerung der neutralen Biegeachse innerhalb der Hohladern möglich ist. Zusätzlich können meist durch die hochfest ausge­ bildeten Materialien der Außenhülle der Hohladern Querkräfte aufgenommen werden, ohne daß es zum Einquetschen der Fasern kommt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem optischen Kabel der eingangs genannten Art einen Aufbau zu schaffen, der bezüglich des Aufbaus und hinsichtlich der Montage und Verle­ gung günstigere Eigenschaften aufweist als die bekannten Kabel­ konstruktionen. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem optischen Kabel der eingangs genannten Art dadurch ge­ löst, daß mindestens eines der jeweils im Mittelteil des je­ weiligen Bereiches liegenden Zugelemente zugleich als Stützele­ ment ausgebildet ist.

Optische Kabel benötigen nicht nur einen ausreichenden Schutz gegen Zugkräfte, sondern sie müssen auch gegen axiale Kompres­ sionskräfte geschützt werden, weil auch beim Stauchen der Lichtwellenleiter Beeinträchtigungen auftreten können. Durch die erfindungsgemäße Lösung werden sowohl die Zugfestigkeit als auch das Verhalten gegenüber axialen Kompressionskräften ver­ bessert, und zwar ohne daß die Biegbarkeit beeinträchtigt wird. Letzteres ist vor allem deshalb der Fall, weil das Stützelement bei insgesamt zwei Stützelementen in der neutralen Biegeebene zu liegen kommt und bei mehr als zwei Stützelementen diese nahe bei der neutralen Biegeebene liegen. Die weiter außen liegenden Zugelemente tragen nur zur Verbesserung der Zugfestigkeit bei und haben keine Stützwirkung.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Lösung wird die der Erfin­ dung zugrundeliegende Aufgabe dadurch gelöst, daß mindestens eines der im Mittelteil des jeweiligen Winkelbereiches liegen­ den Zugelemente einen größeren Abstand von der Kabellängsachse aufweist als die weiter außen liegenden Zugelemente. Dadurch werden die weiter seitlich und somit beim Biegen außerhalb der neutralen Biegeebene liegenden Zugelemente wegen des geringen Abstandes von der Kabellängsachse weniger beansprucht.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 den Querschnitt durch ein vollständiges optisches Kabel nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Teilausschnitt eines Kabelmantels nach Fig. 1 in vergrößerter Darstellung,

Fig. 3 einen vergrößerten Teilausschnitt aus einem Kabelmantel, bei dem die Zugelemente im unterschiedlichen Abstand von der Kabelachse liegen,

Fig. 4 einen vergrößerten Teilausschnitt eines Kabelmantels, bei dem mehrere Zugelemente in einer gemeinsamen Kammer angeordnet sind,

Fig. 5 einen Teilausschnitt aus einem Kabelmantel, bei dem bandförmige Zugelemente vorgesehen sind,

Fig. 6 einen Kabelaufbau mit zweischichtigem Mantel und Fig. 7 einen zweischichtigen Kabelmantel mit einlegbarem Stahl band.

In Fig. 1 ist ein optisches Kabel OC im Querschnitt darge­ stellt, dessen Außenmantel mit MA bezeichnet ist. Dieser Außenmantel MA kann ein- oder mehrschichtig ausgebildet sein. Im Inneren, also im Bereich der Kabelseele sind mehrere Hohl­ adern ("loose tube") LT angeordnet, die im Inneren einer quer­ druckfesten Schutzhülle SH lose, d. h. in radialer Richtung bewegliche Lichtwellenleiter LW enthalten. Im vorliegenden Beispiel ist angenommen, daß ein zugfestes Kernelement KE vorhanden ist (z.B. in Form eines ummantelten Stahldrahtes) wobei die Kabelachse CA genau in der Mitte dieses Kernelementes KE liegt. Es ist aber auch möglich, anstelle eines Kernelemen­ tes KE eine Hohlader im Zentrum der Kabelachse vorzusehen und die außenliegenden Hohladern auf diese Zentral-Hohlader aufzu­ seilen. Natürlich ist es auch möglich, nur eine einzige zentra­ le Hohlader als Seele vorzusehen.

Im Bereich des Außenmantels MA sind auf beiden Seiten und symmetrisch zu einer durch die Kabellängsachse CA verlaufenden Symmetrieebene SY im vorliegenden Beispiel jeweils drei Zugele­ mente ZL 11 bis ZL 13 und ZR 11 bis ZR 13 vorgesehen, die fest in das Mantelmaterial eingebettet sind und z.B. beim Aufextrudie­ ren des Mantels bereits mit einlaufen. Diese Zugelemente ZL 11 bis ZL 13 und ZR 11 bis ZR 13 liegen in Winkelbereichen BL und BR, die kleiner sind als 90°. Bevorzugt werden Winkelbereiche zwischen 10° und 60° verwendet.

Durch diese Art der Anordnung der Zugelemente ZL 11 bis ZL 13 und ZR 11 bis ZR 13 ist sichergestellt, daß das Kabel nach wie vor eine "leichte" Biegeebene aufweist, bei der die Symmetrieebene SY im gleichen Abstand zum Mittelpunkt des Biegeradius verläuft und eine "schwere" Biegelinie, bei der der Mittelpunkt des Biegeradius auf oder im Bereich der Symmetrieebene SY liegt.

Bei Verwendung mehrerer zugfester Elemente ZL 11 bis ZL 13 und ZR 11 bis ZR 13 auf jeweils den beiden Seitenbereichen des opti­ schen Kabels OC können diese - ausgehend von der vorgegebenen maximalen Zugbeanspruchung - in ihren Durchmessern wesentlich kleiner gewählt werden, so daß für den Außenmantel MA ebenfalls nur eine geringere Wandstärke erforderlich wird. Es wird dadurch auf jeden Fall erreicht, daß die Außenkontur des Kabel­ mantels MA weiterhin glatt bleiben kann, während es bei Einbet­ tung z.B. eines 2 mm starken Zugelementes in einen nur 1 mm starken Außenmantel zu entsprechenden Ausbuchtungen nach außen und nach innen kommt, die in verschiedener Hinsicht unerwünscht sind. Ausgehend von dem vorhergehenden Zahlenbeispiel kann je­ des der Zugelemente nur mit einem Außendurchmesser von etwa 0,8 mm ausgelegt werden, so daß bei einer Wandstärke des Außen­ mantels MA von 1 mm in der Außenkontur die Zugelemente nicht in Erscheinung treten und ein glatter Außenmantel (und Innenmantel gegenüber der Kabelseele) erreicht wird. Eine derartige Struk­ tur ist auch vorteilhafter insofern, als wegen der verbesserten Einbettung der verschiedenen Zugelemente in den Außenmantel diese bei extremen Biegevorgängen weniger leicht nach innen bzw. außen ausbrechen bzw. ausknicken können.

Bei dem dargestellten Kabel sind die in der Symmetrieebene SY liegenden Zugelemente ZL 12 und ZR 12 gleichzeitig als Stütz­ elemente ausgebildet (d.h. sie bestehen z.B. aus Stahldrähten oder GFK-Elementen). Die äußeren Zugelemente ZL 11, ZL 13 und ZR 11, ZR 13 sind dagegen nur zugfest ausgebildet (z.B. in Form zugfester Fasern, Fäden oder dgl.). Der Vorteil dieser Anord­ nung besteht in der erhöhten Zug- und Standfestigkeit bei gleichzeitig weiterhin guter Biegbarkeit. Die Fig. 2 zeigt in einem Teilausschnitt den rechten Teil des Kabelmantels nach Fig. 1 in vergrößerter Darstellung. Es ist auch möglich, den Querschnitt des mittleren Zugelementes ZR 12 größer zu wählen als den der weiter außen liegenden Zugelemente ZR 11 und ZR 13.

Fig. 3 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausführungsform, bei der innerhalb des Kabelmantels MA 2 drei, z.B. dem rechten Winkelbe­ reich BR nach Fig. 1 zuzuordnenden Zugelemente ZR 31 bis ZR 33 im unterschiedlichen Abstand zur Kabellängsachse angeordnet sind. Im einzelnen ist die Anordnung so getroffen, daß die außerhalb der Symmetrieebene SY 2 liegenden Zugelemente ZR 31 und ZR 33 weiter innen liegen, während das mittlere Zugelement ZR 32 weiter außen liegt.

Bei der Anordnung nach Fig. 4 ist vorgesehen, daß die Zugele­ mente ZR 41 bis ZR 44 innerhalb einer Kammer KM liegen und direkt aneinander stoßen. Die Zwickelräume innerhalb dieser Kammer sind zweckmäßig mit einer öl- bzw. fetthaltigen Füllmasse oder einem Schmelzkleber verschlossen. Die Zugelemente ZR 41 bis ZR 44 können hierbei eine geringfügige Relativbewegung gegeneinander ausführen und eine Füllung sorgt für die notwendige Längswas­ serdichtigkeit.

Bei der Anordnung nach Fig. 5 sind die Zugelemente ZR 51 bis ZR 53 bandförmig ausgebildet, wobei diese Bänder so angeordnet sind, daß ihre Längsseiten parallel zur Wandung des Kabelman­ tels MA 6 laufen. Eine derartige Ausbildung der Zugelemente ZR 61 bis ZR 63 hat den Vorteil, daß die Wandstärke des Mantels MA 6 besonders gering gehalten werden kann.

In Fig. 6 ist der Querschnitt eines optischen Kabels DC 2 dar­ gestellt, dessen Außenmantel zweischichtig ausgebildet ist. Das innere Mantelrohr IMA besteht aus einem harten Material, insbe­ sondere auf Polyester- oder Polycarbonat-Basis. Dagegen besteht die äußere Schicht AMA aus einem weicheren Material, wofür ins­ besondere Polyethylen geeignet ist. Die Zugelemente ZL 61 bis ZL 63 und ZR 61 bis ZR 63 werden zweckmäßig zunächst an den Innen­ mantel IMA angeklebt und erst dann mit dem Außenmantel AMA umspritzt. Es ist zweckmäßig, wenn die einzelnen Zugelemente ZL 61 bis ZL 63 und ZR 61 bis ZR 63 nicht direkt aneinanderliegen sondern einzeln von dem Material des Außenmantels AMA umgeben werden.

Der Herstellungsvorgang für ein derartiges Kabel kann so ablau­ fen, daß nach der Erzeugung des inneren Mantelrohres IMA die Zugelemente ZL 61 bis ZL 63 und ZR 61 bis ZR 63 von entsprechenden Vorratsspulen ablaufen und in einer Klebeeinrichtung mit der Außenfläche des inneren Mantelrohres IMA verbunden werden. Erst dann läuft die so hergestellte Struktur in einen weiteren Extruder ein, durch den der äußere Mantel AMA aufgebracht wird.

Der Innenmantel IMA dient gleichzeitig als Schutzhülle für die Lichtwellenleiter LW 2, die also ihrerseits nicht mehr eigens (wie bei Fig. 1) in Schutzhüllen oder dergl. untergebracht wer­ den müssen. Die Herstellung des Innenmantels IMA in einem sol­ chen Fall muß natürlich so erfolgen, daß die Lichtwellenleiter Außenhülle IMA erfolgt und so die notwendige Überlänge für die Lichtwellenleiter LW 2 erzeugt wird.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 7 ist ein ähnlicher Aufbau vorgesehen wie bei Fig. 6, wobei lediglich zwischen dem Außen­ mantel AMA und dem Innenmantel IMA ein Metallband, insbesondere Stahlband ST eingefügt ist, das vorzugsweise quer-gerillt aus­ gebildet ist (zur Verbesserung der Biegefähigkeit) und zweck­ mäßig über eine Schmelzkleberschicht SC an Innenmantel IMA ge­ halten wird. Als Zug- und/oder Stützelement ZL 71 bis ZL 73 und ZR 71 bis ZR 73 werden zweckmäßig Stahldrähte verwendet, die in dem Außenmantel AMA eingebettet sind. Auch bei den Fig. 3 bis 6 können die Zug- und Stützelemente alle aus Stahldrähten bestehen. Die Anordnung nach Fig. 7 bietet einen guten Nage­ tierschutz und die Zug- und Stützelemente ZL 71 bis ZL 93 und ZR 71 bis ZR 73 werden durch das Metallband ST vom inneren Mantel IMA und von den Lichtwellenleitern LW ferngehalten. Die Zug-und Stützelemente ZL 71 bis ZL 73 und ZR 71 bis ZR 73 werden zweckmäßig vorgewärmt und dann dicht von AMA (vorzugsweise aus Poly­ ethylen) umgeben.

Claims (12)

1. Optisches Kabel (OC) mit mindestens einem Außenmantel (AM) sowie mehreren im Bereich des Außenmantels (MA) angebrachten in zwei gegenüberliegenden Bereichen (BL, BR) liegenden Zug­ elementen, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der jeweils im Mittelteil des jeweiligen Bereiches (BL, BR) liegenden Zugelemente (ZL 12, ZR 12) zugleich als Stützelement ausgebildet ist.

2. Optisches Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugelemente (ZL 11, ZL 12, ZL 13; ZR 11, ZR 12, ZR 13) symme­ trisch zu einer durch die Kabellängsachse (CA) verlaufenden Symmetrieebene liegen.

3. Optisches Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf beiden Seiten jeweils ein Stützelement (ZL 12, ZR 12) vorgesehen ist, das in einer durch die Kabellängsachse (CA) gehenden Symmetrieebene (SY) liegt.

4. Optisches Kabel, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der im Mittelteil des jeweiligen Winkel­ bereiches (BL, BR) liegenden Zugelemente (ZR 22) einen größeren Abstand von der Kabellängsachse (CA) aufweist als die weiter außen liegenden Zugelemente (ZE 21, ZE 23) (Fig. 3).

5. Optisches Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der im Mittelteil des jeweiligen Winkelbe­ reichs (BL, BR) zentral liegenden Zugelemente (ZR 12) einen grö­ ßeren Querschnitt (ZR 31, ZR 33) aufweist als die weiter außen liegenden.

6. Optisches Kabel, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugelemente (ZR 51-ZR 53) aus Flachmaterial bestehen (Fig. 5).

7. Optisches Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugelemente (ZR 41-ZR 44) in einer Kammer (KA) unterge­ bracht und vorzugsweise gegeneinander beweglich angeordnet sind (Fig. 4).

8. Optisches Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel (MA 2) zweischichtig ausgebildet ist, derart daß der innere Mantel (IMA) aus härterem Material besteht als der äußere Mantel (AMA) und daß die Zugelemente (ZL 61-ZL 63, ZR 61-ZR 63) außerhalb des inneren Mantels (IMA) (Fig. 6).

9. Optisches Kabel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugelemente an den inneren Mantel (IMA) durch Kleben befestigt sind.

10. Optisches Kabel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem inneren Mantel (IMA) und dem äußeren Mantel (AMA) ein, vorzugsweise gerilltes, Metallband (ST) vorgesehen ist.

11. Optisches Kabel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugelemente (ZL 71-ZL 73; ZR 71-ZR 73) im äußeren Mantel (AMA) angeordnet sind.

12. Optisches Kabel nach einem der Ansprüche 8-12, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Mantel (IMA) gleichzeitig auch die Umhüllung für die Lichtwellenleiter (LW) bildet.