DE3815565C2 - Optisches Kabel mit Zugelementen im Bereich des Außenmantels - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches Kabel mit mindestens einem Außenmantel sowie im Bereich des Außenmantels ange­ brachten Zugelementen, von denen jeweils mehrere in zwei gegenüberliegenden, jeweils kleiner als 90° gewählten Winkel­ bereichen angeordnet sind.

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 gebo­ gen 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 beschriebenen "leichten" Richtung nicht zuge­ lassen wird und der Biegevorgang mehr oder weniger so erfolgt, daß eines der Zugelemente mehr außen, das andere mehr innen innerhalb der Biegelinie verläuft, dann wird das äußere Zugelement stark gedehnt und das innere gestaucht. Somit drücken beide Zugelemente auf die Kabelseele, wobei diese Verformungen sich bis zu den Lichtwellenleitern fort­ setzen und z. B. zu Zusatzdämpfungen führen können. Die neutrale Biegelinie liegt bei Ausknicken des inneren Zugele­ mentes und einer plastischen Dehnung des äußeren Zugelementes im allgemeinen außerhalb der Kabelachse.

Aus der DE 27 27 315 A1 ist eine optisches Kabel bekannt, bei dem in einem Außenmantel eine Vielzahl von Stahldrähten ange­ ordnet sind. Diese Stahldrähte sind gleichmäßig über einen gedachten Teilkreis verteilt angeordnet, so daß das darge­ stellte Kabel keine bevorzugte Biegeebene aufweist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein optisches Kabel der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen Verhalten sowohl gegenüber axialen Zug- als auch Kompressionskräften wesentlich verbessert ist, ohne die Biegbarkeit des Kabels in Richtung der in vergleichsweise großem Abstand von den Zug­ elementen verlaufenden Symmetrieebene zu beeinträchtigen. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem optischen Kabel der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß minde­ stens eines der im jeweiligen Winkelbereich liegenden Zugele­ mente zugleich als Stützelement ausgebildet ist und daß die­ ses Stützelement jeweils in einem mittleren Teil des Winkel­ bereiches liegt.

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 verbessert und zwar ohne daß die Biegbarkeit beeinträchtigt wird. Letzteres ist vor allem deshalb der Fall, weil das Stützelement bei insgesamt zwei Stützelementen in der neutra­ len Biegeebene zu liegen kommt und bei mehr als zwei Stütz­ elementen diese nahe bei der neutralen Biegeebene liegen. Die weiter außen liegenden Zugelemente tragen nur zur Verbesse­ rung der Zugfestigkeit bei und haben keine Stützwirkung.

Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Kabels weist mindestens eines der im mittleren Teil des jeweiligen Winkelbereiches liegenden Zugelemente einen größeren Abstand von der Kabellängsachse auf 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 ZL11 bis ZL13 und ZR11 bis ZR13 vorgesehen, die fest in das Mantelmaterial eingebettet sind und z. B. beim Aufextrudie­ ren des Mantels bereits mit einlaufen. Diese Zugelemente ZL11 bis ZL13 und ZR11 bis ZR13 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 ZL11 bis ZL13 und ZR11 bis ZR13 ist sichergestellt, daß das Kabel nach wie vor eine "leichte" Biegeebene aufweist, bei der die Symmetrieebene SY im gleichen Abstand zum Mittelpunkt des Biegeradius verlauft und eine "schwere" Biegelinie, bei der der Mittelpunkt des Biegeradius auf oder im Bereich der Symmetrieebene SY liegt.

Bei Verwendung mehrerer zugfester Elemente ZL11 bis ZL13 und ZR11 bis ZR13 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 ZL12 und ZR12 gleichzeitig als Stütz­ elemente ausgebildet (d. h. sie bestehen z. B. aus Stahldrähten oder GFK-Elementen). Die äußeren Zugelemente ZL11, ZL13 und ZR11, ZR13 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 ZR12 größer zu wählen als den der weiter außen liegenden Zugelemente ZR11 und ZR13.

Fig. 3 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausführungsform, bei der innerhalb des Kabelmantels MA2 drei, z. B. dem rechten Winkelbe­ reich BR nach Fig. 1 zuzuordnenden Zugelemente ZR31 bis ZR33 im unterschiedlichen Abstand zur Kabellängsachse angeordnet sind. Im einzelnen ist die Anordnung so getroffen, daß die außerhalb der Symmetrieebene SY2 liegenden Zugelemente ZR31 und ZR33 weiter innen liegen, während das mittlere Zugelement ZR32 weiter außen liegt.

Bei der Anordnung nach Fig. 4 ist vorgesehen, daß die Zugele­ mente ZR41 bis ZR44 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 ZR41 bis ZR44 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 ZR51 bis ZR53 bandförmig ausgebildet, wobei diese Bänder so angeordnet sind, daß ihre Längsseiten parallel zur Wandung des Kabelman­ tels MA6 laufen. Eine derartige Ausbildung der Zugelemente ZR61 bis ZR63 hat den Vorteil, daß die Wandstärke des Mantels MA6 besonders gering gehalten werden kann.

In Fig. 6 ist der Querschnitt eines optischen Kabels OC2 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 ZL61 bis ZL63 und ZR61 bis ZR63 werden zweckmäßig zunächst an den Innen­ mantel IMA angeklebt und erst dann mit dem Außenmantel AMA umspritzt. Es ist zweckmäßig, wenn die einzelnen Zugelemente ZL61 bis ZL63 und ZR61 bis ZR63 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 ZL61 bis ZL63 und ZR61 bis ZR63 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 LW2, 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 LW2 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 ZL71 bis ZL73 und ZR71 bis ZR73 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 ZL71 bis ZL93 und ZR71 bis ZR73 werden durch das Metallband ST vom inneren Mantel IMA und von den Lichtwellenleitern LW ferngehalten. Die Zug- und Stützelemente ZL71 bis ZL73 und ZR71 bis ZR73 werden zweckmäßig vorgewärmt und dann dicht von AMA (vorzugsweise aus Poly­ ethylen) umgeben.

Claims (12)

1. Optisches Kabel (OC) mit mindestens einem Außenmantel (MA) sowie im Bereich des Außenmantels (MA) angebrachten Zugele­ menten (ZL11, ZL12, ZL13; ZR11, ZR12, ZR13), von denen jeweils mehrere in zwei gegenüberliegenden, jeweils kleiner als 90° gewählten Winkelbereichen (BL, BR) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der im jeweiligen Winkelbereich (BL, BR) liegenden Zugelemente (ZL12, ZR12) zugleich als Stützelement ausgebildet ist und daß dieses Stützelement (ZL12, ZR12) jeweils in einem mittleren Teil des Winkelbereiches (BL, BR) liegt.

2. Optisches Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugelemente (ZL11, ZL12, ZL13; ZR11, ZR12, ZR13) 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 (ZL12, ZR12) 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 mittleren Teil des jeweiligen Winkel­ bereiches (BL, BR) liegenden Zugelemente (ZR22) einen größeren Abstand von der Kabellängsachse (CA) aufweist als die weiter außen liegenden Zugelemente (ZE21, ZE23) (Fig. 3).

5. Optisches Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der im mittleren Teil des jeweiligen Winkelbe­ reichs (BL, BR) zentral liegenden Zugelemente (ZR12) einen grö­ ßeren Querschnitt (ZR31, ZR33) aufweist als die weiter außen liegenden.

6. Optisches Kabel, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugelemente (ZR51-ZR53) aus Flachmaterial bestehen (Fig. 5).

7. Optisches Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugelemente (ZR41-ZR44) 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 (MA2) zweischichtig ausgebildet ist, derart daß der innere Mantel (IMA) aus härterem Material besteht als der äußere Mantel (AMA) und daß die Zugelemente (ZL61-ZL63, ZR61-ZR63) 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 (ZL71-ZL73; ZR71-ZR73) im äußeren Mantel (AMA) angeordnet sind.

12. Optisches Kabel nach einem der Ansprüche 8-11, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Mantel (IMA) gleichzeitig auch die Umhüllung für die Lichtwellenleiter (LW) bildet.