DE4109147A1 - Verfahren zur herstellung eines optischen kabels - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Kabels, bei dem jeweils eine Gruppe Lichtwellenlei­ tern zu einem Bündel zusammengefaßt werden und mehrere der­ artige Bündel miteinander zur Kabelseele verseilt werden.

Aus der DE-PS 23 02 662 ist ein optisches Kabel bekannt, bei dem mehrere Lichtwellenleiter jeweils lose zu einem Bündel zu­ sammengefaßt und mit einer gemeinsamen Umhüllung umgeben wer­ den. Das innere dieser Umhüllung ist mit einer Füllmasse ge­ füllt. Mehrere derartige Bündel werden zu einer Kabelseele verseilt, wobei durch Einbringen einer Seelenfüllmasse die äußeren Zwickel im Bereich der Kabelseele ebenfalls ver­ schlossen werden. Darüberhinaus sind im Bereich der Kabelseele zugfeste Elemente vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kabel dieser Art derart weiterzubilden, daß ein einfacher Fertigungsprozeß er­ reicht wird und eine definierte Überlänge mit einfachen Mit­ teln gewährleistet werden kann. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß daß mehrere derartige Bündel auf ein Zentralele­ ment aufgeseilt werden, das vor dem Aufseilen der Bündel vor­ gedehnt wird, daß auf die Bündel ein erster Mantel aufgebracht wird, daß zugfeste Fäden unter elastischer Vordehnung auf den ersten Mantel aufgebracht werden, daß die zugfesten Fäden durch Aufbringen eines weiteren Mantels nach außen abgedeckt werden und daß die Vordehnung des Zentralelementes und der zug­ festen Fäden im gesamten Fertigungsbereich beibehalten und erst vor dem Auftrommeln oder der Ablage aufgehoben wird und daß die Überlänge der Lichtwellenleiter sowohl von der vom vorgedehnten Zentralelement als auch von der von den vorge­ dehnten zugfesten Fäden nach dem Aufheben der Vordehnung aus­ gehenden Kontraktion erzeugt wird.

Dadurch daß sowohl die Kontraktion der vorgedehnten Fäden als auch die Kontraktion des Zentralelements die gewünschte Über­ länge gemeinsam bewirken, ergeben sich besonders exakt repro­ duzierbare Überlängen. Durch das Zusammenwirken der beiden zur Kontraktion beitragenden Elemente, nämlich des Zentralele­ mentes und der zugfesten Fäden erfolgt die Rückschrumpfung so­ wohl im Seelenbereich als auch im Mantelbereich, was erheblich zu einem spannungsfreien Gesamtzustand mit beiträgt. Der Fer­ tigungsprozeß kann in einem Schritt erfolgen und ist besonders wirtschaftlich mit hohen Durchlaufgeschwindigkeiten realisier­ bar.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein nach dem erfindungsge­ mäßen Verfahren hergestelltes Kabel, welches dadurch gekenn­ zeichnet ist, daß ein Zentralelement mit aufgeseilten Bündeln vorgesehen ist, wobei jedes Bündel mit einer Schutzhülle ver­ sehen ist, daß das Innere der Bündel und die Zwickelräume im Außenbereich der Bündel mit einer Füllmasse gefüllt sind, daß ein erster Innenmantel auf die Seelenfüllmasse mit Abstand zu den Bündeln aufgebracht ist, daß auf dem ersten Mantel vorge­ reckte, zugfeste Fäden aufgeseilt sind und daß die Fäden außen durch einen weiteren Mantel nach außen abgedeckt sind.

Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüche wiederge­ geben.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachfolgend an­ hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 bis 3 (- die in dieser Reihenfolge aneinander gesetzt zu denken sind -) die verschiedenen Fertigungsschritte und die zugehörigen Einrichtungen in schematischer Dar­ stellung und

Fig. 4 einen Querschnitt durch ein gemäß der Erfindung herge­ stelltes Kabel.

In Fig. 1 sind n Vorratsspulen VS1-VSn dargestellt, auf denen mit einer Schutzhülle (Coating) versehene Lichtwellenleiter LW1-LWn angeordnet sind. Die Zahl n liegt zweckmäßig in der Größenordnung zwischen 2 und 12. Die Lichtwellenleiter oder Lichtwellenleiteradern LW1-LWn werden von den Vorratsspulen VS1-VSn abgezogen und einem mit wechselnder Drehrichtung be­ triebenen Rohrspeicher RS1 zugeführt, wodurch es zu einer SZ-Verseilung der Lichtwellenleiter LW1-LWn kommt. Das so erhaltene Lichtwellenleiter-Bündel BD1 durchläuft eine Trän­ kungseinrichtung HT, der über eine Pumpe PP1 eine weiche Ader­ füllmasse HM zugeführt wird. Die Pumpe PP1 ist zweckmäßig als Zahnradpumpe ausgeführt und das weiche Thermoplastmaterial wird zweckmäßig in einer Schichtdicke von z. B. 0,1 mm als Aderfüllmasse aufgebracht. Die Zwickel zwischen den Lichtwel­ lenleitern werden dadurch gefüllt, daß die Füllmassen HM mit Druck aufgebracht und dann durch einen Ring oder eine Scheibe am Ausgang von HT abgestreift wird.

Über einen Extruder EX1 wird eine Außenhülle (in Fig. 4 mit SB1 bezeichnet) auf das Bündel BD1 aufgebracht, wobei die Zu­ führung des Plastikmaterials PM für die Außenhülle (insbe­ sondere ein Schmelzkleber, z. B. Henkel TPX20-146) mittels einer Pumpe PP2 erfolgt. Die vom Extruder EX1 aufgebrachte Außenhülle hat eine Wandstärke von 0,1 mm bis 0,3 mm und ist so ausgebildet, daß ihr Innendurchmesser größer ist als der Außendurchmesser des Bündels BD1. Der Spalt zwischen dem Lichtwellenleiter-Bündel und der Außenhülle ist vollständig durch Füllmasse HM ausgefüllt.

Das so erhaltene umhüllte Bündel BA1 wird zusammen mit m wei­ teren Bündeln (BA1-BAm) - die in gleicher Weise und zweck­ mäßig gleichzeitig durch parallele Extrusion hergestellt wurden - einem weiteren Rohrspeicher RS2 zugeführt, der eben­ falls mit wechselnder Drehrichtung betrieben wird und eine SZ-Verseilung der Bündel BA1-BAn durchführt.

Durch das Innere des Rohrspeichers RS2 wird ein Zentralelement CE hindurchgeführt, das vorzugsweise aus einem GFK-Material und/oder aus Aramidgarnen oder ähnlichem besteht und gegebe­ nenfalls gepolstert sein kann. Dieses Zentralelement CE läuft von einer Ablauftrommel AT ab, die mit einer Bremse BR ver­ sehen ist, so daß der Abzug des Zentralelementes unter einer entsprechenden Vordehnung erfolgt. Die Vordehnung liegt zwi­ schen (1,0 und 3,0)·10^-3, insbesondere in der Größenordnung zwischen (1,5 und 2,5)·10^-3. Die Schlaglänge der mit dem Rohrspeicher RS2 hergestellten Kabelseele erfolgt zweckmäßig mit einem Schlagwinkel in der Größenordnung zwischen 85° bis 87° so daß mit einem angepaßten Massespalt über der Ader eine Faserüberlänge in der Größenordnung von 2-3 10^-3 erzielbar ist.

Der Massespalt läßt der verseilten Kabelseele nach außen etwas Spiel für ein gewisses Aufkorben oder Aufweiten bei späterer Kontraktion der Seele.

Die für eine längswasserdichte Füllung nötige Füllmasse FC wird dem Zentralelement CE über die Pumpe PP3 und die Füll­ einrichtung HC zugeführt und läuft durch das Rohr vom Rohr­ speicher RS2 hindurchgehen.

Am Ausgang des Rohrspeichers RS2 ist eine weitere Fülleinrich­ tung HE vorgesehen, welche mit einer Speisepumpe PP4 arbeitet und die Füllmasse FE zuführt. Dadurch wird das aus den Einzel­ elementen BA1-BAm bestehende und das Zentralelement GE ent­ haltende Bündel außen gleichmäßig mit der Füllmasse FT be­ schichtet, so daß - insbesondere bei Einsatz eines Abstrei­ fers - ein etwa runder äußerer Querschnitt für die Kabelseele vorliegt.

Anschließend erfolgt zweckmäßig eine Nachbeschichtung, darge­ stellt durch die Speisepumpe PP5 mit der Füllmasse FE1 in einer Beschichtungseinrichtung HE1, wodurch eine besonders exakte runde Oberfläche erreicht wird.

Mittels eines Extruders EX2 wird auf das die Kabelseele bil­ dende Bündel BDm ein erster (innerer) Mantel IM aufgebracht und die so erhaltene Struktur ist mit C1 bezeichnet. Der Man­ tel MI schwimmt auf Füllung, insbesondere auf der Füllmasse FE1, wie aus der Querschnittsdarstellung des Kabels nach Fig. 4 ersichtlich ist.

Der Innenmantel IM wird mit dem Extruder EX zweckmäßig im Schlauchreckverfahren aufgebracht, so daß - insbesondere bei Kalibrierung nach der Nachbeschichtung FE1 mit Sicherheit die eigentliche Kabelseele längswasserdicht gestaltet worden ist.

Auf den Innenmantel wird mittels eines Garnwicklers GW eine Garnlage GA aufgebracht, wobei das Garn GA zweckmäßig vorge­ reckt ist und mit einer Vordehnung in der Größenordnung von etwa (1-3) 10⁻, vorzugsweise (1,5-2,5)·10^-3 gearbeitet wird. Diese Vordehnung wird zweckmäßig etwa so groß gewählt, wie die Vordehnung des Zentralelementes CE. Nach der Herstel­ lung ziehen sich somit das Zentralelement GE und die Garnlage GA etwa im gleichen Maße zusammen und ergeben eine besonders effektive Gesamtkontraktion.

Die Garne GA sind zweckmäßig hochfeste Aramid- oder Glasgarne, Stahldrähte oder dergleichen mit einer Dehnung unter (2-3) 10^-3, wobei die Dehnung mittels definiert gebremster Spinn- oder Wickeleinrichtungen erzielt wird. Die Dicke des darunter liegenden Mantels IM und der Steigungswinkel der Garne werden so gewählt, daß die Garne den Mantel CI nicht zu­ sammenpressen können. Die Garne GA werden mit einem geeigneten Schmelzkleber oder einer geeigneten Füllmasse FD imprägniert, die über eine Speisepumpe PP6 einer Beschichtungseinrichtung AD zugeführt wird.

Mittels einer Speisepumpe PP6 wird eine Dichtmasse FD auf das bewickelte oder besponnene Teil-Kabel CI aufgebracht, wodurch verhindert wird, daß sich Wasser längs der Garne und etwa in deren Bereich entstehender Spalte ausbreiten kann. Über einen weiteren Extruder EX3 wird ein Außenmantel AM aufgebracht, so daß am Ende das fertige, zweifach ummantelte Kabel CA vor­ liegt. Der mit dem Extruder EX3 aufgebrachte Mantel AM kann auch als Schichtenmantel ausgebildet sein. Das so erhaltene Kabel OC hat somit den in Fig. 4 dargestellten Querschnitt.

Das hier, d. h. am Ausgang des Extruders EX3 immer noch unter Zug (wegen des gebremsten Abzugs von der Trommel AT) stehende Kabel CA wird von einer Abzugseinrichtung RA (bevorzugt als Raupenabzug ausgebildet) in der Längsrichtung bewegt, wobei erst vor dem Aufbringen auf die Aufwickeltrommel AW die Zug­ spannung wieder abgebaut wird und durch die Rückschrumpfung eine (zusätzliche) Überlänge der Lichtwellenleiter herbeige­ führt wird. Die Abzugseinrichtung in Form der Raupe RA ar­ beitet gegen die Summe aller Bremskräfte.

Am Ende, d. h. nach dem Abzug RA hört also die wirksame Zug­ kraft auf, die zwischen dem Ablauf AT bis zum Abzug RA wirksam war und es kommt zu einem elastischen Zusammenziehen des Ka­ bels CA, das bei den vorstehend erwähnten Zahlenbeispielen in der Größenordnung von etwa (1-3) 10^-3, bevorzugt um 2 10⁻ liegt.

Das Kabel CA ist somit besonders wirtschaftlich herstellbar, da für seine Fertigung keine unüblichen Werkstoffe benötigt werden und die Herstellung in einem Schritt erfolgen kann. Es enthält deutlich unterscheidbare Bündel BA1-BAm mit nutzbarer Faserüberlänge.

Nachfolgend wird ein Beispiel für ein Lichtwellenleiter-Kabel CA angegeben, das insgesamt 60 Lichtwellenleiter enthält: 10 Lichtwellenleiter mit Bündelhülle, Außendurchmesser z. B. 1,3 mm Kabelseele aus 6 Bündeln BA1-BA6, Außendurchmesser 4,0 mm Aufbringen des Innenmantels, Außendurchmesser 5,6-7,0 mm Zugelemente GA, Außendurchmesser 8,0 mm.

Aufbringen des Außenmantels, Außendurchmesser 11,0 mm.

Diese stark kompaktierte Ader könnte auch eine normale Ader mit loser Hülle sein. Das erfindungsgemäße Verfahren ist be­ sonders rationell durchführbar bei einer Parallelfertigung mehrerer Hohladern.

Claims (22)

1. Verfahren zur Herstellung eines optischen Kabels (CA) bei dem jeweils eine Gruppe Lichtwellenleitern (LW1-LWn) zu einem Bündel (BA1) zusammengefaßt werden und mehrere derartige Bündel (BA1-BAm) miteinander zur Kabelseele verseilt werden, dadurch gekennzeichnet,
daß mehrere derartige Bündel (BA1-BAm) auf ein Zentralelement (CE) aufgeseilt werden, das vor dem Aufseilen der Bündel (BD1) vorgedehnt wird,
daß auf die Bündel (BA1-BAm) ein erster Mantel (MI) aufge­ bracht wird,
daß zugfeste Fäden (GA) unter elastischer Vordehnung auf den ersten Mantel (MI) aufgebracht werden,
daß die zugfesten Fäden (GA) durch Aufbringen eines weiteren Mantels (MI) nach außen abgedeckt werden und daß die Vordehnung des Zentralelementes (CE) und der zugfesten Fäden (GA) im ge­ samten Fertigungsbereich beibehalten und erst vor dem Auftrommeln oder der Ablage aufgehoben wird und
daß die Überlänge der Lichtwellenleiter (LW1-LWn) sowohl von der vom vorgedehnten Zentralelement (CE) als auch von der von dem vorgedehnten zugfesten Fäden (GA) nach dem Aufheben der Vordehnung ausgehenden Kontraktion erzeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Bündel zwischen 2 und 12 Lichtwellenleiter (LW1-LWn) angeordnet werden.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bündel (BA1-BAm) gleichzeitig durch parallele Extru­ sion hergestellt werden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verseilung der Lichtwellenleiter zum Bündel mit wechselnder Schlagrichtung (SZ-Verseilung) durchgeführt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Lichtwellenleiter (LW1-LWn) eine Füllmasse (HM) aufgebracht wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Bündel (BA1-BAm) jeweils von einer Schützhülle (SB1) umgeben wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Schutzhülle (SB1) ein Schmelzkleber aufgebracht wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzhülle (SB1) mit einem größeren Innendurchmesser aufgebracht wird als der Durchmesser des jeweiligen Bündels (BA1) aus Lichtwellenleitern (LW1-LWn).

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Zentralelement (CE) eine Polsterschicht (PE) aufgebracht wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zentralelement (CE) von einer gebremsten Trommel (AT) abgezogen wird.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vordehnung des Zentralelementes (CE) und die Vordehnung der zugfesten Fäden (GA) etwa gleich groß gewählt werden.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Vordehnung des Zentralelementes (CE) und/oder der zug­ festen Fäden (GA) zwischen 1,0 10^-3 und 3,0 10⁻, insbeson­ dere zwischen 1,5 10^-3 und 2,5 10^-3 gewählt wird.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verseilung der Bündel (BA1-BAm) mit einem Schlagwinkel zwischen 85° und 87° durchgeführt wird.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zentralelement (CE) vor dem Aufseilen der Bündel (BA1-BAm) mit einer Füllmasse (FC) beschichtet wird.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Bündel (BA1-BAm) eine Füllmasse (FE) aufgebracht wird.

16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf die verseilten Bündel (BA1-BAm) ein erster Mantel (IM) aufgebracht wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Mantel (IM) mit Spiel auf das verseilte Bündel (BA1-BAm) aufgebracht wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt zwischen der Innenfläche des ersten Mantels (IM) und den verseilten Bündeln (BA1-BAm) durch eine Füllmasse (FE, FE1) vollständig geschlossen wird.

19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zugfesten Fäden (GA) von gebremsten Spinn- oder Wickeleinrichtungen abgezogen werden.

20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zugfesten Fäden (GA) nach dem Aufbringen mit einer Füllmasse, insbesondere einem Schmelzkleber (FD) versehen werden.

21. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Beendigung der Vordehnung ein Rückschrumpfen des Kabels (CA) in der Größenordnung von etwa 2 10^-3 erfolgt.

22. Kabel hergestellt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Zentralelement (CE) mit aufgeseilten Bündeln (BA1-BAm) vorgesehen ist, wobei jedes Bündel mit einer Schutzhülle (SB1) versehen ist,
daß das Innere der Bündel (BA1-BAm) und die Zwickelräume im Außenbereich der Bündel (BA1-BAm) mit einer Füllmasse gefüllt sind,
daß ein erster Innenmantel auf die Seelenfüllmasse mit Abstand zu den Bündeln (BA1-BAm) aufgebracht ist,
daß auf dem ersten Mantel (MI) vorgereckte, zugfeste Fäden (GA) aufgeseilt sind und
daß die Fäden (GA) außen durch einen weiteren Mantel (AM) nach außen abgedeckt sind.