DE602004007061T2

DE602004007061T2 - Verbundkabel mit einem faseroptischen Element.

Info

Publication number: DE602004007061T2
Application number: DE602004007061T
Authority: DE
Inventors: Pierre Mirebeau; David Dubois; Laurent Moreau
Original assignee: Nexans SA
Current assignee: Nexans SA
Priority date: 2003-04-15
Filing date: 2004-04-08
Publication date: 2008-02-21
Anticipated expiration: 2024-04-09
Also published as: ATE365369T1; DE602004007061D1; FR2853988A1; EP1469484A1; EP1469484B1

Description

Die vorliegende Erfindung erstreckt sich auf ein Kompositkabel, das ein Lichtleitfaserelement aufweist.
Es gibt bereits Kabel, die gleichzeitig Energie und Informationen auf optischem Wege übertragen.
Das Dokument EP 0 825 465 veröffentlicht somit ein Energie- und Telekommunikationskabel, Kompositkabel genannt, das einen elektrischen Leiter und ein Lichtleitfaserelement in Form einer Metallröhre umfasst, die mindestens eine Lichtleitfaser in Überlänge in der Röhre aufweist.
Die Stahlröhre ist im Wesentlichen in einer Ebene eingetragen. Diese Röhre sowie die Lichtleitfasern weisen Wellen vom Sinustyp auf, die im Wesentlichen parallel zu dieser Ebene verlaufen. Im Fall einer Kabeltorsion erträgt die Röhre dank der Wellen Dehnungen ohne zu reißen, so dass die Fasern von mechanischen Spannungen befreit sind.
Das Lichtleitfaserelement ist parallel zur Längsachse des Kabels zwischen einer Metallabschirmung, beispielsweise aus Blei, die den elektrischen Leiter und eine elektrische Isolationsschicht aus extrudiertem Polymer bedeckt, angeordnet. Diese Schicht ist eine Multifunktionsumhüllung:
Sie dient auch als mechanischer Schutz zum Schutz gegen Korrosion und gewährleistet den Zusammenhalt der Einheit.
Im Moment der Extrusion dieser Umhüllung gelangt das Polymer nicht in die Räume zwischen der Stahlröhre und der Abschirmung. Dieser Werkstoffmangel erzeugt Räume, die sich längs der Längsachse des Kabels erstrecken. Wenn Wasser eindringt, beispielsweise durch das Reißen der Umhüllung, sind diese Zwischenräume bevorzugte Wege für das Wasser, das gemäß der Längsachse abfließt.
Das Fließen begünstigt die Korrosion der Stahlröhre und letztendlich die Korrosion der Metallabschirmung.
Gegenstand der Erfindung ist, den vorgenannten Problemen abzuhelfen, indem ein Kompositkabel bereitgestellt wird, das gegen Korrosion geschützt ist.
Die vorliegende Erfindung schlägt zu diesem Zweck ein Kompositkabel vor, umfassend:
eine von einer Metallabschirmung umgebene Seele, eine die Abschirmung umgebende Umhüllung aus einem elektrisch isolierenden und extrudiertem Polymerwerkstoff, ein Lichtleitfaserelement, eine Metallröhre umfassend, die mindestens eine Lichtleitfaser enthält und zwischen der Abschirmung und der Umhüllung angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtleitfaserelement einen die Metallröhre umgebenden Mantel umfasst und aus einem mit dem Polymerwerkstoff der Umhüllung kompatiblen Polymerwerkstoff, und dadurch, dass der Polymerwerkstoff des Mantels im wesentlich mit dem Polymerwerkstoff der Umhüllung identisch ist.
Der Mantel der Röhre gewährleistet einen besseren Schutz gegen Korrosion. Außerdem lässt sich dank der Kompatibilität zwischen den Werkstoffen des Mantels und der Umhüllung der Polymerwerkstoff der Umhüllung leichter in den kleinen Ecken unterbringen, wodurch Materialhohlräume signifikant verringert werden, was noch stärker dazu beiträgt, die Korrosion der Röhre und der Abschirmung zu bekämpfen.
Ferner um die Umhüllung durch Extrusion zu bilden, ist die Verarbeitungstemperatur des Polymerwerkstoffs hoch, beispielsweise zwischen 150°C und 200°C. Da die erfindungsgemäße Röhre im Kopf der Strangpresse angeordnet ist, wird der Polymerwerkstoff ihres Mantels erhitzt, wodurch es an dem Polymerwerkstoff der Umhüllung festhaftet.
Der Mantel der Röhre kann ebenfalls durch Extrusion ausgeführt werden.
Außerdem umfasst das Kabel eine Klebstofflage, die die Außenfläche der Abschirmung bedeckt, um den Halt zwischen der Umhüllung und der Abschirmung zu verstärken und um insbesondere die Korrosionszeit durch Rostnarben und demzufolge das Ausmaß der Korrosion auf Höhe der Abschirmung zu verringern. Wenn das Lichtleitfaserelement direkt an der Abschirmung angeordnet ist, gewährleistet diese Klebstofflage die Verbindung zwischen der Abschirmung und dem Polymermantel der Umhüllung.
Vorteilhafterweise kann der Polymerwerkstoff des Mantels der Röhre im Wesentlichen identisch mit dem Polymerwerkstoff der Umhüllung für eine optimierte Materialkompatibilität sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Abschirmung auf der Basis von Metall, das aus Aluminium und Kupfer ausgewählt ist, und die Polymerwerkstoffe des Mantels und der Umhüllung sind aus Polyethylen und vorzugsweise hochdichtem Polyethylen (PEhd).
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann das Kabel außerdem eine Korrosionsschutzschicht umfassen, die die Klebstofflage bedeckt und in einem extrudierten Polymerwerkstoff, der im wesentlichen identisch mit dem extrudierten Polymerwerkstoff der Umhüllung ist.
Die Röhre und zumindest die Lichtleitfaser gemäß der Erfindung können längs des Kabels Wellen aufweisen, die im wesentlichen parallel zur Längsachse des Kabels sind, um die bereits beschriebenen technischen Vorteile zu erhalten.
Die Wellen können nach der Herstellung des Mantels der Röhre ausgeführt werden.
Die Besonderheiten und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung klar hervor, die als veranschaulichendes und nicht einschränkendes Beispiel dient unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren, von denen:
1 schematisch eine Querschnittsansicht eines Kompositkabels in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung darstellt,
2 schematisch eine Querschnittsansicht des Lichtleitfaserelements darstellt, das in dem Kompositkabel von 1 eingefügt ist,
3 schematisch eine teilweise Längs- und Vorderansicht des Kompositkabels von 1 darstellt.
Die Ansichten von 1 bis 3 sind nicht maßstabsgerecht.
In 1 erkennt man den Querschnitt eines Kompositkabels 10 in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, welches Kabel beispielsweise erdverlegt, ein Telekommunikations- und Energiekabel, beispielsweise ein Hochspannungskabel ist.
Das Kompositkabel 10, einer Längsachse Z, weist eine herkömmliche Seele 1 auf, die beispielsweise einen elektrisch isolierten Leiter (nicht dargestellt) aufweist, wobei diese Seele 1 sukzessiv von den folgenden konzentrischen Elementen umgeben ist:

– einer Metallabschirmung 2, beispielsweise aus Aluminium, die durch Extrusion oder Zusammenkleben oder Schweißung erhalten wurde, und beispielsweise einer Dicke von 0,2 bis 2 mm.
– vorzugsweise einer extrudierten Klebstofflage 3, die die Außenseite der Abschirmung 2 bedeckt, beispielsweise einer Dicke von ungefähr 0,5 mm,
– vorzugsweise einer Korrosionsschutzschicht 4, die die Klebstofflage 3 bedeckt, beispielsweise einer Dicke von 0,5 mm, aus einem elektrisch isolierenden Polymerwerkstoff, der vorzugsweise ein hochdichtes Polyethylen und beispielsweise mit Klebstoff 3 coextrudiert ist.

Ferner umgibt eine Umhüllung 5, die als elektrische Isolierschicht und zum mechanischen Schutz dient, die Korrosionsschutzschicht 4 und ist aus einem identischen extrudierten Polymerwerkstoff wie hochdichtes Polyethylen und einer mittleren Dicke von beispielsweise 4 bis 5 mm.
Außerdem ist zwischen der Korrosionsschutzschicht 4 und der Umhüllung 5 ein Lichtleitfaserelement 6 angeordnet, das eine ummantelte Metallröhre ist, die eine Vielzahl von Lichtleitfasern enthält.
Die Metallröhre 61 ist beispielsweise aus rostfreiem Stahl und beispielsweise ungefähr 2 mm breit.
Diese Röhre 61 ist beispielsweise durch Extrusion von einem Schutzmantel 62 in einem Polymerwerkstoff ummantelt, der mit dem extrudierten Polymerwerkstoff der Umhüllung 5 kompatibel und vorzugsweise identisch ist, beispielsweise hochdichtes Polyethylen. Die Dicke des Mantels 62 ist beispielsweise einer Größenordnung von 0,5 mm.
Das Lichtleitfaserelement 6 ist im wesentlichen parallel zur Längsachse Z und vorzugsweise dem Inneren des Kabels 10 so nah wie möglich angeordnet, damit die Normungskriterien für die Dicke der Umhüllung 5 bei einem minimalen Werkstoffeinsatz eingehalten werden. Außerdem ist mit demselben Zweck die Umhüllung 5 vorzugsweise exzentrisch: Die Dicke e1 der Umhüllung in dem Abschnitt, der oberhalb des Lichtleitfaserelements 6 gelegen ist, ist im Wesentlichen gleich der Dicke e2 der Umhüllung in dem Abschnitt, der bezogen auf die Achse Z gegenüberliegt.
Wie in 2 detailliert dargestellt, kann das Lichtleitfaserelement 6 beispielsweise vier Lichtleitfasern FO enthalten.
Wie in 3 detailliert dargestellt, weist das Lichtleitfaserelement 6 und genauer gesagt die Metallröhre, die durch den Mantel 62 ummantelt ist, Wellen 63, beispielsweise Sinuswellen auf, die parallel zur Längsachse Z verlaufen. Im Innern der Metallröhre weist eine jede Lichtleitfaser (nicht dargestellt) ebenfalls Wellen (nicht dargestellt) auf, die im wesentlichen den Wellen der ummantelten Röhre folgen, aber in der Amplitude kleiner sind. Die mechanischen Spannungen an den Fasern sind somit begrenzt.
Nach der Herstellung der Einheit der konzentrischen Elemente 2, 3, 4 und insbesondere der Extrusion des Polyethylens, um die Korrosionsschutzschicht 4 zu erhalten, wird das Lichtleitfaserelement 6 auf diese letzte Schicht 4 aufgesetzt und in dem Extruderkopf angeordnet. Während der Extrusion der Umhüllung 5 verbindet sich das zum Einsatz gebrachte Polyethylen leicht mit dem Polyethylen des Mantels 62 der Metallröhre 61 und mit dem Polyethylen der Korrosionsschutzschicht 4 insbesondere in den Zonen A, A' in Nachbarschaft dieser letzten Schicht 4 (siehe 1).
In einer Variante (nicht dargestellt) weist das Kabel 10 keine Korrosionsschutzschicht 4 auf. Vor der Extrusion der Umhüllung 5 wird das Lichtleitfaserelement 6 somit auf den Klebstoff oder bei Nichtvorhandensein von Klebstoff auf die Abschirmung aufgesetzt. In dieser Variante spielt die Umhüllung 5 ebenfalls die Rolle einer Korrosionsschutzschicht für die Abschirmung 5. Diese Variante benötigt nur einen einzigen Polyethylen-Extrusionsschritt.
Die vorstehende Beschreibung dient wohlgemerkt rein der Veranschaulichung. Ohne über den Rahmen der Erfindung hinauszugehen, kann man ein jegliches Mittel durch ein äquivalentes Mittel ersetzen.
Das erfindungsgemäße Kompositkabel kann eine Vielzahl von erfindungsgemäßen Lichtleitfaserelementen umfassen.
Das Kompositkabel kann einadrig oder mehradrig sein.
Das Kompositkabel kann erdverlegt oder submarin sein.
Die Dicke der Umhüllung kann als Funktion der geltenden Normungskriterien gewählt sein.
Das Kompositkabel kann weitere Schichten oberhalb der Umhüllung umfassen.
Die Erfindung kann auch angewandt werden, wenn die Abschirmung auf der Basis von Blei und die Umhüllung aus Polyvinylchlorid ist. In dem Fall wird der Werkstoff des Mantels demzufolge angepasst.

Claims

Kompositkabel (10), mit: – einer von einer Metallabschirmung (2) umgebene Seele (1), – einer die Abschirmung umgebende Umhüllung (5) aus einem elektrisch isolierenden und extrudiertem Polymerwerkstoff, – einem Lichtleitfaserelement (6) mit einer Metallröhre (61), die mindestens eine Glasfaser (GF) enthält und zwischen der Abschirmung und der Umhüllung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtleitfaserelement einen die Metallröhre umgebenden Mantel (62) aus einem mit dem Polymerwerkstoff der Umhüllung kompatiblen Werkstoff aufweist und dass es eine die Außenfläche der Abschirmung (2) bedeckende Klebstofflage (3) aufweist.
Kompositkabel (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Polymerwerkstoff des Mantels (62) mit dem Polymerwerkstoff der Umhüllung (5) etwa identisch ist.
Kompositkabel (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmung (2) auf Basis von Metall, ausgewählt aus Aluminium und Kupfer, ist und dass die Polymerwerkstoffe des Mantels (62) und der Umhüllung (5) aus Polyethylen sind.
Kompositkabel (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmung (2) auf Basis von Metall, ausgewählt aus Aluminium und Kupfer ist und dass die Polymerwerkstoffe des Mantels (62) und der Umhüllung (5) aus hochdichtem Polyethylen sind.
Kompositkabel (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Antikorrosionsschicht (4) aufweist, die die Klebstofflage bedeckt und aus einem extrudierten Polymerwerkstoff ist, der mit dem extrudierten Polymerwerkstoff der Umhüllung (5) etwa identisch ist.
Kompositkabel (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass, wobei das Kabel eine gegebene Längsachse (Z) aufweist, die Röhre (61) und die mindestens eine Lichtleitfaser (GF) jeweils entlang des Kabels etwa parallele Wellen (63) zur Längsachse aufweisen.