DE68915969T2

DE68915969T2 - Voll dielektrisches Kabel mit leicht zugänglichen Adern.

Info

Publication number: DE68915969T2
Application number: DE68915969T
Authority: DE
Inventors: Andrew John Panuska; Parbhubhai Dahyabhai Patel; Manuel Roberto Santana; Arthur G Vedejs
Original assignee: American Telephone and Telegraph Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1988-12-14
Filing date: 1989-12-11
Publication date: 1994-09-22
Anticipated expiration: 2009-12-12
Also published as: EP0373846B1; EP0373846A3; CN1043793A; CA2005114A1; DK174909B1; KR900010434A; DK629289A; EP0373846A2; DK629289D0; CA2005114C; CN1028564C; DE68915969D1; KR0178021B1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf vollständig dielektrische optische Faserkabel.
Kabelstrukturen, die für optische Faserkabel entwickelt worden sind, umfassen loses Rohr und lose Bündelkabel. In einem frühen Typus von Kabeln für die optische Kommunikation, ist eine Mehrzahl von optischen Fasern, jedoch nicht über zwölf, von einer Röhre aus stranggepreßtem Plastik umgeben, und bildet eine Einheit, die man lose Röhren nennt. Eine Mehrzahl dieser in Röhren gehüllten Einheiten ist mit einer gemeinsamen stranggepreßten Plastikröhre umgeben, welche mit einem Umhüllungssystem umgeben ist. Jede Einheit wird auf einem Fließband hergestellt und inventarisiert, bis sie mit anderen Einheiten auf einem anderen band verseilt wird, wobei auch eine Plastikumhüllung appliziert wird.
Was noch gesucht wurde, ist ein Kabel für die Übertragung mit optischen Fasern, welches weggeht von der Versellung der Einheiten und welches die Einwirkung von unzulässigen Belastungen, welche zu Biegeverlusten in den optischen Fasern führen können, verhindert.
Ein Kabel, welches diese Anforderungen erfüllt, ist im US-Patent 4 826 278 bekanntgemacht. Dieses Kabel umfaßt eine Mehrzahl von optischen Fasern, welche in einem Kern ohne beabsichtigte Verseilung zusammengefügt sind und Einheiten bilden, die in einer Richtung entlang einer Längsachse des Kabels verlaufen und als loses Bündel bezeichnet werden. Ein Stück Röhre aus Plastikmaterial umgibt die Mehrzahl der Einheiten und ist parallel zur Längsachse des Kabels. Das Verhältnis der Querschnittsfläche der Mehrzahl der optischen Fasern zur Querschnittsfläche innerhalb des Rohres ist geregelt.
Ein Umhüllungssystem für das eben beschriebene Kabel kann eines sein, wie im US-Patent 4 242 979 beschrieben. Eine Einbettungsschicht, um die Verstärkungsglieder schraubenförmig gewickelt sind, wird zwischen innerer und äußerer Kabelhülle aus stranggepreßtem Plastik hinzugefügt, um das Ausmaß zu regeln, in welchem die Verstärkungsglieder durch die äußere Kabelhülle eingekapselt werden. Das Kabel umfaßt zwei separate Lagen von metallischen Verstärkungsgliedern, die schraubenförmig in entgegengesetzte Richtungen gewickelt sind. Unter anhaltender Spannungsbelastung kann man diese zwei Lagen von Verstärkungsgliedern so konstruieren, daß sie gleiche aber entgegengesetzte Drehmomente um das Kabel ausüben, um die Abwesenheit von Verdrehungen sicherzustellen. Vorteilhafterweise gewährleisten die Verstärkungsglieder nicht nur die notwendigen Festigkeitcharakteristika für das Kabel, sondern verstärken auch die Umhüllung und helfen, die optische Faser vor äußeren Einflüssen zu schützen. So ein Umhüllungssystem kann durch eines ersetzt werden, in dem nur eine Lage von metallischen Verstärkungsgliedern benützt wird; s. US-Patent 4 765 712.
Die Einbettung von Verstärkungsgliedern in die Umhüllungsschichten und nicht in das Kabelzentrum gewährleistet auch ein zusammengesetztes verstärktes Rohr, was in einer kompakten Konstruktion resultiert und den Schutz der Fasern steigert. Die Verstärkungsglieder in oben erwähnter Umhüllung werden wegen der Flexibilität und Stabilität während des Biegens schraubenförmig innerhalb der Kabelummantelung angelegt und ermöglichen so einen engen Biegeradius ohne zu knicken.
Im Stand der Technik wurden die metallischen Drähte der Umhüllung im zuvor erwähnten US-Patent 4 241 979, welches als eine Kreuzschicht-Umhüllung (cross-ply) bezeichnet wird, durch stabartige Teile aus Glasfaser ersetzt. Die stabartigen Teile sind in der Lage, sowohl erwartete Druck- als auch Zugspannungen zu widerstehen. Drucklast kommt vor, wenn sich das Kabel während des anfänglichen Schrumpfens des Ummantelungsmaterials und während thermischer Wechsellast zusammenzieht. Der Ersatz der Metallverstärkungsglieder durch Glassstäbe erhöht jedoch die Kosten des Kabels und das Verseilen der Stäbe erfordert weiterhin eine relativ langsame Fließbandgeschwindigkeit.
Obwohl das Umhüllungssystem der US-Patente 4 241 979 und 4 765 712 den Bedürfnissen vieler Kunden genügt, sind die Bemühungen weitergegangen, Alternativen zu finden um eine verbesserte Ummantelung einzuführen. Die Anzahl der Verstärkungsglieder in vorbekannten Kabeln ist gewöhnlich hoch. Da die Übertragung mit optischen Faserkabeln in dem Schleifen- oder Verteilungs-Netzwerk weiter ausgeweitet wird, wird ein häufiger Zugang in die Umhüllung in einem konischen Netzwerk für Spleißzwecke benötigt. Kabel, die in der sogenannten Schleife eingesetzt werden, müssen leichten Zugang gewähren. Wenn ein Kabel in der Ummantelung Verstärkungsglieder besitzt, muß ihre Anzahl minimiert werden, wenn es überhaupt möglich ist, während sie weiterhin geeignete Festigkeitscharakteristika gewährleisten müssen.
Ein Kabel, welches verbesserten oder Expresszugang, wie es genannt wird, in den Kern gewährleistet, ist eines, das im US- Patent 4 844 575 beschrieben ist. Dieses optische Faserkabel enthält einen Kern, welcher mindestens eine optische Faser umfaßt, und ein röhrenförmiges Teil, welches aus Plastikmaterial bestehen kann, und welches den Kern umgibt. Eine Kabelumhüllung aus Plastikmaterial umgibt dieses röhrenförmige Teil. In einer bevorzugten Verkörperung enthält das Kabel auch ein Verstärkungsgliedersystem, das zwei diametral entgegengesetzte, längs verlaufende Metallverstärkungsglieder enthält, die neben dem röhrenförmigen Teil angebracht sind und die parallel zu einer Längenachse des Kerns verlaufen. Da die Verstärkungsglieder nicht schraubenförmig um das röhrenförmige Teil gewunden sind, muß der Produktionsprozeß nicht die Rotation von relativ schwerem Zufuhrmaterial beinhalten. Die Verstärkungsglieder haben ausreichende Spannungs- und Drucksteifheit und sind ausreichend an die Kabelummantelung gekoppelt, um eine Kompositstruktur zu gewährleisten, die wirkungsvoll die Kontraktion des Kabels verhindert und das Kabel mit angemessenen Festigkeitseigenschaften versieht.
Seit langem ist auch ein Bedarf an einer Kabelkonstruktion spürbar geworden. Solche Kabel, die von Baukanälen zu Service- Verteilerpunkten gelegt werden könnten, würden den Bedarf an Erdungsverbindungen an Spleißpunkten überflüssig machen, welche zu den Kosten für die Kabelinstallation dazukommen. Außerdem würde ein voll dielektrisches Kabel wie das gesuchte voll dielektrische die Wahrscheinlichkeit von Blitzeinschlägen erheblich reduzieren.
Eine andere Überlegung bezieht sich auf die transverse Querschnittsfläche des Kabels. Wenn jedes der zwei Metallverstärkungsglieder eines Kabels, das im bereits genannten US-Patent 4 743 085 beschrieben ist, durch eines aus dielektrischem Material ersetzt würde, würde seine transverse Querschnittsfläche sich in solchem Maße vergrößern, daß die transverse Querschnittsfläche des Kabels vergrößert werden müßte.
Im US-Patent 4 743 085 enthält ein Kabel zwei Schichten von dielektrischen Verstärkungsgliedern innerhalb seines Umhüllungssystems, wobei alle Teile der inneren Schicht und einige der äußeren Schicht ziemlich flexibel sind. Die übrigen Verstärkungsglieder der äußeren Schicht, die relativ steif sind, sind in der Lage, sowohl der erwarteten Druckbelastung als auch der erwarten Spannungsbelastung zu widerstehen. Druckbelastung kommt vor, wenn während des anfänglichen Schrumpfens des Ummantelungsmaterials, beim Biegen und während thermischer Wechsellast das Kabel dazu tendiert, sich zusammenzuziehen. Obwohl dieses Kabel voll dielektrisch ist, enthält es viele Verstärkungsglieder, und es fehlt ihm die Eigenschaft dess Expresszugangs in die Umhüllung, welche für den Einsatz Ortsnetzwerken erwünscht ist.
US-A-4 037 922 beschreibt ein optisches Faserkabel, welches Verstärkungsglieder enthält, die parallel zu einem einzelnen Bündel von optischen Fasern auf einer Ebene im wesentlichen entlang eines Durchmessers des einzelnen Bündels angebracht sind.
US-A-4 610 505 beschreibt eine Umhüllung, die ein Rohr umfaßt, das lose eine optische Faser umgibt. In der neutralen Biegeebene der Umhüllung sind zwei längliche Elemente gegeben, die Spannungs- und Druckkräfte in der Längsrichtung aufnehmen. Die Umhüllung ist solcherart, daß sie eine vernachlässigbare Verschiebung der neutralen Biegelinie vom geometrischen Zentrum hat. In der neutralen Biegeebene der Röhre sind längsgerichtete Elemente gegeben, die Spannungs- und Druckkräfte absorbieren. In der Ummantelung ist die bevorzugte Biegeebene durch die Ausbildung der Kunstharzröhre vorgegeben. Die längsgerichteten Elemente verlaufen in der neutralen Ebene, wenn sie gebogen werden.
US-A-4 082 423 beschreibt eine nichtmetallische Verstärkung für optische Faserkabel.
Was gebraucht wird und was im Stand der Technik nicht verfügbar zu sein scheint, ist ein voll dielektrisches Kabel, das die gewünschten Eigenschaften hat, und das relativ kostengünstig produziert werden kann. Gegebenenfalls sind die Verstärkungsglieder des gesuchten Kabels in seinem Umhüllungssystem angeordnet. Überdies sollte das gesuchte Kabel ein Umhüllungssystem haben, das den Expresszugang zum Kern erleichtert, insofern als es ein starker Kandidat für den Einsatz in der lokalen Schleife ware.
Gemäß dieser Erfindung wird ein voll dielektrisches optisches Faserkabel zur Verfügung gestellt, wie in Patentanspruch 1 beansprucht wird.
In einer Verkörperung der Erfindung besitzt ein voll dielektrisches Kommunikationskabel, das verbesserten Zugang zu den Fasern hat, einen Kern, der mindestens ein Übertragungsmedium aus einer optischen Faser umfaßt und ein Kernrohr, das den Kern umgibt. Ein Mantel aus Plastik umgibt das Kernrohr.
Das Kabel enthält auch ein Verstärkungsgliedersystem, das eine Mehrzahl von längsgerichtet verlaufenden Verstärkungsgliedern enthält, die zwischen dem Kernrohr und einer äußeren Oberfläche der Ummantelung angebracht sind. Die Verstärkungsglieder, die aus dielektrischem Material bestehen, sind gemometrisch angeordnet und haben ein die Steifigkeit kennzeichnendes Modul, das zusammen mit den Materialien der Kabelummantelung dafür sorgt, daß das Kabel während des Biegens eine bevorzugt neutrale Biegeoberfläche hat, was bewirkt, daß die Dehnungsenergie, die auf das Kabel ausgeübt wird, minimiert wird. In einer bevorzugten Verkörperung umfaßt das Verstärkungsgliedersystem erste und zweite diametrisch entgegengesetzte Mehrheiten von Verstärkungsgliedern, welche neben dem Kernrohr zwischen dem Kernrohr und einer äußeren Oberfläche der Ummantelung angebracht sind. Die Verstärkungsglieder sind aus dielektrischem Material gefertigt wobei jede Mehrzahl ein stabähnliches längsgerichtet verlaufendes Teil und mindestens zwei relativ flexible Teile, die in einer vorbestimmten Gruppierung mit den stabähnlichen Teilen angebracht sind, enthält. Vorzugsweise sind die Teile, die in der Lage sind, Ausbeulen zu widerstehen, stabähnlich und enthalten Glasfaserfäden, während die anderen Verstärkungsglieder relativ flexibel sind und auch Glasfäden enthalten.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines optischen Faserkabels und verkörpert die Erfinderung;
Fig. 2 ist eine Endansicht des Kabels von Fig. 1;
Fig. 3 und 4 sind perspektivisiche und Endansichten des Kabels, das die Erfindung verköpert, in welchem der Kern Bänder aus optischen Fasern enthält; und
Fig. 5 und 6 sind Ansichten von alternativen Kabeln, die die Erfindung verkörpern.

Detaillierte Beschreibung

Mit Bezug auf die Fig. 1 und 2 ist eine bevorzugte Verkörperung eines optischen Faserkabel 20 der Erfindung dargestellt. Das optische Faserkabel umfaßt einen Kern 21, der eine oder mehrere optische Fasern 24-24 umfaßt. Jede optische Faser umfaßt einen Kern und einen Überzug. Die optischen Fasern 24-24 können durch den modifizierten chemischen Dampfniederschlagungsprozeß hergestellt werden, z. B. wie im US- Patent 4 217 027 beschrieben, welches am 12. August 1980 im Namen von J.B. Mac Chesney und P.O'Connor herauskam. Überdies enthält jede der optischen Fasern 24-24 eine oder mehrere Beschichtungen. Es sollte verstanden werden, daß sich hier der Begriff "optische Faser" auf die Faser selbst und jegliche darauf angebrachte Beschichtung bezieht.
Der Kern 21 umfaßt eine Mehrzahl von Einheiten, die jeweils mit der allgemein Bezugsziffer 22 bezeichnet wird, und die jeweils eine Mehrzahl der einzelnen optischen Fasern 24-24 umfassen. Die optischen Fasern 24-24 jeder Einheit 22 werden durch eine Band 26 zusammengehalten. Jede der Einheiten 22-22 ist entweder verseilt oder nicht verseilt, das heißt, die Einheit verläuft allgemein parallel zu der Längsachse 29 des Kabels, oder ist mit wechselnder Seilschlaglänge hergestellt worden.
Es versteht sich, daß die optischen Fasern 24-24, die in jeder der Einheiten 22-22 der bevorzugten Verkörperung enthalten sind, ohne Verseilung zusammengefügt werden und überdies, daß jede Einheit selbst gewissermaßen bei einer unendlichen Seilschlaglänge zusammengebündelt wird. Die optischen Fasern können entlang von Teilbereichen der Einheit gewellt sein, wodurch jede der optischen Fasern eine Länge aufweist, die mindestens ein wenig größer als die Länge eines jeglichen umfassenden Umhüllungssystems ist. Dies verhindert, daß während der Herstellung, Installation und Service des Kabels unzulässige Belastung auf die optischen Fasern 24-24 ausgeübt wird.
Wie überdies in Fig. 1 und 2 zu sehen ist, ist die Mehrzahl der Einheiten in einem röhrenförmigen Teil 34 eingeschlossen. Das röhrenförmige Teil 34 enthält in einer bevorzugten Verkörperung, welche aus dielektirschem Material, wie z.B. Polyvinylchlorid oder Polyäthylen besteht, die einzeln ohne Rohr gebundenen Einheiten und verläuft allgemein zur Achse 29 parallel.
Eine wichtige Eigenschaft des Kerns ist ihre Packdichte. Packdichte ist definiert als das Verhältnis von Querschnittsfläche der optischen Fasern inklusive jeglicher Beschichtungen darauf zu der Gesamtguerschnittsfläche, die von der Röhre 34 umschlossen wird. Wenn die Packdichte zu hoch ist, können die optischen Fasern innerhalb des Kerns sich möglicherweise nicht genug transversal im Querschnitt der Röhre 34 bewegen, um Belastungen, wie sie beim Biegen auftreten, niedrig zu halten. Die maximale Packdichte ist vorzugsweise ungefähr 0,5.
Eine andere Verkörperung des Kabels 20 von Fig. 1 ist in Fig. 2 und 4 dargestellt. Dort sieht man ein Kabel, in welchem der Kern eine Mehrzahl von Bändern 37-37 enthält. Typischerweise umfaßt jedes Band bis zu ungefähr zwölf optische Fasern 24-24.
Auch sind in der Ausführungsform, die auf Fig. 1 und 2 gezeigt wird, die Einheiten 22-22 und der Kern 21 zwischen den Einheiten und dem röhrenförmigen Teil 34 mit einem geeigneten wasserbockierenden Material 38 gefüllt. Es ist festgestellt worden, daß die Füllungsverbindung in einem optischen Faserkabel die Eigenschaft haben muß die optischen Fasern in einem relativ niedrigen Spannungszustand zu halten.solch ein Material ist eine gallertartige, mit Partikeln gefüllte, fettartige Verbindung, wie aus dem US-Patent 4 701 016 bekannt.
Das bevorzugte wasserblockierende Material ist eine Kompostion, die zwei Hauptbestandteile enthält, nämlich Öl und einen Gelbildungsfaktor, wie z.B. kolloidale Partikel, und , wahlweise, einen Ausströmungshemmer. Die wasserblockierende Verbindung kann auch einen thermischen oxidativen Stabilisator enthalten.
Wenn eine niedrige Spannung auf das Fett ausgeübt wird, verhält sich das Material im wesentlichen feststoffähnlich. Wenn die Belastung über einem kritischen Wert liegt, dann nimmt die Viskosität rapide ab und das Material fließt. Die Abnahme der Viskosität ist im großen und ganzen reversibel, da sie typischerweise durch das Brechen von Netzwerk-Verbindungspunkten zwischen Füllpartikeln verursacht wird, und diese Verbindungspunkte können sich im Anschluß an die Beseitigung der überkritischen Spannung zurückbilden.
Ein Kabelfüll- oder wasserabdichtendes Material, insbesondere eine Füllzusammensetzung für optische Faserkabel, sollte einer Vielfalt von Erfordernissen genügen. Darunter zählt das Erfordernis, daß die physikalischen Eigenschaften des Kabels innerhalb zulässiger Grenzen über einen ziemlich breiten Temperaturbereich von ungefähr -40º bis ungefähr 160ºF (-40 bis 70ºC) bleiben. Es ist auch wünschenswert, daß das Füllmaterial frei von der Erscheinung ist, daß sich Öl von dem Gel unter anliegenden Spannung in dem zuvor erwähnten Temperaturbereich trennt. Füllmaterial zur Anwendung in optischen Faserkabeln sollte auch einen relativ niedrigen Schermodul GE aufweisen. Gemäß dem Stand der Technik ist der Schermodul ein kritischer Materialparameter von Füllmaterialien für optische Faserkabel, da er dafür gehalten wird, im direkten Bezug zum Betrag des Mikrobiegeverlustes zu stehen.
Für mindestens einige Anwendungen ist ein niedriger Wert des Schermoduls des Füllmaterials nicht genügend, um niedrige Kabelverluste sicherzustellen, und ein weiterer Parameter, die kritische Nachgiebigkeitsspannung c, muß ebenfalls kontrolliert werden. Vorteilhafterweise gibt das wasserblockierende Material 38, das zur Füllung des Kabelkerns der Erfindung benutzt wird, bei einer ausreichend niedrigen Spannung nach, so daß die optischen Fasern 24-24 und die Einheiten 22-22 sich innerhalb des Kerns bewegen können, wenn das Kabel gezogen oder gebogen wird. Das Füllmaterial ermöglicht es den optischen Fasern, sich frei innerhalb des Rohrs 34 zu bewegen, was die Spannung und die Dämpfung verringert und die Lebensdauer der optischen Faser vergrößert. Typischerweise ist die kritische Nachgiebigkeitsspannung des Füllmaterials 38 nicht größer als ungefähr 70 Pa, gemessen bei 20ºC, während der Schermodul kleiner als ungefähr 13 kPa bei 20ºC ist.
Der Kern 21 und das rohrförmige Teil 34 werden von einem Umhüllungssystem mit dem allgemeinen Bezugszeichen 40 umgeben. Das Umhüllungssystem 40 umfaßt ein gesamtdielektrisches Verstärkungsgliedersystem 42, ein Band 44 und einen äußeren Kunststoffmantel 46. In der bevorzugten Ausführungsform der Fig. 1 ist das Band 44 wasserabsorbierend, beispielsweise das von der Firma Grain Processing Corporation unter dem Warenzeichen Waterlock Laminat erhältliche Band, welches um das Rohr 34 mit einem sich längs überlappenden Saum geschlagen ist. Im Kabel der Fig. 1 könnte das Band 44, welches die Adhäsion des Mantels 46 am Rohr 34 verhindert, auch aus einem nicht gewebten Polyestermaterial bestehen. Der Kunststoffmantei 46 ist generell aus Polyethylen hergestellt. Die Rippenschnur 45, aus KEVLAR hergestellt, wird zur Erleichterung der Entfernung des Umhüllungsmaterials verwendet.
Für eine in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform des Kabels weist das Rohr 34 einen Außendurchmesser von ungefähr 0,61 cm auf. Das wasserabsorbierende Band 44 hat eine Dicke von ungefähr 0,038 cm, und der Mantel hat einen Außendurchmesser von ungefähr 1,14 cm.
Das Verstärkungsgliedersystem 42 des Kabels 20 muß mehreren Kriterien genügen. Erstens muß das Verstärkungsgliedersystem ausreichend mit der Kabelhülle gekoppelt sein, um eine Kompositstruktur zu gewährleisten, die wirkungsvoll axiale Kontraktion des Kabels verhindert. Das verhindert unzulässige Biegeverluste durch das Schrumpfen während der Produktion, wenn die Kabelummantelung abkühlt, und beim Einsatz in Umgebungen mit niedrigen Temperaturen.
Steifheit ist definiert als Belastung pro Spannungseinheit. Das Verstärkungsgliedersystem muß zusammen mit dem Mantel 46 auch genügend Spannungs- und Drucksteifheit mit einem Mindestquerschnitt besitzen, um während des Eiegens auftretende Dehnungen, Spannungen und Einbaubelastungen im allgemeinen, wie Ziehen in einen Kanal, einzustellen. Steifheit ist definiert als Belastung pro Dehnungseinheit. Außerdem darf das Verstärkungsgliedersystem die Flexibilit des Kabels nicht beeinträchtigen und darf keine Vergrößerung bei der transversen Querschnittsfläche über diejenige von vergleichbaren Kabeln mit Metallverstärkungsgliedern hinaus erforderlich machen.
Das Verstärkungsgliedersystem 42 der bevorzugten Ausführung ist nicht nur voll dielektrisch, sondern es gewährt auch die erforderlichen mechanischen Eigenschaften für das Kabel 20. In einer bevorzugten Ausführung enthält das Verstärkungsgliedersystem zwei Mehrzahlen von Verstärkungsgliedern 60-60, die neben dem rohrartigen Teil 34 liegen und welche im wesentlichen durch den Mantel 46 umschlossen werden. Dadurch, daß man zwei Mehrzahlen von Verstärkungsgliedern benützt, muß die transverse Querschnittsfläche des Kabels trotz des Einsatzes von dielektrischem Material hierfür nicht vergrößert werden. Überdies stehen die Mehrzahlen der Verstärkungsglieder in der bevorzugten Ausführung in Berührung mit dem Band 44. Die zwei Mehrzahlen von Verstärkungsgliedern sind einander diametral entgegengesetzt und verlaufen linear in derselben Richtung wie die Längsachse 29. "Linear in dieselbe Richtung verlaufen" bedeutet, daß jedes Verstärkungsglied linear ist und im wesentlichen parallel zur Längsachse 29 verläuft, wodurch es die Nachteile eines Systems vermeidet, in welchem z.B. die Verstärkungsglieder schraubenförmig um den Kern gewickelt sind. Jede der Mehrzahlen 60-60 umfaßt ein relativ steifes stabähnliches Element 62 und zwei relativ flexible Elemente 64-64.
Jedes dieser relativ steifen Elemente 62 umfaßt ein relativ unflexibles stabähnliches Element, das aus Glasfaser in der Form eines Garns oder eines Gewebes besteht, und welches mit einem harzartigen Material imprägniert ist. Solche Glasstäbe sind im Handel von der Air Logistics Corp erhältlich. Jedes der relativ flexiblen Verstärkungsglieder 64-64 umfaßt ein Glasfaserteil, z.B. eine Glasgewebe oder -garn, welches unter der Bezeichnung E- Glas Band von der Air Logistics Corp. vermarktet wird. Jede Lunte ist durch eine relativ hohe Spannungsteifheit und relativ niedrige Drucksteifheit charakterisiert.
Es sollte festgehalten werden, daß jedes der stabähnlichen Elemente 62-62 und jedes der relativ flexiblen Verstärkungsteile 64-64 der bevorzugten Ausführung ein Substrat umfaßt, das aus -- Glasfaser Filamenten besteht. Für die Verstärkungsglieder 62-62 der bevorzugten Ausführung ist das Substrat mit einem Epoxidharz Material imprägniert. Das bewirkt, daß das Substrat relativ steif und in die Lage versetzt wird, sowohl die erwarte Druck- wie auch Spannungsbelastungen auszuhalten. Die zu erwartenden Spannungsbelastungen umfassen z.B. die, welche durch thermische Wechsellast und anfängliches Schrumpfen des Ummantelungsmaterials ausgeübt werden. In der bevorzugten Ausführung ist jedes stabähnliche Verstärkungsglied 62 durch relativ hohe Spannungssteifheit charakterisiert. In der bevorzugten Ausführung ist jedes Gewebe 64 mit einem Urethan-Material imprägniert.
Damit das Kabel geeignete Festigkeitcharakteristika hat, muß das Verstärkungsglied eine geregelte Ankoppelung an den Mantel 46 aufweisen. Die Ankopplung der Verstärkungsglieder an den Mantel ist nötig, um eine gewünschte Kompositstruktur zu gewährleisten. Es versteht sich, daß der Kunststoff des äußeren Mantels Teile der Verstärkungsglieder umkapselt und ankoppelt.
Teile der Verstärkungsglieder stehen in engem Kontakt mit der Schicht 44 wasserblockierenden Materials, um vorbestimmte Oberflächenbereiche der Verstärkungsglieder für eine Verkoppelung mit dem extrudierten Kunststoff ausreichend unzugänglich zu machen, der den darüberliegenden Mntel ergibt. Diese Anordnung ist hilfreich dabei, die Kopplung zwischen den Stärkegliedern und dem Mantel einzustellen, so daß während örtlichen Biegens des Kabels die Verstärkungsglieder bezüglich des Mantelkunststoffs leichter gleiten können.
Weitere Vorrichtungen sind getroffen, um das Ankoppeln der Verstärkungsglieder an den Mantel 46 einzustellen. In der bevorzugten Ausführung ist jedes der Verstärkungsglieder 62-62 und 64-64 mit einem Beschichtungsmaterial versehen, welches Äthylenacrylsäure (EAA) enthält, die im Handel bei der Dow Chemical Co erhält ich ist . Ein bevorzugtes EAA ist EAA Resin 459. Das Beschichtungsmaterial verursacht, daß die Verstärkungsglieder auf geeignete Weise an die Plastikummantelung 46 angekoppelt werden.
Außerdem verbessert die Verbindung der Verstärkungsglieder mit der Schicht 44 des wasserblockierenden Materials vorteilhafterweise die wasserblockierende Fähigkeit des Kabels. Wasserfluß in Längsrichtung tendiert dazu, entlang der längsverlaufenden Versstärkungsglieder aufzutreten. Wenn die Verstärkungsglieder nicht in Verbindung mit dem wasserblockierenden Material wären, würde das wasserablockierende Material den Wasserfluß in Längsrichtung nicht wirkungsvoll abfangen.
Während der Herstellung sorgt man dafür, daß die Verstärkungsglieder um das rohrförmige Teil 34 unter Spannung so angebracht werden, daß Teile der Oberfläche der Verstärkungsglieder engen Oberflächenkontakt mit der Schicht 44 und miteinander eingehen. Dann wird der Mantel über die Verstärkungsglieder unter Druck extrudiert. Der Kontakt zwischen den Verstärkungsgliedern und der Schicht 44 ist solcherart, daß er den Fluß des Mantelkunststoffs zu den bedeckten Teilen der Oberflächen verhindert, so daß die Einkapselung dieser Flächen verhindert wird.
Die Tatsache der verhinderten Einkapselung dieser Obeflächen hat wenig Auswirkung auf die verstärkende Zugfestigkeit der Verstärkungsglieder. Wenn das stranggepreßte Plastikmaterial des Mantels 46 während der Herstellung abkühlt, bildet es eine enge Passung um mindestens einige der Verstärkungsglieder. Für die Verstärkungsglieder, die das rohrartige Teil der Schicht 44 berühren, bildet der Mantel im allgemeinen einen Spaltring. Diese Anordnung setzt die relative Beweglichkeit der Verstärkungsglieder um den Mantel herum wesentlich herab und begünstigt bei örtlicher Verbiegung die Verschiebung der Verstärkungsglieder in Längsrichtung zum Mantel.
Es besteht ausreichende Kopplung zwischen den Verstärkungsgliedern des Kabels dieser Erfindung und dem Mantel 46, um ein Verhalten der Kompositstruktur, d.h. zwischen diesen Verstärkungsgliedern und dem Mantel in Längsrichtung über die gesamte Länge des Kabels sicherzustellen, was bewirkt, daß eine Kontraktion des Kabels verhindert wird. Die Kontrakton des Kabels kann während des anfänglichen Schrumpfens des Plastikummantelungsmaterials auftreten und wenn man es Temperaturen aussetzt, die bis zu -40º F hinabreichen können.
Das Kabel 20 ist so strukturiert, daß es Spannungsenergie während des Biegens kontrolliert. Während des reinen Biegens des Kabels gibt es entlang der Länge des Kabels eine gebogene Fläche der Spannung und Dehnung "Null". In einer Querschnittsansicht des Kabels wird diese Oberfläche hochkant betrachtet und erscheint als eine Linie durch den Querschnitt. Diese Linie heißt Neutralachse und wird in den Zeichnungen mit NA bezeichnet. Für achsensymmetrische Kabelkonstruktionen, wie z.B. diejenigen, die ein zentrales Verstärkungsglied oder eine Mehrzahl von schraubenförmig gewundenen Verstärkungselementen im Umhüllungssystem haben, gibt es keine bevorzugte Ausrichtung der neutralen Achse während des Biegens, das heißt, es wird nicht mehr oder weniger Energie benötigt, um das Kabel in irgendeine Richtung zu biegen. Eine nicht-achsensymmetrische Struktur, wie z.B. eine mit zwei diametral entgegengesetzten und linear verlaufenden Mehrzahlen von Verstärkungsgliedern, hat eine bevorzugte Ausrichtung der Neutralachse, welche eine bevorzugte Biegungsfläche definiert, für welche die Energie, die benötigt wird, um das Kabel zu biegen, minimiert ist.
Das Verstärkungsgliedersystem 42 des Kabels der bevorzugten Ausführung wird charakterisiert durch verschiedene Druck- und Spannungssteifigkeiten, welche dafür sorgen, daß das Kabel sich auf vorbestimmte Art und Weise biegt, wobei die Dehnungsenergie beim Biegen minimiert wird. Wenn man das Kabel 20 Biegemomenten aussetzt, wird dieses verdreht und reorientiert sich, so daß es sich um die neutrale Fläche biegt, in welcher die Fasern beim Biegen keiner Dehnung ausgesetzt sind. Diese neutrale Fläche verläuft durch das Verstärkungsgliedersystem aber höchstwahrscheinlich nicht durch das geometrische Zentrum des Kabels. Diese Reorientierung kann direkt der Druck- und Spannungssteifheit von Teilen des Verstärkungsgliedersystems zugeschrieben werden.
Für eine Kabelstruktur, die zwei diametral entgegengesetzte, linear verlaufende Verstärkungsglieder aufweist, wie im US-Patent 4 844 575 beschrieben, ist die bevorzugte Orientierung mit minimaler Energie zur Biegung des Kabels eine solche, bei der die neutrale Achse zentral durch die zwei Verstärkungsglieder verläuft. Die bevorzugte Biegefläche ist normal zur neutralen Biegeachse bei jedem Punkt entlang der Längsachse des Kabels in der gekrümmten Oberfläche der Spannung und Dehnung "Null". Wenn das Kabel beim Biegen so festgehalten wird, daß die neutrale Achse nicht diese bevorzugte Orientierung hat ("erzwungene Biegeform"), wird größere Energie benötigt, um das Kabel zu biegen, und das Kabel nimmt eine neutrale Gleichgewichtsposition an, so lange wie die festhaltenden Kräfte anhalten. Wenn die festhaltenden Kräfte entfernt werden, nimmt das gebogene Kabel einen Zustand eines unstabilen Gleichgewichts ein und reorientiert sich in eine stabile Position, indem es sich achsial verdreht und dabei die neutrale Achse in die bevorzugte Ausrichtung bewegt oder bringt.
Es ist wohl bekannt, daß Kabel gemeinhin auf erzwungene Art und Weise gebogen werden, was oft bedeutende Reibungsbelastungen mit sich bringt, verursacht durch das Biegen um Rollen oder Scheiben, Trichterformen und bogenförmige Wege, die man in Kanalläufen antrifft. Sowohl die Festhaltekräfte an den Enden zu beiden Seiten der Biegung als auch die Oberflächenreibung können Festhaltekräfte darstellen, die einem Verdrehen des Kabels widerstehen, um sich in die bevorzugte Biegeebene zu reorientieren.
Bei dem im bereits genannten US-Patent 4 844 575 beschriebenen Kabel weisen die beiden diametral entgegengesetzten Verstärkungsglieder relativ hohe vorgegebene Werte der Zug- und Drucksteifigkeit auf. Je näher die Drucksteifigkeit eines jedes Verstärkungsglieds seiner Zugsteifigkeit kommt, wie es z.B. bei einem Verstärkungsglied aus Hochfestigkeitsstahl gegeben ist, desto größer sind die erzeugten Verdrehungskräfte, um die Festhaltekräfte zu überwinden. Und desto eher wird auch die neutrale Achse im Zentrum des Kabelquerschnitts bleiben. Auf das Biegen dieses Kabels in einer nicht bevorzugten Fläche hin wird größere Energie benötigt als für Biegen in der bevorzugten Fläche, sowohl um das gespannte Glied zu dehnen wie um das entgegengesetzte komprimierte Glied zu verkürzen. Deshalb muß die Festhaltekraft einen entsprechend größeren Wert aufweisen, um das Kabel in einem neutralen Gleichgewichtszustand zu halten. Wenn umgekehrt die größe der Festhaltekraft begrenzt ist, wie es bei Reibungskräften oft der Fall ist, ist die Wahrscheinlichkeit groß, daß das Kabel mit zwei metallischen, stabartigen Verstärkungsgliedern diese Kräfte überwindet und sich in der bevorzugten Ebene reorientiert. Dadurch werden die Installationskräfte reduziert, die erforderlich sind, um die gebogene Konfiguration zu erreichen.
In dem Fall, daß die Festhaltekräfte nicht überwunden werden können, wird ein Kabel mit zwei Verstärkungsgliedern von gleicher Zug- und Drucksteifigkeit im wesentlichen die Zug- und Druckanspannung ausbalancieren, und deshalb wird die neutrale Achse weiterhin durch das Zentrum des Kabelkerns verlaufen. So erfahren die optischen Fasern 24-24 im Kern 21 eine Durschnittsspannung oder -dehnung von Null, wodurch jegliche Gefährdung der optischen Leistung wegen Microbiegens vermieden wird.
Ein Kabel mit zwei metallischen Verstärkungsgliedern von gleicher Zug- und Drucksteifigkeit hat deswegen eine wesentlich verbesserte Fähigkeit, jegliche Festhaltekräfte zu überwinden, wenn es in der nicht bevorzugten Oberfläche gebogen wird, indem es sich verdreht und bei minimalen Energiepegel reorientiert, um in der Biegung zu liegen im Vergleich zu dem Kabel mit Verstärkungsgliedern, die einen relativ niedrigen Druckmodul besitzten. Es wird auch weiterhin eine vorteilhafte Umgebung hinsichtlich Dehnung des Kerns und der Fasern aufrechterhalten, trotz der Festhaltekräfte, die groß genug sind, Verdrehung und Neuausrichtung zu verhindern. Jedoch fehlt die vollständig dielektrische Natur eines solches Kabels. Das Verstärkungsgliedersystem wird vollständig dielektrisch gewünscht und sollte keine widrigen Einflüsse auf die optischen Fasern ausüben.
In den Kabeln dieser Erfindung wird das vollständig dielektrischte Verstärkungsgliedersystem so angeordnet, daß die Lage der neutralen Biegeebene bestimmt wird. Das wird ausgeführt, um unzulässige Dehnung der Verstärkungsglieder zu vermeiden, wenn das Kabel gebogen wird.
Wie erinnerlich, umfaßt das Verstärkungsgliedersystem in der bevorzugten Ausführung zwei Mehrzahlen von Verstärkungsgliedern. Jede Mehrzahl umfaßt mindestens zwei relativ flexible Glieder, die mit Plastikmaterial imprägnierte Gewebe sein können. Jede Mehrzahl kann auch ein stabartiges Element enthalten, wie z.B. ein glasverstärktes Teil.
Die geometrische Lage der Verstärkungsglieder und ihre Struktur, das heißt, ob oder ob nicht sie stabähnliche Teile oder Gewebe sind, sind wünschenswerterweise so, daß jede Verlagerung der neutralen Achse kontrolliert wird, um unzulässige Dehnungen der Gewebe zu vermeiden. In einigen Ausführungen ist das Verstärkungsgliedersystem so angeordnet, daß es jede Verschiebung der neutralen Achse von der geometrischen Achse minimiert. Die Verschiebung von der neutralen Achse wird bestimmt durch die relative Steifheit der Gewebe und der Stäbe. Die Steifigkeit bei Zug der Stäbe und Gewebe sind im wesentlichen gleich. Jedoch weisen die Gewebe im wesentlichen keine Steifheit bei Druck auf. Die Stäbe 62-62 sind in der Lage, sowohl Zug- als auch Druckkraft aufzunehmen.
Um das Verstärkungsgliedersystem von Kabeln dieser Erfindung besser zu verstehen, ist es lehrreich, folgende Anordnungen zu betrachten. Erstens soll noch einmal die Struktur der bevorzugten Ausführung von Fig. 2 in Betracht gezogen werden, worin jede Mehrzahl von Verstärkungsgliedern zwei Gewebe 64-64 umfaßt, eine auf jeder Seite des zugehörigen stabähnlichen Gliedes 62. Das stabähnliche Glied der einen Mehrzahl liegt dem stabartigen Glied der anderen Mehrzahl diametral gegenüber. Jedes Gewebe einer Mehrzahl ist einem Gewebe der anderen Gruppe diametral entgegengesetzt. Es ist auch wichtig, festzuhalten, daß die Verstärkungsglieder jeder Mehrzahl im wesentlichen in einer stützenden Verbindung mit dem Kernrohr stehen. In einer bevorzugten Ausführung liegen die Gewebe und Stäbe so nahe wie möglich beieinander und bei der geometrischen Achse plaziert, um die Dehnung gering zu halten.
In dem Kabel, welches in Fig. 2 dargestellt ist, verläuft die neutrale Biegefläche durch die diametral entgegengesetzten Verstärkungsglieder- Mehrzahlen. Mit so einer Struktur biegt sich das Kabel in beiden Richtungen um die neutrale Ebene. Während sich das Kabel um die neutrale Achse biegt, stehen die äußersten Gewebe des gebogenen Kabels unter Zugspannung, und die innersten Gewebe stehen unter Drucklast. Da sie unter Druck keine Festigkeit haben, beulen sich die innersten Gewebe aus. Die anderen beiden Gewebe unter Zugspannung werden beeinflußt, sich in Richtung der neutralen Fläche zu bewegen, welche sich zu einem Ort zwischen den Stäben 62-62 und den zugbelasteten Geweben 64-64 verlagert. Die neutrale Achse verlagert sich von der geometrischen Achse weg zu den zugbelasteten Geweben hin, um die Felder in einem Biegediagramm hinsichtlich Zug und Druck auszugleichen. Wenn das Kabel relativ hohen Temperaturen ausgesetzt wird, werden die Gewebe, die beim Biegen Zugbelastung erfahren, beeinflußt, sich auf die neutrale Achse zu zu bewegen. Diese Bewegung wird durch das benachbarte Verhältnis der Stäbe 62-62 und der Gewebe 64-64 und durch die mechanische Festigkeit der Ummantelung verhindert, die bei allen zu erwartenden Temperaturbereichen aufrechterhalten wird.
Ein Kabel 70, bei dem jede von zwei Mehrzahlen von Verstärkungsgliedern einen Stab 72 und zwei Gewebe 74 und 76 beinhaltet, wobei das mittlere Glied 74 einer jeden Mehrzahl ein Gewebe ist und wobei jedes der anderen Gewebe einem stabartigen Glied diametral entgegengesetzt ist, ist in Fig. 5 abgebildet. Vorzugsweise würde das Kabel 70 auf eine Art und Weise gebogen, welche die Gewebe 74-74 und 76-76 unter Druck setzt. Solch eine bevorzugte Biegung bewirkt, daß sich die neutrale Achse an eine Stelle verlagert, die in Fig. 5 ungefähr dargestellt ist, um die Felder mit Zug- und Druckspannung auszugleichen und um unangemessenen Dehnung in den äußersten Geweben zu vermeiden.
Auf der in Fig. 5 dargestellten Konstruktion ist das stabartige Verstärkungsglied einer jeden Mehrzahl 60 der Fig. 1 und 2 mit einem solchen mit Gewebe vertauscht, wobei beide Vertauschungen auf derselben Seite der geometrischen Achse stattfanden. In der Ausführung von Fig. 5 tendieren die Gewebe nicht dazu, sich zu bewegen, wenn sie unter Druck stehen, wie sie es tun würden, wenn das Kabel sich in die bevorzugte Biegerichtung biegt. Natürlich hängt jede Bewegung von der relativen Zug- und Drucksteifigkeit der Lunten ab. Wenn die Steifigkeit bei Zug gleich groß ist wie bei Druck, dann gäbe es im wesentlichen keinen Unterschied im Verhalten der Kabel von Fig. 1 und 5. Aber da die Steifigkeit bei Zug und Druck der Gewebe der Kabel 20 und 70 nicht gleich sind, verlagert sich die neutrale Achse so, daß sie durch einen Ort ungefähr zwischen den Stäben 72-72 und einem danebenliegenden Satz der Gewebe 74-74 verläuft. Tatsächlich bewegt sich die neutrale Achse, um die Druck- und Zuganteile des Biegediagramms für die Stäbe 72.72. auszugleichen. Andererseits wird die neutrale Achse verlagert, wenn das Kabel in eine andere Richtung als die bevorzugte gebogen wird, so daß die Gewebe 74-74 und 76-76 unter Zug und die Stäbe 72-72 unter Druck gesetzt werden, um die Zug- und Druckanteile des Biegediagramms auszugleichen. Das kann dazu führen, daß die äußeren Gewebe 76-76 exzessiver Dehnung ausgesetzt werden, was für das Verhalten des Kabels bei hoher Temperatur schädlich sein kann.
Drittens kann jede Mehrzahl eines Kabels 80 ein stabartiges Verstärkungsglied 82 und zwei Gewebe 84 und 86 umfassen, wobei die zwei stabartigen Teile außen bei jeder Mehrzahl angeordnet sind und wobei die stabartigen Glieder zueinander diametral entgegengesetzt liegen (siehe Fig. 6). Hier führt wiederum die Anzahl von Verstärkungsglieder und ihre Lage innerhalb des Kabel 80 dazu, daß die neutrale Achse für die bevorzugte Biegeoberfläche so gelegen ist, daß die beim Biegen auf das Kabel ausgeübte Dehnungsenergie minimiert wird.
Wichtig ist, daß das Material der Verstärkungsglieder und ihre Anordnung zusammen mit den Zug- und Druckeigenschaften des Umhüllungssystems solcherart sind, daß sie die auf jedes Verstärkungsglied ausgeübte Dehnungsenergie minimieren. Wenn die Verstärkungsglieder z.B. auseinandergehalten würden, können die Gewebe unzulässige Dehnung erfahren, wenn sie beim Biegen des Kabels auf der Zugseite sind. Überdies wird die Kombination von Stäben und Geweben benutzt, um das Schrumpfen zu regeln.
Die Konstruktion des Kabels 20 erfordert keinen schraubenförmige Kabelschlag insofern, als die Lage der Verstärkungsglieder zum Biegen in Vorzugsrichtung führt, wobei die Dehnung minimiert sowie Flexibilität und Stabilität gewährleistet werden. Biegen in Vorzugsrichtung wird durch örtliches Verdrehen erreicht und ist für den Benützer nicht ersichtlich, da es keine besondere Handlungsweisen bei der Installation erfordert. Ausführliche Tests haben gezeigt, daß sich das Kabel, ungeachtet der Biegerichtung unter jeglicher zu erwartender Kombination von zusätzlicher Zug- und Torsionsbelastung, örtlich verdrehen wird um die neutrale Achse im großen und ganzen hindurchgehend durch das Verstärkungsgliedersystem und den Kern beizubehalten, wodurch die Dehnung der Fasern kleingehalten wird. Da es keinen schraubenförmigen Kabelschlag gibt, haben die Verstärkungsglieder bei Zug während der Installation keine Tendenz, das Kabel zu verdrehen. Torsionsstabilität gegen von außen ausgeübtes Verdrehen bei der Installation ist durch die Kompositstruktur des Kabels gewährleistet.
Die stabartigen Glieder 62-62 in der bevorzugten Ausführung setzen den Ort der neutrale Fläche in geringem Abstand vom Kabelzentrum fest, um Biegedehnung zu begrenzen und um die Biegeflexibilität einzustellen. Die vier Glasgewebe, die auf jeder der beiden Seiten der zwei Stäbe angeordnet sind, um die Flexibilität zu erhalten, verstärken die Zugfestigkeit. Die Auswahl und die Plazierung der Verstärkungsglieder gewährleisten Biegeflexibilität und leichten Zugang in die Umhüllung zusammen mit mechanischer Integrität sowie Zugsteifigkeit und -festigkeit.
Ein die Erfindung verkörperndes Kabel ist von mehreren Standpunkten vorteilhaft. Erstens ist das Kabel vollständig dielektrisch und deshalb für blitzgefährdete Gegenden gut geeignet. Außerdem umgeht solch eine Konstruktion die Notwendigkeit, Erdungsvorrichtungen einzubeziehen. Überdies haben die verwendeten Materialien Ausdehnungs- und Kontraktionskoeffizienten, die mit denjenigen von optischen Fasern komptatibel sind. Als Folge davon ist die vorliegende Kabelkonstruktion thermisch stabil.
Kabel nach der Erfindung sind kompakt und leichtgewichtig. Da alle Verstärkungsglieder mit der Ummantelung gekoppelt sind, verhält sich die gesamte Umhüllung wie eine zusammengesetzte Einheit, was die Handhabung während der Installation erleichtert. Das Kabel hat geeigneten Quetschwiderstand und ermöglicht enge Verbiegung und Verdrehungen ohne zu knicken oder auszubeulen. Außerdem ist exzellente Wasserblockierung gewährleistet, sowohl durch den Kern als auch durch den Mantel.
Wie hier schon diskutiert, kann die Übertragung mit optischen Fasern in der Schleife ein sich verjüngendes Ortsnetzwerk bedingen, ähnlich wie bei aktuellen Kupferkabeln, was häufiges Spleißen für Abzweigungen und häufigen Zugang in die Umhüllung erfordert. Die Kabel 20-20 gemäß Erfindung sprechen diesen Bedarf an. Die Kabelstruktur beschleunigt den Zutrittsdurchbruch in die Umhüllung und verkürzt die Installationszeit vor Ort.
Für das vollständig dielektrische Umhüllungssystem 40 können bei gespannter (praller) Umhüllung mitten in der Spanne Zutrittsdurchbrüche gemacht werden, ohne die Verstärkungsglieder zu zerschneiden. Die zwei Reißschnüre 45-45, welche neben den Glasstäben liegen, werden freigelegt, indem man die äußere Ummantelung über den Stäben auf ungefähr 2 Zoll abrasiert. Dann werden die Reißschnüre gezogen und, geführt von den Stäben, wird die äußere Ummantelung in Hälften geschnitten. Die Ummantelungshälften werden zusammen mit dem wasserblockierenden Band 44 vom Kernrohr geschält und dabei die fortlaufenden Verstärkungsglieder freigelegt. Das legt den Kabelkern frei und gewährt direkten Zugang zu den optischen Fasern.
Kabel, die die Erfindung verkörpern, wurden einer Batterie von mechanischen Ausdauertests ausgesetzt, um sich von der überlegenen mechanischen Leistung in der praktischen Arbeit zu versichern, und es zeigte sich, daß sie allen diesen Anforderungen entsprechen oder sie übertreffen.
Verborgene Kabel 20-20, die die Erfindung verkörpern, wurden auch zwei destruktiven Simulationstests im Labor ausgesetzt, nämlich einem Test mit scharferen Kanten und einem dynamischen Quetschtest. Diese Tests, die die Kabel weit jenseits der normalen Belastungsraten übermäßig beanspruchen, simulieren unangebrachte und unübliche verfahren bei Unterflurverlegung von verborgenen Installationen. In beiden Tests haben die Kabel 20-20 die Leistung der Kreuzschicht-Konstruktion (cross-ply design) erreicht oder übertroffen.
Es versteht sich, daß die oben beschriebenen Anordnungen die Erfindung nur illustrieren. Andere Anordnungen können von Fachleuten getroffen werden.

Claims

1. Ein vollständig dielektrisches optisches Faserkabel (20) mit folgenden Merkmalen:

ein Kern (21), der zumindest eine optische Faser als Übertragungsmedium (24-24 ) umfaßt, ein Kernrohr (34), das den Kern umgibt, einen Mantel (46), der aus einem Kunststoffmaterial besteht und der das Kernrohr umgibt, und ein Verstärkungsgliedersystem, das eine Mehrzahl von in Längsrichtung verlaufenden Verstärkungsgliedern (60-60) umfaßt, die aus dielektrischem Material bestehen und welche zwischen dem Kernrohr und einer äußeren Oberfläche des Mantels angebracht sind, dadurch gekennzeichnet,

daß die Verstärkungsglieder in diametral entgegengesetzten Gruppen von parallelen Verstärkungsgliedern in Klustern eng zusammen liegen, wodurch sie reichlich Raum zwischen den Gruppen lassen, um direkten Zugang zu den Fasern und zum Kernrohr zu haben, und

daß die Verstärkungsglieder in jeder Gruppe mindestens ein steifes, stabartiges Teil, das in der Lage ist, sowohl Zug- als auch Druckbelastung aufzunehmen, und mindestens zwei relativ flexible Teile umfassen, wodurch das Kabel eine bevorzugte Biegefläche aufweist, um die Dehnungsenergie, welcher das Kabel ausgesetzt ist, zu minimieren.

2. Kabel nach Anspruch 1, worin die Länge der mindestens einen optischen Faser als Übertragungsmedium die Länge des Kernrohrs überschreitet.

3. Kabel nach Anspruch 1, worin jedes Verstärkungsglied Glasfasermaterial umfaßt, das mit einem harzartigen Material imprägniert worden ist.

4. Kabel nach Anspruch 1, worin jedes der stabartigen Teile ein Glasfasermaterial ist, welches mit einem Epoxidharz imprägniert worden ist und wobei die jeweiligen relativ flexiblen Verstärkungsglieder ein garnähnliches Material umfassen, das mit einem Urethan-Material imprägniert worden ist.

5. Kabel nach Anspruch 1, worin das Verstärkungsgliedersystem erste und zweite diametral entgegengesetzte Gruppen von Verstärkungsgliedern umfaßt.

6. Kabel nach Anspruch 5, worin in jeder Gruppe von Verstärkungsgliedern jedes flexible Glied einem flexiblen Glied der anderen Grupe diametral entgegengesetzt ist.

7. Kabel nach Anspruch 5, worin in jeder Gruppe von Verstärkungsgliedern ein flexibles Glied diametral entgegengesetzt zu einem flexiblen Glied der anderen Gruppe und das andere flexible Glied diametral entgegengesetzt zu dem stabähnlichen Glied der anderen Gruppe angeordnet sind.

8. Kabel nach Anspruch 5, worin in jeder Gruppe von Verstärkungsgliedern ein flexibles Glied zwischen dem anderen flexiblen Glied und dem stabähnlichen Glied dieser Gruppe angeordnet ist und das andere flexible Glied diametral entgegengesetzt zu dem anderen flexiblen Glied der anderen Gruppe liegt.