DE8234075U1 - Kabelzugvorrichtung mit Zugkraftmeßeinrichtung - Google Patents

Description

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DIPL. ING. H. SCHAEFER Telegrammadresse:patentiwe

DIPL. PH YS. K. SCHAEFER _Ι)ΛΠΛ, 2. Dezember 1982

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Jakob Thaler KG GmbH & Co. Kabelverlege- und Spulmaschinenfabrik,
2357 Weddelbrook bei Bad Bramstedt.

Kabelzugvorrichtung mit Zugkraftmeßeinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Kabelzugvorrichtung der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art.

Kabel, wie beispielsweise Fernmeldekabel der Post müssen beim Verlegen von ihrem Ende her gezogen werden. Sie verlaufen dabei von einer Kabeltrommel, von der sie abgezogen werden über längere Strecken von bis zu mehreren Kilometern und durchlaufen dabei unter Umständen mehrere Biegungen sowie lange enge Kabelschächte, die zumeist nur geringfügig größeren Durchmesser aufweisen als das Kabel selbst. Dabei treten erhebliche Reibungskräfte auf, so daß unter Umständen mit hoher Kraft von bis zu einigen tausend kp gezogen werden muß.

) Andererseits ist die Zugbelastbarkeit insbesondere der empfindlichen Fernmeldekabel beschränkt. Um diese Zug- i belastungsgrenze nicht zu überschreiten, sind "Kabelzug- ^ vorrichtungen der eingangs genannten Art üblicherweise *■_ mit Zugkraftmeßeinrichtungen ausgestattet, die eine Überwachung der Zugkraft gestatten.

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Bekannte Kabelzugvorrichtungen weisen an der Winde angeordnete Meßeinrichtungen auf, die dort die von der
Winde auf das Zugseil ausgeübte Zugkraft überwachen.

Es stellt sich aber häufig heraus, daß beim Ziehen von Kabeln über längere Strecken durch enge Schächte die
Reibungskräfte so groß werden, daß mit einer Zugkraft
von etwa, der Größe der höchst zulässigen Kabelbelastbarkeit gezogen werden muß. Der Zugkraftspielraum kann dann bis auf null schrumpfen, so daß die Meßeinrichtung außerordentlich empfindlich ausgebildet und sehr genau überwacht werden muß. Dennoch sind Kabelbeschädigungen nicht zu vermeiden.

So kann beispielsweise beim Verlegen von Glasfaserkabeln, die neuerdings an Bedeutung gewinnen, eine maximale Zugbelastbarkeit des Kabels von weniger als 100 kp vorgeschrieben sein. Beim Verlegen kann es sich herausstellen, daß an bestimmten Verlegestücken die erforderliche Zugkraft diesen Wert überschreitet. Ein Verlegen ist dann nicht mehr oder nur über Einschaltung von Zwischenstationen möglich.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher
darin, eine Kabelzugvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der das Verlegen zugempfindlicher Kabel über große Strecken vereinfacht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen
des Kennzeichnungsteiles des Anspruches 1 gelöst.

Die Erfindung geht von dsr Erkenntnis aus, daß die erforderliche Zugkraft sich aus Reibungswiderstähden zusammensetzt, die sowohl beim Kabel als auch beim Zugseil auftreten. Bei dünnen Kabeln, z. B. Glasfaserkabeln, kann

der Durchmesser des Kabels nur unwesentlich größer sein als der des Zugseiles. Es fallen also beim Kabel und beim Zugseil vergleichbar große Reibungskräfte an. Da sich im Verlaufe des Ziehvorganges auf der Verlegestrecke das Längenverhältnis zwischen Kabel und Zugseil laufend verschiebt, ändert sich bei Einhaltung einer von der Winde her auf das Zugseil aufgebrachten konstanten Zugkraft die tatsächlich an der Kupplungseinrichtung auf das Kabelende ausgeübte Zugkraft ständig. Der Bedienungsmann an der Winde weiß also nie, welche Zugkraft tatsächlich auf das Kabel ausgeübt wird.

Erfindungsgemäß wird die Zugkraft an der Kupplungseinrichtung, also zwischen Zugseil und Kabel bestimmt, wobei der durch Reibungswiderstände des Zugseiles anfallende Zugkraftanteil unberücksichtigt bleibt. Es wird also tatsächlich nur der auf das Kabel ausgeübte Zugkraftanteil zur Anzeige gebracht. Daher kann die Überwachung der Zugkraft auf etwaige Überlastungen des Kabels erheblieh genauer erfolgen, ohne daß die Zugkraftmeßeinrichtung genauer ausgebildet werden muß. Ferner erhöht sich der in der Regel zur Verfügung stehende Abstand zwischen der angezeigten Zugkraft und der Belastungsgrenze des Kabels, so daß zumindest im ersten Teil des Ziehvorganges mit wesentlich geringerer Sorgfalt und viel schneller gezogen werden kann. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere für hochempfindliche Kabel, wie z. B. Glasfaserkabel geeignet.

Als Signalkabel zur Übertragung des Kraftsignales von der während des Verlegevorganges zumeist unzugänglichen Kupplungseinrichtung zu einer Anzeigeeinrichtung kann in einfacher Weise das verlegte Kabel selbst verwendet werden. Vorteilhaft wird jedoch gemäß Anspruch 2 das Zugseil als Signalkabel verwendet bzw. mit einem solchen

versehen. Die Meßeinrichtung kann dann in vorteilhafter

Weise am Ende des Zugseiles, also unmittelbar an der

Winde im Überwachungsbereich des Bedienungsmannes vorgesehen sein.

Vorteilhaft ist gemäß Anspruch 3 dem Zugseil ein Signalkabel eingeflochten, wodurch das Verleger, und Ziehen eines parallel und getrennt zum Zugseil verlaufenden Signalkabels entfällt.
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Dabei erfolgt vorteilhaft die signalkabelendseitige Signalübertragung gemäß Anspruch 4.

Weiterhin vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Kabeliugvorrichtung gemäß Anspruch 5 ausgebildet. Eine derartige Ausbildung des Kraftaufnehmers hat sich als hochgenau und robust erwiesen. Vorteilhaft ist. dabei am Kraftaufnehmer ein über eine zusätzliche Versorgungsleitung des Signalkabels versorgter Vorverstärker vorgesehen, der die ungestörte Signalübertragung über längere Strecken sowie gegebenenfalls Kontaktwiderstände erleichtert.

Weiterhin vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Kabelzugvorrichtung gemäß Anspruch 7 ausgebildet. Der üblicherweise vorgesehene Drallausgleicher weist eine Drehlagerung mit Achse in Zugrichtung auf, mit der im Zugseil bei Belastung auftretender Drall aufgefangen und vom drallempfindlichen Kabel ferngehalten wird. Die bei Zugbelastung auf Dehnung beanspruchte Achse des Drallausgleichers kann vorteilhaft zur Dehnungs-, also Kraftanzeige, verwendet werden.

Dabei ist die Achse vorteilhaft als Rohrstück ausgebildet. Dies bildet den Vorteil höherer Dehnungsempfindlichkeit sowie die Möglichkeit, bei vorrichtungsbedingt gleichen

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Außenabmessungen durch Wahl der Wandstärke den Kraftaufnehmer unterschiedlichen Meßbereichen auf einfache Weise anpassen zu können.

In den Zeichnungen ist die Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1: die Verlegung eines Kabels durch einen Kabel-

schacht und
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Fig. 2: die Kupplungseinrichtung zwischen Zugseil und

Kabel.

In Figur 1 ist schematisch die Verlegung eines Kabels dargestellt. Das Kabel 1 wird dabei von einer Kabeltrommel 2 abgezogen. Im dargestellten Beispiel wird das Kabel durch einen geschnitten dargestellten Kabelschacht 3 gezogen, der von erheblicher Länge Cz.B. 1 km) sein kann.

Zum Ziehen dient eine motorgetriebene Seilwinde 4, von der ein Zugseil 5 gezogen wird, daß über eine Kupplungsein richtung 6 an einen das Kabelende 7 haltenden Ziehstrumpf 8 angeschlossen ist.

wie bei dieser Technologie üblich, ist die Kupplungseinrichtung 6 aus zwei gegeneinander verdrehbaren teilen gebildet und wirktals Drallausgleicher,um die Übertragung von Drehbewegungen des Zugseiles 5 auf das Kabel 1 zu

verhindern.
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Die Darstellung der Figur 1 ist stark schematisiert, insbesondere hinsichtlich der Kabel- und Zugseildurchmesser der besseren zeichnerischen Darstellung halber im Maßstab vergrößert. Bei einem relativ dünnen Glasfaserkabel von z.B. 10 mm Durchmesser, für das die erfindungsgemäße Kabelzugvorrichtung besonders geeignet ist, liegen die dargestellten relativen Durchmesserverhältnisse vor,

wobei das Zugseil 5 etwa denselben Durchmesser wie das Kabel aufweist und der Kabelschacht 3 einen Innendurchmesser hat, der nur wenige Millimeter größer ist. Daraus resultieren insbesondere bei erheblicher Länge des Kabelschachtes erhebliche Reibungskräfte, die große auf das Kabel auszuübende Zugkräfte erfordern.

Das Grundprinzip der vorliegenden Erfindung kann an Hand der Figur 1 erläutert werden:

Die auf das Kabelende 7 vom Zugseil 5 her ausgeübte Zugkraft wird direkt an der Kupplungsstelle, nämlich in der Kupplungseinrichtung 6, ermittelt. Bei der Ermittlung der Zugkraft wird daher nur die tatsächlich auf das Kabel ausgeübte Komponente berücksichtigt. Derjenige von der Seilwinde 4 auszuübende Zugkraftanteil, der nur zur Überwindung von am Zugseil 5 auftretenden Reibungskräften dient, bleibt dabei unberücksichtigt. Daraus ergeben sich die eingangs geschilderten Vorteile.

Die Ermittlung der Zugkraft an der Kupplungsstelle kann auf vielfältige Weise z.B. mittels Federwaagen oder dergleichen erfolgen, die beispielsweise in der Kupplungseinrichtung 6 vorgesehen sind. Die Signalübertragung von der zumeist unzugänglichen Kupplungseinrichtung 6 zu einem Anzeigegerät kann ebenfalls auf unterschiedliche Weise erfolgen, beispielsweise über eine Funkverbindung bzw. über das ohnehin zur Signalübertragung ausgerüstete

Kabel 1.
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Vorteilhaft erfolgt die Signalübertragung über das Zugseil 5 zur Seilwinde 4, an der die gewonnenen Informationen benötigt werden. Vorteilhaft ist dabei im Zugseil 5 ein Signalkabel 9 eingeflochten, das an der Seilwinde 4 über einen Schleifringbertrager 10 an ein Anzeigeinstrument 11 angeschlossen ist. Auf diese Weise wird die

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ständige Überwachung der Zugkraft durch den Bedienungsmann der Winde gewährleistet bzw. kann deren Antrieb mit automatischer Steuerung versehen werden.

Eine vorteilhafte Ausbildung des elektrischen Kraftaufnehmers an der Kupplungseinrichtung 6 ist in Figur 2 dargestellt.

Die als Drallfänger ausgebildete Kupplungseinrichtung 6 10 ist an den Enden mit Querstangen 12 und 13 versehen^ an denen das Zugseil 5 bzw. der das Kabel 1 erfassende

Ziehstrumpf 8 mit entsprechend ausgebildeten Schlaufen angreifen.

Die zugseil5eitige Querstange 12 sitzt in einem Rohrgehäuseteil 14, das sich in Zugrichtung mit einem inneren Absatz auf einem Teller 15 abstützt, der auf dem ;:ugseilseitigen Ende einer Rohrachse 16 verschraubt ist. Am kabelseitigen Ende der Rohrachse 16 ist ein zweiter Teller 17 aufgeschraubt, auf dem sich über ein in Zugrichtung belastetes Drehlager 18 ein mit entsprechendem Innenflansch versehenes Endrohr 19 abstützt. Das Rohrgehäuse 14 und das Endrohr 19 grenzen mit möglichst guter Abdichtung aneinander, um die innen liegenden Teile der Kupplungseinrichtung 6 vor Verschmutzung zu schützen.

Rohrgehäuse 14 und Endrohr 19 sowie die daran befestigten Querstangen 12 und 13 sinJ über das Drehlager 18 leicht verdrehbar aneinander befestigt, wobei die Zugkraftübertragung allein über die Rohrachse 16 erfolgt.

Bei Zugkraftbeaufschlagung erfährt die Rohrachse 16 eine Längung, die mit auf die Rohrachse aufgeklebten Dehnungsmeßstreifen 20 in elektrische Parameter gewandelt wird,

die über entsprechende in einem Kanal 21 verlaufende

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Leitungen einem Vorverstärker 22 zugeführt wird.

Der Vorverstärker 22 sitzt unter einer Abdeckung 23 vor Verschmutzung geschützt und ist über das Signalkabel 9 an die Anzeigeeinheit 11 angeschlossen.

Je nach dem gewünschten Meßbereich sowie der Empfindlichkeit der vorgesehenen Dehnungsmeßstreifen 20 kann die Rohrachse 16 mit unterschiedlicher Wandstärke vorgesehen sein. An Stelle einer Rohrachse kann ?.uch eine Vollstabachse vorgesehen sein.

Die Dehnungsmeßstreifen 20 können in unterschiedlicher Anordnung auf der Achse 20 vorgesehen sein, beispielsweise wie im dargestellten Beispiel vier Dehnungsmeßstreifen in bekannter Brückenschaltung.

Bei Ausführung der Kupplungseinrichtung mit Dehnungsmeßstreifen können diese an Stelle auf einer in Längsrich·^ tang zugbeaufschlagten Achse auch auf anders ausgebildeten Dehnungsgliedern aufgebracht sein, die beispielsweise auf Biegung beansprucht werden.

Die Kupplungseinrichtung kann auch ohne Drallausgleich-²^ funktion starr ausgebildet sein.

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Patentanwälte": ";::"""' TMDT TXTr- UCrUArtrD TELEFON (040) 6 56 20 Sl DIrL. IJN G. H. aCHAlLiIliK Telegrammadresse: patenti we DIPL. PHYS.K. SCHAEFER DATLM 2. Dezember 1982 UNSER ZEICHEN KSCH/N PATENTANWALTESCHAEFER. POSTFACH 70 15 42. D-J HAMBURG 70 IHR ZEICHEN. Jakob Thaler KG GmbH & Co. Kabelverlege- und Spulmaschinenfabrik, Weddelbrook bei Bad üramstedt. ANSPROCHE:

1. Kabel zugvorrichtung mit einem von einer angetriebenen Winde gezogenen Zugseil, einer das Kabelende mit dem Seilende verbindenden Kupplungseinrichtung und einer Zugkraftmeßeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrischer Kraftaufnehmer (16,20) an der Kupplungseinrichtung (6) vorgesehen und mit einer stationären Auswerteinrichtung (11) verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugseil (5) als/mit Signalkabel (9) ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch geksnnzeichnet, daß das Zugseil (5) ein eingeflochtenes Signalkabel (9) aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das windenseitige Ende des Signalkabels (9) über einen Schleifringübertrager (10) an der Windentrommelachse an uie Meßeinrichtung (11) angeschlossen ist.

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5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftaufnehmer als Dehnungsmeßstreifenaufnehmer (20) ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Aufnehmer (6) ein über das Signalkabel (9) versorgter Vorverstärker (22) integriert ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6 mit

einer einen Drallausgleicher aufweisenden Kupplungs

einrichtung, dadurch gekennzeichnet,daß die Dehnungsmeßstreifen (20) auf der das Drehlager des Drallausgleichers (6) in Zugrichtung durchsetzenden, an den Enden (15,17) auf Dehnung belasteten Achse (16) angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse als Rohrstück (16) ausgebildet ist.