FI62737C - Telefonkabelelement - Google Patents

Description

f5Sr^l M «DKum-UTusjuucAisu 627 37 ftgTA lJ 1 ' UTLÄGGN I NGSSKRI FT ΟΔ/Of (45) C Patentti cycr.no tty 10 C2 1983 (51) Kr.»k?M*ä9 n^dö¥-B Ί3/08 SUOMI—FINLAND (21) ρκμ^ημ^μμμ—N*«MM«ekning 763351+ (22) H*k*ml*ptivt—AittBknlnHd** 22.11.76 /pi\ ' ' vr '· (23) AlkupAM—Glltlgh«t*d*g 22.11.76 (41) Tullut |ulktwkiJ — BlMt offuntllg 27.05-77 huntti- ja rekisterihallitus (44) Nlhttvttolp™ J. kuuMuHc.hu,, p*nw - poinfi?

Patent· och registentyraltan Arntkan uttagd och utl-ikrtfwn publlcarad y (32)(33)(31) Pyy<l*tty «tuoikuut —Bejird priortt·* 26.11.75 USA(US) 635639 (71) S.A. des Cableries & Trefileries de Cossonay, 1305 Cossonay-Gare,

Societe d'Exploitation des Cables Eleetriques Syst^me Berthoud Borel & Cie, 2016 Cortaillod, Cableries de Brugg S.A. , 5200 Brugg,

Sveitsi-Schweiz(CH) (72) Claude Guignard, Saint Genis Pouilly, Ranska-Frankrike(FR),

Maurice Poull, Meyrin, Gerard Chevrolet, Damphreux, Sveitsi-Schveiz(CH) (7*0 Oy Borenius & Co Ab (5*0 Puhelinkaapelielementti - Telefonkabelelement

Puhelinkaapelit muodostetaan aina elementeistä, joina ovat eristetyt langat, jotka on ryhmitetty parittain tai nelittäin, ja joita sanotaan vastaavasti pareiksi tai nelikierteiksi. Parissa voi olla joko läksi sama-akselista johdinta tai kaksi kierukkamaisesti kierrettyä lankaa. Viimeksi mainitussa tapauksessa niitä sanotaan symmetrisiksi pareiksi. Nelikierteet on muodostettu joko neljästä kierretystä langasta (tähti-nelikierre) tai kahdesta kierretystä lankaparista, jotka puolestaan on kierretty, ja jotka tunnetaan nimellä ΏΜ-nelikierre (Dieselhorst-Martin), jota myös sanotaan symmetrisistä pareista muodostetuiksi nelikierteiksi. Nämä parit tai nämä nelikierteet muodostavat kaapelin yksikköpiirit. Keksinnön kohteena ovat erikoisesti tähtinelikierteet, DM-nelikierteet ja symmetriset parit.

Kaapeliin ryhmitettyjen johtimien läheisyys johtaa siihen, että puhelin-piirit eivät ole täysin riippumattomia toisistaan. Esiintyy piirien välisiä vaikutuksia, joten määrätyssä piirissä voi esiintyä loissignaale-ja, jotka aiheutuvat muissa piireissä kulkevista signaaleista. Tätä ilmiötä sanotaan ylikuulumiseksi ja se todetaan käytännössä siitä, että voidaan kuulla naapuripiirin kautta välittynyt puhelu.

Ylikuulumiseen vaikuttavat yksikköpiirien sähköinen resistanssi, näiden piirien kapasitanssi ja varsinkin niiden kapasitanssiepäsymmetria. Nämä samat parametrit vaikuttavat myös lineaariseen vaimennukseen, joka 2 6?737 osoittautuu välitetyn puhelun äänitason vaimenemisena, jonka ilmeisesti on oltava mahdollisimman pieni.

Piirin sähköinen resistanssi määräytyy parametreista, joita voidaan melko helposti hallita, ja joita ovat johtimena käytetyn metallin ominaisresistanssi, tämän resistanssin vakiona pysyminen johtoa pitkin, ja johtimen mitat.

Kapasitanssi ja kapasitanssiepäsymmetriat, joiden vaikutus on määräävänä ylikuulumistapauksissa, riippuvat käytetyn eristeen dielektrisyysvakios-ta, joka on mitattavissa ja toistettavissa oleva parametri, mutta ne riippuvat myös muista paljon vaikeammin hallittavista parametreista, jotka liittyvät nelikierteen geometriseen rakenteeseen. Tämä rakenne muodostuu siten, että nelikierteen langat kootaan kierukaksi, ja on selvää, että on hyvin vaikeaa tarkasti valvoa tällaista rakennetta ja ennen kaikkea taata, ettei tapahdu mitään lankojen keskinäistä siirtymistä nelikierteessä kaapelin myöhemmissä valmistusvaiheissa.

Johtimet on, kuten tunnettua, kauan eristetty kierukkamaisesti käärityn paperinauhan avulla, mutta tämä suhteellisen helposti särkyvä eriste, jonka käyttö on hidasta ja joka monimutkaistaa punontaa, on nyttemmin korvattu muovieristeellä, joka sijoitetaan paikoilleen pursottimien avulla.

Tämän muovieristeen haittana on kuitenkin muovin suurempi dielektrisyys-vakio, mikä pakottaa suurentamaan eristeen paksuutta saman lineaarisen vaimennuksen saavuttamiseksi.

Näiden, itse eristeen luonteesta aiheutuvien haittojen lisäksi voidaan mainita kaksi muuta haittaa, jotka välillisesti aiheutuvat muovieris-teestä. On vaikeaa varmasti saada johdin sijoittumaan keskeisesti vaippaan, jonka pursotin muodostaa. Tällainen epäkeskisyys vaikuttaa pitkin langan koko pituutta ja aiheuttaa kapasitanssiepäsymmetriaa. Siinäkin tapauksessa, että tämä vika on käytännöllisesti katsoen olematon, on muovivaipalla eristetyistä langoista valmistettujen nelikiertei-den rakenteellinen stabiilisuus heikko muovivaippojen välisen pienen kitkakertoimen takia, koska langat pääsevät siirtymään paikoiltaan ja aiheuttamaan kapasitanssiepäsymmetriaa, varsinkin kaapelin niissä valmistusvaiheissa, jotka suoritetaan itse nelikierteiden valmistuksen jälkeen.

3 67 7 3 7

Paperieristeiden vastakohtana muovieristeet eivät suojaa kaapelia veden sisääntunkeutumiseita siinä tapauksessa, että kaapelin vaippa vahingoittuu.

Lukuisten esitettyjen ratkaisujen joukossa on brittiläisessä patentissa no 1.408.068 ehdotettu kiinnitettäväksi muovivaipan ympärille sellu-loosakuituja, joiden on muodostettava vettä hylkivä vyöhyke vaipan ympärille, ja jotka kykenevät paisumaan veden ollessa läsnä ja tällöin muuttumaan tiivisteeksi, joka estää veden etenemisen pitkin kaapelia. Tämän ratkaisun mukaan muovivaipan tarkoituksena on eristää sillä ympäröity sähköjohdin, kun taas selluloosakuitujen tehtävänä on estää veden tunkeutuminen pitkin kaapelia selluloosan vesihakuisen ominaisuuden ansiosta.

Tämän keksinnön tarkoituksena on parantaa puhelinpiirien kapasitanssi-symmetriaa sellaisten lankojen avulla, joiden eristysvaippa on ympäröity lukuisilla kuiduilla.

Keksinnön kohteena on näin ollen puhelinkaapelielementti, joka on muodostettu vähintään yhdestä parista kierukkamaisesti kierrettyjä sähköjohtimia, ja joka tunnetaan siitä, että siinä yhdistelmänä on jokaista mainittua johdinta ympäröivä eristysvaippa, joukko kuituja, jotka on upotettu jokaisen mainitun vaipan paksuuteen siten, että ne ulkonevat joka suuntaan näiden vaippojen ympärille, jolloin näiden kuitujen pituudet ja niiden tiheys on valittu siten, että nämä johtimet tulevat pysytetyiksi määrätyn etäisyyden päässä toisistaan, joka etäisyys riippuu näiden johtimien välisestä halutusta kapasitanssista, ja näiden kuitujen keskipituudet samoin kuin tiheys, jolla ne on upotettu mainittuihin vaippoihin, on valittu vakioiksi siten, että mainittu etäisyys pysyy säännöllisenä pitkin kaapelielementin koko pituutta, ja näiden kuitujen ulkonevat osat muodostavat välineet tietyn johtimen vaipan kietomiseksi toisen johtimen vaippaan siten, että molempien vierekkäin olevien vaippojen kuidut kietoutuvat toisiinsa niin, että kierukan nousu pysyy säännöllisenä pitkin kaapelielementin koko pituutta.

Keksinnön mukaan valmistetut puhelinkaapelin elementit ovat osoittaneet, että riippumatta käytettyjen kuitujen luonteesta näiden määrätyn keskipituuden omaavien, vaippaan vakiotiheydellä upotettujen kuitujen läsnäolo mahdollistaa johtimien välisen, halutusta kapasitanssista riippuvan 4 62737 etäisyyden pysyttämisen, ja tekee tämän kapasitanssin aivan yllättävän symmetriseksi, mikä on sangen vaikeasti saavutettavissa pursotetulla eristeellä. Kaapelien osakimppujen ja kaapeleiden tultua valmistetuiksi keksinnön mukaisista pareista tai nelikierteistä on lisäksi todettu, että nämä elementit eivät ole valmistuksen yhteydessä millään tavoin muuttaneet muotoaan sen ansiosta, että kuidut ovat kietoutuneet toisiinsa johtimien vierekkäisissä vyöhykkeissä, päinvastoin kuin mitä tapahtuu kaikkia muita tunnettuja eristeitä käytettäessä, jotka sallivat kierrettyjen johtimien siirtymisen toisiinsa nähden kaapelinvalmistuksen myöhemmissä vaiheissa.

Näiden etujen tärkeys samoin kuin niihin liittyvät muut edut selitetään seuraavassa vielä lähemmin oheisen piirustuksen perusteella, joka kaaviollisesti ja esimerkkinä esittää keksinnön kohteena olevan kaapeli-elementin erästä suoritusmuotoa ja kahta vaihtoehtoa.

Kuvio 1 näyttää perspektiiviesityksenä yhtä paria.

Kuvio 2 esittää poikkileikkauksena erästä vaihtoehtoa, jona on symmetrisistä pareista muodostettu nelikierre.

Kuvio 3 esittää poikkileikkauksena erästä toista vaihtoehtoa, jona on tähtinelikierre.

Kuvio 1 esittää paria 25, joka on muodostettu kahdesta langasta 24, jotka on kierretty kierukaksi vakionousua soveltaen.

Molemmissa näissä langoissa on johdin 2, joka on päällystetty muovia olevalla eristysvaipalla 19, johon on ankkuroitu lukuisia kuituja 21.

Tämä pari 25 on tarkoitettu puhelinkaapelinelementiksi, joka muodostaa puhelinpiirin tai -johdon. Kuten tästä kuviosta 1 nähdään, kietoutuvat eristysvaippoja 19 peittävät kuidut 21 toisiinsa pitkin kierrettyjen lankojen vierekkäisiä osia. Näin ollen nämä kuidut toimivat johtimien 2 ympärille muodostettujen eristysvaippojen välisinä välikappaleina. Johtimien halkaisija on tässä tapauksessa 0,6 mm, ja vaipat ovat sopivasti , 62737 paisutettua polyetyleeniä, jonka paksuus on noin 0,2 mm. Kuitujen keskipituus on noin 1 mm, ja niiden halkaisija on 25 denieriä. Poly-etyleenikerros varmistaa hyvän mekaanisen lujuuden ja riittävän sähköisen eristyksen. Kuidut ovat sopivasti selluloosakuituja, jotka kuivina varmistavat hyvän eristävän resistanssin ja antavat pienen dielektrisyys-vakion, joka on pienempi kuin pelkän muovimateriaalin dielektrisyys-vakio.

Kaapelin vaipan vahingoittuessa ja veden tunkeutuessa kaapeliin näillä kuiduilla on kaksinkertainen tehtävä: ensinnäkin selluloosan ominaisuutena on paisua kosteuden vaikutuksesta, mikä erittäin tehokkaasti hidastaa veden vaellusta kimppuun. Vahingoittuneet pituudet, jotka on korvattava uusilla, tulevat täten lyhyemmiksi,

Toiseksi kuitujen upottaminen johtimia ympäröivään eristävään vaippaan johtaa kosteuden esiintyessä johtimien eristysresistanssin huomattavaan pienenemiseen, mikä mahdollistaa vian tarkan paikallistamisen sähkömittauksen avulla. Voidaan siis yksinkertaisesti ja taloudellisesti jatkuvasti valvoa kaapelivaippojen kuntoa ja paikallistaa mahdolliset viat.

Toisiinsa kietoutuvat kuidut määräävät johtimien välisen etäisyyden ja näin ollen kapasitanssin arvon. On ennen kaikkea todettu erinomainen kapasitanssisymmetria, jonka kuitujen läsnäolo on aa tanut langoille.

Tässä yhteydessä voidaan huomauttaa, että kuitujen pituudet voivat hiukan vaihdella, edellyttäen, että kaikkien kuitujen keskipituus pysyy vakiona pitkin langan koko valmistuspituutta, ja että tämä keskipituus on sovitettu lankojen välisen halutun kapasitanssin mukaan. Vaippaan upotettujen kuitujen tiheys on tietenkin myös pidettävä likimain vakiona. Tämä tiheys on tässä esimerkissä suuruusluokkaa 400 g/km. Kapasitanssi-symmetria on huomattavan hyvä siinä tapauksessa, että nämä ehdot täytetään.

Muut tekijät vaikuttavat samaan suuntaan. Näistä mainittakoon, että vaippaa ei ole valmistettu pursottamalla vaan sulattamalla jauhetta, joka on sovitettu koko johtimen ympärille, kuten edellä mainitussa patentissa on selitetty. Tässä tapauksessa, kuten kuitujenkin suhteen, jauheen rakeisuuden pienet epäsäännöllisyydet eivät vaikuta kapasitanssi-symmetriaan edellyttäen, että nämä epäsäännöllisyydet jakautuvat sattumanvaraisesti. Vaipan keskipaksuus ja langan keskiöityminen eivät missään tapauksessa voi edustaa järjestelmällistä virhettä, kuten puoles- 6 62737 taan voi tapahtua pursuttamalla muodostettujen vaippojen yhteydessä, jolloin nämä virheet johtavat luvattomaan kapasitanssiepäsymmetriaan. Toisiinsa kietoutuessaan vaipan kuidut toimivat kiinnityselementteinä, jotka estävät kierrettyjen lankojen suhteellisen siirtymisen, joka voisi tapahtua varsinkin kaapelin valmistusvaiheiden aikana, ja joka voisi aiheuttaa kierretylle lankaparille alkuaan annetun muodon muuttumista, joka puolestaan voi johtaa ylikuulumiseen.

Kuvio 2 esittää symmetristä parinelikierrettä, joka on muodostettu kahdesta parista 25, jotka ovat samanlaiset kuin kuvion 1 näyttämät, ja jotka keskenään on kierretty kierukaksi, jolloin tämä nelikierre puolestaan on osana kimpussa, joka kaaviollisesti on esitetty ympyrä-kaarenosalla 26.

Kuvio 3 esittää poikkileikkauksena tähtinelikierrettä 25', joka on muodostettu neljästä langasta 24, jotka on kierretty kierukaksi siten, että nelikierteen poikkileikkaus voidaan sijoittaa neliöön. Eräs lisäetu voidaan saavuttaa tähtinelikierteen yhteydessä, koska huomataan, että tällä tavoin kierrettyjen lankojen toisiinsa liittyvissä vyöhykkeissä kuidut 21 kietoutuvat toisiinsa ja ulottuvat kanavassa, joka on muodostunut nelikierteen poikkileikkauksen keskustaan, mikä varsinkaan ei ole asianlaita eristyspaperia käytettäessä. Tästä syystä kokeet, joissa on tutkittu veden etenemistä pitkin kaapeleita, jotka on valmistettu selluloosakuiduilla ympäröidyistä langoista, ovat antaneet huomattavasti parempia tuloksia kuin vertailukokeet, jotka on suoritettu saman rakenteen omaavilla kaapeleilla, joissa käytetään paperieristystä. Tähtinelikierteen kanavaan ulottuvat selluloosakuidut sulkevat paisues-saan tämän kanavan, saattamalla paperin, joka kuivana jättää tämän kanavan tyhjäksi, paisumaan melko nopeasti tämän saman kanavatilan sulkemiseksi.

On todettu, että keksinnön mukaan valmistetut nelikierteet muuttavat paljon vähemmän muotoaan kuin paperi- ja muovieristeellä varustetut nelikierteet.

Niiden etujen lisäksi, jotka liittyvät sähköisiin ominaisuuksiin, samoin kuin selitetyn kaapelielementin hydrauliseen suojaamiseen siinä tapauksessa, että kuidut ovat vesihakuista materiaalia, voidaan lisäksi mainita mekaaniset ja käytännölliset edut, jotka helpottavat kaapelin asennusta ja käyttöä.

Claims (2)

7 62V37 Keksinnön mukaan saatu kaapeli on kevyempi ja taipuisampi kuin tavanomainen muovieristeinen kaapeli, koska keksinnön mukaisessa tapauksessa muovivaippa muodostaa vain osan eristeestä, kun taas toinen osa saadaan syntymään vaippojen väliin muodostetusta tilasta. Punosten valmistus helpottuu, verrattuna paperieristeeseen, joka purkautuu, ja nämä punokset voidaan ilman muuta valmistaa auto-maat t ikoneissa.

1. Puhel inkaapel ielement t i , joka on muodostettu vähintään yhdestä parista kierrukkamaisesti kierrettyjä sähköjohtimia , jossa elementissä on jokaista mainittua johdinta ympäröivä muovinen eristys-vaippa, sekä joukko kuituja, jotka sopivasti ovat selluloosakuituja, jotka on upotettu jokaisen mainitun vaipan paksuuteen siten, että ne ulkonevat harjamaisesti joka suuntaan näiden vaippojen ympärille, tunnettu siitä, että eristyskerrokseen upotettujen kuitujen tiheys pidetään niin pienenä, että vierekkäisten johtimien välisessä tilassa kunkin johdon kuidut ulottuvat toisen johtimen kuitujen juureen saakka niin, että vierekkäiset johdot vastakkain kuituihinsa nojaten mainitussa välitilassa tukeutuvat kunkin viereisen johtimen kuitujen juureen, jolloin johtimien pituussuunnassa johtimien välinen etäisyys pysyy vakiona valmistuksesta johtuvista kuitujen pak-suusvaihteluista huolimatta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen elementti, tunnettu siitä, että mainitun vaipan paksuus on suuruusluokkaa 0,2 mm, että kuidut ovat selluloosaa jolloin niiden pituus on suuruusluokkaa i mm, niiden poikkileikkauksen pinta-ala on suuruusluokkaa 1,7 x 10“3 mm2 ... 2,2 x 10~3 mm2 ja niiden sijoitustiheys mainitulla vaipalla kuitujen juurella on suuruusluokkaa 50/mm2.