NL9001618A - Methode en inrichting voor het installeren van een kabel in een kabelduct. - Google Patents

Description

Methode en inrichting voor het installeren van een kabel in een kabelduct.

A. Achtergrond van de uitvinding 1. Gebied van de uitvinding

De uitvinding ligt op het gebied van het installeren van een kabel in een buisvormige kabelduct. Meer in het bijzonder behelst de uitvinding een nieuwe installatiemethode en een inrichting voor het ten uitvoer brengen van deze methode.

2. Stand van de techniek

Bij de tot op heden bekende kabelinstallatiemethoden kunnen in het algemeen twee soorten worden onderscheiden. Een eerste soort onderscheidt zich hierin, dat een kabel in de duet wordt getrokken door op het voorste uiteinde van de kabel een trekkracht uit te oefenen. Een dergelijke methode, waarbij dit geschiedt met behulp van aan het voorste kabeluiteinde bevestigde lierdraad, is bijvoorbeeld bekend uit referentie [1] (zie onder C.). Een methode, waarbij dit geschiedt met behulp van een aan het kabeluiteinde bevestigde trekplug, welke in de duct met perslucht wordt bekrachtigd, is bijvoorbeeld bekend uit referentie [2]. Een nadeel van een methode van deze eerste soort is, dat tengevolge van de spanning in de kabel de benodigde trekkracht exponentieel toeneemt in de vrijwel altijd aanwezige bochten of slingeringen in de duet. De tweede soort van methoden onderscheidt zich daardoor, dat de trekkracht zoveel mogelijk over de gehele lengte van de kabel in de duct wordt verdeeld. In een uit referentie [3] bekende methode van deze tweede soort wordt dit bereikt met behulp een krachtige luchtstroom, welke langs de kabel in de duet wordt geblazen. Een dergelijk verdeelde trekkracht wordt, zoals verder nog bekend uit referenties [4] en [5], eventueel nog aangevuld met een lokaal uitgeoefende duwkracht, indien de te installeren kabel daarvoor voldoende stijfheid bezit. Hoewel met een methode van de tweede soort zeer acceptabele kabellengten aan een stuk zijn te installeren, blijft de installatiesnelheid door de aard van de methode echter beperkt.

B. Samenvattine van de uitvinding

De uitvinding beoogt te voorzien in een methode voor het invoeren van een kabel in een kabelduct, waarbij de krachten die nodig zijn voor de voortbeweging van de kabel in de duet in hoofdzaak volgens een ander principe worden opgewekt, dan tot op heden gebruikelijk, waarmee veel hogere installatiesnelheden zijn te bereiken. Wanneer echter een kabel een veel hogere snelheid, dan tot nu gebruikelijk is, heeft in de richting van installatie, dan moet met twee effecten, welke bij lage snelheden geen rol van betekenis spelen, nu wel degelijk rekening worden gehouden. Het eerste effect is het optreden van middelpuntvliedende krachten in bochten. De middelpuntvliedende kracht in een bocht is omgekeerd evenredig met de buigstraal van de bocht. In de kabel heerst echter ook een spankracht, welke in zo'n bocht een naar binnen trekkende component heeft, die eveneens omgekeerd evenredig is met genoemde buigstraal. In de praktijk blijkt, dat bij een gegeven spankracht in de kabel steeds een snelheid kan worden gevonden, waarbij genoemde middelpuntvliedende krachten in elke bocht worden gecompenseerd.

Het tweede effect is, dat een kabel, die een hoge snelheid heeft in zijn lengterichting, op grond van zijn trage massa een grote kinetische energie bezit waardoor deze in die richting kan doorglijden, waarbij als gevolg van het kabelgewicht optredende wrijvingskrachten worden gecompenseerd. Bij dit doorglijden zijn en blijven alle krachten op een gelijkmatige wijze over de hele lengte van de kabel verdeeld, zodat zich daarbij lokaal geen extra spankracht in de kabel kan opbouwen. De uitvinding berust op een geschikte combinatie van deze twee effecten.

Een methode voor het invoeren van een kabel in een kabelduct vanaf een invoeruiteinde van de kabelduct in de richting van een uitvoeruiteinde omvat daartoe volgens de uitvinding de volgende stappen: het inbrengen van een voorste uiteinde van de in te voeren kabel in het invoeruiteinde van de duet; het versnellen van dit voorste uiteinde en volgende porties van de kabel in de richting van het uitvoeruiteinde, onder het voortdurend toevoeren van verdere porties kabel aan het invoeruiteinde van de duet; het bij het bereiken van een zekere snelheid v op zodanige spanning houden van de reeds in de duet ingevoerde porties van de kabel, dat bij de snelheid v en genoemde spanning middelpuntvliedende krachten in bochten en naar binnen trekkende componenten van spankrachten in de kabel ter plaatse van die bochten elkaar compenseren, waarbij het toevoeren van de verdere porties kabel geschiedt met dusdanige toevoersnelheid, dat het reeds in de duet ingevoerde deel van de kabel kan doorglijden op zijn raassa-traagheid. In een voorkeursuitvoering heeft de methode volgens de uitvinding verder het kenmerk volgens conclusie 2. Daarbij wordt van het feit, dat bij de snelheid v de middelpuntvliedende krachten en de naar binnen trekkende componenten van de spankrachten elkaar compenseren in elke bocht in de kabel, met voordeel gebruik gemaakt voor het tijdens het versnellen vinden van die snelheid v en het afregelen van de daarvoor benodigde toevoersnelheid voor de kabel op die snelheid v.

De uitvinding voorziet voorts in een inrichting voor het ten uitvoer brengen van de methode. Een dergelijke inrichting omvat daartoe volgens de uitvinding: - kabelopslagmiddelen voor de torsievrije opslag van een kabel, - kabelgeleidemiddelen voor het geleiden van de kabel vanaf de kabelopslagmiddelen in een vloeiende kromming in de richting van het ductinvoeruiteinde, - dwarskrachtmeetmiddelen geplaatst nabij de kabel in genoemde kromming voor het meten van een ter plaatse door de kabel uitgeoefende dwarskracht en het afgeven van een met genoemde dwarskracht overeenkomstig signaal, - kabeltoevoermiddelen voor het toevoeren van de kabel aan het ductinvoeruiteinde, welke toevoermiddelen aansluitbaar zijn op het duetinvoeruiteinde en voorzien zijn van een eerste invoeropening voor de kabel, - kabelvoortstuwingsmiddelen voor het versnellen en op snelheid houden van althans dat deel van de kabel, dat tijdens bedrijf van de inrichting de opslagmiddelen heeft verlaten, - trekkrachtmiddelen voor het uitoefenen van een trekkracht op althans dat deel van de kabel, dat zich reeds in de duet bevindt, - regelbare aandrijfmiddelen voor het aandrijven van de voortstuwingsmiddelen, - regelmiddelen voor het regelen van de aandrijfmiddelen van de voortstuwingsmiddelen in afhankelijkheid van het dwarskrachts ignaal.

In een eerste variant van een dergelijke inrichting geschiedt de kabeltoevoer vanuit een torsievrije niet gewikkelde opslag. Voor deze variant heeft de inrichting een verder kenmerk volgens conclusie 16. In een tweede variant geschiedt de kabeltoevoer vanaf een kabelhaspel. Hiervoor heeft de inrichting verdere kenmerken volgens conclusie 17 en 18.

C. Referenties [1] Europese octrooipublicatie EP 0152720 met titel:

Dispositif de commande d'un transporteur intermédiaire; [2] Europese octrooipublicatie EP 0251129 met titel:

Verfahren und Vorrichtung zum Einziehen von Kabel, insbesondere von Glasfaserkabel in ein Rohr; [3] Europese octrooipublicatie EP 0108590 met titel:

Optical fibre transmission lines; [4] Europese octrooipublicatie EE 0287225 met titel:

Optical fibre installation; [5] W. Griffioen, "The installation of conventional fiberoptic cables in conduits using the viscous flow of air", in Journal of Lightwave Technology, Vol. 7, No. 2, February 1989, pages 297 - 302; [6] Nederlandse octrooiaanvrage 9000462 (nog niet gepubliceerd) met titel: Methode voor het installeren van een kabel in een kabelduct en een trekplug voor toepassing in deze methode.

D. Korte beschrijving van de tekening

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van een tekening, welke de volgende figuren omvat:

Figuur 1: schematische weergave van de krachtenverdeling op een gebogen stukje van een kabel, welke in zijn lengterichting aan een versnelling onderhevig is; Figuur 2: schematische weergave van een eerste inrichting volgens de uitvinding;

Figuur 3: idem van een tweede inrichting.

E. Beschrijving van de uitvoeringsvoorbeelden

Overwegingen, die aan de uitvinding ten grondslag liggen, zullen worden toegelicht aan de hand van figuur 1. In deze figuur is een gebogen stukje dx van een kabel 1 weergegeven, welke in een duet (niet getekend in deze figuur) in zijn lengterichting een versnelling a ondergaat. Met x is de lengte coördinaat langs de kabel 1 aangeduid. Met F is de spankracht aangeduid, die werkt nabij een punt x van de kabel 1 als gevolg van buitenaf op de kabel 1 uitgeoefende trekkrachten. De verandering dF in deze spankracht F

over het stukje dx van de kabel 1 tussen x en x+dx, kan worden beschreven door een differentiaalvergelijking (1): dF = [ (W/g)a + (f/R){(WR)2 + <F-Wv2/g)2}%]dx (1) waarin: W = het kabelgewicht per lengte-eenheid, g = de gravitatieconstante, f = de wrijvingscoëfficiënt tussen kabel en duet R = de kromtestraal van de kabel ter plaatse als functie van x, v = de snelheid als eerste afgeleide van x naar de tijd t, a = de versnelling als tweede afgeleide van x naar de tijd t.

In deze vergelijking is de verandering dF samengesteld uit de volgende in de figuur met pijlen aangeduide componenten: (W/g)adx = bijdrage tengevolge van de versnelling a, (F/R)dx = naar binnen trekkende component van de spankracht F, {(Wv*)/(gR)}dx = bijdrage ten gevolge van de middelpuntvliedende kracht,

Wdx = bijdrage tengevolge van de zwaartekracht.

Hierbij zij opgemerkt, dat de geometrische som van de drie laatst genoemde componenten loodrecht op de wand van de duet staat en via de wrijvingscoëfficiënt f resulteert in een wrijvingskracht. In de vergelijking (1) is verondersteld, dat het stukje kabel dx in een plat vlak is gelegen, met loodrecht daarop de richting van de zwaartekracht. Hoewel in de praktijk allerlei ruimtelijke oriëntaties voorkomen, blijft de vergelijking toch een goede benadering. Bij de hierboven aangeduide bekende installatiemethoden zijn de daarbij optredende snelheden en versnellingen in het algemeen gering en in goede benadering nul te stellen. Uit vergelijking (1) blijkt, dat dan alleen effecten van de zwaartekracht en de spankracht een rol spelen.

In het dynamische geval echter, waarin de snelheid v en de versnelling a niet meer zijn te verwaarlozen, gaan ook de andere termen een belangrijke rol spelen. Maar dit biedt tevens de mogelijkheid te zoeken naar condities waaronder over de hele lengte van de kabel in de duet de spankracht zoveel mogelijk constant kan blijven, zodat er geen verdere kracht wordt opgebouwd, en er derhalve geen ongewenste trekspanningen in de kabel kunnen optreden. Dit is als dF = 0. Deze situatie wordt allereerst bereikt, als: F - Wv*/g en a = -fg (2) dus wanneer de effecten van de spankracht in de kabel en de middelpuntvliedende kracht in iedere bocht of kromming elkaar compenseren en alleen de wrijving tussen kabel en duet tengevolge van de zwaartekracht nog een rol speelt. De kabel zal dan vanaf een punt of tijdstip waarop aan de condities volgens (2) wordt voldaan bij een snelheid vQ, die dan heerst, kunnen doorglijden op zijn massatraagheid over een doorglij-lengte L gedurende een doorglij-tijd T, waarbij: L = #v0V(fg) en T = v0/(fg) (3)

Ook als de effecten van de spankracht en de middelpuntvliedende kracht elkaar niet precies compenseren, is een conditie te vinden, waaronder dF = 0, namelijk als: a = -fg{l + (F0/(WR))2}1/2 (4) waarin F0 is gedefinieerd als F0=F-Wv2/g, hetgeen als effectieve spankracht wordt aangeduid. De bijbehorende doorglij-lengte L is nu: L = %v0*[fg{l + (F0/(WR))s}%r1 (5)

Uit (3) volgt, dat bij precieze compensatie van de middelpuntvliedende krachten in bochten de doorglij-lengte L des te groter is naarmate de beginsnelheid v0 groter is. (5) gaat over in (3) öf als R=®, dus als de kabel volstrekt recht is; of als de effectieve spankracht Fo=0, dus bij precieze compensatie. Volgens (5) wordt deze doorglij-lengte L beperkt in de mate dat van deze precieze compensatie wordt afgeweken, en wel des te meer naarmate de kromtestraal R in een bocht kleiner is.

Aangezien bij doorglijden de snelheid v afneemt van v=vQ tot v=0, zou voor precieze compensatie de spankracht F ook moeten afnemen. Als dit niet het geval is, maar bijvoorbeeld het gevolg is van een op het voorste uiteinde van de kabel uitgeoefende constante trekkracht, dan hoeft dit in de praktijk op zichzelf niet problematisch te zijn. De spankracht F tengevolge van een dergelijke trekkracht zal namelijk in de lengterichting van de kabel vanaf het voorste uiteinde door wrijving geleidelijk afnemen totdat het niveau van precieze compensatie is bereikt. De extra spankracht, die uitgaat boven het niveau van precieze compensatie zal echter alleen extra wrijving en dus warmte-ontwikkeling tot gevolg hebben. Bij zeer hoge snelheden echter kan deze warmteontwikkeling wel problemen opleveren. Toepassing van een snelheidsafhankelijke spankracht F is dan gewenst.

De vergelijkingen (3) en (5) zijn afgeleid voor flexibele kabels.

De stijfheid van de kabel kan evenwel een rol spelen in de krachtenverdeling over de kabel. Het effect ervan is in het algemeen klein en kan eventueel door middel van een correctie-faktor in rekening worden gebracht.

De methode volgens de uitvinding maakt van het bovenstaande gebruik door het voorste uiteinde van de kabel, onder gelijktijdige uitoefening van een trekkracht, in korte tijd te versnellen en vervolgens op snelheid te houden zodanig, dat in een bocht via welke dit uiteinde wordt geleid en waarin voortdurend de dwarskracht wordt gemeten, deze dwarskracht in hoofdzaak afwezig is.

Hierna zal de methode verder worden toegelicht aan de hand van de beschrijving van een tweetal inrichtingen, waarmee de methode kan worden uitgevoerd.

In figuur 2 is schematisch een eerste inrichting weergegeven, waarmee de hierboven aangeduide methode kan worden uitgevoerd. De kabel 1 ligt in een kabelcontainer 2 in hoofdzaak torsievrij opgeslagen. Een voorste uiteinde 3 van de kabel 1 loopt door een opening 4 in de top van een kegelvormig deksel 5 van de container 2 eerst vertikaal omhoog, vervolgens over een mechanisch, door een motor 6 aandrijfbaar wiel 7 en via een bocht 8 door een kabelinvoereenheid 9 heen een kabelduct 10 binnen. Het wiel 7 is over de omtrek voorzien van een anti-sliplaag om bij aandrijving de kabel goed te kunnen meenemen. In de bocht 8 wordt de kabel tussen twee geleidingswielen 11 en 12 geleid, waarvan de draaiingsassen 13 en 14 resp. zijn bevestigd op een gemeenschappelijk frame 15 dat is gekoppeld met een krachtopnemer 16. Deze krachtopnemer 16 heeft een signaalverbinding 17 met een regeleenheid 18. Afhankelijk van een via de signaalverbinding 17 ontvangen signaal regelt de regeleenheid 18 via een stuurlijn 19 de motor 6. De invoereenheid 9 kan zoals op zich bekend bestaan uit twee op elkaar te klemmen delen (niet getekend), is luchtdicht koppelbaar met een invoeruiteinde 10a van de duet 10, en heeft een toevoeropening 20 voor perslucht en een stel wielen 21, waarvan er tenminste één mechanisch kan worden aangedreven. Met een aandrukinrichting 22 kan de kabel 1 al dan niet, hetgeen via een signaalverbinding 23 vanuit de regeleenheid 18 regelbaar is, tussen het stel wielen 21 worden geklemd. Door een beschermbuis 24 wordt de kabel beschermd tegen via de toevoeropening 20 de duet 10 binnenstromende perslucht. Het voorste uiteinde 3 van de kabel 1 in de duet 10 is via een draaikoppeling 25, bijvoorbeeld een kogellager of een kogelge-wricht, met een rondom zuigend de duet afsluitende trekplug 26 verbonden.

Deze inrichting werkt als volgt. Het voorste uiteinde 3 van de kabel 1 wordt allereerst met de hand vanuit de kabelcontainer 2 getrokken en over het wiel 7, tussen de geleidewielen 11 en 12 in de bocht 8 door geleid en nabij het invoeruiteinde 10a bevestigd aan de draaikoppeling 25 van de trekplug 26. Daarna wordt de trekplug 26 in de duet 10 aangebracht, en de invoereenheid 9 om de kabel heen op het invoeruiteinde 10a van de duet 10 aangesloten. Op de toevoeropening 20 wordt een compressor (niet getekend) aangesloten voor het leveren van de perslucht. Vervolgens wordt vanuit de regeleenheid 18 via de stuurlijn 19 de motor 6 aangezet en in korte tijd op hoge toeren gebracht, waardoor het wiel 7 overeenkomstig wordt aangedreven, en de kabel verder uit de kabelcontainer 2 wordt getrokken voortgestuwd in de richting van de duet 10. Ongeveer tegelijkertijd, maar bijvoorkeur iets eerder, wordt de compressor aangezet en daarmee de toevoer van de perslucht via de toevoeropening 20 aan de duet 10 ter bekrachtiging van de trekplug 26 gestart, zodat op het voorste uiteinde 3 van de kabel 1 een trekkracht wordt uitgeoefend. Tevens wordt vanuit de regeleenheid 18 via de signaalverbinding 23 de aandrukinrichting 22 bekrachtigd, waarmee het stel wielen 21 op de kabel 1 wordt gezet en aangedreven met een konstant koppel, nodig voor preciese compensatie van wrijving en drukval, die de kabel ondervindt bij het binnentreden van de invoereenheid 9 vanaf het moment, dat aan de toevoeropening 20 perslucht wordt toegevoerd. Door deze gelijktijdig uitgeoefende voortstuwing, trekkracht en drukvalcompensatie wordt de kabel vanaf de torsievrije opslag tot en met het voorste uiteinde 3 in korte tijd versneld, totdat een snelheid is bereikt, waarop het door de regeleenheid 18 via de signaalverbinding 17 ontvangen signaal, afkomstig van de krachtopnemer 16, aangeeft dat de door de kabel in de bocht 8 op de geleidewielen 11 en 12 uitgeoefende dwarskracht zo goed als nul is. De regeleenheid 18 is zodanig, dat deze vanaf dit moment via de stuurlijn 19 de motor 6, en daarmee de aandrijving van het wiel 7, zo regelt, dat de toestand van de kabel in de bocht 8, waarbij deze geen dwarskracht op de geleidewielen 11 en 12 uitoefent, zogoed mogelijk blijft gehandhaafd. In plaats van met een constant koppel kunnen de wielen 21 onder bekrachtiging van de aandrukinrichting 22 roet een regelbaar koppel worden aangedreven, waarbij eveneens een 'dwarskracht-nul'-regeling kan worden toegepast. Daartoe wordt de kabel 1 voorbij de aandrukinrichting 22 nabij het invoeruiteinde 10a, dus in de ruimte waar de druk heerst van de perslucht, nog door een tweede bocht geleid, waarin op soortgelijke wijze als in de bocht 8 de dwarskracht wordt opgenomen, waarmee vervolgens via de regeleenheid 18 het in de aandrukinrichting 22 te leveren koppel wordt geregeld. Een dergelijke additieve 'dwarskracht-nul'-regeling ook op de middelen die voor de drukvalcompensatie in de invoereenheid zorgen, lost een onzekerheid op met betrekking tot de invloed, die de wrijving op de kabel in de invoeropening van de invoereenheid 9, waar de drukval plaats vindt, nog kan hebben op het versnellen en het daarop volgende doorglijden van de kabel. De draaikoppeling 25 is in deze inrichting niet absoluut noodzakelijk, maar kan een eventuele geringe torsie van de kabel 1 opvangen, welke tijdens de installatie de kabel 1 om zijn lengte-as kan ondergaan tengevolge van een eventuele schroefvormige beweging van de trekplug 26 in de duet 10.

Voorafgaande aan de eigenlijke installatie wordt de duet bij voorkeur geëvacueerd om nadelige effecten van een luchtkussen, dat zich bij de hoge snelheden, die tijdens installatie kunnen worden bereikt, in de duet voor de trekplug kan vormen, tot een minimum te beperken.

Om te kunnen versnellen moet de op het voorste uiteinde 3 van de kabel 1 uitgeoefende trekkracht gedurende het versnellen steeds ook effectief zijn terugwaarts tot in de bocht 8. Dit wordt echter tengevolge van wrijving snel moeilijker naarmate zich meer kabellengte in de duet bevindt, en vooral als het ducttraject, waarin de kabel wordt versneld, bovendien nog veel bochten en slingeringen vertoont. Derhalve moet het betreffende deel van de kabel in een zo kort raogelijke tijd op een zo hoog mogelijke snelheid worden gebracht. Door van dan af de kabeltoevoer door het wiel 7 zodanig te regelen, dat de dwarskrachten op de kabel in de bocht 8, maar tevens in elke volgende bocht, die de kabel passeert, vrijwel afwezig blijven, wordt het versnelde deel van de kabel in een glijconditie gehouden, waarin dat deel als het ware doorglijdt ten gevolge van zijn massatraagheid. De kabeltoevoer is zodanig, dat aan deze conditie geen afbreuk wordt gedaan. Daar altijd wel enige wrijving optreedt, neemt de snelheid langzaam a£. Bij toepassing van een met perslucht bekrachtigde trekplug 26 is echter de op het voorste kabeluiteinde 3 uitgeoefende trekkracht over het hele ducttraject vrijwel constant, maar past geleidelijk niet meer bij de afnemende snelheid. Dit doet de wrijving toenemen, met als gevolg, dat de spankracht F in de kabel gezien vanaf het kabelinvoeruiteinde van de duet in de richting van het voorste kabeluiteinde toeneemt. Ook al wordt dus in de duet 10 meer nabij het kabelinvoeruiteinde 10a de genoemde glijconditie zo goed mogelijk in stand gehouden, dan zal toch verderop in de duet 10 de spankracht F in de kabel de middelpuntvliedende krachten steeds meer overcompenseren. Instabiliteiten tengevolge waarvan de kabel kan gaan kronkelen, zullen dan weliswaar niet optreden, maar de toenemende wrijving zal warmteontwikkeling tot gevolg hebben. Dit effect kan echter beperkt blijven als voor het uitoefenen van de trekkracht op het voorste kabeluiteinde 3 een partieel doorlaatbare trekplug wordt toegepast met een variabele doorstroomopening voor de perslucht, zoals deze op zichzelf bekend is uit referentie [6]. Bedoeld is hier een drukafhankelijke variant zoals deze met behulp van de figuur 3b of 3c in referentie [6] is beschreven. De variabele doorstroomopening moet daarbij echter zo zijn afgesteld, dat nabij het invoeruiteinde 10a van de duet, waar de grootste drukval over de trekplug staat, de doorstroomopening nog gesloten is, en dat deze zich verderop in de duet geleidelijk meer opent.

Van dan af staat de luchtstroom van de perslucht in de duct ten opzichte van de kabel niet meer stil, maar kan een zo'n grote snelheid bereiken, dat deze op de kabel nog een extra meesleepwer-king uitoefent over de hele lengte van de kabel in de duet 10 verdeeld, welke gunstig uitwerkt op de verdeling van de spankracht in de kabel.

In een proefsituatie werd met deze inrichting bij gebruik van een gesloten trekplug 1536 meter enkel-vezelkabel met een diameter van 3 mm geïnstalleerd in een van tevoren geëvacueerde duct met een inwendige diameter van 26 mm in een tijdsbestek van iets meer dan twee minuten. De hoogste snelheid, welke circa 10 sec na de start werd bereikt, was 34 m/s.

De verwachting is, dat de methode eveneens goed zal werken bij de installatie van de momenteel in Nederland veel gebruikte norm 113 glasvezelkabel, diameter 10 ram en gewicht ΙΝ/m, hetgeen enkele rekenresultaten mogen illustreren: uitgaande van een beginversnelling van de kabel van 0,2g bij toepassing van een gesloten trekplug, welke bekrachtigd wordt met perslucht geleverd door een compressor met een maximale werkdruk van 9 bar en een capaciteit van 130 1/s, kan - in een duct van 26 mm doorsnede in 61 sec een installatielengte van 1 km worden bereikt met een hoogste snelheid van 27 m/s op ongeveer een kwart van de installatieduur; - in een duct van 40 mm doorsnede in 89 sec een installatielengte van 2 km met een hoogste snelheid van 39 m/s eveneens op ongeveer een kwart van de installatieduur.

Een norm 113 glasvezelkabel laat echter een maximale trekkracht toe van 1800 N. Dit komt overeen met een compensatie van middelpuntvliedende krachten tot een snelheid van 133 m/s. Bij toepassing van een dergelijke trekkracht zou in een duct van 40 mm doorsnede en een beginversnelling van de kabel van g theoretisch een installatielengte haalbaar zijn van ca 8 km in een tijdsbestek van ongeveer 2 min. Een dergelijke trekkracht is echter met een door perslucht bekrachtigde trekplug niet meer te leveren. Een dergelijke trekkracht kan wel worden bereikt als daarvoor in de plaats een trekkoord wordt gekozen, dat op een zelfde wijze met het voorste uiteinde 3 van de kabel 1 is gekoppeld, en dat wordt getrokken door een aan het andere ductuiteinde geplaatste lier. Voorwaarde is echter dat het koord zodanig is, dat het bij alle werk-snelheden (vrijwel) absoluut wrijvingsloos door de duet kan worden getrokken. Het voordeel van het toepassen van een door een lier getrokken trekkoord is, dat de trekkracht van een lier goed snelheidsafhankelijk regelbaar is. Bovendien wordt door de afwezigheid van perslucht een invoereenheid, waarin drukvalcompensatie nodig is, overbodig. Om bij toepassing van een trekkoord wrijving van de stilstaande lucht te beperken wordt bij voorkeur ook in dit geval van tevoren de gehele duet geëvacueerd.

Aangezien de aanlevering van een kabel gebruikelijkerwijze geschiedt op een kabelhaspel, heeft het voordelen, als een kabel rechtstreeks vanaf de haspelopslag de duet wordt ingevoerd. Hierna zal een tweede uitvoeringsvoorbeeld worden beschreven, waarbij dit mogelijk is. Van een daartoe geschikte inrichting is in figuur 3 een deel schematisch weergegeven, dat aan de rechterzijde van de figuur met een onderbroken streeplijn A-B wordt begrensd. Het completerende deel van de inrichting kan gelijk worden gekozen aan het deel weergegeven ter rechterzijde van een overeenkomstige onderbroken streeplijn A-B in figuur 2, of aan een der varianten daarvan als hierboven beschreven. De kabel 1 is gewikkeld om een kabelhaspel 31, welke met naven 32 en 33 is vastgezet op een holle as 34. Deze holle as 34 is middels kogellagers 35 en 36 draaibaar bevestigd op een door de holle as 34 heen stekende centrale as 37, die eveneens hol is. Aan een kant van de kabelhaspel 31 zijn zowel de holle as 34 als de centrale as 37 gelagerd in kogellagers 38 en 39 respectievelijk. Deze kogellagers 38 en 39 zijn vanaf de vaste wereld ondersteund (niet getekend). De holle as 34 kan worden aangedreven door een motor 40 via een snaaraandrijving bestaande uit een op de holle as 34 bevestigde poelie 41, een snaar 42 en een op de as van de motor 40 bevestigde contrapoelie 43. De centrale as 37 kan eveneens worden aangedreven door de motor 40, en wel via een op de centrale as 37 nabij een uiteinde 34a van de holle as 34 geplaatste op zich bekende regelbare remkoppeling 44. Deze remkoppeling 44 heeft een linker plaat 45, die steeds stil staat ten opzichte van de vaste wereld, een rechter plaat 46, welke vast is gekoppeld met de holle as 34, en een anker 47, dat axiaal schuivend, maar tangentiaal vast gekoppeld is met de centrale as 37 en regelbaar koppelbaar is ofwel met de rechter plaat 46, zodat de centrale as 37 met de holle as 34 kan meedraaien, of met de linker plaat 45, zodat de centrale as 37 van de holle as 34 is losgekoppeld en in stilstand wordt gezet dan wel gehouden. Aan de andere kant van de kabelhaspel 31, aan de zijde van de naaf 32 is op het door de holle as 34 heen stekende uiteinde 37a van de centrale as 37 een geleidingsschijf 48 bevestigd. Op de omtrek van deze geleidingsschijf 48 is coaxiaal met de centrale as 37 een beschermtrommel 49 aangebracht, welke aan de ene zijde van de geleidingsschijf 48 de kabelhaspel 31 omhult, en aan de andere zijde van de geleidingsschijf 48 flessehals-vormig toeloopt in de richting van de kabelinvoereenheid 9. In de geleidingsschijf 48 is een geleidingsopening 50 aangebracht waardoorheen de kabel 1 vanaf de kabelhaspel 31 langs een in een bocht 51 geplaatst geleidingswiel 52 naar buiten de beschermtrommel 49. kan worden geleid in de richting van de invoereenheid 9 (zie figuur 2). Het geleidingswiel 52 is draaibaar bevestigd in een frame 53, dat is gekoppeld met een krachtopnemer 54, welke middels een verbindingsstuk 55 bevestigd is op het door de geleidingsschijf 48 heen stekende uiteinde 37a van de centrale as 37. Diametraal tegenover het bevestigingspunt van het verbindingsstuk 55 op het uiteinde 37a is nog een kabelgeleidingsstuk 56 geplaatst ter bevordering van de geleiding van de kabel 1 in de bocht 51. Het geheel, bestaande uit de geleidingsschijf 48, de beschermtrommel 49, het geleidingswiel 52, het frame 53, de krachtopnemer 54, het verbindingsstuk 55 en het kabelgeleidingsstuk 56 is uitgebalanceerd voor rotatie met de centrale as 37. Vanaf de krachtopnemer 54 loopt door de holle centrale as 37 een signaalverbinding 57 naar sleepcontacten 58 op het andere uiteinde 37b van de centrale as 37 en van deze sleepcontacten een verdere signaalverbinding 59 naar een regeleenheid 60. Deze regeleenheid 60 stuurt tevens de motor 40 via een stuursignaal-verbinding 61, en regelt de remkoppeling 44 via een regelsignaal-verbinding 62. Ook de signaalverbinding 23, via welke de aandrukinrichting 22 van de invoereenheid 9 (figuur 2) kan worden bekrachtigd, is op de regeleenheid 40 aangesloten.

De werking is als volgt. Vanaf de volle kabelhaspel 31 wordt het voorste kabeluiteinde 3 allereerst met de hand door de geleidingsopening 50 van de geleidingsschijf 48 via de bocht 51 langs het geleidingswiel 52 geleid naar buiten de beschermtrommel 49 en via de invoereenheid 9 de duet 10 binnen, en daar gekoppeld met de trekplug 26 op dezelfde wijze als boven beschreven. Vervolgens wordt met de koppeling in de stand, waarbij de centrale as 37 en de holle as 34 zijn gekoppeld, onder besturing van de regeleenheid 60 met behulp van de motor 40 het geheel van de kabelhaspel 31, de geleidingsschijf 48, de beschermtrommel 49, het geleidingswiel 52, de krachtopnemer 54 en het kabelgeleidingsstuk 56 tot roteren gebracht. Het voorste kabeluiteinde 3 roteert daarbij in de kabelinvoereenheid 9 en in de duet 10 met de zelfde hoeksnelheid om zijn lengteas, hetgeen door de aanwezigheid van de draaikoppeling 25 niet wordt belemmerd. In de invoereenheid 9 is het stel wielen 21 nog niet op de kabel gedrukt. Als de kabelhaspel 31 op de gewenste rotatiesnelheid is gebracht, wordt aan de toevoeropening 20 van de invoereenheid 9 de perslucht toegevoerd. Daarop wordt vanuit de regeleenheid 60 de remkoppeling 44 vanuit de stand, waarin het anker 47 met de schijf 46 is gekoppeld, omgeschakeld in de stand, waarin het anker 47 met de schijf 45 is gekoppeld, zodat de centrale as 37 inclusief de geleidingsplaat 48, de beschermtrommel 49, het geleidingswiel 52, en de krachtopnemer 54 in korte tijd worden afgeremd tot stilstand. Op dat moment start de kabel met een voorwaartse beweging in de duet 10, daarbij getrokken door de met perslucht bekrachtigde trekplug 26. Tegelijkertijd wordt door een signaal vanuit de regeleenheid 60 over de signaalverbinding 23 de aandrukinrichting 22 bekrachtigd.

In deze situatie blijft de motor 40 middels de snaaraandrijving de holle as 34 aandrijven. De motor 40 wordt daarbij continu vanuit de regeleenheid 60 zodanig afgeregeld, dat het door de regeleenheid 60 via de signaalverbindingen 57 en 59 ontvangen signaal van de krachtopnemer 54 in hoofdzaak aangeeft, dat de in de bocht 51 door de kabel 1 op het geleidewiel 52 uitgeoefende dwarskracht nul is.

De boven bij de eerste inrichting beschreven varianten voor het uitoefenen van de trekkracht op het voorste uiteinde 3 van de kabel 1, zijn ook in deze tweede inrichting toepasbaar, inclusief het evacueren van de duet voorafgaande aan de eigenlijke installatie van de kabel.

Uit stabiliteitsoverwegingen kan het van voordeel zijn, dat tijdens bedrijf van de inrichting de beschermtrommel nog wordt ondersteund, bijvoorbeeld door een onder de beschermtrommel geplaatste eindloze transportband of korte rollenbaan, waarvan door wrijving de band kan meelopen, respectievelijk de rollen kunnen meedraaien met de buitenwand van de beschermtrommel, of zelfs afgeremd, als de remkoppeling 44 wordt omgeschakeld om de centrale as 37 stil te zetten.

Aangezien in een inrichting, welke is beschreven met behulp van figuur 3, de kabel in feite al op snelheid is op het moment, dat het voorste uiteinde 3 van de kabel 1 verder de duet 10 in schiet, zal de te bereiken versnelling nauwelijks aan enige beperking onderhevig zijn. Ook zullen de bochtigheid van het traject en de gebruikte ductdiameter nauwelijks beperkende factoren zijn voor de met deze inrichting te bereiken resultaten. De beperkende factor ligt hier in de snelheid, waarmee de remkoppeling 44 kan worden omgeschakeld en de centrale as 37 inclusief beschermtrommel 49, de geleidingsschijf 48 en de krachtopnemer 54 met het geleidingswiel 52 tot stilstand kan worden gebracht.

Berekend is dat met een norm 113 kabel, waarop een trekkracht van 1800 N wordt uitgeoefend, zelfs een installatie-lengte van meer dan 10km is te halen, weer in ongeveer 2 minuten.

Een andere inrichting voor toepassing van de methode volgens de uitvinding is er een, waarin de versnelling wordt gerealiseerd door de gevulde kabelhaspel vanuit stilstand in korte tijd een hoge rotatiesnelheid te geven met behulp van een regelbare koppeling met vliegwielaandrijving. Aangezien hiervoor een zeer zware koppeling nodig is, is deze oplossing niet nader uitgewerkt.

Claims (17)

1. Methode voor het invoeren van een kabel in een kabelduct vanaf een invoeruiteinde van de kabelduct in de richting van een uitvoeruiteinde, welke methode de volgende stappen omvat: het inbrengen van een voorste uiteinde van de in te voeren kabel in het invoeruiteinde van de duet; het versnellen van althans dit voorste uiteinde en volgende porties van de kabel in de richting van het uitvoeruiteinde, onder het voortdurend toevoeren van verdere porties kabel aan het invoeruiteinde van de duet; het bij het bereiken van een zekere snelheid v op zodanige spanning houden van de reeds in de duet ingevoerde porties van de kabel, dat bij genoemde snelheid v en spanning middelpuntvliedende krachten in bochten en naar binnen trekkende componenten van spankrachten in de kabel ter plaatse van die bochten elkaar compenseren, waarbij het toevoeren van de verdere porties kabel geschiedt met dusdanige toevoersnelheid, dat het reeds in de duet ingevoerde deel van de kabel kan doorglijden op zijn massa-traagheid.

2. Methode volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat althans het voorste uiteinde en de volgende porties van de kabel worden versneld door voortstuwingskrachten op de kabel te laten aangrijpen vóór het invoeruiteinde van de duet in combinatie met trekkrachten welke in de duet op, althans het voorste uiteinde van, de kabel aangrijpen, waarbij de omvang van althans de voortstuwingskrachten wordt geregeld door de netto dwarskracht op de kabel in een zich in de bewegingsrichting van de kabel voorbij de plaats, waar de voortstuwingskrachten aangrijpen op de kabel, bevindende bocht in de kabel op nul af te regelen.

3. Methode volgens conclusie 2 met het kenmerk, dat de kabel vanuit lussen in een torsievrije opslag over een regelbaar aangedreven transportwiel de kabelduct wordt ingevoerd, en dat de voortstuwingskrachten door het transportwiel op de kabel worden uitgeoefend.

4. Methode volgens conclusie 2 met het kenmerk, dat de kabel vanaf een kabelhaspel het invoeruiteinde van de duet wordt toegevoerd, en dat de voortstuwingskrachten worden opgewekt door de kabelhaspel regelbaar te roteren.

5. Methode volgens conclusie 2, 3, of 4 met het kenmerk, dat de trekkrachten worden opgewekt door middel van een met perslucht bekrachtigde, met het beginstuk van de kabel verbonden trekplug.

6. Methode volgens conclusie 2, 3, of 4 met het kenmerk, dat de trekkrachten worden opgewekt door middel van een vooraf in de duet ingebrachte, met het beginstuk van de kabel verbonden trekdraad met lage wrijving ten opzichte van de binnenwand van de duet.

7. Methode volgens conclusie 5, of 6 met het kenmerk, dat de trekkrachten mede worden opgewekt door een luchtstroom, welke tijdens invoering van de kabel met grote snelheid langs de kabel door de duet wordt geleid.

8. Methode volgens een der conclusies 2,—,7 met het kenmerk, dat de trekkrachten snelheidsafhankelijk zijn.

9. Methode volgens een der voorgaande conclusies met het kenmerk, dat de duet voorafgaande aan de stap van het versnellen wordt geëvacueerd.

10. Inrichting voor het invoeren van een kabel in een kabelduct vanaf een invoeruiteinde van de kabelduct in de richting van een uitvoeruiteinde, welke inrichting omvat: - kabelopslagmiddelen voor de torsievrije opslag van een kabel, - kabelgeleidemiddelen voor het geleiden van de kabel vanaf de kabelopslagmiddelen in een vloeiende kromming in de richting van het duet invoeruiteinde, - dwarskrachtmeetmiddelen geplaatst nabij de kabel in genoemde kromming voor het meten van een ter plaatse door de kabel uitgeoefende dwarskracht en het afgeven van een met genoemde dwarskracht overeenkomstig signaal, - kabeltoevoermiddelen voor het toevoeren van de kabel aan het ductinvoeruiteinde, welke toevoermiddelen aansluitbaar zijn op het duetinvoeruiteinde en voorzien zijn van een eerste invoeropening voor de kabel, - kabelvoortstuwingsmiddelen voor het versnellen en op snelheid houden van althans dat deel van de kabel, dat tijdens bedrijf van de inrichting de opslagmiddelen heeft verlaten, - trekkrachtmiddelen voor het uitoefenen van een trekkracht op althans dat deel van de kabel, dat zich reeds in de duet bevindt, - regelbare aandrijfmiddelen voor het aandrijven van de voortstuwingsmiddelen, - regelmiddelen voor het regelen van de aandrijfmiddelen van de voortstuwingsmiddelen in afhankelijkheid van het dwarskrachtsignaal.

11. Inrichting volgens conclusie 10 met het kenmerk, dat - de kabelopslagmiddelen een kabelcontainer omvatten, waarin de kabel torsievrij ligt opgeslagen, - de kabelgeleidemiddelen een kabelgeleidewiel omvatten met een ten opzichte van de kabeldiaraeter grote wieldiameter, over welk wiel de kabel vanuit de kabelcontainer in hoofdzaak torsievrij en slipvrij wordt geleid, welk wiel draaibaar kan worden aangedreven om zijn wielas door genoemde aandrijfmiddelen, zodat het wiel tevens voorziet in genoemde voortstuwingsmiddelen.

12. Inrichting volgens conclusie 10 met het kenmerk, dat - de kabelopslagmiddelen een kabelhaspel omvatten, waarop de kabel is gewikkeld, welke haspel roteerbaar kan worden aangedreven om zijn haspelas door genoemde regelbare aandrijfmiddelen, zodat de haspel tevens voorziet in genoemde voortstuwingsmiddelen.

13. Inrichting volgens conclusie 12 met het kenmerk, dat - de kabelgeleidemiddelen roteerbaar zijn om een met de haspelas coaxiale draaiingsas, en - in koppelmiddelen is voorzien, via welke een vanuit de regelmiddelen regelbare koppeling tot stand kan worden gebracht tussen de kabelgeleidemiddelen en de haspel, teneinde de kabelgeleidemiddelen al dan niet met de haspel te laten mee roteren.

14. Inrichting volgens conclusie 13 met het kenmerk, dat de dwarskrachtmeetmiddelen een starre verbinding hebben met de kabelgeleidemiddelen.

15. Inrichting volgens een der conclusies 10, —, 14 met het kenmerk, dat de trekmiddelen omvatten: - een onder perslucht bekrachtigbare trekplug, welke zich tijdens bedrijf van de inrichting in de duet bevindt, en welke is voorzien van bevestigingsmiddelen voor bevestiging aan het voorste uiteinde van de kabel, - compressormiddelen voor het leveren van de perslucht ter bekrachtiging van de trekplug, welke perslucht daartoe via een tweede invoeropening, waarvan de kabeltoevoermiddelen zijn voorzien, de duet wordt binnengeleid.

16. Inrichting volgens een der conclusies 10, —, 14 met het kenmerk, dat de trekmiddelen omvatten een treklier met een trekdraad voorzien van bevestigingsmiddelen voor bevestiging aan het voorste uiteinde van de kabel.

17. Inrichting volgens conclusie 15 of 16 met het kenmerk, dat de bevestigingsmiddelen een draaikoppeling inhouden, welke een draaiing van de kabel om zijn lengteas toelaten.