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DE2449439A1 - Nachrichtenkabel mit optischen uebertragungselementen - Google Patents

Nachrichtenkabel mit optischen uebertragungselementen

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DE2449439A1
DE2449439A1 DE19742449439 DE2449439A DE2449439A1 DE 2449439 A1 DE2449439 A1 DE 2449439A1 DE 19742449439 DE19742449439 DE 19742449439 DE 2449439 A DE2449439 A DE 2449439A DE 2449439 A1 DE2449439 A1 DE 2449439A1
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Germany
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transmission elements
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Siemens Corp
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Description

SIEMENS AKHEKGESELLSGHAPT München 2, 1 5. OKT. 197%
Berlin und München Wittelsbacherplatz
Unser Zeichen: VPA 74/0524 Zm/Say
Nachrichtenkabel mit optischen Übertragungselementen
Die in den letzten Jahren verfolgte Entwicklung aux dem fi-ebiet der Nachrichtenübertragung mittels Lichtwellen hat die Möglichkeit eröffnet, auch auf diesem Gebiet für die Übertragung von Nachrichten Zabel zu verwenden, wie es bisher für die elektrische Nachrichtenübertragung üblich ist. Bei der optischen Nachrichtenübertragung wird dabei an Stelle eines elektrischen. Leiters als Übertragungselement eine Glasfaser verwendet, die zur Führung ei:;es Lichtetrahlers dient. Eine solche Glasfaser besteht in aller Regel aus einem Kern, dessen Material einem höheren Brechungsindex aufweist, und aus einer diesen Kern umgebenden Hülle aus einem Material mit kleinerem Brechungsindex» Gegebenenfalls kann eine äußere Schutzhülle aus polymeren Material, beispielsweise aus einem Lack, vorgesehen sein.
Pur optische Kabel ist beispielsweise ein Übertragungsele·^ ment bekannt, bei dem um einen zentralen Kunstoffaden mehrere Glasfasern angeordnet sind. Der Kunstoffaden ist dabei im Querschnitt mit mehreren Stegen ausgebildet, wobei die G-lasfasern entlang Kanälen 'zwischen benachbarten Stegen des Querschnittes eingelegt und mittels einer Kunstoffhülle gesichert sind (PT-OS 2 347 408). Mehrere solcher Übertragungselemente könnten zum Aufbau eines bekannten optischen Kabels verwendet werden, bei dem die Übertragungselemente zusammen in mindestens einer Verseillage um einen langgestreckten zentralen Kern aus beispielsweise einer Vielzahl von verseilten Stahldrähten angeordnet sind. Bei diesem Kern handel
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es sich um ein Verstärkungsbauteil zur Aufnahme von Zugbeanspruchungen. Über der Verseillage oder den Verseillagen, die teilweise aus isolierten elektrischen leitern bestehen können, ist ein äußerer Kunstoffmantel aus einem Olefinpolymerisat oder aus Polyäthylen angeordnet. Dieser Kunstoffmantel kann von einem weiteren Mantel aus einem Material mit einem niedrigen Reibungsbeiwert umgeben sein (DT-OS 2 355 855)
Bei einem anderen bekannten optischen Kabel ist als zentrales Verstärkungselement ebenfalls ein aus verseilten Stahldrähten aufgebauter Kern vorgesehen, auf den zunächst eine Schicht aus einem beispielsweise verschäumten Kunstoff aufgebracht ist. Auf dieser Schicht sind die optischen Übertragungselemente in einer oder mehreren Lagen angeordnet. Hierzu sind optische Pasern in einem flexiblen, flachen Haltebauteil befest-v-jt, der Schraubenlinie.-.rörmig um den zentralen, zugfeGten Kern gewickelt ist. 'über den aufgewickelten Übertragungselementen befindet sich eine weitere Schicht aus einem verschäumten Kunstoff, anschließend eine offene Bespinnung aus einem Metallband und der eigentliche Mantel aus einem Kunstoff wie beispielsweise Polyäthylen (DT-OS 2 355 854).
Beim Aufbau optischer Kabel ist vor allem der Empfindlichkeit der in den Übertragungselementen verwendeten Glasfasern gegenüber Zug-, Druck- und Biegebeanspruchungen Rechnung zu tragen. Dies erfolgt be?, den bekannten Kabelkonstruktionen insbesondere durch die Verwendung eines zugfesten Kernes und durch polsterende Zwischenschichten zwischen dem Kern und den Übertragungselementen sowie zwischen den Übertragungselementen und dem Au^enmantel. Hiermit wird kein ausreichender Schutz gegen Zugbeanspruchungen und gegen auf das Kabel ausgeübte radiale Druckbeanspruchungen erzielt. Dehnungen des zugfesten Kernes unter Zugbeanspruchungen müssen von den optischen Übertragungselementen ertragen werden. Ein vollständiger Schutz gegen Druck- und Zugbeanspruchungen, die
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gegebenenfalls auch bei der Verseilung der Übertragungselemente zur Kabelseele auftreten können, ist daher nicht gegeben. Dieser vollständige und auch für lange Betriebszeiten des Kabels unter mechanischer Beanspruchung ausreichende Schutz ist jedoch unentbehrlich. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein optisches Kabel zu schaffen, dessen Übertragungselemente gegen Zug-, Druck- und Biegebeanspruchungen jeglicher Art weitestgehend geschützt sind. Zur Lösung dieser Azfgabe geht die Erfindung von einem optischen Kabel für Nachrichtenübertragiingszwecke aus, das aus mehreren optischen Adern besteht, die auf einem zugfesten, in eine Kunstoffhülle eingebetteten Kern aus verseilten Stahldrähten aufgebracht sind und von einem Außenmantel uvgebcn sind.
Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, daß der zugfeste Kern aus lagenweise verseilten Federstahldrähten besteht, und daß dieser Kern vc:i einem nach Art eines Speich-rirades aufgebrachten radialen Kammersystem aus einem thermoplastischen Kunststoff umgeben ist, in dessen in radialer Richtung offene Kammern die optischen Übertragungselemente eingelegt sind; für die Erfindung ist weiterhin wesentlich, daß auf das radiale Kammersystem eine Bespinnung aufgebracht ist, die ihrerseits von einem Außenmantel umgeben ist.
Bei einem gemäß der Erfindung ausgebildeten optischen Kabel sind die optischen Übertragungselemente nicht wie bei den bisher bekannten Kabelaufbauten formschlüssig mit den übrigen Elementen der Kabelseele verbunden, sondern sie liegen beweglich in einem Kammersystem, daß seinerseits mit den übrigen Elementen der Kabelseele formschlüssig verbunden ist. Damit ist gewährleistet, daß auf die optischer. Übertragungselemente keine unzulässigen mechanischen Beanspruchungen ausgeübt werden können. Zugbeanspruchungen werden von dem flexibel aufgebauten Kern aus Stahldrähten aufgenommen, wobei die elastische Dehnung des Kernes zu einer Verminderung des Wendelradius der optischen Übertragungselemente führt. Druck-
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beanspruchungen werden über den Außenmantel auf das Kammer-System und den Eern übertragen, ohne daß hierbei die optischen Adern beansprucht werden. Bei Biegobeanspruchungen des Kabels können sich die optischen Adern innerhalb der Kammern des Kammersystems durch Verschiebung der jeweiligen Krümmung des Kabels anpassen.
Der vollständige mechanische Schutz der optischen Übertragungselemente wird auch dadurch erzielt, daß das radiale Kammersystem wendelförmig um den Kern verläuft, alt:ο gewissermaßen eine Schlaglänge aufweist. Diese Schlaglänge beträgt zweckmäßig 0,2 m bis 2 m, vorzugsweise etwa 1 m. Hierdurch v/erden die optischen Übertragungselemente wendelföi'ra.ig um den zugfesten Kern angeordnet.
Das radiale Kammersystem kann beis^'.c-lsweise aus einem auf den Kern aufgebrachten profilierten Band bestehen. Vozugsweise besteht das radiale K&:nmersystem jedoch aus einem auf den Kern extrudierten Profilkörper.
Eine direkt nach dem Einlegen der Übertragungselemente in die Kammern aufgebrachte Bespannung dient als äußere Begrenzung der Kammern und als Stütze für die eingelegten Übertragungselemente. Als optische Übertragungselemente kommen im Rahmen der Erfindung insbesondere einzelne, umhüllte Glasfasern in Betracht, die gegebenenfalls zu Bündeln zusammengefaßt sind.
Eine Verbesserung des mechanischen Schutzes der optischen Übertragungselemente läßt sich dadurch erzielen, daß zwischen der auf das radiale Kammersystem aufgebrachten Bespinnung und dem Außenmantel eine oder mehrere polsternde Schichten angeordnet sind.
Als Außenmantel für das gemäß der Erfindung ausgebildete optische Kabel kommt beispielsweise ein sogenannter Schichtenmantel in Betracht, der im wesentlichen aus einem Kunstoff-
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mantel besteht, in den eine dünne metallene Schicht eingebettet ist oder der mit einer dünnen metallenen Schicht unterlegt ist. Besonders vorteilhaft ist jedoch die Verwendung eines sogenannten Stahlwellmantels, der einen ausgezeichneten Schutz gegen Druckbenaspruchungen bietet und auch als zusätzliches Verstärkungselement zur Aufnahme von Zugbeanspruchungen dienen kann.
Ein gemäß der Erfindung ausgebildetes optisches Kabel kann beispielsweise auch als längswasserdichtes Kabel aufgebaut sein, wenn die Hohlräume innerhalb der Kabelseele, insbesondere die Hohlräume in dem radialen Kammersystem, mit einer die längswasserdichtigkeit des Kabels gewährleistenden nicht einfrierenden Substanz gefüllt sind. Andererseits besteht auch die Möglichkeit, die Seele des Kabels zu evakuieren, um beispielsweise die mechaniTchen Festigkeiten und Dehnbarkeiten ler Glasfasern, die aich im verseilten Zustand in der Kabelseele befinden, im Hinblick auf eine lange lebensdauerder Glasfasern aufrecht zu erhalten.
Um die Herstellung des neuen optischen Kabels möglichst rationell zu gestalten, empfiehlt es sich, die Kabelseele des optischen Kabels möglichst in einem einzigen Arbeitsgang zu fertigen. Dabei geht man zweckmäßigerweise derart vor, daß der während der Fertigung der Kabelseele gestreckt geführte zugfeste Kern mit konstanter Drehzahl entsprechend der gewünschten Schlaglänge des Kammersystems um seine eigene Achse verdreht wird und daß die optischen Übertragungselemente in das auf den Kern aufgebrachte Kammersystern schiebend eingelegt werden. Ein derartiger Fertigungsablauf gewährleistet ein trägheitsarmes, weitestgehend zugspannungsfreies Einbringen der optischen Adern in das radiale Kammersystem.
Zur Durchführung eines solchen Fertigungsverfahrens ist eine Vorrichtung geeignet, die eine Abwickeltrommel für den aus
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Stahldrähten gebildeten zugfesten Kern und eine Aufwickeleinrichtung für 'Ue fertige Kabelseele aufweist und "bei der die Abwickeltrommel und die Aufwickeleinrichtung mit gleicher konstanter Drehzahl um die Achse des gestreckt geführten, zugfesten Kernes verdrehbar angeordnet sind und bei der seitlich des gestreckt geführten Stranges Vorschubeinrichtungen zum Einlegen der optischen Übertragungselemente in die Kammern des radialen Kammersystems angeordnet sind.
Zum zugfreien Einbringen der optischen Übertragungselemente in das radiale Kammersystem empfiehlt es sich, angetriebene Vorrichtungen wie beispielsweise Rollen, Walzen oder Rav.pen zu verwenden, mit denen die optischen Übertragungselemente in das Kammersystem eingeführt oder eingeschoben v/erden. Dies kann entweder mit Hilfe einer Positionsregelung oder mittels Schlupf erfolcy-j.L. Da das radiale Kammersystem wendelförmig um den zugfesxen Kern verläuft, können hierbei Ablauf- und Zuteileinrichtungen für die Adern vorgesehen sein, die im Raum feststehend angeordnet sind.
Ein Ausführungsbeispiel, eines gemäß der Erfindung ausgebildeten optischen Kabels sowie eine Vorrichtung zur Herstellung eines solchen Kabels sind in den Figuren dargestellt.
Figur 1 zeigt ein optisches Kabel 1, in dessen Innern Übertragungselemente in Form optischer Adern angeordnet sind. Hierzu ist zunächst ein zugfester Kern 2 vorgesehen, der aus mehreren Verseillagen von S'tajildrähten aus hochlegiertem Nickelstahl besteht. Auf diesen zugfesten Kern ist ein radiales Kammersystem 3 aufgebracht, daß aus einem extrudierten Kunstoffprofil besteht. Dieses Kunstoffprofil hat einen etwa speichenradförinigen Querschnitt, wobei die von den Armen 3'gebildeten Kammern nach außen offen sind. Die radialen Kammern haben eine Höhe von etwa 6 mm und am äußeren Ende der Arme 31 eine Breite von etwa 5mm.
In das radiale Kammersystem sind optische ÜbertragungEele-
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mente 5 eingelegt, "bei denen es sich um einzelne optische Adern oder auch um Aderbündel im verseilten oder unverseilten Zustand handeln kann. Diese Übertragungselemente sind in den Kammern 4 lose angeordnet und werden mit Hilfe der Bespannung 6 in den Kammern festgehalten.
Auf die Bespannung ist eine Lage isolierter elektrischer Leiter 7 aufgeseilt, die vor allem für Starkstromzwecke, also insbesondere zur Stromversorgung, vorgesehen sind. Über dieser Verseillage befindet sich eine Bespinnung 8 aus einem Kreppapier, die sowohl als Polster als auch als Wärmeschutz der Kabelseele beim Aufbringen des Außenmantels d.ient. Bei dem Außenmantel handelt es sich um einen sogenannten Schichtenmantel, der aus einem dünnen, längseinlaufend mit überlappenden Bandkanten aufgebrachten Metallband 9 und einem Polyäthylenmantel 10 besteht, ι o'.ei das dünne Metallband 9 und der Kunstoffmantel 10 unter Verwendung eines geeigneten Haftvermittlers miteinander verschweißt sind.
Zur Herstellund des in Figur 1 dargestellten optischen Kabels mit Ausnahme des Schichtenmantels dient die in Figur 2 dargestellte Vorrichtung. Diese enthält zunächst eine Abwickeltrommel 11 und eine Aufwickeleinrichtung 25, die mit gleicher Drehzahl und Drehrichtung um die gemeinsame Längsachse rotierend angeordnet sind. Von der Abv/iekeltrommel 11 läuft der zugfeste Kern 2 über den Führungsnippel 12 durch den Spritzkopf eines Extruders 13, mit dem das radiale Kammer-System 3 auf den Kern 2 aufgespritzt wird. Zur Kühlung des extrudierten Kunstoffprofils ist das Yfesserkühlbecken 14 mit der anschließenden Trockenstrecke 15 vorgesehen. Anschließend läuft der mit dem speichenradförmigen Profil versehene Kern in eine Vorrichtung 18 ein, in der die optischen Übertragungselemente 5 in das Kammersystem eingelegt v/erden, wobei unmittelbar anschließend der Spinner 19 vorgesehen ist,
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mit dem ein Kunstoffband 6 auf das Kammersystem aufgesponnen wird. Mit dieser Bespinnung erfolgt oina Begrenzung der radialen lage der optischen Übertragungselemente 5. Die hierzu vorgesehene Bespinnung mit dem Kunstoffband 6 sollte luft- und wasserdurchlässig sein, um eine Trocknung und/oder Evakuierung >ier Kabelseele zu ermöglichen.
Zum kraftfreien Einbringen der optischen Übertragungselemente 5 in das radiale Kammersystem laufen die Übertragungselemente von Vorratsbehältern 16 ab und werden mit Hilfe von Vorschubeinrichtungen 17, von denen zur Vereinfachung der zeichnerischen Darstellung nur eine Vorrichtung dargestellt ist, in die Kammern des radialen Kairmiersystems eingeschossen bzw. eingelegt. Um eine gleichmäßige Förderung der optischen Übertragungselemente zu erreichen, arbeitet die Vors chub c- ±i.r. _ ch tung 17 mit Schlupj .
Nach dem Aufbringen der Bespinnung 6 werden mit Hilfe des Verseilkorbes 20 elektrische Adern 7 aufgeseilt, die von Vorratsspulen 21 ablaufen und im Verseilnippel 22 aufgebracht werden. Unmittelbar anschließend erfolgt vor dem Fuarungsnippel 24 das Aufbringen der Kreppapierbespinnung mit Hilfe der Spinneinrichtung 23. Die fertige Kabelseele JO wird anschließend auf die Aufwickeltrommel 25 aufgewickelt. Hierbei kann gegebenenfalls zusätzlich eine Abzugseinrichtung in Form eines Raupenabzuges vorgesehen sein.
15 Ansprüche
2 Figuren
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Claims (1)

  1. VPA 74/0524
    Patentansprüche
    1. Optisches Kabel für Nachrichtenübertragungszwecke, bestehend aus mehreren optischen Übertragungselementen, die auf einen zugfesten, in eine Kunstoffhülle eingebet-' teten Kern aus verseilten Stahldröhten aufgebracht sind und die von einem Außenmantel umgeben Find, dadurch gekennzeichnet,
    a) daß der zugfeste Kern(2)aus lagenweise verseilten 3?ederstahldrähten besteht,
    b) daß dieser Kern von einem nach Art eines Speichenrades aufgebauten radialen Kammersystem(3)aus einem thermoplastischen Kunstoff umgeben ist, in
    b1)dessen in radialer Richtung offene Ksmmern(4)die optischen Übertragungselemente eingelegt sind, und
    c) daß «af das radiale Kammersystr^(^)sine Bespinnung(6) aufgebracht ist,
    d) die ihrerseits vom Außenmantel(9,10)umgeben ist.
    2. Optisches Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als optische Übertragungselemente einzelne, umhüllte Glasfasern vorgesehen sind.
    3. Optisches Kabel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Übertragungselemente bündelweise in die Kammern eingelegt sind.
    4. Optisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahldrähte des Kernes 2 aus hochlegiertem Nickelstahl bestehen.
    5» Optisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das radiale Kammersystem aus einem auf den Kern aufgebrachten profilierten Band besteht.
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    AO
    VPA 74/0524
    6. Optisches Kabel nach einem der Anspräche 1 biß 4, dadurch gekennzeichnet, daß das radiale Kammersystem aus einem auf den Kern extrudierten Profilkörper (3) besteht.
    7. Optisches Kabel nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das radiale Kammersystem (3) eine Schlaglänge von 0,2 bis 2 m, vorzugsweise von etwa 1 m, aufweist.
    8. Optisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 7S dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (4) des radialen Kammersystems eine Höhe von etw 6 mm und eine Kopfbroite von etwa 5 mm aufvi-eisen.
    9. Optisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen de:· auf das radiale Kammersystem (3) aufgebrachten Bespinnung (6) und dem Außenmantel (9,10) einen oder mehrere Yerseillagen isolierter elektrischer Leiter (7) angeordnet sind.
    10. Optisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der auf das radiale Kammersystem (3) aufgebrachten Bespinnung (6) und dem Außenmantel (9,10) eine oder mehrere polsternde Schichten (8) angeordnet sind.
    11. Optisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel (9,10) als sogenannter Schichtenmantel ausgebildet ist.
    12. Optisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel als Stahlwellmantel ausgebildet ist.
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    13. Optisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume innerhalb der Kabelseele, insbesondere die Hohlräume in dem radialen Kammersystem, mit einer Längswasserdichtigkeit des Kabels gewährleistenden nicht einfrierenden Substanz gefüllt sind.
    14. Verfahren zur Herstellung eines optischen Kabels nach 'einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der Kabelseele in einem Arbeitsgang der während der Fertigung der Kabelseele gestreckt geführte Kern mit konstanter Drehzahl um seine eigene Achse verdreht wird und daß die optischan Übertragungselemente in das auf den Kern aufgebrachte Kammersystem schiebend eingelegt werden.
    15. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 14» bei der der aus Stahldrähten gebildete Kern von einer Abwickeltrommel abläuft und die fertige Kabelseele mit einer Aufwickeleinrichtung aufgewickelt wird, dadurch gekennzeichnet,
    daß die Abwickeltrommel (11) und die Aufwickeleinrichtung (25) mit gleicher Drehzahl und Drehrichtung um die Achse des gestreckt geführten Kernes (2) drehbar angeordnet sind und daß seitlich des gestreckt geführten Kernes Vorschubeinrichtungen (17) zum Einlegen der optischen Übertragungselemente (5) in die Kammern (4) des radialen Kammersystems angeordnet sind.
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DE2449439A 1974-10-15 1974-10-15 Nachrichtenkabel mit Lichtleiter bzw. Lichtleiterbündel als Übertragungselemente Expired DE2449439C3 (de)

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