DE2900770A1

DE2900770A1 - Anordnung zur kontinuierlichen beoetimmung von in kabeln auftretenden einzugskraeften

Info

Publication number: DE2900770A1
Application number: DE19792900770
Authority: DE
Inventors: Lutz Ing Grad Giehmann; Klaus Ing Grad Gottwald; Wilfried Jacobi
Original assignee: Felten and Guilleaume Carlswerk AG
Current assignee: Philips Kommunikations Industrie AG
Priority date: 1979-01-10
Filing date: 1979-01-10
Publication date: 1980-07-24
Also published as: DE2900770C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur kontinuierlichen
Bestimmung der während des Einziehvorgangs in Kabelkanäle oder -rohre in einem Kabel auftretenden Zugkraft gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.
Bei modernen Kabelformen und Typen, insbesondere beim Einsatz von Lichtleiterkabeln, sind nur noch kleine Einziehkräfte nötig, da diese Kabel ein geringes Gewicht und eine hohe Flexibilität aufweisen. Die im Kabel auftretende Zugkraft ist somit gering.Einziehbedingte Krafterhöhungen (z. B. Reibungskräfte usw.) wirken sich also relativ stärker aus als bei schweren Kabeltypen. Dadurch kann die höchstzulässige Zugkraft im Kabel schneller überschritten werden.
Es muß aber insbesondere bei Lichtleiterkabeln in jedem Fall sichergestellt sein, daß beim Einziehen die zulässige Zugkraft in keinem Fall überschritten wird.
Zum Erkennen bzw. Vermeiden von uberschreitungen der höchstzulässigen Zugkraft beim Einziehen von Kabeln sind schon verschiedene Meßanordnungen bekannt.
So ist es aus den DT-AS 11 04 009, 12 75 652 und 19 10 204 bekannt, die bei der Verlegung im Kabel auftretende Zugkraft an der Kabelverlegemaschine oder Kabelwinde zu messen.
Aus der Veröffentlichung "Lancier-Kabelziehwinden", 8.75, Seite 9, ist ferner ein Zugkraptmesser (Dynamometer) bekannt, der die am Zugseil auftretende Zugkraft mißt und auf einem Papierstreifen kontinuierlich registriert.
Bei Erreichen einer vorwählbaren Zugkraft wird die Winde sofort und automatisch stillgesetzt.
Nachteilig bei den vorgenannten Meßanordnungen ist, daß beim Einziehen von Erdkabeln nicht nur die tatsächlich im gabel auftretende Zugkraft gemessen wird, sondern daß auch eventuelle am Zugseil entstehende Reibungskräfte mitgemessen werden und dadurch das Meßergebnis verfälscht wird.
Diesen Nachteil vermeiden zwei der Anmelderin zugängliche ältere Vorschläge von an einem Feldversuch in Berlin beteiligten Firmen.
Nach dem ersten Vorschlag ist zwischen das Einziehseil und den Kabelstrn oder die Kabeleinspannung oder den gabelkopf eine Federwaage mit Schleppzeiger eingebaut.
Mit diesem Zugmeßkopf ist es jedoch nur möglich, nach Beendigung des Einziehvorganges eines Streckenabschnittes den dort aufgetretenen Maximalwert der Einziehkrsft am Schleppzeiger nachträglich abzulesen.
Eine kontinuierliche Kontrolle der Einziehkraft während des Einziehvorgangs ist nicht durchführbar. Allenfalls können bei geöffneten Zwischenschächten ausser dem vom Schleppselger angezeigten Maximalwert beim Durchlaufen der Bedenfaage an dieser Augenblickawerte abgelesen werden.
Dies ist jedoch nur bei niedrigen Einziehgeschwindigkeiten möglich.
Der zweite ältere Vorschlag zur Zugkraftbestimmung betrifft ebenfalls einen mitlaufenden Zugmeßkopf. Dieser ebenfalls zwischen Zugseil und Kabelzugöse eingebaute Zugmeßkopf ist mit einer Schreibvorrichtung mit Registrierstreifen ausgerüstet. Auf dem Registrierstreifen wird der Verlauf der Einziehkraft kontinuierlich aufgezeichnet.
Nachteilig bei dieser Möglichkeit ist, daß die gemessenen Augenblickswerte der Einziehkraft erst nach Beendigung des Einziehvorganges abgelesen werden können. Bei schweren, hochpaarigen, stark bewehrten Kabeln kann eine kurzzeitige Überschreitung der zulässigen Einziehkraft unter Umständen hingenommen werden, bei dünnen, leichten und hochflexiblen Lichtleiterkabeln ist dies jedoch nicht mehr verantwortbar.
Ferner ist durch das DT-GM 19 32 266 eine Möglichkeit bekannt, das Auftreten zu hoher Einziehkräfte im Kabel zu verhindern.
Dort ist eine Kupplung beschrieben, die das Einziehseil mit dem Kabel über einen Abscherstift verbindet. Die Abscherlast dieses Abscherstiftes ist auf die Zugbelastbarkeit des Kabels abgestimmt. Diese Anordnung ist für Kabelkanäle und -rohre nicht geeignet, da nach jedem Bruch des Abscherstiftes das Kabel rückwärts wieder ausgezogen werden muß.
Nachteilig ist bei allen bekannten Anordnungen, daß die im Kabel auftretenden Längsschwingungen nicht erfaßt werden.
Diese Längsschwingungen können Frequenzen bis zu 40 Hz annehmen. Von einem mechanischen Registriergerät im Zugmeßkopf können diese Längsschwingungen auf Grund der Trägheit des Registriergerätes nicht mehr erfaßt werden.
Auch bei der Kraftmessung an der Seilwinde (Dynamometer) ist eine Erfassung dieser Kraftspitzen (Längsschwingungen) nicht möglich, da das Zugseil integrierend wirkt. Die Dämpfung des Zugseils ist zu groß.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, eine Zugüberlastung eines in Kabelkanäle oder -rohre einzuziehenden Kabels, insbesondere Lichtleiterkabels, sicher zu verhindern und eine sofortige kontinuierliche Erfassung der tatsächlich in einem Kabel wirkenden Zugkraft, insbesondere der durch Längsschwingungen auftretenden Kraftspitzen zu ermöglichen, wird durch die im Hauptanspruch gekennzeichnete Erfindung gelöst.
Die Lösung der beschriebenen Aufgabe besteht im wesentlichen in einer störfreien Übertragung des Augenblickswertes der jeweils im Kabel selbst herrschenden Zugkraft zu Registriergeräten außerhalb der Kabelkanäle hin und mit der Nöglichkeit der Ausnutzung dieser in Form geeigneter Meßsignale übertragenen AugenStekswerte der Zugkraft zur Steuerung der Einziehgeschwindigkeit.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die tatsächlich auftretende Zugkraft direkt am Kabelkopf nicht nur gemessen wird, sondern auch deren Augenblickswert sofort kontinuierlich und unverfälscht zur Seilwinde übertragen wird. Hierdurch wird eine Zugbelastung des Kabels, die nicht mehr genügend weit unterhalb der zulässigen Zugbeanspruchung bleibt, beim Einziehvorgang sofort erfaßt und sichtbar gemacht.
Weiterhin ist vorteilhaft, daß die Übertragung der Meßwerte unterbrechungsfrei und störungsfrei erfolgt. Durch die Erfindung wird ferner der an sich denkbare Einsatz von Telemetriesendern vermieden, deren Signalabstrahlung bei durch Metallrohre gebildeten Kabelzügen (z. B. in Unterführungen und Brücken) keine sichere Meßwertübertragung gewährleistet.
Außerdem ist es möglich, ohne zusätzliche Verzögerung die Einziehgeschwindigkeit zu reduzieren oder die Seilwinde abzuschalten. Die Erfindung wird anhand von in Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen Fig. 1 den elektrischen Teil eines erfindungsgemäß ausgebildeten Zugmeßkopfes und Fig. 2 einen Empfänger, der entweder am Ort der Seilwinde angeordnet sein kann oder wie in Fig. 2 angedeutet, am Ort der Kabeltrommel angeordnet sein kann.
Fig. 3 und 4 in Perspektive bzw. im Schnitt eine Konstruktionsform des Zugmeßkopfes nach der Erfindung.
Die kraftschlüssige Verbindung des Zugseiles mit dem einzuziehenden Kabel ist in üblicher Weise durch einen Kabelzugkopf hergestellt. Dieser ist gemäß der Erfindung zu einem in Fig. 1 dargestellten Zugmeßkopf ausgebaut.
In diesem ist auch eine dazugehörige Spannungsversorgung untere gebracht, die beispielsweise aus einer Batterie oder aus einem Tiefpaß 7 und einer ferngespeisten Konstantspannungs-.
versorgung 8 besteht.
Die im Kabel herrschende Zugkraft wird in einem Umformer 1,2 in ein elektrisches Meßwertsignal U umgeformt. Der Umformer 1,2 besteht beispielsweise aus einem Kraftaufnehmer 1 und einem nachgeschaltetem Verstärker 2. Der Kraftaufnehmer 1 besteht beispielsweise aus mehreren DehnungsmeB-streifen, die in Form einer Brückenshaltung angeordnet sind.
Eine Zugkraftänderung an wenigstens einem dieser Dehnungsmeßstreifen bewirkt eine Spannungsänderung am Brückenausgang (Brückendiagonale). Die Höhe der am Brückenausgang anstehenden Spannung ist ein Maß für die Größe der im Kabel herrschenden Zugkraft. Diese Spannung wird über den Verstärker 2 einem Spannungs-Frequenzwandler 3 zugeführt. Das niederfrequente Ausgangssignal mit der Frequenz f dieses Spannungs-Frequenzwandlers 3 tastet einen Trägerfrequenzgenerator 4.
Somit steht am Ausgang dieses Trägerfrequenzgenerators 4 ein zum Auswerteort.hin störfrei zu übertragendes amplituden moduliertes Meßsignal der Sendeart Al an. Dieses Al-Signal wird über einen Nachverstärker 5 in dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel auf das einzuziehende Kabel 12 gegeben und über dieses zu einem in Fig. 2 dargestellten Empfänger 10 bis 18 weitergeleitet. Bei modernen Lichtleiterkabeln kann die Übertragung über die Beipackadern erfolgen Die Übertragung des Meßsignals über das einzuziehende Kabel setzt voraus, daß das Kabelende, welches sich am Kern der Kabeltrommel befindet, aus der Kabeltrommel herausgeführt ist. Es bereitet dann keine Schwierigkeiten, über eine an der Kabeltrommel angebrachte Drehkupplung das übertragene Al-Signal von der sich drehenden Kabel trommel abzunehmen. Falzes als Übertragungsleiter für das Meßsignal ein Lichtleiter vorgesehen ist, ist zwischen diesen und den Empfänger ein nicht dargestellter optoelektronischer Signalwandler zu schalten.
Sofern nur eine Kontrolle der Einziehkräfte vorgenommen wird, befindet sich der Empfänger bei der Kabeltrommel.
Soll jedoch die Einziehgeschwindigkeit mit dem Meßsignal über die Seilwinde direkt gesteuert werden, so ist vorgesehen, das Al-Signal über einen in Fig. 2 nicht dargestellten von der Kabeltrommel zur Seilwinde geführten Übertragungskanal zu dem in diesem Fall bei der Seilwinde angeordneten Empfänger zu bringen. Durch diese Anordnung des Empfängers ist auch eine störfreie Übertragung von der Kabeltrommel zur Seilwinde gewährleistet, da auf dieser Strecke noch das Al-Signal übertragen wrd.
Die Demodulation des A1-Signals erfolgt dann im Empfänger erst an der Seilwinde.
In dem in Fig. 2 dargestellten Empfänger wird das Meßsignal über einen Bandpaß 13 auf einen Regelverstärker 14 geführt.
Mit diesem Regelverstärker 14 werden Amplitudenunterschiede ausgeglichen, die auf Grund verschiedener Kabellängen im empfangenen Meßsignal auftreten. Es ist also eine exakte Angleichung des Empfängers an die jeweilige Länge des Kabels 12 und des ggf. nachgeschalteten Übertragungskanals möglich.
Danach wird das Al-Signal durch einen Demodulator 15 demoduliert und in einem Frequenz-Spannungswandler 16 wird das erhaltene niederfrequente Ausgangssignal des Demodulators 15 mit der Frequenz f in eine der Zugkraft proportionale Gleichspannung umgewandelt, die über einen Tiefpaß 17 am Meßausgang 18 zur Versorgung eines Anzeiger instrumentes und/oder zur Regelung der Einziehwinde zur Verfügung steht.
Beim Einziehen von Lichtleiterkabeln ohne Beipack aus metallischen Adern kann die Signalübertragung auch über das Einziehseil- erfolgen, das in diesem Fall vorzugsweise als goaxial-gabel.mit entsprechender Zugfestigkeit ausgebildet ist.
Die gesamte Spannungsversorgung erfolgt vorzugsweise über ein zentrales Netzgerät 10. Von diesem Netzgerät 10 wird der Empfänger direkt versorgt. Die Spannungsversorgung des ZugmeßkopReserfolgt als Fernapeisung über einen Tiefpaß 11, den Beipack des einzuziehenden Kabels 12 und den Tiefpaß 7. Eine andere Möglichkeit ist die Spannungsver° sorgung des Zugmeßkopfes mittels einer dor + efindlichen Batterie. Diese letztere Art der Spannungsversorgung ist insbesondere dann vorteilhaft und erforderlich, wenn ein reines Lichtleitkabel ohne Beipack eingezogen wird und ein als Koaxial-Kabel ausgebildetes Zugseil nicht zur Verfügung steht. In diesem Fall kann die Übertragung der MeßdgAe auch durch elektromagnetische Wellen im sichtbaren Bereich über die Glasfasern selbst erfolgen.
Es ist dann allerdings erforderlich, am Anfang und am Ende des Lichtleiters einen elektro-optischen, bzw. einen opto-elektronischen Wandler einzufügen.
Bei entsprechender formschlüssiger Konstruktion des Zugmeßkopfes ist es zu erreichen, daß bei Bruch des Kraftaufnehmers 1 der Einziehvorgang beendet werden kann und daß am Zugmeßkopf angreifende Querkräfte, z.B. beim Lauf des Zugmeßkopfes über Umlenkeinrichtungen, keine Meßwertverfälschungen hervorrufen, sondern im Zugmeßkopf aufgefangen werden und nicht auf den Kraftaufnehmer 1 wirken.
Fig. 3 und 4 zeigen eine solche Konstruktionsform des Zugmeßkopfes in Perspektiv- bzw. Schnittdarstellung.

Claims

Anordnung zur kontinuierlichen Bestimmung von in Kabeln auftretenden Einzugakräften (13). Patentanspruche Anordnung zur kontinuierlichen Bestimmung (Messung) der Zugkraft, die in einem Kabel, insbesondere Lichtleiterkabel der Nachrichtentechnik, während seines Einziehens in Kabelkanäle oder -rohre jeweils auftritt und in einem zwischen Kabel und Zugseil angeordneten ZugmeGkopf gemessen wird, da durch gekennzeichnet, daß im Zugmeßkopf ( 1 bis 8 in Fig. 1) ein Umformer (1, 2) angeordnet ist,der die gemessene Zugkraft in ein elektrisches Meßwertsignal (U) umformt, und daß im Zugmeßkopf ein Signalwandler (3,4) angeordnet ist, der das jeweilige Meßwertsignal (U) laufend in ein störfrei vom Zugmeßkopf zum Auswerteort hin übertragbares Meßsignal umwandelt.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalwandler (3,4) einen entsprechend der Amplitude der Meßwertsignale (U) getasteten Trägerfrequenzgenerator (4) aufweist (A1-Modulation).
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine leitergebundene Übertragung der Meßsignale vorgesehen ist.
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das einzuziehende Kabel (12) selbst als Übertragungsleiter dient.
5. Anordnung nach Anspruch 3., dadurch gekennzeichnet, daß der Signalwandler (3,4) mit seinem Signalausgang an mindestens einen Übertragungsleiter des Kabels (12) angeschlossen ist und daß an diesen ein Ubertragungskanal angeschaltet ist, der von der Kabeltrommel zur Seilwinde führt.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertragungsleiter des Kabels (12) ein galvanischer Leiter ist.
7. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Kabeln ohne galvanischen Leiter als Übertragungsleiter für das Meßsignal mindestens ein Lichtleiter vorgesehen ist, daß zwischen den in diesem Fall vorzugsweise eigengespeisten Zugmeßkopf und den Lichtleiter ein elektro-optischer Signalwandler geschaltet ist und daß am Ort der Kabeltrommel ein opto-elektronischer Signalwandler zwischen den Lichtleiter und den zur Seilwinde führenden Ubertragungakanal geschaltet ist.
8. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ubertragungskanal ein galvanischer Leiter ist.
9. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ubertragungskanal durch einen Funkkanal realisierbar ist.
10. Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem Übertragungsleiter des Kabels (12) und dem zur Seilwinde führenden Übertragungakanal ein Regelverstärker (14) nachgeschaltet ist, der durch unterschiedliche Kabellängen bedingte Amplitudenunterschiede des am Empfänger anstehenden Meßsignals ausgleicht.
11. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugseil als Übertragungsleiter dient.
12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugseil als Koaxialkabel ausgebildet ist.
13. Anordnung nach beliebigen der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe der störfrei vom Zugmeßkopf zum Auswerteort hin übertragbaren Meßsignale die Seilwinde auf eine solche Einziehgeschwindigkeit steuerbar ist, bei der die auftretende Zugkraft stets genügend weit unterhalb der zulässigen Zugbeanspruchung des Kabels bleibt.