DE4440507A1 - Elektrisches Kabel zur Übertragung von Daten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Kabel zur Übertragung von Daten mit hoher Übertragungsrate, in dessen Seele mindestens ein Verseilelement enthalten ist, in dem mindestens zwei aus isolierten elektrischen Leitern bestehende Adern miteinander verseilt sind und dessen durch das Verseilelement gebildete Seele von einem metallischen Schirm umgeben ist, über dem ein aus Isoliermaterial bestehender Mantel angebracht ist (EP-B-0 211 750).

Kabel mit Verseilelementen, in denen beispielsweise zwei oder vier Adern miteinander verseilt sind, werden in der Nachrichtentechnik seit langem benutzt. Diese Kabel können grundsätzlich auch für die Datenübertragung eingesetzt werden. Dabei ergeben sich aber mit höher werdenden Übertragungsraten von beispielweise < 100 Mbit/s Probleme, da sich die unterschiedlichen, in der Seele eines Kabels befindlichen Übertragungskanäle gegenseitig störend beeinflussen (Nahnebensprechen). Der erforderliche Störabstand zwischen den Übertragungskanälen kann oft nur mit erheblichem Aufwand eingehalten werden.

Zur Verminderung der gegenseitigen Beeinflussung benachbarter Übertragungskanäle werden gemäß der US-A-4 873 393 bei einem Kabel mit paarweise verseilten Adern die Schlaglängen der unterschiedlichen Paare unterschiedlich gestaltet. Dadurch wird der Abstand der die Übertragungskanäle bildenden Paare voneinander erhöht, da die Adern eines Paares nicht oder nur an wenigen Stellen in die Lücken zwischen den Adern von benachbarten Paaren passen. Um diesen Effekt noch zu verbessern, ist es durch die US-A-5 298 680 bekannt geworden, jeweils zwei, unterschiedliche Schlaglängen aufweisende Paare miteinander zu verseilen. Der Aufwand ist in beiden Fällen erheblich. Die Kabel sind außerdem nicht in einem Arbeitsgang herstellbar.

Das gilt auch für das eingangs geschilderte Kabel nach der EP-B-0 211 750, bei welchem aus zwei miteinander verseilten Adern bestehende Paare so in der Seele des Kabels angeordnet sein sollen, daß jedes Paar einen Umkreis hat, in den benachbarte Paare nicht eindringen können. Die unterschiedlichen Übertragungskanäle sollen dadurch ausreichend entkoppelt sein. Wie das bei der Herstellung des Kabels, bei dessen Verlegung und beim Betrieb desselben realisiert werden soll, ist der Patentschrift nicht zu entnehmen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs geschilderte Kabel so zu gestalten, daß es bei wirksamer Entkopplung der unterschiedlichen Übertragungskanäle in einem Arbeitsgang herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst,

• - daß die Adern in dem Verseilelement mit in Abständen wechselnder Schlagrichtung miteinander verseilt sind und
• - daß das Verseilelement von einer dicht an seiner Oberfläche anliegenden, aus mindestens einer längseinlaufenden Folie mit in Längsrichtung überlappenden Kanten geformten Hülle umgeben ist.

Durch die Verseilung der Adern mit wechselnder Schlagrichtung - im folgenden "SZ-Verseilung" genannt - können Verseilelemente in sehr großer Länge hergestellt werden. Da bei der SZ-Verseilung keine nur in einer Richtung drehenden Abläufe bzw. andere Aggregate eingesetzt werden, können die Verseilelemente leicht im gleichen Arbeitsgang zu übergeordneten SZ-verseilten Elementen zusammengefaßt werden. Auch alle über der Seele anzubringenden Schichten, wie Schirm und Mantel, können im gleichen Arbeitsgang erzeugt werden.

Durch die SZ-Verseilung mit dauernder Änderung der Schlagrichtung der Adern in den Verseilelementen ergibt sich außerdem eine verbesserte Entkopplung der Übertragungskanäle des so aufgebauten Kabels. Die Entkopplung wird weiter durch die um die Verseilelemente herumgelegte Hülle verbessert, welche unabhängig vom Material derselben einen vergrößerten Abstand zwischen den Verseilelementen bewirkt. Wegen der geschlossenen Hüllen können die Adern von benachbarten Verseilelementen sich nicht berühren und insbesondere nicht in deren Lücken eindringen. Das macht sich besonders auch dann vorteilhaft bemerkbar, wenn zwei oder mehr Verseilelemente zu übergeordneten Elementen verseilt werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in den Zeichnungen dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 bis 4 Querschnitte durch zwei unterschiedlich aufgebaute Kabel nach der Erfindung.

Fig. 5 und 6 ein Verseilelement des Kabels nach Fig. 1 in zwei unterschiedlichen Ausführungsformen in vergrößerter Darstellung.

Fig. 7 eine Seitenansicht eines Verseilelements des Kabels in schematischer Darstellung.

Fig. 8 eine Vorrichtung zur Herstellung des Kabels, ebenfalls in schematischer Darstellung.

In Fig. 1 ist ein elektrisches Kabel im Schnitt dargestellt, in dessen Seele aus isolierten elektrischen Leitern 1 bestehende Adern 2 angeordnet sind. Die Leiter 1 der Adern 2 bestehen vorzugsweise aus Kupfer. Für die Isolierung 3 der Leiter 1 können beispielweise Polyethylen oder Polypropylen verwendet werden. Die Isolierung 3 kann auch aus geschäumtem Material bestehen, das eine glatte Außenhaut hat. Je zwei Adern 2 sind zu einem Paar 4 miteinander verseilt, und zwar durch SZ-Verseilung. Über den beiden Adern 2 der vier in Fig. 1 eingezeichneten Paare 4 ist jeweils eine dicht an deren Oberfläche anliegende Hülle 5 angebracht.

Die Hülle 5 wird jeweils aus mindestens einer längseinlaufenden Folie 6 geformt. Sie hat entsprechend Fig. 5 an einer in Längsrichtung verlaufenden Stelle 7 überlappende Kanten. Die Überlappung liegt zweckmäßig bei 10% bis 20%, bezogen auf die Breite der eingesetzten Folie. Die Hülle 5 kann gemäß Fig. 6 auch aus zwei übereinander angebrachten Folien 6 und 8 bestehen, die nach ihrer Formung miteinander verklebt werden. Auch die Folie 8 ist längseinlaufend aufgebracht. Ihre Überlappungsstelle 9 ist gegenüber der Überlappungsstelle 7 der Folie 6 zweckmäßig um 180° versetzt. Grundsätzlich könnte die Hülle 5 auch aus mehr als zwei längseinlaufend aufgebrachten und miteinander verklebten Folien bestehen.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, sind die Paare 4 des Kabels durch die die Adern 2 umgebenden Hüllen 5 deutlich gegeneinander abgegrenzte Verseilelemente. Die Adern 2 dieser Verseilelemente können sich nicht berühren. Sie haben in der Seele des Kabels einen so großen Abstand voneinander, daß eine ausreichende Entkopplung der unterschiedlichen Übertragungskanäle gegeben ist.

Die für die Hülle 5 verwendeten Folien 6 und 8 können aus Metall und/oder aus Kunststoff bestehen. Sie sind zweckmäßig auf einer Seite mit einem Haftvermittler beschichtet. Der Haftvermittler kann beispielsweise ein bei Erwärmung klebfähiges Material sein, wie beispielweise ein Heißschmelzkleber oder ein Copolymer des Ethylens. Die Folie 6 besteht vorzugsweise aus Kunststoff. Ihre mit dem Haftvermittler beschichtete Seite ist in der fertigen Hülle 5 zweckmäßig den Adern 2 zugewandt. Die Folie 8 ist vorzugsweise eine Metallfolie, deren beschichtete Seite in der fertigen Hülle 5 der Folie 6 zugewandt ist. Die Hülle 5 liegt dann nicht nur dicht an den Adern 2 der Paare 4 an, sondern sie ist durch gezielte Wärmezufuhr auch mit denselben und in ihren Schichten verklebt. Auf die Paare 4 einwirkende Zugbelastungen werden dadurch von den Hüllen 5 abgefangen. Als Materialien für die Folien 6 und 8 eignen sich beispielweise Polyester oder Polypropylen, die auch geschäumt sein können, sowie Aluminium oder kunststoffbeschichtetes Aluminium.

Über der aus den vier Paaren 4 bestehenden Seele des Kabels ist ein metallischer Schirm angebracht. Dieser kann als geschlossene Hülle ausgeführt sein, die gemäß Fig. 1 aus einer Folie 10 aus Metall längseinlaufend mit in Längsrichtung überlappenden Kanten um die Seele herumgeformt ist. Über dem Schirm liegt ein Mantel 11 aus einem geeigneten Kunststoff, wie beispielweise Polyvinylchlorid oder Polyethylen. Die für den Schirm verwendete Folie 10 besteht vorzugsweise aus Kupfer oder Aluminium. Sie kann wieder einseitig mit einem Haftvermittler beschichtet sein. Die klebfähige Seite der Folie 10 liegt in diesem Falle im fertigen Kabel außen. Der Schirm ist dann im fertigen Kabel fest mit dem Mantel 11 verbunden und wegen der gegebenen Sandwichkonstruktion gegen Knicken geschützt.

Gemäß Fig. 2 kann über der Seele des Kabels zunächst auch eine aus Kunststoff bestehende Folie 12 längseinlaufend herumgeformt werden, die in der in Längsrichtung verlaufenden Überlappungsstelle 13 verklebt ist. Über der Folie 12 wird dann die Folie 10 angebracht. Deren Überlappungsstelle 14 ist gegenüber der Überlappungsstelle 13 der Folie 12 zweckmäßig um 180° versetzt. Wenn an den Schirm des Kabels sehr hohe Anforderungen gestellt werden, kann gemäß Fig. 3 zwischen den beiden Folien 10 und 12 noch ein beispielsweise aus Kupferdrähten bestehendes Geflecht 15 angeordnet werden.

Das Kabel nach Fig. 4 weist lediglich vier Adern 2 auf, die ebenso wie die Paare 4 des Kabels nach Fig. 1 im SZ-Verfahren miteinander verseilt sind und so einen "Vierer" 16 bilden. Hier besteht die Seele des Kabels also nur aus dem einen Vierer 16, über dem die gleichen Schichten angebracht sein können, wie bei dem Kabel nach den Fig. 1 bis 3. Das sind also insbesondere der aus der Folie 10 bestehende Schirm und der Mantel 11.

Alle Verseilelemente (Paare 2, Vierer 16) sind durch SZ- Verseilung, also mit reversierender Schlagrichtung, miteinander verseilt. Sie haben dann ein Aussehen, wie es schematisch aus Fig. 7 hervorgeht. Abschnitte, in denen jeweils die gleiche Schlagrichtung der verseilten Adern 2 vorliegt, sind durch Umkehrstellen 17 miteinander verbunden, in denen die Adern 2 über eine relativ kurze Strecke in Achsrichtung verlaufen. Da ein solches Verseilelement nicht zugfest ist, muß es nach dem Verseilen relativ schnell so fest gefaßt werden, daß es Zugbelastungen in axialer Richtung standhalten kann und nicht auseinander gezogen wird.

Die Verseilelemente aller möglichen Aufbauten von Kabeln sind nach dieser Verfahrensweise miteinander verseilt. Das bietet den Vorteil, daß keine ständig in gleicher Richtung um eine Achse rotierenden Abläufe benötigt werden. Zum festen Zusammenhalt der Adern 2 in den Verseilelementen dienen die Hüllen 5, die fest anliegend gleich hinter dem Verseilpunkt der Adern 2 um die Verseilelemente herumgeformt werden. Zugbelastungen werden daher - wie schon erwähnt - im wesentlichen von den Hüllen 5 abgefangen. Das gilt nicht nur für die Verseilelemente des Kabels nach den Fig. 1 bis 3 mit nur zwei Adern. 2, sondern auch für den Vierer 16 nach Fig. 4, in dem alle vier Adern 2 im SZ-Verfahren miteinander verseilt sind, und grundsätzlich für jeden sinnvollen Kabelaufbau.

Die Bezeichnung "SZ" für die reversierende Verseilung läßt sich in Fig. 7 gut erkennen. Die Adern 2 haben auf der linken Seite der Umkehrstelle 17 die Form eines gestreckten "S", während sie auf der rechten Seite die Form eines gestreckten "Z" aufweisen. Diese Betrachtung könnte allerdings auch umgekehrt sein, wenn von den Buchstaben "S" und "Z" jeweils nur die Richtung des mittleren Verbindungsstücks berücksichtigt wird.

Ein Kabel entsprechend Fig. 1 wird gemäß Fig. 8 beispielsweise wie folgt hergestellt:

Von Spulen 18 werden Adern 2 abgezogen und paarweise Vorrichtungen 19 zugeführt, in denen sie durch SZ-Verseilung miteinander verseilt werden. Hinter den Verseilpunkten 20 liegen dann die Paare 4 vor, um die unmittelbar nach dem Verlassen der Verseilpunkte 20 die Folien 6 dicht anliegend herumgeformt werden. Die Folien 6 werden von Spulen 21 abgezogen und in Formungseinrichtungen 22 längseinlaufend mit in Längsrichtung überlappenden Kanten (Fig. 5) zu den Hüllen 5 geformt. Der Einfachheit halber ist in Fig. 8 nur eine Spule 21 eingezeichnet, von welcher eine Folie 6 abgezogen wird. Es ist jedoch für jedes Verseilelement eine solche Spule 21 vorhanden. Es kann in der gleichen Fertigungseinrichtung auch für jedes Verseilelement noch eine weitere Spule mit zugehöriger Formungseinrichtung für die Folie 8 eingesetzt werden. Die vier jeweils von einer Hülle 5 umgebenen Paare 4 werden einer weiteren SZ-Verseilvorrichtung 23 zugeführt, in welcher sie zur Seele des Kabels miteinander verseilt werden.

Unmittelbar hinter der SZ-Verseilvorrichtung 23 wird als Schirm eine Metallfolie 10 um die Seele des Kabels herumgeformt, und zwar wiederum längseinlaufend. Dazu wird die Metallfolie 10 von einer Spule 24 abgezogen und in einer Formungseinrichtung 25 mit in Längsrichtung überlappenden Kanten zum Schirm geformt. Anschließend wird noch im gleichen Arbeitsgang der Mantel 11 mittels eines Extruders 26 auf den Schirm aufgebracht. Wegen der dabei abgegebenen Wärme verkleben Schirm und Mantel 11 miteinander. Auch an dieser Stelle können im Tandemverfahren in analoger Weise vor der Metallfolie 10 noch die Kunststoff-Folie 12 längseinlaufend aufgebracht und gegebenenfalls das Geflecht 15 um dieselbe herum erzeugt werden.

Grundsätzlich reicht es aus, wenn in der Seele des Kabels nur ein aus zwei miteinander verseilten Adern 2 bestehendes Paar 4 vorhanden ist. Die Vorteile, die mit dem Kabel nach der Erfindung erzielt werden, sind aber erst dann voll wirksam, wenn mindestens zwei unterschiedliche Übertragungskanäle in der Seele vorhanden sind. Das ist beispielweise bei dem aus Fig. 4 ersichtlichen Vierer 16 gegeben, aber auch bei zwei Paaren 4, die jeweils von einer dicht anliegenden Hülle 5 umgeben sind.

Zur weiteren Verbesserung der Zugfestigkeit des Kabels kann in dessen Aufbau mindestens ein in Längsrichtung verlaufendes zugfestes Element angeordnet sein. Dabei kann es sich um ein Stahlseil oder um einen Kunststoff-Faden handeln, der beispielsweise aus Aramid besteht. Zweckmäßig werden vor dem Extrudieren des Mantels 11 mehrere, in Umfangsrichtung gegeneinander versetzte zugfeste Elemente auf den Schirm aufgelegt.

Claims (15)

1. Elektrisches Kabel zur Übertragung von Daten mit hoher Übertragungsrate, in dessen Seele mindestens ein Verseilelement enthalten ist, in dem mindestens zwei aus isolierten elektrischen Leitern bestehende Adern miteinander verseilt sind und dessen durch das Verseilelement gebildete Seele von einem metallischen Schirm umgeben ist, über dem ein aus Isoliermaterial bestehender Mantel angebracht ist, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Adern (2) in dem Verseilelement (4, 16) mit in Abständen wechselnder Schlagrichtung miteinander verseilt sind und
• - daß das Verseilelement (4, 16) von einer dicht an seiner Oberfläche anliegenden, aus mindestens einer längseinlaufenden Folie (6, 8) mit in Längsrichtung überlappenden Kanten geformten Hülle (5) umgeben ist.

2. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seele aus mindestens zwei mit in Abständen wechselnder Schlagrichtung miteinander verseilten Verseilelementen (4) besteht, in denen jeweils mindestens zwei Adern (2) miteinander verseilt sind.

3. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seele aus mindestens einem Verseilelement (16) besteht, in dem vier Adern (2) miteinander verseilt sind.

4. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle (5) mit den Adern (2) verklebt ist.

5. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie (6, 8) zumindest auf einer Seite mit einem Haftvermittler beschichtet ist.

6. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie (6) aus Kunststoff besteht.

7. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie (8) aus Metall besteht.

8. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in einer aus mehr als einer Folie bestehenden Hülle (5) die übereinander liegenden Folien miteinander verklebt sind.

9. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß um die Seele eine aus Kunststoff bestehende Folie (12) längseinlaufend mit in Längsrichtung überlappenden Kanten herumgeformt ist, die von einem Geflecht (15) aus metallischen Drähten umgeben ist.

10. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß über dem Geflecht (15) ein Schirm angebracht ist, der aus einer längseinlaufenden Metallfolie (10) mit in Längsrichtung überlappenden Kanten geformt ist, die auf ihrer im Kabel außen liegenden Seite mit einem Haftvermittler beschichtet ist.

11. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Seele von einem Schirm umgeben ist, der aus einer längseinlaufenden Metallfolie (10) mit in Längsrichtung überlappenden Kanten geformt ist, die auf ihrer im Kabel außen liegenden Seite mit einem Haftvermittler beschichtet ist.

12. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Haftvermittler ein bei Erwärmung klebfähiges Material ist.

13. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Haftvermittler ein Heißschmelzkleber ist.

14. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Haftvermittler ein Copolymer des Ethylens ist.

15. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß im Kabelaufbau mindestens ein in Längsrichtung des Kabels verlaufendes zugfestes Element angebracht sind.