DE3244314C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches Kabel mit einem gepolster­ ten zugfesten Zentralelement und darauf aufgeseilten optischen Grundelementen, von denen jedes mindestens einen in einer zug­ festen Umhüllung lose angeordneten Lichtwellenleiter enthält, wobei die so ausgebildete Kabelseele von einem Außenmantel um­ geben ist.

Ein Kabel dieser Art ist aus der DE-AS 25 51 210 bekannt. Hin­ sichtlich der Art der verwendeten Verseilung ist bei dem ge­ nannten Stand der Technik keine Aussage gemacht, so daß davon auszugehen ist, daß eine normale Gleichschlagverseilung ver­ wendet wird. Auf der Kabelseele ist eine Bespinnung angebracht, so daß zwischen Kabelmantel und Kabelseele keine Bewegungshem­ mung durch Reibung erzielbar ist.

Aus der DE-AS 27 23 659 ist ein optisches Kabel bekannt, bei dem auf ein zentrales, aus Metall oder Kunststoff bestehendes Zugentlastungselement Lichtwellenleiter-Hohladern mit wechseln­ der Schlagrichtung aufgeseilt sind. Schlaglänge und Perioden­ wechsel sind als im Verhältnis 1 : 5 stehend angegeben. Der Außen­ mantel ist lose aufgebracht und das Aufseilen der Lichtwellen­ leiter-Hohladern wird durch eine fest aufsitzende Haltewendel bewirkt, was neben einem zusätzlichen Maschinenaufwand auch noch einen weiteren Arbeitsschritt bei der Kabelfertigung er­ fordert. Außerdem bringt eine aus einem schmalen Band bestehen­ de Haltewendel den Nachteil mit sich, daß auf die Lichtwellen­ leiter-Hohladern an den jeweiligen Auflageflächen eine Druck­ kraft ausgeübt wird, die sich bei Biegevorgängen auf der Außen­ bahn jeweils zusätzlich erhöht.

Bei optischen Kabeln darf die mechanische Beanspruchung z. B. bei der Verlegung oder beim Auf- und Abtrommeln nicht zu einer unzulässigen Zugbelastung der Lichtwellenleiter führen, weil dadurch deren Übertragungseigenschaften beeinträchtigt werden. Es gibt aber eine Reihe von Anwendungsfällen für Lichtwellen­ leiterkabel, bei denen stoßartige Zugbelastungen in axialer Richtung möglich sind, die über das bei derartigen Kabeln zu­ lässige Maß hinausgehen können. Beispielsweise kann es sich dabei um häufiges Auf- oder Abwickeln eines Kabels von einer Kabeltrommel bei Bandstraßen oder Prozeßsteuerungen an Werk­ zeugmaschinen handeln. Auch bei der Verlegung als Luftkabel und ähnlichen Einsatzfällen sind besonders starke Zugbean­ spruchungen nicht auszuschließen. Zwar ist die Anordnung der Lichtwellenleiterfasern innerhalb einer losen Umhüllung inso­ fern vorteilhaft, als Zugkraftwerte bis zu bestimmten Grenz­ beanspruchungen nicht an der Faser selbst wirksam werden. Mit dieser Maßnahme allein ist aber ein ausreichender Schutz bei höherer Beanspruchung nicht gewährleistet.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Aufbau eines optischen Kabels zu schaffen, der besondes star­ ke mechanische Beanspruchungen noch zuläßt, ohne daß es zu ei­ ner schädigenden Dehnung der Lichtwellenleiterfaser kommt. Ge­ mäß der Erfindung, welche sich auf ein optisches Kabel der ein­ gangs genannten Art bezieht, wird dies dadurch erreicht, daß die Grundelemente mit wechselnder Verseilrichtung und mit ei­ ner Verseilschlaglänge auf das Zentralelement aufgebracht sind, die dem 20- bis 50fachen Außendurchmesser eines Grundelementes entspricht, daß die Umkehrstellen der Verseileinrichtung in ei­ nem Abstand liegen, der dem 200- bis 300fachen Außendurchmesser eines Grundelementes entspricht, und daß der Außenmantel aus einem gummielastischen Thermoplasten besteht, der durch Rei­ bungsschluß zwischen sich und der Außenhaut der Grundelemente eine Relativbewegung zwischen diesen Grundelementen und dem Außenmantel weitgehend verhindert, wobei jeweils zwischen der Außenfläche einer Außenhülle und der Innenfläche des Außenman­ tels Reibungskoeffizienten von nahe 1 vorhanden sind.

Durch die Aufbringung der Grundelemente mit wechselnder Verseilrichtung kommt es nicht zu einer Addition der Torsionswinkel über die gesamte Kabellänge, so daß die Gesamtbeanspruchung niedrig bleibt. Die Wahl einer Ver­ seilschlaglänge zwischen dem 20- und 50fachen Außen­ durchmesser des Grundelementes hat den Vorteil, daß es bei Zugbelastung im Bereich der elastischen Dehnung des Zentralelementes zu einem Spiralfeder-Effekt kommt, bei dem die Grundelemente (analog dem Stahldraht der Spiral­ feder) nicht gedehnt werden. Ferner wird bei radialen Bewegungen der Lichtwellenleiterfaser im Grundelement von außen nach innen eine Überlänge der Faser gegenüber dem Kabel wirksam. Die beiden letztgenannten Vorteile ergänzen sich in ihrer Wirkung dahingehend, daß insbe­ sondere bei stoßartiger hoher Zugbelastung am Kabel eine elastische Dehnung des Kabels möglich ist, ohne daß eine Zugbeanspruchung am Lichtwellenleiter auftritt.

Ebenso trägt die Festlegung der Umkehrstellen der Ver­ seilrichtung derart, daß sie in einem Abstand zwischen dem 200- bis 300fachen Durchmesser eines Grundelementes liegen, dazu bei, daß das Kabel bei Zugbeanspruchung und den daraus resultierenden Torsionsspannungen infol­ ge des oben beschriebenen "Spiralfeder-Effektes" nicht auf der ganzen Länge axiale Drehungen in einer Richtung ausführt, was zu Verwindungen oder Schlaufenbildung füh­ ren könnte.

Die beim Einwirken von Zugkräften in axialer Richtung auftretenden, mit der Verseilrichtung wechselnden Tor­ sionsspannungen erzeugen innerhalb eines Bereichs gleichbleiben­ der Verseilrichtung eine Torsion, die bei einem gummielastischen Außenmantel zu keiner bleibenden Verformung führt, sondern bei Entlastung reversibel bleibt. Sie setzt allerdings voraus, daß eine Relativ­ bewegung zwischen den Grundelementen und dem Außenman­ tel weitgehend vermieden wird, was durch eine ausrei­ chend festen Sitz des Außenmantels auf den Grundelemen­ ten erreicht wird.

Hierzu ist es zweckmäßig, die Umhüllung der Grundele­ mente in sich selbst ausreichend fest auszubilden. Des­ halb werden gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die Grundelemente mit Zugentlastungs- und Stützelementen versehen. Diese werden vorteilhaft zwi­ schen der aus einer oder mehreren Kunststoffschichten bestehenden Aderhülle (Hohlader) und dem Kunststoff­ mantel des Grundelementes angeordnet. Dies hat neben dem Vorteil einer einfachen Herstellung auch noch zur Folge, daß die einzelnen Grundelemente am Kabelende nach dem Absetzen des gemeinsamen Außenmantels als einzelne Kabel an verschiedene Stellen (z. B. verschiedene Geräte) ge­ führt werden können, ohne daß besondere Armaturen für die Kabelaufteilung benötigt werden, wobei ohne Auf­ trennen der Lichtwellenleiterfaser durch Steckverbin­ dungen gearbeitet werden kann.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachfol­ gend anhand einer Zeichnung näher erläutert, die ein gemäß der Erfindung aufgebautes optisches Nachrichten­ kabel im Querschnitt zeigt. Die faserförmigen Lichtwel­ lenleiter LWL sind dabei lose und mit einer entsprechen­ den Überlänge von einigen Promill innerhalb von Grund­ elementen GE angeordnet. Die Innenhülle IH besteht zweck­ mäßig aus einem thermoplastischen Material, das insbe­ sondere auch niedrige Reibungskoeffizienten aufweist und dadurch die lose Führung des Lichtwellenleiters LWL begünstigt. Auf die Innenhülle IH sind Zugentlastungs- und Stützelemente ZS aufgebracht, die zum Beispiel aus Glasgarnen bestehen können, die mit einem entsprechen­ den Lack (z. B. Polyamidlack) getränkt sind. Die eine rauhe Oberfläche aufweisende Außenhülle AH besteht aus einem thermoplastischen Kunststoff, vorzugsweise Poly­ urethan. Insgesamt bildet somit jedes Grundelement GE eine in sich sehr steife sowohl zug- als auch stauchfeste An­ ordnung, die bereits einen Teil äußerer Zugbeanspruchun­ gen oder Druckbelastungen aufnehmen kann, ohne daß die Lichtwellenleiter LWL unzulässig belastet werden.

Die Grundelemente GE sind mit wechselnder Verseilrich­ tung auf ein Zentralelement ZE aufgeseilt, das aus einem zugfesten zentralen Kern ZK (z. B. aus Stahl, Aramid- Garnen, Glasgarnen, Nylonfäden o. dgl.) besteht und das außen eine Polsterschicht PO aus weichelastischem Mate­ rial aufweist. Somit ist bei radialen Beanspruchungen der Grundelemente GE ein mehr oder weniger tiefes Ein­ dringen in die Polsterschicht PO erreichbar, so daß die Grundelemente GE von außen angreifenden mechanischen Kräften entsprechend ausweichen können.

Die Verseilschlaglänge der auf das Zentralelement ZE aufgebrachten Grundelemente GE wird zwischen dem 20- und 50fachen Außendurchmesser D eines der Grundelemen­ te GE gewählt. Umkehrstellen der Verseilrichtung der Grundelemente GE sind bei Werten zwischen dem 200- bis 300fachen Außendurchmesser D eines Grundelementes GE gewählt. Durch die wechselnde Verseilrichtung kommt es zu keiner fortlaufenden Addition der bei Zugkräften auftretenden Torsionsspannungen. Die Durchmesser D der Grundelemente GE liegen vorteilhaft zwischen 3 und 6 mm.

Der ein- oder mehrschichtige Außenmantel AM soll aus einem gummielastischen Thermoplasten bestehen und so fest auf den Grundelementen GE aufsitzen, daß durch den Reibungsschluß zwischen Innenhaut des Außenmantels AM und der Außenhülle AH der Grundelemente GE eine Relativ­ bewegung zwischen diesen Grundelementen GE und dem Außenmantel AM weitgehend verhindert wird. Als gummi­ elastischer Thermoplast für den Außenmantel AM eignet sich insbesondere Polyätherurethan, das in Form eines Schlauches auf die Kabelseele durch einen Extrusions­ vorgang aufgebracht wird und dort ausreichend fest auf­ schrumpft, um den notwendigen Reibungsschluß zu erhal­ ten. Dementsprechend verläuft die Innenfläche des Außen­ mantels AM längs Tangenten an den Außenhüllen AH der Grundelemente GE.

Zwischen den Mänteln AM und AH werden dabei Reibungs­ koeffizienten nahe 1,0 angestrebt.

Claims (6)

1. Optisches Kabel mit einem gepolsterten zugfesten Zentralele­ ment (ZE) und darauf aufgeseilten optischen Grundelementen (GE), von denen jedes mindestens einen in einer zugfesten Umhüllung lose angeordneten Lichtwellenleiter (LWL) enthält, wobei die so gebildete Kabelseele von einem Außenmantel (AM) umgeben ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Grundelemente (GE) mit wechselnder Verseilrichtung und mit einer Verseilschlaglänge auf das Zentralelement (ZE) auf­ gebracht sind, die dem 20- bis 50fachen Außendurchmesser (D) eines Grundelementes (GE) entspricht,
daß die Umkehrstellen der Verseileinrichtung in einem Abstand liegen, der dem 200- bis 300fachen Außendurchmesser eines Grundelementes (GE) entspricht, und
daß der Außenmantel (AM) aus einem gummielastischen Thermo­ plasten besteht, der durch Reibungsschluß zwischen sich und der Außenhaut der Grundelemente (GE) eine Relativbewegung zwischen diesen Grundelementen (GE) und dem Außenmantel (AM) weitgehend verhindert, wobei jeweils zwischen der Außenfläche einer Außen­ hülle (AH) und der Innenfläche des Außenmantels (AM) Reibungs­ koeffizienten von nahe 1 vorhanden sind.

2. Optisches Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundelemente (GE) über der Umhüllung (IH) für den Lichtwellenleiter (LWL) Zugentlastungs- und Stützelemente (ZS) und darü­ ber als Außenhülle einen Kunststoffmantel (AH) enthalten.

3. Optisches Kabel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenhülle (AH) eine rauhe Oberfläche aufweist.

4. Optisches Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesser (D) der Grundelemente (GE) zwischen 3 und 6 mm gewählt sind.

5. Optisches Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel (AM) als Schlauch auf die Grund­ elemente (GE) aufgeschrumpft ist.

6. Optisches Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundelemente (GE) nach Entfernen des Außenman­ tels (AM) am Kabelende als einadrige Lichtwellenleiter- Kabel weiterführbar sind.