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Die Erfindung bezieht sich auf ein Lichtwellenleiterkabel, mit einer aus verseilten Bündeladem bestehenden Seele, mit einer diese Seele umgebenden, Glasfasern enthaltenden Umhüllung und mit einem über dieser Umhüllung liegenden Aussenmantel.
Ein Lichtwellenleiterkabel dieser Art ist aus der DE 44 12 374 Al bekannt geworden. Das in diesem Dokument geoffenbart Kabel besteht aus mehrerem Bündeladem und jede Bündelader enthält ihrerseits mehrere Lichtwellenleiter, die in einer Kunststoffhülle, gegebenenfalls in eine Dichtmasse eingebettet, liegen. Die Kunststoffhülle ist von einer konzentrischen Schicht umgeben, die aus glasfaserverstärktem, durch Pultrusion aufgebrachtem Kunststoff zur Zugentlastung bestehen kann. Es sind beispielsweise sieben Bundeladern verseilt zu einer Seele zusammengefasst, die z.
B. mit einem Glasfasergewebeband bewickelt ist Uber dieser Bewicklung liegt ein Aussenmantel aus vorteilhafterweise abriebfestem Kunststoff Der durch Pultrusion aufgebrachte, glasfaserverstarkte Kunststoff schützt zwar die einzelnen Lichtwellenleiter vor mechanischen Einwirkungen, doch ist dieser Schutz für das Kabel als Gesamtheit nicht gegeben. Hierzu kommt, dass bei allen Vorteilen der Pultrusionstechnik diese einen lange dauernden Vorgang darstellt, da dieser auch das Aushärten beinhaltet. Derzeit sind Verarbeitungsgeschwindigkeiten von einem bis zwei Metern je Minute üblich.
Der Aufbau von Bündeladern, wie sie in dem oben genannten Dokument verwendet werden, ist im näheren Detail auch in der DE 33 19370 Al beschrieben.
In diesem Dokument sind auch die Probleme erörtert, die dadurch entstehen, dass in den einzelnen Lichtwellenleitern keine mechanischen Spannungen auftreten sollen, da solche Spannungen zu Dämpfungserhöhungen führen.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Lichwellenleiterkabel zu schaffen, das gute mechanische Eigenschaften aufweist und dabei relativ einfach und günstig herzustellen ist. Das Kabel soll insbesondere auch fur die Verlegung unter Wasser sowie als freitragende Kabel geeignet sein, und somit einerseits hohem Druck standhalten und andererseits auch beschussfest, nagetiersicher und termitenfest sein
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Diese Aufgabe lässt sich mit einem Lichtwellenleiterkabel der eingangs genannten Art erzielen, bei welchem die Umhüllung der Seele durch Pultrusion aufgebracht ist und aus einem mit hochfesten Fasern verstärkten Kunststoff besteht,
wobei die Bündeladern der Seele eine Isolie- rung aus Kunststoff besitzen
Dank der Erfindung kann die bei der Herstellung des Kabels für die Pultrusion aufgewendete
Zeit gegenüber dem eingangs genannten Stand der Technik im Prinzip um einen Faktor gesenkt werden, welcher der Anzahl der Bündeladern entspricht. Die konzentrisch pultrudierte Umhül- lung aus z. B. glasfaserverstärktem Kunststoff verhält sich bei Belastung wesentlich günstiger als eine Anordnung nach dem Stand der Technik, bei welcher jede einzelne Bündelader einen pultrudierten Mantel aus glasfaserverstärktem Kunststoff besitzt.
Besonders günstige, da symmetrische Belastungsverhältnisse, ergeben sich, falls die Bündel- adern der Seele um ein zentrales Element herum verseilt sind.
Um eine oft geforderte Abdichtung in Längsrichtung des Kabels zu erzielen, können die Hohl- räume der Seele vorteilhafterweise mit einem Dichtstoff, wie einem Gel, Quellpulver od. dgl. gefüllt sein.
Um die Verarbeitung zu vereinfachen und die mechanische Festigkeit zu verbessern kann es von Vorteil sein, wenn die Seele eme Bewicklung mit z. B. einem Kunststoffband oder einem Glasfaserband aufweist. Eine solche Bewicklung wird vor dem Pultrusionsvorgang, bei welchem die Umhüllung gebildet wird, durchgeführt.
Vor allem bei Seekabeln kann es vorteilhaft sein, wenn auf die Umhüllung eine dichte Metall- schichte, insbesondere eine Kupferschichte, aufgebracht ist. Diese Metallschicht, die galvanisch aufgebracht sein kann oder als gezogenes und/oder geschweisstes Rohr ausgebildet sein kann, verhindert eine Wasserstoffdiffusion in das Kabel. Es hat sich nämlich gezeigt, dass bis zu den Lichtwellenleitem gelangender Wasserstoff zu starken und unerwünschten Dämpfungsspitzen fuhren kann.
Das zentrale Element, um welches die Bündeladern verseilt sind, kann z. B. aus pultrudiertem, faserverstärktem Kunststoff bestehen, wodurch sich nicht nur die beim Pultrusionsvorgang erforderliche Zugfestigkeit, sondern auch eine Stauchfestigkeit ergibt.
Zweckmässigerweise sind die hochfesten Fasern in der Umhüllung aus der Gruppe der Glas-, Aramid- oder Kunststoffasern gewählt.
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Die Erfindung samt weiterer Vorteile ist im folgenden anhand zweier Ausführungsformen nä- her erläutert, die in der Zeichnung veranschaulicht sind. In dieser zeigen Fig. l einen Schnitt durch ein erfindungsgemässes Lichtwellenleiterkabel in einer erste Ausführungsform und Fig. 2 in einer ebensolchen Darstellung eine zweite Ausführungsform Gemäss Fig. I weist ein Lichtwellenleiterkabel nach der Erfindung eine Seele 2, eine diese Seele umgebende Umhüllung 3 sowie einen über dieser Umhüllung liegenden Aussenmantel 4 auf.
Die Seele 2 besitzt vorteilhafterweise ein zentrales Element 5, das zumindest zugfest sein muss, mit Vorteil aber auch Druckspannungen aufnehmen kann. Beispielsweise besteht dieses zentrale Element 5 aus pultrudiertem, glasfaserverstärktem Kunststoff Das zentrale Element 5 kann z. B. auch ein Glasroving sein oder aus Aramid- oder Kohlenstoffasern bestehen Um das zentrale Element 5 herum sind Bundeladem 6, im vorliegenden Fall vier solche Bündeladem verseilt. Anstelle einer oder mehrerer Bündeladem können auch Blindelemente oder isolierte Kupferdrähte in Form von Adern, Paaren, Dreiern oder Vierem mitverseilt sein Die Bündeladem 6 bestehen in bekannter Weise aus Lichtwellenleitern 7, im vorliegenden Fall je zwölf Stück, vorteilhafterweise Single-Mode-Fasem.
Die Lichtwellenleiter 7 sind innerhalb einer Aderisolierung 8 untergebracht und durch eine geeignete Aderfüllmasse 3 eingebettet, ohne dass jedoch bei Belastung des Kabels unzulässige Spannungen innerhalb der Lichtwellenleiter 7 auftreten können. Die Lichtwellenleiter 7 werden gemäss dem Stand der Technik, z. B. nach der DE 33 19 370 AI, mit einer gewissen Überlänge, z. B. wendelformig, innerhalb der Aderisolierung 8 geführt, sodass aufgrund der Anordnung um das zentrale Element 5 herum eine radiale Beweglichkeit der Lichtwellenleiter bei mechanischen Beanspruchungen des Kabels gesichert ist.
Die konzentrisch über der Seele 2 liegende Umhüllung 3 ist durch Pultrusion aufgebracht und besteht aus einem mit hochfesten Fasern erstärkten Kunststoff, wobei z. B. Acryl-, Kohlenstoffoder Polyesterfasern verwendet werden können. Für den während des Pultrusionsvorganges aufzubringenden Zug bietet sich das zentrale Element 5 an, welches die Bündeladern 6 während des Pultrusionsvorganges entlastet. Während bei einem Kabel nach dem eingangs genannten Stand der Technik für die Dauer des Pultrusionsvorganges der einzelnen Bündeladem eine temporäre Zugentlastung erforderlich ist, kann eine solche Zugentlastung bei dem Pultrusionsschritt im Zuge der Herstellung des erfindungsgemässen Kabels entfallen, da Zugkräfte von dem zentralen Element 5 aufgenommen werden.
Die Hohlräume der Seele, insbesondere die Zwickelräume 10 können in bekannter Weise mit einem Dichtstoff, wie einem Gel, einem Quellpulver od. dgl. gefullt sein, doch ist es auch möglich, diese Zwickelräume 10 während des
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Pultrusionsvorganges mit dem gleichen faserverstärkten Kunststoff zu füllen, aus welchem die
Umhüllung 3 besteht Über der Umhüllung 3 liegt der aus Kunststoff bestehende Aussenmantel 4 Das Material des
Aussenmantels 4 richtet sich nach dem Einsatzgebiet des Kabels, in vielen Fällen wird mit Vor- teil ein Polyethylenmantel verwendet.
Das beschriebene Kabel nach der Erfindung weist hervorragende mechanische Eigenschaften auf und ist, wie bereits eingangs erwähnt, bei gleicher Festigkeit günstiger herzustellen als Ka- bel nach dem Stand der Technik. Die Oberfläche der Umhüllung 3 kann glatt, bei Aufnahme hoher Zugkräfte durch den darüber liegenden Aussenmantel 4 zweckmässigerweise jedoch un- eben sein. Die Dimensionierung der Umhüllung 3 ist so gewählt, dass die bei der Verlegung des
Kabels sowie im Einsatz auftretenden Zug- und Stauchkräfte und der radiale Druck aufge- nommen werden können, ohne dass es letztlich zu einer Beanspruchung der Lichwellenleiter 7 kommt.
Das Kabel kann somit in einer einzigen Ausführungsform sowohl als Erd- und Röh- renkabel oder als Luftkabel verwendet werden, zumal die Konstruktion nagetier- und termiten- beständig und eine hohe Beschusssicherheit aufweist. Solche Eigenschaften können bei her- kömmlichen Konstruktionen nur durch höheren Aufwand erreicht werden. Da die aus faser- verstärktem Kunststoff bestehende Umhüllung 3 auch halogenfrei ist und aufgrund ihres hohen
Glasanteiles flammwidrig Eigenschaften besitzt, wird mit Vorteil ein halogenfreie, flammwidriger, thermoplastischer Aussenmantel verwendet, sodass das Kabel als flammwidriges und halogenfreie Kabel einsetzbar ist. Da Kabel nach der Erfindung besonders druckbeständig ist, kommt auch eine Verlegung als Seekabel in grossen Tiefen in Frage.
Die Ausführung nach Fig. 2 entspricht im Prinzip jener nach Fig. 1, doch weist sie zwei zusätz- liche mögliche Merkmale auf, nämlich eine Bewicklung 11 der Seele 2, die z. B. aus einem Kunststoff- oder einem Glasfaserband bestehen kann. Falls eine solche Bewicklung 11 erwünscht ist, kann diese in bekannter Weise auf herkömmlichen Maschinen aufgebracht werden. Die Bewicklung 11 kann auch einen zusätzlichen Schutz der Bündeladem 6 während des Pultrusionsvorganges darstellen. Das in Fig. 2 dargestellte Kabel weist überdies eine dichte Metallschichte 12 über der Umhüllung 3 auf. Eine solche Metallschicht 12 besteht zweckmässigerweise aus Kupfer, wobei diese Schichte in Form eines zuvor zusammengeschweissten Rohres aufgezogen werden kann.
Die Aufgabe dieser dichten Metallschicht 12, die auch durch galvanische Verfahren aufgebracht werden kann, besteht darin, eine Wasserstoffdiffusion von aussen in das Kabelinnere zu vermeiden. Die Gefahr einer Wasserstoffdiffusion besteht vor allem bei Seekabel, hier insbesondere in Brackwasser, wobei bis zu den Lichtwellenleitern 7 gelangender Wasserstoff unerwünschte Dämpfungsspitzen hervorrufen kann und daher zu vermeiden ist.
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The invention relates to an optical waveguide cable, with a core consisting of stranded bundles, with a covering surrounding this core, containing glass fibers, and with an outer jacket lying over this covering.
An optical fiber cable of this type has become known from DE 44 12 374 Al. The cable disclosed in this document consists of several bundle barrels and each bundle strand in turn contains several optical waveguides, which are located in a plastic sheath, possibly embedded in a sealing compound. The plastic cover is surrounded by a concentric layer, which can be made of glass fiber reinforced, pultrusion-applied plastic for strain relief. There are, for example, seven bundle cores stranded together to form a soul, which, for.
B. is wound with a glass fiber tape. Above this winding is an outer jacket made of advantageously abrasion-resistant plastic. The fiber-reinforced plastic applied by pultrusion protects the individual optical fibers from mechanical influences, but this protection for the cable as a whole is not provided. In addition, with all the advantages of pultrusion technology, this is a long-lasting process, since this also includes curing. Processing speeds of one to two meters per minute are currently common.
The structure of loose tubes as used in the above-mentioned document is also described in more detail in DE 33 19370 A1.
This document also discusses the problems that arise from the fact that no mechanical stresses should occur in the individual optical fibers, since such stresses lead to increased attenuation.
It is an object of the invention to provide an optical waveguide cable which has good mechanical properties and is relatively simple and inexpensive to manufacture. The cable should in particular also be suitable for laying under water and as a self-supporting cable, and thus withstand high pressure on the one hand and also be bullet-proof, rodent-proof and termite-resistant on the other hand
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This task can be achieved with an optical waveguide cable of the type mentioned at the beginning, in which the sheathing of the core is applied by pultrusion and consists of a plastic reinforced with high-strength fibers,
the loose tubes of the soul are insulated from plastic
Thanks to the invention, the one used in the manufacture of the cable for pultrusion
Compared to the prior art mentioned at the outset, time can in principle be reduced by a factor which corresponds to the number of loose tubes. The concentrically pultruded casing made of e.g. B. glass fiber reinforced plastic behaves much more favorably than an arrangement according to the prior art, in which each loose tube has a pultruded jacket made of glass fiber reinforced plastic.
Particularly favorable, since symmetrical load conditions arise if the bundle veins of the soul are stranded around a central element.
In order to achieve a frequently required seal in the longitudinal direction of the cable, the hollow spaces of the core can advantageously be filled with a sealant, such as a gel, swelling powder or the like.
To simplify the processing and improve the mechanical strength, it can be advantageous if the soul eme winding with z. B. has a plastic tape or a fiberglass tape. Such a wrapping is carried out before the pultrusion process in which the casing is formed.
In the case of submarine cables in particular, it can be advantageous if a dense metal layer, in particular a copper layer, is applied to the sheathing. This metal layer, which can be applied galvanically or can be designed as a drawn and / or welded tube, prevents hydrogen diffusion into the cable. It has been shown that hydrogen reaching the optical fibers can lead to strong and undesirable attenuation peaks.
The central element around which the loose tubes are stranded can, for. B. consist of pultruded, fiber-reinforced plastic, which results not only in the tensile strength required in the pultrusion process, but also a compressive strength.
The high-strength fibers in the covering are expediently selected from the group of glass, aramid or plastic fibers.
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The invention together with further advantages is explained in more detail below with reference to two embodiments, which are illustrated in the drawing. 1 shows a section through an optical waveguide cable according to the invention in a first embodiment, and FIG. 2 shows an illustration of a second embodiment in the same way. According to FIG this casing lying on outer jacket 4.
The core 2 advantageously has a central element 5, which must at least be tensile, but can advantageously also absorb compressive stresses. For example, this central element 5 consists of pultruded, glass fiber reinforced plastic. B. may also be a glass roving or consist of aramid or carbon fibers. Around the central element 5 are bundled 6, in the present case four such bundled. Instead of one or more bundle arms, blind elements or insulated copper wires in the form of wires, pairs, threes or quads can also be stranded. The bundle arm 6 consist in a known manner of optical fibers 7, in this case twelve each, advantageously single-mode fibers.
The optical waveguides 7 are accommodated within a wire insulation 8 and embedded by a suitable wire filling compound 3, but without inadmissible voltages occurring within the optical fibers 7 when the cable is loaded. The optical fibers 7 are according to the prior art, for. B. according to DE 33 19 370 AI, with a certain excess length, for. B. helical, guided within the core insulation 8, so that due to the arrangement around the central element 5 around a radial mobility of the optical waveguide is ensured with mechanical stresses on the cable.
The sheath 3, which is concentrically above the core 2, is applied by pultrusion and consists of a plastic reinforced with high-strength fibers. B. acrylic, carbon or polyester fibers can be used. The central element 5, which relieves the loose tubes 6 during the pultrusion process, lends itself to the train to be applied during the pultrusion process. While a temporary strain relief is required for a cable according to the prior art mentioned above for the duration of the pultrusion process of the individual bundle arm, such a strain relief can be omitted in the pultrusion step in the course of the manufacture of the cable according to the invention, since tensile forces are absorbed by the central element 5 .
The hollow spaces of the soul, in particular the gusset spaces 10, can be filled in a known manner with a sealant, such as a gel, a swelling powder or the like, but it is also possible to fill these gusset spaces 10 during the
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Fill the pultrusion process with the same fiber-reinforced plastic from which the
Envelope 3 consists of the outer jacket 4 made of plastic. The material of the
Outer sheath 4 depends on the area of application of the cable, in many cases a polyethylene sheath is used with advantage.
The cable according to the invention described has excellent mechanical properties and, as already mentioned at the beginning, is cheaper to manufacture than cables according to the prior art, with the same strength. The surface of the casing 3 can be smooth, but expediently uneven when high tensile forces are absorbed by the outer jacket 4 lying above it. The dimensioning of the envelope 3 is chosen so that when laying the
Cable as well as tensile and compressive forces occurring in use and the radial pressure can be absorbed without ultimately causing stress on the optical waveguide 7.
In a single embodiment, the cable can thus be used both as a ground and tube cable or as an aerial cable, especially since the construction is rodent and termite resistant and has a high level of bullet resistance. Such properties can only be achieved in conventional constructions with greater effort. Since the casing 3, which is made of fiber-reinforced plastic, is also halogen-free and because of its high
Glass part has flame-retardant properties, a halogen-free, flame-retardant, thermoplastic outer jacket is advantageously used, so that the cable can be used as a flame-retardant and halogen-free cable. Since the cable according to the invention is particularly pressure-resistant, it can also be laid as a submarine cable at great depths.
The embodiment according to FIG. 2 corresponds in principle to that according to FIG. 1, but it has two additional possible features, namely a winding 11 of the core 2, which, for. B. can consist of a plastic or a fiberglass tape. If such a winding 11 is desired, it can be applied in a known manner on conventional machines. The wrapping 11 can also provide additional protection for the bundle arm 6 during the pultrusion process. The cable shown in Fig. 2 also has a dense metal layer 12 over the sheath 3. Such a metal layer 12 expediently consists of copper, it being possible for this layer to be drawn on in the form of a previously welded tube.
The purpose of this dense metal layer 12, which can also be applied by galvanic processes, is to avoid hydrogen diffusion from the outside into the interior of the cable. The danger of hydrogen diffusion exists above all in the case of submarine cables, here in particular in brackish water, with hydrogen reaching the optical waveguides 7 being able to cause undesired attenuation peaks and therefore to be avoided.