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Die Erfindung betrifft ein gepanzertes Glasfaserkabel, aufweisend eine äußere, wasserabweisende und wetterbeständige Polymerschicht als Mantel, von außen nach innen, eine erste innere Lage Armierungsdrähte, eine zweite innere Lage Armierungsdrähte, wobei die erste innere Lage Armierungsdrähte und die zweite innere Lage Armierungsdrähte mit dem Mantel aus der wetterbeständigen Polymerschicht verbunden sind, eine innere, wasserabweisende und wetterbeständige Polymerschicht als innerer Mantel, und ein inneres Tragseil, das eine Mehrzahl von verdrillten Drähten aufweist.
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Zum Verlegen von Glasfaserkabeln über lange Strecken ist es bekannt, mit Stahlseilen armierte Glasfaserkabel in Polymere oder Kunststoffe einzugießen und mit einer Polymer oder Kunststoffschicht einzufassen. Diese Glasfaserkabel eignen sich zum Verlegen über lange Strecken und zum langfristigen Verbleib im Erdreich. Zur besonders wirtschaftlichen Ausstattung von größeren Regionen mit Glasfaserkabeln ist man dazu übergegangen, wetterbeständige Kabel entlang von Eisenbahnstrecken zu verlegen. Typischerweise werden dazu Kabelführungssysteme im Gleisbett verbaut. Die Kabelschächte schützen das Kabel vor Nagerverbiss, vor Vandalismus aber auch vor Witterung.
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Ein Nachteil der bekannten, gepanzerten Glasfaserkabel ist die mangelnde Flexibilität. Insbesondere die Einfassung der Glasfaserkabel mit Armierungsdrähten führt häufig dazu, dass das gepanzerte Kabel eine sehr hohe Biegesteifigkeit zeigt. Es ist damit nur unter Aufwand möglich, das Kabel um Ecken zu führen. Insbesondere beim Wechsel eines Gleisbetts von Schotter zu Asphalt, wenn eine Schiene eine Straße kreuzt ist es notwendig, das Kabel aus dem Kabelbett in einen Tunnel unterhalb des Asphalts zu führen und auf der anderen Straßenseite wieder heraus ins Gleisbett zu führen. Die hohe Biegesteifigkeit erschwert den plötzlichen Übergang vom Gleisbett in einen in der Regel auf einem anderen Höhenniveau liegenden Tunnel unterhalb einer Asphaltdecke.
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In der US-Patentanmeldung
US 2015/0170799 A1 wird ein kombiniertes Strom- und Glasfaserkabel offenbart. Da dort gelehrte Kabel weist sowohl stromführende als auch lichtführende Seelen auf. Die stromführenden, metallischen Seelen führen zu einer Steifigkeit des Kabels.
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In der Veröffentlichung der europäischen Patentanmeldung
EP 3 767 356 A1 wird ein Glasfaserkabel offenbart, in dem zum Schutz der empfindlichen Glasfasern die Glasfasern in einem inneren metallischen Rohr angeordnet sind. Das Rohr stellt einen guten mechanischer Schutz dar, macht aber das gesamte Kabel sehr biegesteif.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein gepanzertes Glasfaserkabel zur Verfügung zu stellen, welches wirtschaftlich herstellbar ist und das im Vergleich zu bekannten gepanzerten Glasfaserkabeln viel flexibler ist.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst durch ein gepanzertes Glasfaserkabei mit den Merkmalen nach Anspruch 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen zu Anspruch 1 angegeben. Ein Verfahren zur Herstellung dieses gepanzerten Glasfaserkabels ist in Anspruch 10 beansprucht.
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Nach dem Gedanken der Erfindung ist also vorgesehen, dass das Tragseil mit mindestens einem verschweißten Rohr verseilt ist, das in sich eine Mehrzahl von Glasfasersträngen aufweist. Eine an sich bekannte Technik, Glasfaserstränge in einem Mantel aufzunehmen, der in einem Endlosverfahren mit Laserschweißen zu einem Rohr verschweißt wird, wird dahingehend ausgestaltet, dass dieses Rohr Teil eines geschlagenen Seils ist. Der zu einem Rohr verbundene Mantel hat den gleichen Durchmesser wie weitere Drähte, mit dem das mindestens eine Rohr zu einer Litze gelegt und zu einem Tragseil geschlagen wird. Die Drähte können aus Stahl gezogen und mit Aluminium beschichtet sein. Aluminium neigt zur Passivierung und ist damit ein hervorragender Korrosionsschutz für das ansonsten gegen mechanische Beschädigungen geschützte Tragseil.
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Um zu vermeiden, dass sich Feuchtigkeit in das Innere des Tragseils von außen nach innen ausbreiten kann, ist nach einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen, gepanzerten Glasfaserkabels vorgesehen, dass das Tragseil mit einer Mehrzahl an in Wasser quellenden Fasern verseilt ist. Der zu einem Rohr verbundene Mantel, der in sich die Glasfaserstränge aufweist, kann zum weiteren Schutz der Glasfaserkabel mit einem hydrophoben Gel gefüllt sein. Das hydrophobe Gel kann auf Polymerbasis basieren oder auch auf Bitumenbasis. Am besten ist es, wenn das hydrophobe Gel geruchs- und farbneutral ist und gesundheitlich unbedenklich ist.
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Um das Tragseil herum kann eine Schicht aus Polypropylen und/oder Polyethylen angeordnet sein. Diese ist in vorteilhafter Weise durch Koextrusion um das Tragseil gespritzt. Dadurch entsteht eine innere, wasserabweisende und wetterbeständige Polymerschicht als innerer Mantel. Dieser Polymermantel kann mit Armierungsdrähten dicht eingefasst sein, wobei die Armierungsdrähte um den Polymerkern gewickelt sind. Dieses umwickelte Kabel kann sodann erneut mit einer Schicht aus HD-Polyethylen durch Koextrusion beschichtet sein, wobei die HD-Polyethylenschicht seinerseits eine Mehrzahl an Armierungsdrähten aufweist.
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Zum Herstellen des erfindungsgemäßen Glasfaserkabels eignet sich ein auf Koextrudieren basierendes Verfahren. Dieses Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Verschweißen einer Mehrzahl von Glasfasersträngen in einem Metallmantel, wobei beim Verschweißen ein hydrophobes Gel in den zu einem Rohr verschweißten Metallmantel injiziert wird, Verseilen des zuvor verschweißten Metallmantels mit einer Mehrzahl von Drähten zu einem Tragseil, wobei bei der Verseilung in Wasser quellende Fasern in das Seil eingedreht werden, Koextrudieren des so erstellten Tragseiles mit Polypropylen und/oder Polyethylen, wobei das Tragseil zentriert aus einer Extruderdüse gedrückt wird und eine flüssige Schicht aus geschmolzenem Polypropylen und/oder Polyethylen das Tragseil beim Koextrudieren umhüllt, Einfassen der zuvor erstellten Koextrudats mit einem Mantel aus Armierungsdrähten beim Koextrudieren oder in einem vom Koextrudieren getrennten Schritt, erneutes Koextrudieren des eingefassten Koextrudats mit flüssigem HD-Polyethylen, wobei die flüssige HD-Polyethylenschicht Armierungsdrähte aufweist, die beim Koextrudieren um das eingefasste Koextrudat rotieren.
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Das so hergestellte, gepanzerte Glasfaserkabel widersteht Nagerverbiss, kann eine Reißfestigkeit von bis zu 100 kN aufweisen und sich mit einem kleinsten Biegeradius zwischen 10 cm und 50 cm biegen. Das so hergestellte, gepanzerte Kabel eignet sich zum Verlegen unter freiem Himmel, der Witterung ausgesetzt, zum Verlegen im Gleisbett und zum Verlegen in Asphalttunneln, wie auch Spannen über längere Distanzen als Freiluftdraht oder zum Verlegen in Abwasserkanälen.
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Die Erfindung wird anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:
- 1 einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen, gepanzerten Glasfaserkabels,
- 2 ein in verschiedenen Schichten abgelängtes, gepanzertes Glasfaserkabel nach dem Gedanken der Erfindung.
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In 1 ist ein Querschnitt eines erfindungsgemäßen, gepanzerten Glasfaserkabels 100 gezeigt. Das gepanzerte Glasfaserkabel 100 weist die folgenden Bestandteile auf: Von außen nach innen beginnt die Schichtfolge mit einer äußeren, wasserabweisenden und wetterbeständigen Polymerschicht 110 als Mantel. Das Material dieser Polymerschicht 110 kann HD-Polyethylen sein, welches besonders witterungsfest ist und für Nager keinen Anreiz zum Nagen bietet. Diese Polymerschicht 110 aus HD-Polyethylen kann durch Koextrusion um den inneren Kern des gepanzerten Glasfaserkabels 100 gespritzt werden. Wird bei der Koextrusion der innere Kern des gepanzerten Glasfaserkabels 100 durch die Extruderdüse gezogen, so legt sich die Polymerschicht 110 aus HD-Polyethylen blasenfrei um die Armierungsdrähte 130 herum. Die Blasenfreiheit ermöglicht, dass das gepanzerte Glasfaserkabel 100 teilweise beschädigt sein kann. Von außen eindringendes Wasser kann nicht durch Poren in das Innere des gepanzerten Glasfaserkabels 100 eindringen, da die Polymerschicht 110 aus HD-Polyethylen blasenfrei ist. Von außen nach innen folgen eine erste innere Lage Armierungsdrähte 130 und eine zweite innere Lage Armierungsdrähte 140. Diese Armierungsdrähte 130 und 140 sind um den darin aufgenommenen Kern des gepanzerten Glasfaserkabels 100 zu einem Seil geschlagen. Zum Schutz der Armierungsdrähte 130 und 140 sind die erste innere Lage Armierungsdrähte 130 und die zweite innere Lage Armierungsdrähte 140 mit dem Mantel aus der wetterbeständigen Polymerschicht 110 verbunden. Im Inneren der Armierungsdrähte 130 und 140, welche eine reine Käfigfunktion zum Schutz des darin aufgenommenen Kerns übernehmen, befindet sich eine Schicht aus Polypropylen und/oder Polyethylen. Polypropylen und/oder Polyethylen sind weicher, flexibler und elastischer als HD Polyethlyen. Allerdings sind Polypropylen und/oder Polyethylen auch langfristig nicht wasserdicht. Wasser könnte in längerer Zeit in das Polypropylen und Polyethylen eindiffundieren, wenn es nicht durch die äußere Polymerschicht 110 aus HD-Polyethylen geschützt wäre. Die innere Polymerschicht 120 aus dem weicheren Polypropylen und/oder Polyethylen kann somit flexibler auf Krümmungen des gepanzerten Glasfaserkabels 100 reagieren. Im Inneren des gepanzerten Glasfaserkabels 100 folgt also eine innere, wasserabweisende und wetterbeständige Polymerschicht 120 als innerer Mantel, und ein inneres Tragseil T, das eine Mehrzahl von zu einem Seil geschlagenen oder verdrillten Drähten 160 aufweist. Nach dem Gedanken der Erfindung ist vorgesehen, dass die äußeren Lagen des inneren Tragseils T zum Teil aus in einem metallischen Mantel 170 aufgenommen Glasfasersträngen 190 bestehen. Dabei ist der metallische Mantel 170 durch Laserschweißen zu einem Rohr verschweißt. Um zu vermeiden, dass sich Feuchtigkeit bis in das Innere des gepanzerten Glasfaserkabels 100 ausbreitet, kann als Schutzfunktion vorgesehen sein, dass das Tragseil T mit einer Mehrzahl in Wasser quellenden Fasern verseilt ist. In Wasser quellende Fasern können Naturfasern sein, wie Hanf oder Manila. Diese Naturfasern werden in der Nautik verwendet und sind daher bekannt. Die Glasfaserstränge 190 sind im Mantel 170 in einem wasserabweisenden, hydrophoben Gel aufgenommen. Das kann ein auf Bitumen basierendes Gel sein. Es ist aber auch möglich, künstliche, organische Oligomere oder Polymere einzusetzen, die geruchs- und farbneutral sind. Die künstlichen Oligomere oder Polymere haben den Vorteil, dass sie beim Spleißen des gepanzerten Glasfaserkabels weniger Verunreinigungen erzeugen. Von besonderem Vorteil ist es, wenn sämtliche Materialien des gepanzerten Glasfaserkabels 100 halogenfrei sind. Dadurch kann das gepanzerte Glasfaserkabel 100 sowohl im Außenbereich als auch im Innenbereich verlegt werden. Das ist vorteilhaft bei Übergängen in Gebäude oder bei der Verlegung in Tunneln. Die Halogenfreiheit ermöglicht eine Unbedenklichkeit bezüglich des Entstehens giftiger Gase bei Brand.
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In 2 ist ein in verschiedenen Schichten abgelängtes, gepanzertes Glasfaserkabel nach dem Gedanken der Erfindung gezeigt. Von unten nach oben zeigen sich die folgenden abgelängten Schichten. Zunächst ist die äußere Polymerschicht 110 am Fuße des hier dargestellten, gepanzerten Glasfaserkabels zu erkennen. Als nächste Schicht zeigen sich die zu einem Seil geschlagenen, äußeren Armierungsdrähte 130 als erste innere Lage der Armierungsdrähte 130. Diese sind in der Polymerschicht 110 aufgenommen. Es folgt eine zweite innere Lage Armierungsdrähte 140. Diese Armierungsdrähte 140 bilden die Grenze zwischen der Polymerschicht 110 aus HD-Polyethylen und der innerhalb der Armierungsdrähte 130 vorhandenen Polymerschicht 120 aus Polypropylen und/oder Polyethylen. In dieser Polymerschicht 120 aus Polypropylen und/oder Polyethylen ist ein Tragseil T aufgenommen. Dieses ist geschlagen aus Drähten 160, die mit einer Aluminiumschicht 161 ummantelt sind, und aus jeweils zu einem Rohr geschlossenen Mänteln 170, in denen jeweils ein Glasfaserstrang 190 in einem hydrophoben Gel 180 aufgenommen ist. Dieses Tragseil ist mit Fasern 150 verseilt, die in Wasser quellen. Diese Fasern 150 sind also hydrophil und verhindern beim Quellen ein Eindringen von Wasser in das Innere des Tragseils T. Die Verwendung von in Wasser quellenden Fasern ist aus dem Schiffsbau zum Abdichten von Planken bekannt. Solche Fasern können aus Hanf bestehen oder auch aus Manila. Der innerste Draht 160 bildet den zentralen Tragdraht des Tragseiles T.
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Ein so hergestelltes, gepanzertes Glasfaserkabel 100 kann folgende Parameter zur Herstellung aufweisen. Ein Lagenverhältnis der inneren Armierungsdrähte 140 zu den äußeren Armierungsdrähten 130 zwischen 6 und 25. Die Bruchfestigkeit nach IEC 60794-1-21-E3 kann 2,5 kN/cm betragen.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Glasfaserkabel
- 110
- Polymerschicht
- 120
- Polymerschicht
- 130
- Armierungsdraht
- 140
- Armierungsdraht
- 150
- in Wasser quellende Faser
- 160
- Draht
- 161
- Aluminiumschicht
- 170
- Mantel
- 180
- hydrophobes Gel
- 190
- Glasfaserstrang
- T
- Tragseil
