DE19751120A1 - Protective cladding for overhead cable - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Kabel gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a cable according to the Preamble of claim 1.
Offen verlegte Kabel, speziell Luftkabel, werden häufig durch Geschosse beschädigt, etwa in Folge der Jagd auf Vögel oder aufgrund mutwilliger Zielübungen. Problematisch ist dabei vor allem die Beschädigung optischer Nachrichtenkabel, die beispielsweise entlang von Bahntrassen oder Hochspannungsleitungen verlegt sind, da ihre Lichtwellenleiter gegenüber mechanischen Beschädigungen besonders empfindlich sind.Open cables, especially aerial cables, are common damaged by projectiles, for example as a result of hunting Birds or because of wanton target practice. The main problem here is the damage optical communication cable, for example, along are laid by railway lines or high-voltage lines, because their optical fibers compared to mechanical ones Damages are particularly sensitive.
Zur Reduzierung der Schäden ist es aus der Druckschrift DE 196 16 374 C1 bekannt, das Kabel mit einer Schutzlage aus einem Fasergewebe zu versehen, die zwischen dem äußeren Mantel des Kabels und seinem Kern mit den Lichtwellenleitern angeordnet ist. Um zumindest gegen kleinkalibrige Geschosse, insbesondere das zur Jagd verwendete Schrot, einen ausreichenden Schutz zu bieten, ist im allgemeinen ein mehrschichtiger Aufbau der Schutzlage erforderlich. Bekannt sind sowohl Schutzlagen mit mehreren Schichten eines Fasergewebes, vorzugsweise aus Aramid, als auch solche Schutzlagen, die neben einer Schicht aus Fasergewebe eine Armierungsschicht aus hartem, schlagzähen Kunststoff umfassen. To reduce the damage it is from the pamphlet DE 196 16 374 C1 known, the cable with a protective layer to be provided from a fiber fabric that between the outer sheath of the cable and its core with the Optical fibers is arranged. To at least against small-caliber projectiles, especially for hunting used shot to provide adequate protection is generally a multi-layer structure Protective layer required. Both protective layers are known with several layers of a fiber fabric, preferably made of aramid, as well as such protective layers that in addition to a Layer of fiber fabric a reinforcement layer hard, impact-resistant plastic.
Die bekannten Kabelaufbauten haben den Nachteil, daß die Wirkung der Schutzlage häufig unzureichend ist, so daß trotzdem gelegentlich Beschädigungen des Kerns durch ein Geschoß erfolgen. Die zur Verbesserung des Schutzes grundsätzlich denkbare Verdickung der Schutzlage hat eine unerwünschte Vergrößerung des Kabeldurchmessers zur Folge. Weiterhin ist die Dichte der verwendeten Fasergewebe und schlagzähen Kunststoffschichten vergleichsweise groß, so daß Kabel mit einer Schutzlage ein hohes längenspezifisches Gewicht aufweisen, was insbesondere bei der Verwendung als Luftkabel von Nachteil ist.The known cable structures have the disadvantage that the Effect of the protective layer is often insufficient, so that nevertheless occasional damage to the core by Floor. The one to improve protection basically possible thickening of the protective layer has one unwanted increase in cable diameter Episode. Furthermore, the density is used Fiber fabric and impact-resistant plastic layers comparatively large, so that cables with a protective layer have a high length specific weight, what especially when used as an aerial cable from Disadvantage is.
Vor diesem Hintergrund hat sich die Erfindung die Entwicklung eines Kabels mit einer Schutzlage zur Aufgabe gestellt, die bei geringer Dicke und niedrigem Gewicht einen verbesserten Schutz bietet.Against this background, the invention Development of a cable with a protective layer for the task posed with low thickness and low weight offers improved protection.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung zeigen die Unteransprüche.This object is achieved by the characterizing features of claim 1 solved. Advantageous embodiments of the invention show the Subclaims.
Die Fasern der Armierungsschicht des vorgeschlagenen Kabels bestehen aus hochorientiertem Polyethylen. Dabei handelt es sich um Polyethylen mit einem hohen Kristallinitätsgrad von mindestens 70%, dessen Fasern durch Verstreckung ausgerichtet sind. Derartige Fasern sind beispielsweise unter der Bezeichnung Dyneema Fraglight des Herstellers DSM (Niederlande) erhältlich. Das Material zeichnet sich durch eine ausgesprochen hohe Energieabsorption bei Stoßbelastungen von mehr als 90 J/(kg m2) aus, die zwei- bis dreifach höher liegt als die Energieabsorption von Aramidfasern (39 J/(kg m2)). Vorzugsweise handelt es sich um ein Polyethylen hoher Molmasse, dessen Reißfestigkeit und Schlagzähigkeit mit steigender Molmasse zunimmt. The fibers of the armoring layer of the proposed cable consist of highly oriented polyethylene. This is polyethylene with a high degree of crystallinity of at least 70%, the fibers of which are oriented by stretching. Such fibers are available, for example, under the name Dyneema Fraglight from the manufacturer DSM (Netherlands). The material is characterized by an extremely high energy absorption at impact loads of more than 90 J / (kg m 2 ), which is two to three times higher than the energy absorption of aramid fibers (39 J / (kg m 2 )). It is preferably a high molecular weight polyethylene, the tensile strength and impact strength of which increases with increasing molecular weight.
Die Dicke der Faserschicht ist entsprechend der aufzunehmenden Belastung zu wählen. Vorzugsweise liegt die Mindestdicke in der Größenordnung das Durchmessers der abzufangenden Geschosse. Die Fasern sind bevorzugt parallel der Oberfläche des Kerns und parallel zueinander ausgerichtet. Zweckmäßig verlaufen sie überwiegend in Längsrichtung des Kabels, so daß sie seine Zugfestigkeit erhöhen und weitere zugfeste Elemente im Kabel gegebenenfalls entfallen können. Zudem erfordert eine hohe Energieabsorption der Schutzlage eine kompakte Schicht der Fasern mit einem geringen Anteil von Poren. Auch der Porenanteil läßt sich durch eine weitgehend parallele Ausrichtung der Fasern zueinander reduzieren, insbesondere im Vergleich zu einem Gewebe, in dessen Ebene die Fasern in unterschiedlichen Richtungen verlaufen.The thickness of the fiber layer is corresponding to that load to be selected. Preferably lies the minimum thickness in the order of the diameter of the projectiles to be intercepted. The fibers are preferred parallel to the surface of the core and parallel to each other aligned. Appropriately, they mostly run in Longitudinal direction of the cable so that it has its tensile strength increase and other tensile elements in the cable can be omitted if necessary. It also requires one high energy absorption of the protective layer a compact Layer of fibers with a small proportion of pores. The proportion of pores can also be largely determined by reduce parallel alignment of the fibers to each other, especially when compared to a tissue in which Level the fibers in different directions run.
Eine geeignete Kompaktierung läßt sich erreichen, indem die Fasern unter Zug auf einen weitgehend formstabilen Träger aufgebracht werden. Der Träger ist jedoch in soweit verformbar, daß eine hinreichende Flexibilität des Kabels zur Verlegung und unter üblichen Beanspruchungen im verlegten Zustand, etwa Wind oder Eislast, erhalten bleibt. Bei hinreichend starrem Kern ist es denkbar, daß seine Oberfläche den Träger bildet. In der Regel ist es jedoch von Vorteil, insbesondere im Fall eines druckempfindlichen Kerns, einen formstabilen Innenmantel vorzusehen, der den Kern umgibt und auf den die Fasern aufgelegt werden. Die äußere Hülle des Kabels bildet zweckmäßig ein Außenmantel, der vorzugsweise aus einem Polyolefin, etwa Polyethylen besteht.A suitable compacting can be achieved by the fibers under tension on a largely dimensionally stable Carrier are applied. However, the carrier is in deformable to the extent that sufficient flexibility of the Cable for laying and under normal loads preserved when installed, such as wind or ice load remains. With a sufficiently rigid core, it is conceivable that its surface forms the carrier. Usually it is however advantageous, especially in the case of a pressure-sensitive core, a dimensionally stable inner jacket provide that surrounds the core and on which the fibers be put on. The outer sheath of the cable forms expediently an outer jacket, which preferably consists of a Polyolefin, such as polyethylene.
Aufgrund der hohen Energieabsorption der verwendeten Polyethylenfasern zeichnet sich das vorgeschlagene Kabel gegenüber im Stande der Technik bekannten Ausführungen bei gleicher Dicke der Schutzlage durch einen wesentlich verbesserten Schutz des Kerns aus. Die Gefahr seiner Beschädigung wird auf diese Weise weitestgehend vermieden. Da Polyethylen eine geringe Dichte aufweist, hat das Kabel zudem ein niedriges Gewicht, was speziell bei der Verlegung als Luftkabel von Vorteil ist. Die Schutzlage eignet sich nicht nur zum Abfangen von Geschossen, insbesondere Schrotpartikeln, sondern auch von Splittern, wie sie beispielsweise bei der Detonation eines Sprengkörpers in der Umgebung des Kabels entstehen können.Due to the high energy absorption of the used The proposed cable excels in polyethylene fibers compared to designs known in the prior art with the same thickness of the protective layer by an essential improved protection of the core. The danger of it Damage will be largely as possible avoided. Because polyethylene has a low density, the cable also has a low weight, which is special when laying as an aerial cable is an advantage. The Protective layer is not only suitable for intercepting Shot, especially shot particles, but also of fragments, such as those used in detonation of an explosive device in the vicinity of the cable can.
Da der Träger allenfalls in geringem Maße zur Energieabsorption beiträgt, ist es zweckmäßig, daß ihn die Fasern vollständig bedecken, also nahezu 100% seiner Oberfläche. Unvermeidliche Zwischenräume der Fasern müssen wesentlich kleiner als der Durchmesser der abzufangenden Geschosse sein.Since the carrier at most to a small extent Contributes energy absorption, it is appropriate that it completely cover the fibers, i.e. almost 100% of it Surface. Inevitable gaps between the fibers must be much smaller than the diameter of the projectiles to be intercepted.
Besonders geeignet ist die erfindungsgemäße Ausbildung eines Kabels bei seiner Verlegung als Luftkabel, da in diesem Fall die größte Gefahr einer Beschädigung durch äußere Einflüsse besteht. Im speziellen besteht die Möglichkeit, daß das Luftkabel metallfrei ist.The training according to the invention is particularly suitable of a cable when it is laid as an aerial cable, because in in this case the greatest risk of damage from there are external influences. In particular, there is Possibility that the air cable is metal-free.
Der Aufbau des Kerns bzw. der Seele des Kabels ist im Rahmen der Erfindung beliebig. Zweckmäßig umschließt die Schutzlage jedoch einen oder mehrere Lichtwellenleiter, da diese gegenüber mechanischen Einflüssen vergleichsweise empfindlich sind. Denkbar ist beispielsweise, daß der Kern eine oder mehrere Bündeladern, Hohladern oder Aderbändchen umfaßt, die um ein Trägerelement verseilt oder in Kammern des Trägerelementes eingelegt sind. Abhängig von der mechanischen Belastung des Kabels kann der Kern auch eines oder mehrere zugfeste Elemente beinhalten. Ebenso ist es möglich, daß der Kern elektrische Adern umfaßt.The structure of the core or soul of the cable is in Any scope of the invention. Appropriately encloses the Protective layer, however, one or more optical fibers, because these are exposed to mechanical influences are comparatively sensitive. Is conceivable for example, that the core one or more Includes loose tubes, hollow cores, or veined ribbons, around a carrier element stranded or in chambers of Carrier element are inserted. Depends on the The core can also be subjected to mechanical stress on the cable contain one or more tensile elements. As well it is possible that the core comprises electrical wires.
Eine besonders hohe Energieabsorption und Festigkeit der Fasern ist erreichbar, wenn ihre molekulare Orientierung zumindest 90% beträgt. Durch das Maß der Verstreckung der Fasern läßt sich die Orientierung beeinflussen, also derjenige Anteil der Molekülketten, der im wesentlichen parallel zur Längsachse der Fasern ausgerichtet ist.A particularly high energy absorption and strength of the Fibers can be reached if their molecular orientation is at least 90%. By the degree of stretching the orientation of the fibers can be influenced that portion of the molecular chains that essentially is aligned parallel to the longitudinal axis of the fibers.
Eine hohe molekulare Orientierung der Fasern setzt einen hohen Kristallinitätsgrad ihres Polyethylens voraus. Daher bietet sich als Material der Fasern insbesondere ein Polyethylen hoher Dichte (HDPE) an. Alternativ ist denkbar, daß der Werkstoff ein lineares Polyethylen niedriger Dichte (LLDPE) ist, bei dem sich gleichfalls ein hinreichender Kristallinitätsgrad erreichen läßt.A high molecular orientation of the fibers sets you high degree of crystallinity of their polyethylene. Therefore, the material of the fibers is particularly suitable a high density polyethylene (HDPE). Alternative is conceivable that the material is a linear polyethylene low density (LLDPE), which is also a sufficient degree of crystallinity can be achieved.
Um die Handhabung der Fasern zu vereinfachen, ist es zweckmäßig, daß die Armierungsschicht aus Rovings besteht, also Bündeln parallel zueinander ausgerichteter Fasern. Auf diese Weise lassen sich die Fasern unter Zug straff auf den Träger auflegen, so daß eine kompakte Armierungsschicht entsteht. Dagegen erweist sich die Herstellung einer Armierung aus verzwirnten Fasern oder einem Fasergewebe im Vergleich als aufwendig.To simplify the handling of the fibers, it is expedient that the reinforcement layer made of rovings exists, i.e. bundles aligned parallel to each other Fibers. In this way, the fibers can be pulled place tight on the carrier so that a compact Reinforcement layer is created. On the other hand, it turns out Manufacture of a reinforcement from twisted fibers or a fiber fabric in comparison as expensive.
Die Biegsamkeit des Kabels ist verbesserbar, indem die Rovings um den Träger verseilt sind.The flexibility of the cable can be improved by the Rovings are stranded around the carrier.
Abhängig von den aufzunehmenden Belastungen kann die Schutzlage mehrere Schichten von Rovings bzw. Fasern umfassen.Depending on the loads to be absorbed, the Protective layer several layers of rovings or fibers include.
Auch bei hoher Kompaktheit der Faserschicht verbleiben in ihr stets geringe Zwischenräume, die im allgemeinen überwiegend in Längsrichtung des Kabels ausgerichtet sind und eine Ausbreitung eindringender Feuchtigkeit ermöglichen. Zur Vermeidung wird vorgeschlagen, daß Zwischenräume der Fasern einen Füllstoff aufweisen, beispielsweise ein wasserquellbares Material. Ebenso können die Hohlräume mit einer hydrophoben, ggf. thixotropen oder einer aushärtbaren Masse, z. B. einem Schmelzkleber, ausgefüllt sein. Auf diese Weise wird eine Ausbreitung von Wasser längs des Kabels vermieden, ohne die energieabsorbierende Wirkung der Fasern zu beeinträchtigen.Even with a high degree of compactness, the fiber layer remains in you always small gaps, in general are mainly aligned in the longitudinal direction of the cable and a spread of penetrating moisture enable. To avoid this, it is proposed that Spaces between the fibers have a filler, for example a water-swellable material. As well the cavities can be covered with a hydrophobic thixotropic or a curable mass, e.g. B. one Hot melt adhesive to be filled out. In this way, one Avoid spreading water along the cable without the energy absorbing effect of the fibers affect.
Der Träger der Schutzlage besteht zweckmäßig aus einem Polyethylen hoher Dichte (HDPE), insbesondere wenn er als innerer Mantel ausgebildet ist, der den Kern des Kabels umschließt.The carrier of the protective layer expediently consists of a High density polyethylene (HDPE), especially if it is as inner sheath is formed which is the core of the cable encloses.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kabels anhand einer prinzipienhaften Zeichnung erläutert. Sie zeigt einen Querschnitt durch das Kabel.An embodiment of the cable according to the invention based on a principle Drawing explained. It shows a cross section through the cable.
Das Kabel besteht in seinen wesentlichen Elementen aus einem Kern (1), einem äußeren Mantel (2) und einer dazwischen angeordneten Schutzlage (3). Im Ausführungsbeispiel wird der Kern von Bündeladern (4) mit Lichtwellenleitern (5) gebildet, die um ein Zentralelement (6) verseilt sind, welches gegebenenfalls zugfest ist. Da sich der Aufbau des Kerns (1) im Rahmen der Erfindung frei variieren läßt, sind jedoch eine Vielzahl anderer Ausgestaltungen denkbar, etwa ein Kern (1) mit einer Zentralader oder mit einem Kammerelement, in dessen Aussparungen Aderbändchen verlaufen. Auch im Fall des äußeren Mantels (2) sind unterschiedliche Ausgestaltungen möglich. Als zweckmäßig hat sich ein Mantel (2) aus Polyethylen erwiesen, in den gegebenenfalls Verstärkungen, beispielsweise Glasfasern, eingebracht sind.The essential elements of the cable consist of a core ( 1 ), an outer jacket ( 2 ) and a protective layer ( 3 ) arranged between them. In the exemplary embodiment, the core is formed by loose tubes ( 4 ) with optical waveguides ( 5 ) which are stranded around a central element ( 6 ), which may or may not be tensile. Since the structure of the core ( 1 ) can be varied freely within the scope of the invention, however, a large number of other configurations are conceivable, for example a core ( 1 ) with a central core or with a chamber element, in the cutouts of which wire ribbons run. Different configurations are also possible in the case of the outer jacket ( 2 ). A jacket ( 2 ) made of polyethylene has proven to be expedient, in which reinforcements, for example glass fibers, are optionally introduced.
Die Schutzlage (3) umfaßt eine Armierungsschicht (7) sowie einen inneren Mantel bzw. Träger (8), der eine mechanische Abstützung für die Armierungsschicht (7) bildet. Daher besteht der Träger (8) aus einem formstabilen Material, etwa HDPE. The protective layer ( 3 ) comprises a reinforcement layer ( 7 ) and an inner jacket or carrier ( 8 ) which forms a mechanical support for the reinforcement layer ( 7 ). Therefore, the carrier ( 8 ) consists of a dimensionally stable material, such as HDPE.
Die Armierungsschicht (7) wird von mehreren Lagen eng aneinanderliegender, näherungsweise in Kabellängsrichtung verlaufender Rovings (9) gebildet, die ihrerseits aus parallel verlaufenden Fasern bestehen. Der Werkstoff der Fasern ist ein hochorientiertes Polyethylen, das sich durch eine hohe Energieabsorption von Stoßbelastungen bei guter Zugfestigkeit auszeichnet. Zweckmäßig sind die Rovings (9) um den Träger (8) verseilt. Beim Aufbringen der Rovings (9) auf den Träger (8) ist eine hinreichende Vorspannung durch Zug von Vorteil, um eine möglichst kompakte Armierungsschicht (7) zu erzeugen und eine gestreckte Ausrichtung der Fasern in der Armierungsschicht (7) auch dann zu gewährleisten, wenn der äußere Mantel (2) beim Aushärten nach seinem Extrudieren geringfügig schrumpft. Zur Erzeugung einer hinreichenden Längswasserdichtigkeit des Kabels ist es denkbar, zwischen den Rovings (9) bzw. ihren Fasern verbleibende Hohlräume mit einer wasserquellbaren, aushärtbaren oder hydrophoben Masse auszufüllen.The reinforcing layer ( 7 ) is formed by several layers of rovings ( 9 ) which lie close to one another and run approximately in the longitudinal direction of the cable, which in turn consist of fibers running in parallel. The material of the fibers is a highly oriented polyethylene, which is characterized by a high energy absorption of shock loads with good tensile strength. The rovings ( 9 ) are expediently stranded around the carrier ( 8 ). When the rovings ( 9 ) are applied to the carrier ( 8 ), a sufficient pre-tension by pulling is advantageous in order to produce a reinforcement layer ( 7 ) that is as compact as possible and to ensure an elongated alignment of the fibers in the reinforcement layer ( 7 ) even if the outer jacket ( 2 ) shrinks slightly during curing after being extruded. In order to produce sufficient longitudinal water tightness of the cable, it is conceivable to fill any remaining cavities between the rovings ( 9 ) or their fibers with a water-swellable, curable or hydrophobic mass.
Auf diese Weise entsteht ein Kabel mit einer Schutzlage, die das Eindringen kleinkalibriger Geschosse in den Kern sicher verhindert.This creates a cable with a protective layer, the penetration of small-caliber projectiles into the core safely prevented.
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