DE3125949A1

DE3125949A1 - Mehradiges optisches kabel

Info

Publication number: DE3125949A1
Application number: DE19813125949
Authority: DE
Inventors: Günter Dr. 8034 Germering Zeidler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1981-07-01
Filing date: 1981-07-01
Publication date: 1983-02-03
Also published as: DE3125949C2

Description

Mehradriges optisches Kabel
Die Erfindung bezieht sich auf ein mehradriges optisches Kabel, bei dem jede Ader eine Glasfaser aufweist, auf der eine Polsterschicht angebracht ist.
Aus der DE-OS 25 28 991 ist ein mehradriges optisches Kabel bekannt, bei dem die Glasfasern lose im Inneren rohrförmiger Umhüllungen angeordnet sind (1?Hohlader1?).
Bei derartigen Ausführungsformen kann das Kabel als Ganzes um einen gewissen Betrag gedehnt werden, ohne daß sofort auch ein Längszug auf die Glasfasern ausgeübt wird. Erst bei höherer Kabeldehnung EK wird die Faser mitgedehnt. In Fig. 1 ist zur Erläuterung dieses Zusammenhangs auf der Ordinate die Dehnung der GlasfaserEF und auf der Abszisse die Dehnung des optischen Kabels £K aufgetragen. Die Kurve C zeigt den Verlauf bei Verwendung einer Hohlader, wo der Wert von EF bis zu einem Grenzwert n zunächst Null ist (waagrechter Verlauf der Kurve C) und dann etwa linear ansteigt.
Aus der DE-OS 25 33 144 ist ein mehradriges optisches Kabel bekannt, bei dem jede Ader eine auf der Glasfaser aufsitzende weiche Polsterschicht aufweist, welche nach außen durch eine zusätzliche mechanisch festere Schutzhülle abgeschlossen ist. Wenn derartige "Volladern" miteinander verseilt werden, so ist die Faserdehnung EF in etwa identisch mit der Kabeldehnung, so daß die Kurve A nach Fig. 1 den Zusammenhang zwischen EF und für diesen Fall wiedergibt.
Andererseits haben derartige mit einer weichen Palsterschicht versehene Volladern eine Reihe von Vorteilen, vor allem bei der Kabelherstellung und auch beim späteren Einsatz, (sie sind z.B. weniger gegen Querdruckbelastung empfindlich), so daß Volladern als Verseilelemente für die Herstellung mehradriger Kabel erwünscht wären.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein mehradriges optisches Kabel der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß es einerseits die Eigenschaften einer Vollader bezüglich der Verarbeitung und Handhabung (Querdruck) beibehält, aber gleichzeitig bezüglich des Dehnungsverhaltens Ähnlichkeiten mit einem Kabel zeigt, dessen Aufbau dem aus Hohladern entspricht.
Gemäß der Erfindung wird dies bei einem mehradrigen optischen Kabel der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß die Polsterschicht bei Verseilung der Adern mit einer Schlaglänge h und einem Verseilkreisdurchmesser d so ausgelegt ist, daß gilt wobei definiert sind E1 als Elastizitätsmodul der Glasfaser, b1 als Außenradius der Glasfaser E2 als Elastizitätsmodul der Polsterschicht und b2 als Außenradius der Polsterschicht.
Eine Ader dieser Art läßt sich somit infolge des Vorhandenseins und der speziellen Dimensionierung der weichen Polsterschicht günstig verseilen, während gleichzeitig bezüglich der Faserdehnung ein Verhalten erreicht wird, das etwa durch die Kurve 3 nach Fig. 1 zu beschreiben ist. Das bedeutet, daß nur geringe Anteile der beim Kabel auftretenden Längsdehnung EK bei der Faserdehnung #F wirksam werden, so daß die Glasfasern vor Beschädigungen durch entsprechende mechanische Belastungen weitgehend gesichert werden.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert, bei der ein entsprechend aufgebautes Kabel im Querschnitt dargestellt ist. Dabei ist die Glasfaser mit 1 bezeichnet und weist einen Radius b1 und einen Elastizitätsmodul E1 auf. Die nachfolgende relativ dicke Polsterschicht 2 hat den Außenradius b2 und den Elastizitätsmodul E2. Über dieser Polsterschicht E2 ist eine aus härtendem Material bestehende Schutzhülle 3 vorgesehen, deren Außendurchmesser mit b3 und deren Elastizitätsmodul mit E3 bezeichnet ist.
Bezeichnet man die Kabeldehnung mit £K und die Dehnung der Glasfaser mit EF so gilt für kleine Kabeldehnungen ( £Kct) in erster Näherung die Beziehung, daß die Faserdehnung EF linear mit der Kabeldehnung#K zunimmt und zwar nach der Gleichung Dabei bedeutet Al die Querschnittsfläche (b1zl/ ) der Glasfaser 1. Mit Q ist der Krümmungsradius der Faser bezeichnet, der sich zufolge der Verseilung aus der helixförmigen Faserkurve ergibt. Für große Dehnungen (K> t ) nähert sich die Kurve B der Kurve C und es gilt die Beziehung Da in diesem Bereich relativ großer Dehnungen normalerweise ein Kabel im praktischen Betrieb nicht betrieben werden kann, ohne daß es auf die Dauer gesehen zu Schädigungen der Glasfasern kommt, wird die Dimensionierung der Ader ausgehend von der Gleichung (1) festgelegt, wobei durch entsprechenden Ersatz des Parameters g bei dem zweiten Summanden S dieser Gleichung durch die Schlaglänge h und den Verseilkreisdurchmesser d (wobei näherungsweise gilt die Beziehung erhalten wird Damit der Summand S in der Gleichung (1) bemerkbar wird, sollte er größer als 0,1 sein. Bevorzugte Bereiche für den Summanden S liegen über dem Wert 1 und unter dem Wert 10.
Geht man beispielsweise davon aus, daß eine übliche Quarzglasfaser mit b1 = 0,0625 mm verwendet wird und daß die Polsterschicht eine Schichtdicke (b2-b1) = 0,3 mm aufweist, sowie der Verseilparameter S>0,1 ist und für E2 gilt E2 41,6 N/mm2, dann weist ein so aufgebautes Kabel in etwa den Verlauf der Kurve B nach Fig. 1 auf. Wesentlich ist dabei, daD der Elastizitätsmodul E2 sehr niedrig gewählt wd urd unter 10 N/mm' liegen sollte, wobei bevorzugt vierte zwischen 5 N/mm2 und 0,5 M/mm2 anwendbar sind.
Die Schichtdicke, also der Wnrt (b2-b1) der Polsterschicht 2 sollte zwischen 0,02 und 2 mm gewählt werden, wobei besonders der Bereich von 0,1 bis 1 mm als bevorzugt anwendbar ist.
Für die Schlaglänge h kommen vor allem Bereiche in Frage, die zwischen 10 und 300 mm liegen, wobei der engere Bereich von 50 bis 150 mm besonders günstig ist.
Für den Verseilkreisdurchmesser d lassen sich vorteilhaft Werte zwischen 1 und 30 mm anwenden, wobei der Bereich von 3 bis 10 mm bevorzugt ist.
Eine ausreichend dicke Polsterschicht 2 mit einem sehr niedrigen Elastizitätsmodul weit unter 1 N/mm2 läßt sich beispielsweise auf der Basis thermisch vernetzter Silikonharze als auch auf der Basis UV-härtender Acrylate herstellen.
Damit die weiche Polsterschicht 2 nach außen entsprem chend geschützt ist, wird zweckmäßig mit einer nachfolgenden zweiten Beschichtungsanordnung die härtere Schutzhüll-e 3 aufgebracht, welche eine Wandstärke bevorzugt etwa von 20 bis 30 % des Durchmessers der Polsterschicht 2 haben sollte. Der Elastizitätsmodul E dieser Schutzhülle 3 liegt zweckmäßig bei E3>100 NImm und 2 unter 3000N/mm2 . Hierfür eignen sich besonders Silikongummi, UV-härtende Acrylate oder Thermoplaste (Polyester-Elastomere, PE usw.).
Gegenüber den bekannten Ausführungsformen von Volladern unterscheidet sich die bei der Erfindung benutzte optische Ader dadurch, daß sie ein weicheres und dickeres Polster aufweist. Gegenüber einer mit einem dünnflüssigen Polyurethanharz gefüllten Ader (bei der die Glasfaser bis zum Aushärten seitlich auswandern kann) ist bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform die Glasfaser zentralsymmetrisch in der Ader angeordnet und kann in einem Fertigungsgang hergestellt werden.
Besonders vorteilhafte Werte ergeben sich, wenn bei der Gleichung (3) für die Größe gewählt wird, was einerseits durch entsprechend niedrigen Elastizitätsmodul E2 und andererseits durch eine möglichst große Differenz zwischen b2 und b1, d.h.
durch eine entsprechend dicke Polsterschicht 1 realisierbar ist.
10 Patentansprüche 2 Figuren

Claims

Patentanssrtiche i1, Mehradriges optisches Kabel9 bei dem jede Ader eine Glasfaser aufweist, auf der eine Polsterschicht angebracht ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Polsterschicht (1) bei Verseilung der Adern mit einer Schlaglänge h und einem Verseilkreisdurchmesser d so ausgelegt ist, daß gilt wobei definiert sind Ei als Elastizitätsmodul der Glasfaser (1), b1 als Außenradius der- Glasfaser (1), E2 als Elastizitätsmodul der Polsterschicht (2) und b2 als Außenradius der Polsterschicht (2).
2. Kabel nach Anspruch 1, d. a d u r c h g e'k e n n -z e i c h n e t , daß gilt
3. Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß für die Ader die Beziehung gilt
4. Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Polsterschicht (2) nach außen durch eine aufsitzende mechanisch festere Schutzhülle (3) abgeschlossen ist
5. Kabel nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß für den Elastizitätsmodul E3 der Schutzhülle (3) die Beziehung gilt 100 N/mm2 z E34 3000 N/mm3.
6. Kabel nach Anspruch 4 oder 5, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Wandstärke der Schutzhülle (3) etwa 20 bis 30 °,b des Außendurchmessers der Polsterschicht (2) beträgt.
7. Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Schichtdicke (b2-b1) der Polsterschicht (2) zwischen 0,02 mm und 2 mm, insbesondere zwischen 0,1 mm und 1 mm gewählt ist.
8. Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Schlaglänge (h) zwischen 10 mm und 300 mm, insbesondere zwischen 50 mm und 150 mm gewählt ist.
9. Kabel nach einem der vorhergehenden Anspriuche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Verseilkreisdurchmesser (d) zwischen 1 mm und 30 mm, vorzugsweise zwischen 3 und 10 mm gewählt ist.
10. Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Elastizitätsmodul (E2) der Polsterschicht (2) unter 10 N/mm2, vorzugsweise zwischen 5 N/mm2 und 0,5 N/mm2 gewählt ist.