DE3702323C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein optisches Faser­ kabel.

Optische Fasern werden heutzutage als Übertragungs­ medium wegen ihrer großen Bandbreite und geringen Größe vielfach verwendet; jedoch sind solche optischen Fasern zerbrechlich, reißen bereits unter geringer Zug­ spannung, und ihre Lichtdurchlässigkeit wird bei Bie­ gung geringer. Deshalb sind Kabelstrukturen entwickelt worden, um die optischen Fasern mechanisch zu schützen und sie dabei zu einem brauchbaren Übertragungsmedium zu machen. Eine mögliche Anwendung von optischen Faserkabeln ist in Leitungsrohren gegeben. Bei dieser Anwendung muß das Kabel Zugspannungen widerstehen können, wenn es in das Leitungsrohr gezogen wird, und Biegebeanspruchungen, wenn das Kabel durch Windungen im Leitungsrohr gezogen wird und wenn es bei der Einführung durch Mannlöcher gebogen wird.

Ein für diese Zwecke geeignetes optisches Faserkabel ist in der US-PS 40 78 853 offenbart. In einer Ausführungsform wird ein Kern aus optischen Faserbändern von einem lose passen­ den, inneren Kunststoffmantel, einer nachgiebigen Schicht von Kunststoffgarn und einem äußeren Kunststoffmantel umgeben, der mit ersten Verstärkungselementen verstärkt ist. Die Verstärkungselemente sind in dem äußeren Mantel eingebettet, um wesentliche Kopplung mit diesem zu erzielen.

Bei anderen Anwendungen können größere Zugkräfte auftreten, insbesondere wenn die Rohrleitungen extrem über­ füllt sind oder wenn die Rohrleitungen mehr Biegungen als gewöhnlich aufweisen. Wenn, um diesen erhöhten Anforderungen zu genügen, die oben beschriebenen Kabel mit noch mehr Verstärkungselementen versehen werden, nimmt die Flexibili­ tät ab, die so notwendig ist, um das Kabel leicht zu hand­ haben und zu installieren.

Ein Kabel, welches relativ hohen Zugbelastungen widerstehen kann, während es einigermaßen flexibel ist, ist in der US-PS 42 41 979 offenbart. Darin ist die Kopplung zwischen den Verstärkungselementen und einem äußeren Kunst­ stoffmantel genau eingestellt. Eine Einbettungsschicht eines Materials, um welche die Verstärkungsglieder schraubenförmig gewickelt sind, ist zwischen einem inneren Kunststoffmantel und dem äußeren Mantel hinzugefügt, um das Ausmaß der Ein­ kapselung der Verstärkungsglieder durch den äußeren Mantel zu steuern. Indem Teile der Verstärkungselemente an der Einkapselung gehindert werden, bleiben die Verstärkungsele­ mente noch eng mit dem äußeren Mantel bei Zugbelastung ge­ koppelt, sind jedoch in der Lage, mit Bezug auf den äußeren Mantel beim Auftreten von örtlichen Biegungen zu gleiten, dort wo keine Einkapselung stattfindet. Unter Zugbelastung wird das Gleiten im wesentlichen vermieden, da genügende Scherkraft und Reibkopplung zwischen dem äußeren Mantel und den Verstärkungselementen vorhanden ist.

In einer Ausführungsform weist das Kabel nach der US-PS 42 41 979 zwei Lagen von Verstärkungselementen auf, die schraubenförmig in entgegengesetztem Wicklungssinn auf­ gebracht sind. Unter einer Zuglast erzeugen diese beiden Schichten der Verstärkungselemente gleiche, aber entgegen­ gesetzt gerichtete Drehmomente um die Längsachse des Kabels und vermeiden so torsionsmäßiges Kriechen bei andauernder Zugbelastung.

Optische Faserkabel können auch zwischen Polen gespannt oder als Erdkabel verlegt werden, wo sie dem Angriff von Nagetieren, mechanischer Abnutzung und Quetschen unter­ liegen können. Kabel unterhalb eines kritischen äußeren Durchmessers von etwa 19 mm, welcher typischerweise eine obere Grenze für optische Faserkabel darstellt, werden häufiger durch Nagetiere beschädigt als dickere Kabel, da die Tiere direkt auf solche dünnen Kabel beißen können. Bei Kabeln oberhalb der kritischen Größe hat sich die Verwendung einer gewellten Abschirmung aus gewöhnlichem Stahl mit längs über­ lappten Saumrändern als ausreichendem Schutz herausgestellt. Eine längs angelegte Abschirmung ist, sofern sonst geeignet, vom Herstellungsstandpunkt aus ökonomisch vorzuziehen. Bei Kabeln mit kleinerem Durchmesser jedoch hat eine solche Stahlabschirmungs­ anordnung zu Ausfällen geführt. Nagetiere umgreifen das Kabel mit ihren Zähnen und öffnen den Saum durch Ziehen. Durch solche von Nagetieren erzeugte Öffnungen tritt Feuch­ tigkeit in den Mantel ein und bringt die gewöhnliche Stahl­ abschirmung zum Rosten.

Sowohl Luftkabel aus auch Erdkabel werden durch Blitze beschädigt. Thermische Beschädigung, d. h. Verbrennen, Verschmoren und Schmelzen, der Armierungsbauteile wird durch die Hitze des Lichtbogens und den Strom verursacht, der über die metallischen Glieder oder die Armierung zur Erde fließt. In Erdkabeln geschieht eine zweite Art der Beschädi­ gung durch mechanische Einwirkung, was zum Zerquetschen und verzerren der Armierung führt. Dies folgt aus einem explosi­ ven Stoß, der manchmal als Dampfhammereffekt bezeichnet wird, der durch die augenblickliche Verdampfung des Wassers in der Erde mit Blitzkanal zum Kabel verursacht wird.

Ein Kabel mit geeignetem Schutz gegen Nagetiere und Blitzschlag ist in der US-PS 45 57 560 offenbart. Dabei ist ein Kern in einer Abschirmung aus einem hochleitenden Mate­ rial, wie Kupfer, und in einer gewellten äußeren Abschirmung mit einem korrosionsfesten, metallischen Material, wie rost­ freiem Stahl, eingeschlossen, der mit einem Klebstoffsystem verbunden ist. Das Klebstoffsystem weist ein erstes Klebstoff­ material, das an der äußeren Oberfläche des korrosionsfesten metallischen Materials haftet, und ein zweites Klebstoffma­ terial oder Träger auf, das an einem äußeren Mantel anklebt, wenn dieses als Kunststoffmaterial um die äußere Abschirmung extrudiert wird. Selbst wenn der äußere Mantel durch Nage­ tiere verletzt wird und die äußere Abschirmung frei wird, korrodiert der rostfreie Stahl nicht, und die Unversehrtheit der inneren Teile des Kabels wird aufrechterhalten. Der Widerstand gegen Nagetiere ist eine Funktion der Dicke und Härte der äußeren Abschirmung. Auch nützt das Ankleben des Mantels an die äußere Abschirmung gegen Anheben des Randsaumes durch Nagetiere. Ein so ausgelegtes Kabel bietet auch einen Blitzschutz, der bei optischen Faserkabeln benötigt wird, welche metallische Verstärkungsglieder und/oder metallische Abschirmungen zum mechanischen Schutz anwenden.

Es wird darauf hingewiesen, daß das zuletzt be­ schriebene, am Markt erhältliche Kabel aus einem schon früher produzierten Kabel und einer nachträglich angebrachten Ar­ mierung besteht, die Blitz- und Nagetierschutz hinzufügt. Das so erhaltene Kabel weist demgemäß einen ziemlich großen, äuße­ ren Durchmesser auf, und es wird viel Fabrikationsfläche, Ma­ terial und Arbeit benötigt.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein optisches Kabel zu schaffen, welches Blitz- und/oder Nage­ tierschutz bietet und einfach und kostengünstig mit bestehen­ den Betriebsmitteln hergestellt werden kann.

Die gestellte Aufgabe wird aufgrund der Maßnahmen der Erfindung gelöst, die darauf gerichtet sind, daß die Ab­ schirmung mit den anderen Elementen des Kabels integriert sind.

Im einzelnen ist ein optischer Faserkern vorgesehen, der durch ein Armierungssystem umschlossen wird, welches Schutz gegenüber Nagetieren und/oder Blitz bietet. Das Armie­ rungssystem weist ein inneres Kunststoffrohr auf, das den Kern umgibt. Mehrere, sich längs erstreckende Verstärkungs­ elemente sind in einer einzigen Schicht angeordnet. Ferner sind noch eine einzige metallische Abschirmung und ein äußerer Kunststoffmantel vorgesehen; letzterer ist an der äußeren Oberfläche der metallischen Abschirmung angeklebt. Die Abschirmung und der Kunststoffmantel sind genügend mit­ einander gekoppelt, um im wesentlichen die Torsionssteifig­ keit des Kabels zu verbessern und relative Verschiebung zwi­ schen Teilen des Armierungssystems zu verhindern, wenn das Kabel gehandhabt und/oder eingebaut wird. In Längsrichtung entlang des Kabels sind die Verstärkungselemente genügend von den anderen Teilen des Armierungssystems entkoppelt, um das Kabel relativ flexibel während des Biegens des Kabels zu machen.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die sich längs erstreckenden Verstärkungselemente zwischen der metal­ lischen Abschirmung und dem Kunststoffmantel angeordnet und stehen im großen und ganzen in innigem Kontakt mit einer äußeren Oberfläche der metallischen Abschirmung und mit dem Kunststoffmantel. Die Abschirmung ist bimetallisch, und kann eine Verbundfolie mit einer Schicht aus gewelltem rostfreiem Stahl sein, der Schutz gegenüber Nagetieren bietet. Der Aus­ druck "Verbundfolie" soll eine Mehrzahl von metallischen Schichten abdecken, die mit Klebstoff oder durch Preßschweißen miteinander verbunden sind.

Die äußere Oberfläche des Abschirmsystems haftet an dem äußeren Kunststoffmantel. Die Haftung wird durch ein Klebstoffsystem bewirkt, welches eine äußere Schicht aus Polyäthylen in Kontakt mit dem Mantel aufweist. Auch sind die Kupfer- und rostfreien Stahlschichten miteinander durch das Klebstoffsystem verklebt. Die Funktionalität der bime­ tallischen Abschirmung hängt weder davon ab, ob ein oder drei Klebstoffschichten verwendet werden, um die metallischen Schichten aneinanderzuhalten, noch davon, ob die metallischen Schichten mit Klebstoff oder durch Preßschweißung miteinander verbunden sind.

Die Zugfestigkeit des Kabels wird nicht dadurch vermindert, daß in der einzigen Schicht dickere Verstärkungsglieder ver­ wendet werden anstelle von zwei Schichten mit dünneren Ver­ stärkungselementen gemäß dem Stand der Technik. Die Haftung zwischen der Abschirmung und dem äußeren Mantel widersteht der Torsionsbelastung des Kabels. Die Verwendung nur einer einzigen Schicht von Verstärkungselementen führt vorteilhaft zu einem äußeren Durchmesser, der wesentlich gegenüber dem äußeren Durchmesser des Kabels nach dem Stand der Technik reduziert ist.

Das Kabel gemäß Erfindung schließt unterschiedliche Ausführungsformen ein, die von der beabsichtigten Anwendung des Kabels abhängen. Wenn nur Blitzschutz benötigt wird, muß nur eine Abschirmung mit relativ hoher Leitfähigkeit ver­ wendet werden, während bei einem Kabel, bei dem nur Nagetier­ schutz erforderlich ist, nur eine äußere Abschirmung aus Stahl verwendet wird. Die Abschirmung aus der Verbundfolie Kupfer-rostfreier Stahl der bevorzugten Ausführungsform wird zum Schutz gegen Blitz und Nagetiere angewendet.

In der nachfolgenden Beschreibung wird der Erfindungsgegenstand anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des erfindungs­ gemäßen Kabels;

Fig. 2 eine Schnittansicht des Kabels nach Fig. 1;

Fig. 3 eine Schnittansicht eines Bandkabels mit dem Armierungssystem gemäß Erfindung;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines bekannten Kabels;

Fig. 5 einen Schnitt durch das Kabel nach Fig. 4;

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht einer bevor­ zugten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 7 einen Schnitt durch das Kabel nach Fig. 6;

Fig. 8 die Einzelheit des Armierungssystems des Kabels nach Fig. 6 und 7;

Fig. 9 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungs­ form des Kabels nach der Erfindung und

Fig. 10 eine Einzelheit des Armierungssystems des Kabels nach Fig. 1.

In Fig. 1 und 2 ist ein Lichtleiterkabel 20 gezeigt. Dieses enthält einen Kern 22, der eine Mehrzahl von be­ schichteten optischen Fasern 24 aufweist. In einer Ausführungs­ form sind die optischen Fasern 24 in Bändern 26 (Fig. 3) zusammengesetzt, wobei eine Mehrzahl von Bändern aufeinander­ gestapelt ist. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die optischen Fasern 24 in Einheiten oder Bündeln angeordnet, wo­ bei die optischen Fasern in jedem Bündel nicht verseilt sind. Der Kern 22 umgibt ein Rohr 28 aus Isoliermaterial, beispiels­ weise Polyäthylen hoher Dichte. Typischerweise hat das Rohr 28 eine Wandstärke von etwa 0,76 mm. Wie aus Fig. 1 und 2 her­ vorgeht, kann das Rohr 28 außerdem mit einem geeigneten was­ sersperrenden Material 29 gefüllt sein.

Beim Stand der Technik (Fig. 4 und 5) wird der um­ schlossene Kern 22 und das Rohr 28 von einem Innenmantel 31 und einem Zwischenmantel 33 umgeben, die jeweils aus Kunst­ stoff bestehen. In jeden Mantel 31 und 33 sind jeweils mehrere, sich längserstreckende Verstärkungselemente 34, beispiels­ weise aus Stahl, eingebettet. Die Verstärkungselemente können natürlich auch nichtmetallisch sein und beispielsweise aus glasfaserverstärktem Material bestehen. Teile der Verstärkungs­ elemente stehen im innigen Kontakt mit Bettungsschichten 35, um vorbestimmte Oberflächen der Verstärkungselemente gegen­ über Kopplung mit dem extrudierten Kunststoff genügend unemp­ fänglich zu machen, der zur Herstellung des jeweils äußeren Mantels benutzt wird. Dies führt zu einer verminderten Kopp­ lung zwischen Mantel und Draht, so daß die Verstärkungselemen­ te 34 leichter gegenüber dem Kunststoffmantel gleiten können, wenn das Kabel örtlich gebogen wird. Dieses Armierungssystem und der Kern können als komplettes Kabel dienen.

Das bekannte Kabel nach Fig. 4 kann noch mit einem armierenden Abschirmsystem 37 versehen werden, das von einem äußeren Mantel 38 bedeckt wird. Das Abschirmsystem 37 kann eine innere Abschirmung 39 aufweisen, welches aus einem metal­ lischen Material mit einer relativ großen elektrischen Leit­ fähigkeit besteht. Kupfer beispielsweise kann als Material der inneren Abschirmung verwendet werden. Es ist gewellt und schützt das Kabel gegenüber Blitzeinwirkung.

Die innere Abschirmung 39 des Kabels nach Fig. 4 und 5 wird von einer äußeren Abschirmung 41 bedeckt, die mit dem Mantel 38 vereint ist, um einen Schutz gegen eindringende Feuchtigkeit zu bieten und das mechanische Verhalten des Kabels zu verbessern. Typischerweise besteht die äußere Ab­ schirmung aus korrosionwiderstandsfähigem Material, wie nicht rostendem Stahl, und als solches bietet es einen er­ höhten Schutz gegen Beschädigung durch Nagetiere. Die äußere Abschirmung 41 ist mit dem äußeren Mantel 38 durch ein Kleb­ system 43 verbunden, welches erste und zweite Klebstoffma­ terialien umfaßt. Das erste Klebstoffmaterial sorgt für eine vorzügliche Verbindung zu dem rostfreien Stahl der äußeren Abschirmung, während der zweite Kleber eine vorzügliche Ver­ bindung zu dem äußeren Mantel 38 bietet. Ein derartiges Kabel ist in der erwähnten US-PS 45 57 560 beschrieben und bean­ sprucht.

Bei einem Kabel 20 der Erfindung sind die Merk­ male der Verstärkung sowie des Blitz- und Nagetierschutzes in ein Armierungssystem 50 (Fig. 1 und 2) von Anfang an integriert und nicht nachträglich für ein bereits entworfenes Kabel hinzugefügt. Wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich, wird das lose Rohr 28 von dem Armierungssystem 50 umschlossen, welches ein gewelltes Abschirmsystem 52 und einen äußeren Mantel 54 mit einer Wandstärke von etwa 1,27 mm umfaßt.

Für den äußeren Mantel 54 kann ein Kunststoff, wie schwarzes, hochdichtes Polyäthylenmaterial, mit einem spezi­ fischen Gewicht in der Größenordnung von 0,950 bis 0,973 g/cm³ verwendet werden. Dieses Polyäthylen ist insofern vor­ teilhaft, als es ausgezeichnete Eigenschaften bei niedrigen Umgebungstemperaturen zeigt und zäher ist als andere Poly­ äthylenmaterialien.

Benachbart der äußeren Oberfläche 56 des Armie­ rungssystems 52 sind mehrere, sich längs erstreckende Ver­ stärkungselemente 58 (Fig. 1 bis 3) vorgesehen. Wie ersicht­ lich, berühren die Verstärkungselemente 58 die Wellenberge 57 des Abschirmsystems, wie durch eine gestrichelte Kreislinie angedeutet. Die Verstärkungselemente können beispielsweise aus einem hochzugfesten Kohlenstoffstahl bestehen, wobei dann jedes Element einen äußeren Durchmesser in der Größenordnung von ungefähr 0,355 bis 0,635, bevorzugt 0,762 mm aufweist. Natürlich können die Verstärkungselemente auch aus anderen Materialien bestehen, beispielsweise aus glasfaserverstärktem Kunststoff. Für spezielle Anwendungen können auch nur zwei Verstärkungselemente 58 verwendet werden. In einem solchen Kabel können die Durchmesser der jeweiligen Verstärkungsele­ mente 1,5 mm betragen.

Wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich, sind die Verstär­ kungselemente 58 nur in einer einzigen Schicht angeordnet, die konzentrisch zu dem Kern 22 verläuft. Dies steht im Gegensatz zu der zweischichtigen Anordnung bei dem bekannten Kabel nach Fig. 4 und 5. In anderen Kabeln nach dem Stand der Technik wird die Zugfestigkeit des Kabels durch zentral ange­ ordnete Verstärkungselemente erreicht.

In der bevorzugten Ausführungsform sind die Ver­ stärkungselemente 58 schraubenförmig um das Abschirmsystem 52 gewickelt. Es liegt jedoch im Bereich der Erfindung, die Verstärkungselemente 58 mit dem Kabel 20 zu vereinigen derart, daß sie keinen beabsichtigen Seilschlag aufweisen und im wesentichen parallel zur Längsachse des Kabels verlaufen.

Das Abschirmsystem 52 der bevorzugten Ausführungs­ form ist eine gewellte Verbundfolie 60 (Fig. 6 bis 8) mit einer inneren Abschirmung 62 aus einem metallischen Material, wie Kupfer, welches eine relativ hohe elektrische Leitfähig­ keit aufweist, um einen Blitzschutz zu bieten, und einer äußeren Abschirmung 64, die aus einem korrosionsfestem Ma­ terial, wie rostfreiem Stahl, besteht, um einen mechanischen Schutz zu bieten. Der äußere Umriß der Wellenberge ist durch eine gestrichelte Linie 65 angedeutet. Wie aus Fig. 7 hervor­ geht, stehen die Verstärkungselemente 58 im großen und ganzen in Berührung mit den äußeren Wellenbergen der Verbundfolie 60.

Die Verbindung zwischen den beiden metallischen Schichten in der bevorzugten Ausführungsform wird durch ein Klebstoffsystem 66 erreicht, welches drei Klebstoffschichten umfaßt. Eine Schicht 58 aus einem Acrylsäurecopolymer steht beispielsweise mit der inneren Abschirmung 62, und eine Schicht 71 des gleichen Materials steht mit der äußeren Ab­ schirmung 64 in Verbindung. Eine Schicht 73 aus Polyäthylen­ kunststoff ist zwischen den beiden Schichten 68 und 71 ange­ ordnet. Die Schicht 73, welche einen höheren Schmelzpunkt als die Materialien der Schichten 68 und 71 aufweist, dient als Träger für diese Materialien, um die Herstellung der Schichten zu erleichtern. Typischerweise haben die inneren und äußeren Abschirmungen 62 und 64 Dicken von 0,127 bzw. 0,076 mm, und das Klebstoffsystem hat eine Dicke von 0,076 mm, wobei die Schichten 68, 71 und 73 jeweils eine Dicke von 0,0254 mm besitzen.

In der bevorzugten Ausführungsform besteht das Klebstoffmaterial der Schichten 68 und 71 aus einem Ter­ polymer, das eine äthylenmäßig ungesättigte Carboxylsäure, einen Ester einer äthylenmäßig ungesättigten Carboxylsäure und Äthylen aufweist und eine Dicke von etwa 0,0254 mm besitzt. Speziell weist das Terpolymer ungefähr 85 bis 90 Gew.-% Äthylen, ungefähr 3 bis 5 Gew.-% Acrylsäure und Acryl­ säureester auf. Zusammen weisen die Acrylsäure und der Acryl­ säureester etwa 10 bis 15 Gew.-% der Terpolymerzusammensetzung auf (siehe US-PS 41 22 248).

Das Klebstoffsystem 66 ist wegen der Anbringung der Wellungen im Verbundmaterial 60 bedeutsam. Ohne dieses könnte Kaltverfestigung während der Wellenbildung auftreten. Dies könnte dazu führen, daß Wellungen exzessiv ausgezogen werden, wenn die gewellte Verbundfolie durch eine Formmatrize wandert und die Abschirmung nicht fähig ist, Biegespannungen zu wider­ stehen. Das Klebstoffsystem 66 ermöglicht eine ausreichende Bewegungsfreiheit zwischen den metallischen Schichten, welche das Abschirmsystem ausmachen, so daß die metallischen Schichten zueinander gleiten können, wenn die Verbundfolie durch die Wellungswalzen läuft, wobei exzessive Kaltverfestigung ver­ mieden wird.

Um eine geeignete Verbindung des Abschirmsystems 60 mit dem äußeren Kunststoffmantel 54 herzustellen, ist ein Klebesystem 80 (Fig. 8) auf einer äußeren Oberfläche 82 der äußeren metallischen Schicht 64 vorgesehen. Das Klebesystem 80 weist eine Schicht 84 aus Acrylsäurecopolymer in Berührung mit der äußeren Oberfläche der äußeren metallischen Schicht der Abschirmung und mit einer Dicke von 0,0254 mm auf. In der bevorzugten Ausführungsform besteht die Schicht 84 aus dem gleichen Material wie die Schichten 68 und 71. Über der Schicht 84 sind zwei 0,0254 mm dicke Schichten 86 und 88 aus Poly­ äthylenkunststoff vorgesehen, wovon die äußere die Verbindung mit dem Kunststoffmantel 54 herstellt. Das Polyäthylen oder ein anderes Trägermaterial, welches mit dem äußeren Mantel 54 kompatibel ist, könnte genauso als eine Schicht anstelle von zwei Schichten aufgebracht sein. Wenn die beiden äußeren Schichten aus dem gleichen Klebstoffmaterial bestehen, dann kann eine einzige Schicht mit einer Dicke von 0,508 mm ange­ wendet werden.

Das Klebstoffsystem 80 verhindert vorteilhaft die Diffusion von Feuchtigkeit in das Kabel und bringt das Ar­ mierungssystem dazu, einheitliche Eigenschaften zu zeigen. Das Klebstoffsystem verbessert den Torsionswiderstand des Kabels 20, was vor allem dann wichtig ist, wenn nur eine ein­ zige Lage von schraubenförmig sich erstreckenden Verstärkungs­ elementen vorgesehen ist. Auch ist das Kleben des äußeren Mantels am Abschirmsystem 52 von Nutzen bei der Schaffung eines Schutzes gegen Nagetiere. Nagetiere werden daran ge­ hindert, einen Teil des überlappenden Saumes der Abschirmung anzuheben.

Eine geänderte Ausführungsform des Kabels nach der Erfindung ist in Fig. 9 gezeigt. Dieses Kabel 100 weist ei­ nen Kern 102 mit einer Mehrzahl von optischen Fasern 24 auf, die als Bündel oder als Bänder (ähnlich wie in Fig. 3) vor­ liegen, und ist mit einem wassersperrenden Material 103 ge­ füllt. Der Kern 102 ist in einem Kunststoffrohr oder -schlauch 104 enthalten, der vorzugsweise aus hochdichtem Polyäthylen besteht. Das Kunststoffrohr 104 ist von einem extrudierten inneren Kunststoffmantel 106 aus Polyäthylen umschlossen, der eine Wandstärke von ungefähr 0,838 mm aufweist.

Eine Einbettungsschicht 108 ist zwischen dem inneren Mantel 106 und dem Rohr 104 angeordnet, um eine Gleitebene für eine Mehrzahl von sich längs erstreckenden Verstärkungselementen 110 zu schaffen, die schraubenförmig um das Rohr 104 gewickelt sind. Wie beim US-Patent 42 41 979 schirmt die Einbettungsschicht Teile der Verstärkungselemente 110 von dem Extrudat des umhüllenden inneren Mantels 106 ab. Typischerweise hat die Einbettungsschicht 108 eine Dicke von etwa 0,2 mm und ist in Längsrichtung um das Rohr 104 mit einem sich längserstreckenden Saum gelegt.

Die Einbettungsschicht 108 bestimmt die Kopplung zwischen den Verstärkungselementen 110 und dem Mantel 106. Die Einbettungsschicht 108 tritt zwischen Teilen der Oberfläche der Verstärkungselemente 110 und macht diese unzugänglich zur Kopplung mit dem Kunststoffmantel 106. Dadurch wird die vollständige Einkapselung der Verstärkungselemente 110 ver­ hindert.

Während der Herstellung werden die Verstärkungs­ elemente 110 schraubenförmig auf die Einbettungsschicht 108 unter Spannung gewickelt, so daß Teile der Oberfläche der Verstärkungselemente in innigen Kontakt mit der Einbettungs­ schicht kommen. Daraufhin wird der Mantel 106 unter Druck auf die Einbettungsschicht und die Verstärkungselemente extru­ diert. Die Einbettungsschicht 108 ist genügend steif, um den Fluß des Kunststoffextrudats auf die eingebetteten Teile der Oberflächen zu verhindern, so daß die Einkapselung dieser Oberflächen der Verstärkungselemente verhindert wird. Dadurch wird die Kopplung zwischen Mantel und Draht genügend reduziert, so daß die Verstärkungs­ elemente leichter zu dem Mantel gleiten können, wenn eine örtliche Biegung vorgenommen wird.

Die Verhinderung der Einkapselung dieser Ober­ flächen hat nur eine geringe Auswirkung auf die Zugfestigkeit der schraubenförmig gewickelten Verstärkungselemente 110. Wenn das extrudierte Kunststoffmaterial des Mantels 106 während der Herstellung abkühlt, bildet es eine dichte Passung um die Verstärkungselemente 110. Während der Zugbelastung der Kabel versuchen die schraubenförmig gewickelten Verstärkungselemente 110, sich radial zu verschieben, aber sie werden daran durch das darunter liegende Kernrohr 104 gehindert. Die Bestrebun­ gen sich in Umfangsrichtung zu bewegen, wird durch den um­ gebenden inneren Mantel 106 verhindert. Es existiert genügen­ de Scherkraftkupplung zwischen den Verstärkungselementen und dem Mantel 106 in Längsrichtung über die gesamte Länge des Kabels.

Die Einbettungsschicht kann dünn sein und beispiels­ weise aus 0,2 mm dicken Polyestergespinst bestehen. Ein Polyestergespinst für diesen Zweck ist ein Standardprodukt der E. I. Du Pont de Nemours & Co. Polyestergespinst ist ge­ nügend nachgiebig, um trogförmige Aussparungen zu entwickeln, welche den Oberflächenkontakt mit den Verstärkungselementen von kreisförmigem Durchmesser vergrößern.

Im Kabel ist die Einbettungsschicht 108 vollständig um das Rohr 104 angeordnet. Dies erleichtert die Entfernung des Armierungssystems von dem rohrumschlossenen Kern. Ferner wird dadurch erreicht, daß das Abschirmsystem das Biegever­ halten des Kabels bestimmt.

Wenn die Verstärkungselemente 110 von dem Kunst­ stoffexdrudat des Mantels 106 umhüllt werden, bildet der Mantel eine enge Passung, wie ein geschlossener Ring, der im wesentlichen die relative Umfangbewegung der Verstärkungs­ elemente zum Mantel mildert. Wo die Verstärkungselemente auf der Einbettungsschicht sitzen, bildet der Mantel einen ge­ schlitzten Ring, der eine Relativverschiebung der Verstärkungs­ elemente in Längsrichtung zum Mantel bei örtlicher Biegung ermöglicht.

Über dem inneren Mantel 106 liegt ein Abschirmsystem 112, welches - wie in der bevorzugten Ausführungsform - eine Kupfer-rostfreie Stahl-Verbundfolie aufweist, um einen Blitz­ schutz und Nagetierschutz zu bieten. Das Abschirmsystem 112 weist eine scheinbare Dicke von etwa 0,76 mm nach Wellung auf. Das Abschirmsystem 112 wird von einem äußeren Mantel 114 um­ schlossen, der aus Kunststoffmaterial besteht und typischer­ weise etwa 1,27 mm dick ist. In diesem Ausführungsbeispiel können die sich längserstreckenden Verstärkungselemente, wie im bevorzugten Ausführungsbeispiel, in innigem Kontakt mit dem metallischen Abschirmsystem stehen.

In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bestand das Abschirmsystem aus einer Verbundfolie; es ver­ steht sich aber, daß es auch in anderer Weise ausgebildet sein kann, beispielsweise als einfache Abschirmung 120, wie in Fig. 10 dargestellt. Wenn beispielsweise nur ein Schutz gegenüber Nagetieren erforderlich ist, ist es unnötig, Kupfer oder ein anderes hochleitendes Material in das Abschirmsystem einzubeziehen. Für diesen Fall der Erdkabel oder Überkopf­ kabel wird ein Abschirmsystem mit einer 0,127 mm dicken Metallschicht aus rostfreiem Stahl mit einem Klebstoffsystem zur Verbindung an den äußeren Kunststoffmantel verwendet. Es kann andererseits auch vorkommen, daß ein Blitzschutz benötigt wird, ohne daß das Kabel dem Angriff von Nagetieren ausge­ setzt ist. In einem solchen Fall genügt eine Kupferabschirmung, die direkt mit dem äußeren Mantel verbunden ist und nicht etwa über eine Schutzschicht aus rostfreiem Stahl zum Nagetier­ schutz.

Als Ergebnis des Aufbaus des Kabels gemäß Erfindung wird der äußere Durchmesser gegenüber früher bekannten Kabeln wesentlich vermindert. Ein Standardkreuzschlagkabel (Fig. 4 und 5) mit einem ursprünglichen Durchmesser von 10,4 mm weist einen äußeren Durchmesser von 17,78 mm auf, wenn eine Abschir­ mung aus Kupfer und rostfreiem Stahl sowie ein äußerer Mantel vorgesehen sind. Der äußere Durchmesser der bevorzugten Aus­ führungsform des Kabels nach der Erfindung beträgt 10,668 mm. Dies bedeutet eine wesentliche Verringerung der Dicke des Ka­ bels. Ferner wird wegen der Anordnung und der Struktur des Kabels das Herstellungsverfahren beträchtlich vereinfacht.

Im Kabel gemäß Erfindung und wie in Fig. 1 gezeigt, ist nur eine Schicht von schraubenförmig gewundenen Ver­ stärkungselementen vorgesehen. Ferner wird ungleich den vor­ bekannten Kabel nur eine einzige Abschirmung, benachbart den Verstärkungselementen, verwendet. Wie zuvor beschrieben, kann die Abschirmung aus einer Verbundfolie mit zwei Metallmateri­ alien bestehen. Die Verstärkungselemente in der Ausführungs­ form nach Fig. 9 sind so nah wie möglich zur neutralen Achse des Kabels angeordnet. Dadurch kann das Kabel leichter gebo­ gen werden und unterliegt weniger der Gefahr des Knickens. Dies wird durch Wickeln der Verstärkungselemente um das um­ schließende, rohrförmige Glied erreicht und dadurch, daß der innere Mantel sich darüber erstreckt. In der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2 sowie 6 und 7 sind die Verstärkungselemente benachbart der äußeren Oberfläche der Abschirmung angeordnet, jedoch in einer Entfernung von der neutralen Achse der Quer­ schnittsfläche des Kabels, welche nicht allzu sehr von der Ausführungsform nach Fig. 9 abweicht, da der innere Mantel fehlt.

Das mechanische Verhalten des Kabels gemäß Erfin­ dung wird wegen der Umfangs- und Längskopplung zwischen den Teilen des Armierungssystems verbessert. In den Ausführungs­ formen gemäß Fig. 1, 2, 6 und 7 sind die Verstärkungselemente 58 in dem Mantel 54 eingebettet, der an das Abschirmsystem 52 angeklebt ist. Infolgedessen sind die Bauteile des Ab­ schirmsystems genügend miteinander gekoppelt, um die Tor­ sionsstabilität des Kabels zu verbessern und relative Ver­ schiebungen zwischen Teilen des Abschirmsystems zu verhindern.

Obzwar nur eine einzige Schicht von Verstärkungs­ elementen verwendet wird, wird genügend Widerstand gegen Torsions- und Zugkräfte erzielt, um Beschädigungen des Kabels oder Verschlechterung seines Verhaltens zu vermeiden. Es sei daran erinnert, daß in der US-PS 42 41 979 zwei Schichten von Verstärkungselementen verwendet werden und die Kreuzrich­ tung schraubenförmig gewickelt sind. Dies führt zu einem hin­ sichtlich Drehmoment neutralen Kabel. Wegen der Verwendung nur einer Schicht der Verstärkungselemente neigen diese im Kabel gemäß Erfindung dazu, sich enger zu drehen, wenn Zugkräfte anliegen, und es existiert auch keine entgegengesetzt gewickel­ te Schicht zum Torsionsausgleich. Beim erfindungsgemäßen Kabel wird jedoch die relative Verschiebung zwischen den Kabelteilen in einer Weise verhindert, daß die Notwendigkeit für eine zweite Schicht der Verstärkungselemente entfällt. In der bevorzugten Ausführungsform ist die Scherkraftkopplung zwischen den Verstärkungselementen und dem Mantel, der an dem Abschirmsystem 52 angeklebt ist, derart, daß die Abschirmung wegen des Mantels sich nicht drehen kann. In der Ausführungs­ form nach Fig. 9 besteht genügend Kopplung zwischen der inneren Oberfläche des gewellten Abschirmsystems und dem inneren Mantel 112, in welchem die Verstärkungselemente an­ geordnet sind und dem Kabel Torsionskräfte erteilen. Weil auch das Abschirmsystem und der äußere Mantel des Kabels nach Fig. 9 während der Installation zusammen mit dem inneren Mantel 106 und dem Rohr 104 zusammengeklemmt werden, bekämpft der Torsionswiderstand des Abschirmsystems und des äußeren Mantels die Verdrehungstendenz der einfachen Schicht von Ver­ stärkungselementen innerhalb des inneren Mantels. Natürlich liegt es innerhalb des Bereichs der Erfindung, den inneren Mantel an die innere Oberfläche des Abschirmsystems 112 an­ zukleben.

Die Verstärkungselemente sind andererseits in Längs­ richtung des Kabels genügend von anderen Teilen des Armierungs­ systems entkoppelt, um das Kabel genügend flexibel zu gestal­ ten. Wenn das Kabel gebogen wird, müssen die Verstärkungs­ elemente in der Lage sein, sich längs zu verschieben, um die Biegebeanspruchungen zu verteilen.

In den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1, 2, 6 und 7 stehen die Verstärkungselemente 58 in Berührung mit den Wellenbergen des Abschirmsystems 52. Infolgedessen sind die Verstärkungselemente 58 in diesen Ausführungsbeispielen in der Lage, relativ zu dem Abschirmsystem 52 in Längsrichtung zu gleiten, wenn das Kabel während der Installation und der Handhabung gebogen wird. Dagegen werden sie gegenüber Ver­ drehung in Umfangsrichtung im wesentlichen gehindert. In der Ausführungsform nach Fig. 9 wird die Längsverschiebung der Verstärkungselemente 110 dadurch erleichtert, daß diese in Berührung mit der Einbettunngsschicht 108 stehen. Die Einbet­ tungsschicht 108 ist für das Kunststoffextrudat des inneren Mantels 106 undurchdringlich und macht Teile des Umfangs der Verstärkungselemente unzugänglich für das Kunststoffextrudat. Dadurch wird die vollständige Umschließung des Umfangs dieser Verstärkungselemente verhindert, andererseits ist ein genügen­ der Umschluß vorgesehen, um diese an einer Verschiebung in Umfangsrichtung zu hindern, während die Längsverschiebung zur Erleichterung der Biegung des Kabels ermöglicht wird. Wenn die Verstärkungselemente nicht in der Lage wären, sich in Längsrichtung während des Biegens zu verschieben, würde das Kabel einknicken und die optischen Fasern würden beschädigt werden.

Die Anwendung des Abschirmsystems 52 nach der bevorzugten Ausführungsform ist gegenüber dem Stand der Technik in zwei Beziehungen vorteilhaft: Als Verbundfolie aus zwei Metallen ist die Abschirmung mechanisch stärker, als wenn ein Abschirmsystem mit zwei getrennten, unverbundenen, metallischen Abschirmungen verwendet werden würde. Dies trifft unabhängig von der Verwendung von gewellten Abschirmungen zu, wegen des unvollständigen Eingriffs der Wellungen ineinander, und die Anwendung von zwei Abschirmungen beim Stand der Technik läßt Schlupf zu, trotz der Wellungen. Dies führt natürlich zur reduzierten Kopplung zwischen den äußeren und inneren Abschirmsystemen.

Ein optisches Faserkabel mit einer Verbundfolienab­ schirmung, die an den Außenmantel geklebt ist, verdreht sich weiterhin weniger leicht und ist während des Einbaus sta­ bil. Eine Abschirmung aus rostfreiem Stahl mit 0,076 mm Dicke mag für einen Nagetierschutz unzureichend sein, aber mit einer Rückenschicht von 0,127 mm Dicke aus Kupfer wird dieser Schutz erreicht. Normalerweise macht ein Nagetierschutz eine Dicke von 0,127 mm rostfreiem Stahl auch in dem Aufbau gemäß US-PS 45 57 560 erforderlich. Dies trifft bei einer Verbundmaterialabschirmung mit zusätzlicher Stärke und Steifheit nicht zu.

Claims (20)

1. Optisches Kabel, bestehend aus:

• - einem Kern (22, 102) mit mindestens einer optischen Faser,
• - einem Kunststoffrohr (28, 104), das den Kern (22, 102) umgibt,
• - einem Armierungssystem (50) mit
  • -- nur einer metallischen Abschirmung (52, 60, 112), die das Rohr umschließt,
  • -- einem Kunststoffmantel (54, 106), der mit der metallischen Abschirmung (52, 60, 112) an deren Außenfläche verklebt ist, um im wesentlichen die Torsionsstabilität des Kabels zu vergrößern und eine relative Verschiebung der Teile des Armierungssystems gegeneinander zu verhindern sowie
  • -- mehreren in einer einzigen Schicht angeordneten Verstärkungselementen (58, 110), die gegenüber anderen Teilen des Armierungssystems in Längsrichtung des Kabels entkoppelt sind, um das Kabel relativ biegsam zu gestalten.

2. Optisches Faserkabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzig vorhandene metallische Abschirmung (52, 60, 112) gewellt ist.

3. Optisches Faserkabel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsglieder (58, 110) jeweils schraubenlinienförmig um eine Längsachse des Kabels gewickelt sind.

4. Optisches Faserkabel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsglieder (58, 110) jeweils ohne beabsichtigten Seilschlag sich im wesentlichen parallel zur Längsachse des Kabels erstrecken.

5. Optisches Faserkabel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmung (50, 60, 112) eine Verbundfolie aufweist, die eine Schicht eines ersten metallischen Materials (62) und eine Schicht eines zweiten metallischen Materials (64) einschließt, die aneinander haften.

6. Optisches Faserkabel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste metallische Material (62) aus Kupfer und das zweite metallische Material (64) aus rostfreiem Stahl besteht.

7. Optisches Faserkabel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das erste metallische Material (62) die äußere Oberfläche des Kunststoffrohres (28) unmittel­ bar umgibt.

8. Optisches Faserkabel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und zweite metallische Material miteinander preßverschweißt sind.

9. Optisches Faserkabel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und zweite Material mit Klebstoff (66) miteinander verbunden sind.

10. Optisches Faserkabel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten (62, 64) des metal­ lischen Materials miteinander über ein System (66) verbunden sind, welches eine Mehrzahl von Schichten (68, 71, 73) von Klebstoffmaterial aufweist.

11. Optisches Faserkabel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht (68) eines ersten Klebstoffmaterials an einer äußeren Schicht (71) eines zweiten Klebstoffmaterials an einer inneren Oberfläche des zweiten metallischen Materials (64) haften und daß eine Schicht (73) eines dritten Klebstoffmaterials zwischen der ersten und zweiten Schicht (68, 71) der Klebstoffmaterialien haftend angeordnet ist.

12. Optisches Faserkabel nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Kleb­ stoffmaterial (68, 71) aus einem ternären Polymer bestehen, das Äthylen, eine äthylenmäßig ungesättigte Karbonsäure und einen Ester einer äthylenmäßig ungesättigten Karbon­ säure aufweist.

13. Optisches Faserkabel nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Klebstoffmaterial ein ternäres Polymer mit ungefähr 85 bis 90 Gew.-% Äthylen, unge­ fähr 3 bis 5 Gew.-% einer Acrylsäure und eines Acrylsäureesters ist und daß die Acrylsäure und der Acrylsäureester zusammen etwa 10 bis 15 Gew.-% des ternären Polymers ausmachen.

14. Optisches Faserkabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine äußere Oberfläche der Ab­ schirmung (52, 60) ein Klebstoffsystem (80) aufweist, welches den Mantel (54) an die Abschirmung (52, 60) klebt.

15. Optisches Faserkabel nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Klebstoffsystem zur Bindung des Mantels an der Abschirmung ein ternäres Polymer aufweist, welches an der Abschirmung, und ein Kunststoffmaterial, wel­ ches an dem ternären Polymer und dem Mantel haftet.

16. Optisches Faserkabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es einen inneren Mantel (106) aus Kunststoff aufweist, der konzentrisch um das innere Rohr (104) angeordnet ist und eine Mehrzahl von Verstärkungs­ gliedern (110) nahe des inneren Rohres (104) aufweist, die wenigstens teilweise in dem inneren Mantel (106) eingebettet sind (siehe Fig. 9).

17. Optisches Faserkabel nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Oberfläche des inneren Mantels (106) an die innere Oberfläche der Abschirmung (112) geklebt ist.

18. Optisches Faserkabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sich längserstreckenden Verstärkungselemente (58) in Berührung mit der Außenober­ fläche (56) der Abschirmung (52) angeordnet sind und mit wesentlichen Anteilen ihres Umfanges in dem Kunststoffmantel (54) eingebettet sind.

19. Optisches Faserkabel nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmung (52) ein Band aus Kupfer (62) aufweist, das um das innere Rohr (28) ge­ wickelt ist.

20. Optisches Faserkabel nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmung (52) ein Band aus rostfreiem Stahl (64) aufweist, das um das innere Rohr (28) gewickelt ist.