DE3875527T2

DE3875527T2 - Herstellung einer flexiblen langgestreckten seele fuer ein optisches kabel.

Info

Publication number: DE3875527T2
Application number: DE8888305335T
Authority: DE
Inventors: Peter Harvey
Original assignee: BICC PLC
Current assignee: Balfour Beatty PLC
Priority date: 1987-06-12
Filing date: 1988-06-10
Publication date: 1993-03-04
Anticipated expiration: 2008-06-11
Also published as: GB8713792D0; ATE81910T1; GB8813792D0; DE3875527D1; EP0295130A2; GB2205971A; EP0295130B1; EP0295130A3; GB2205971B; US4904321A; AU594242B2; AU1759788A; GR3006239T3; CA1300862C

Description

Die Erfindung betrifft derartige optische Kabel, die ein optisches Kabelelement mit einem flexiblen Kern aufweisen, der in seiner äußeren Umfangsfläche mehrere in Umfangsrichtung beabstandete, schraubenförmig sich ertreckende Nuten aufweist, von denen in mindestens einer mindestens eine für Lichttransmission geeignete optische Faser lose angeordnet ist.
Die Bezeichnung "Licht" schließt den ultravioletten, sichtbaren und infraroten Bereich des elektromagnetischen Spektrums ein, wobei die Erfindung insbesondere, aber nicht ausschließlich, optische Kabel der vorstehend erwähnten Art zur Verwendung im Bereich der Fernmeldetechnik betrifft, bei der die optischen Fasern für die Transmission von Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 0.8 bis 2.1 um bestimmt sind.
Die Erfindung betrifft insbesondere ein optisches Kabelelement zur Verwendung in einem optischen Kabel der vorstehend erwähnten Art, bei dem der flexible Kern des Elements einen annähernd kreisförmigen Querschnitt hat und mehrere flexible, langgestreckte Körper mit annähernd sektorförmigem Querschnitt aufweist, die schraubenförmig gewunden aneinanderliegen, wobei jeder Körper über seine gesamte Länge aus einem Verbund besteht, der mehrere in Längsrichtung vorgespannte, flexible, langgestreckte, nicht-metallische Verstärkungselemente aufweist, die im wesentlichen in extrudiertem Kunststoffmaterial eingeschlossen sind und wobei jeder von mindestens einigen der langgestreckten Körper in seiner äußeren Bogenfläche eine sich in Längsrichtung erstreckende Nut aufweist. Das optische Kabelelement des optischen Kabels der vorstehend erwähnten Art wird zur Vereinfachung nachstehend als "optisches Kabelelement wie vorstehend beschrieben" bezeichnet.
In der Beschreibung der JP-A-61-72212 wird ein optisches Kabel mit einem Mittelzugglied und mehreren flexiblen, langgestreckten Körpern aus extrudiertem Kunststoffmaterial beschrieben, die jeweils einen annähernd kreissektorförmigen Querschnitt haben und schraubenförmig gewunden um das Mittelzugglied angeordnet sind. Jeder der langgestreckten Körper besitzt ein im Körper eingeschlossenes Zugglied und hat in seiner äußeren Bogenfläche eine sich in Längsrichtung erstreckende Nut, in der optische Faserelemente angeordnet sind.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines vorstehend beschriebenen optischen Kabelelements bereitzustellen.
Das erfindungsgemäße verbesserte Verfahren umfaßt die Schritte: Ziehen mehrerer flexibler, länglicher, nicht-metallischer Verstärkungselemente unter einer Zugkraft in ihre Längsrichtung durch elektrisch isolierendes Kunststoffmaterial in flüssigem oder halbflüssigem Zustand; Hindurchführen der mehreren nicht-metallischen Verstärkungselemente, die in elektrisch isolierendem Kunststoffmaterial in einem flüssigen oder halbflüssigen Zustand eingeschlossen sind, durch ein langgestrecktes Formwerkzeug mit einer Auslaßöffnung mit einem annähernd kreissektorförmigen Querschnitt, um einen flexiblen, langgestreckten Körper mit annähernd sektorförmigem Querschnitt zu bilden, wobei das Formwerkzeug zwischen seinen Enden derart geformt ist, daß sich nicht-metallische Verstärkungselemente, die die bogenförmige Oberfläche des so geformten flexiblen, langgestreckten Körpers bilden oder dieser benachbart sind, sich mit einer größeren Lineargeschwindigkeit als entfernt liegende, nicht-metallische Verstärkungselemente bewegen, und wobei eine Einrichtung vorgesehen ist, die am Formwerkzeug nach innen vorsteht und in der bogenförmigen Oberfläche des Körpers eine sich in Längsrichtung erstreckende Nut ausbildet; Einwirken auf den flexiblen, langgestreckten Körper beim Austritt aus dem Formwerkzeug derart, daß er einer Schraubenlinie innerhalb eines gedachten Zylinders mit im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt derart folgt, daß die bogenförmige Fläche des Körpers am weitesten außenliegend beibehalten wird, und wobei der schraubenförmig fortschreitende Körper so behandelt wird, daß das Kunststoffmaterial, in dem die Verstärkungselemente eingeschlossen sind, aushärtet; zumindest teilweises Verfüllen der Nut in der bogenförmigen Oberfläche des schraubenförmig fortschreitenden, flexiblen, langgestreckten Körpers mit einem fettartigen, wasserundurchlässigen Medium und kontinuierliches Zuführen zumindest einer optischen Faser in das wasserundurchlässige Medium in der Nut; Verlegen des schraubenförmig gewundenen, fortschreitenden, flexiblen, langgestreckten Körpers, in dessen Nut sich zumindest eine optische Faser befindet, mit mehreren schraubenförmig gewundenen, fortschreitenden, flexiblen, langgestreckten Körpern ähnlichen Querschnitts und Aufbaus, um einen flexiblen Kern mit annähernd kreisförmigem Querschnitt zu bilden, an dessen Außenfläche mehrere in Umfangsrichtung beabstandete, schraubenförmig sich ertreckende Nuten ausgebildet sind, in denen sich optische Fasern lose befinden, und der sich um seine Längsachse dreht; und Aufnehmen des so gebildeten, flexiblen Kerns derart, daß jegliche von der Rotation herrührende Resttorsion im Kern beseitigt wird.
Vorzugsweise werden die flexiblen, langgestreckten Körper mit annähernd sektorförmigem Querschnitt, in deren bogenförmigen Oberflächen in sich in Längsrichtung erstreckenden Nuten optische Fasern lose aufgenommen sind, gleichzeitig hergestellt und die schraubenförmig fortschreitenden Körper nach einer Station zusammen verlegt, an der die optischen Fasern kontinuierlich den Nuten der Körper zugeführt werden. Ein einzelner flexibler, langgestreckter Körper kann mit einem weiteren flexiblen, langgestreckten Körper oder einer Untergruppe von mindestens zwei flexiblen, langgestreckten Körpern an jeder der mehreren in Längsrichtung angeordneten Verlegestationen zusammen verlegt werden, aber vorzugsweise werden alle schraubenförmig fortschreitenden, flexiblen, langgestreckten Körper zusammen an einer einzigen Station verlegt.
Zwischen seinen Enden folgt das langgestreckte Formwerkzeug einer leicht gekrümmten Bogenstrecke, wobei die leicht gekrümmte Bogenstrecke der Innenfläche des Formwerkzeugs die Bogenfläche des flexiblen, langgestreckten Körpers definiert, deren Krümmungsradius größer ist als der der Innenfläche des Formwerkzeugs, die den Scheitelpunkt des sektorförmigen, flexiblen, langgestreckten Körpers definiert. Weil das langgestreckte Formwerkzeug zwischen seinen Enden einer leicht gekrümmten Bogenstrecke folgt, bewegen sich die unmittelbar an dem Abschnitt der Innenfläche des Formwerkzeugs mit dem größeren Krümmungsradius anliegenden nicht-metallischen Verstärkungselemente unter Zugspannung mit einer größeren Lineargeschwindigkeit als davon entfernte nicht-metallische Verstärkungselemente. Vorzugsweise sind über zumindest einen Hauptabschnitt des leicht gekrümmten, langgestreckten Formwerkzeugs die Innenfläche des Formwerkzeugs, die die Bogenfläche des sektorförmigen, flexiblen, langgestreckten Körpers definiert, und die Innenfläche des Formwerkzeugs, die den Scheitelpunkt des sektorförmigen, flexiblen, langgestreckten Körpers definiert, derart gekrümmt, daß der Querschnitt des leicht gekrümmten, langgestreckten Formwerkzeugs in Form und Größe im wesentlichen konstant ist, um sicherzustellen, daß die nicht-metallischen Verstärkungselemente mit den gewünschten Lineargeschwindigkeiten relativ zueinander durch das Formwerkzeug gezogen werden.
Das langgestreckte Formwerkzeug öffnet sich an seinem Einlaßende vorzugsweise in einen Teil einer oben geöffneten Kammer, in die das elektrisch isolierende Kunststoffmaterial in einem flüssigen oder halbflüssigen Zustand vorzugsweise durch eine Einlaßöffnung zwischen den Enden des Formwerkzeugs eingeleitet wird, und bildet diesen Teil. Die mehreren flexiblen, langgestreckten, nicht-metallischen Verstärkungselemente werden vorzugsweise unter Zugspannung annähernd vertikal nach unten in die oben offene Kammer aus elektrisch isolierendem Kunststoffmaterial in einem flüssigem oder halbflüssigen Zustand gezogen.
Die Vorrichtung, mit der eine sich in Längsrichtung erstreckende Nut in der bogenförmigen Oberfläche des flexiblen, langgestreckten Körpers gebildet wird, hat vorzugsweise die Form einer Schneide oder mehrerer Finger, die im Innern und zumindest teilweise entlang des Formwerkzeugs an oder nahe von dessen Auslaßende vorstehen. Vorzugsweise besitzt die Schneide oder jeder Finger einen annähernd kegelstumpfförmigen Querschnitt, wobei sich die Schneide oder die mehreren Finger entlang zumindest einem Hauptabschnitt der Länge des Formwerkzeugs erstrecken.
Damit der aus dem Formwerkzeug heraustretende, flexible, langgestreckte Körper einer Schraubenlinie innerhalb eines gedachten Zylinders mit im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt derart folgt, daß die bogenförmige Fläche des Körpers am weitesten außenliegend beibehalten wird, tritt der flexible, langgestreckte Körper vorzugsweise unmittelbar nach dem leicht gekrümmten Formwerkzeug in einen schraubenförmig sich erstreckenden Kanal mit im wesentlichen V-förmigen Querschnitt in der Außenfläche eines im wesentlichen starren, langgestreckten Bauteils ein, wobei das elektrisch isolierende Kunststoffmaterial, in dem die nicht-metallischen Verstärkungselemente eingeschlossen sind, zum Aushärten behandelt wird, während sich der flexible, langgestreckte Körper entlang des schraubenförmig sich erstreckenden Kanals bewegt.
Um die Form der in der bogenförmigen Oberfläche des flexiblen, langgestreckten Körpers gebildeten schraubenförmig gewundenen Nut beizubehalten, wird, während der Körper entlang des schraubenförmig sich erstreckenden Kanals in der Außenfläche des starren, langgestreckten Bauteils bewegt wird, vorzugsweise eine schraubenförmig gewundene Schneide in Eingriff mit der Nut in der bogenförmigen Oberfläche des Körpers gebracht und behält die Form der Nut bei, bis das elektrisch isolierende Kunststoffmaterial ausgehärtet ist.
Vorzugsweise sind die leicht gekrümmte Bogenstrecke des langgestreckten Formwerkzeugs und die Form des schraubenförmig sich erstreckenden Kanals des starren, langgestreckten Bauteils so ausgerichtet, daß die relativen Positionen der innerhalb des flexiblen, langgestreckten Körpers gebildeten nicht-metallischen Verstärkungselemente im wesentlichen unverändert beibehalten werden, wobei der Übergang von der einfachen Kurve des langgestreckten Formwerkzeugs zur zusammengesetzten Kurve des schraubenförmig sich erstreckenden Kanals ohne jede auf die Elemente ausgeübte unerwünschte Beanspruchung ausgeführt wird. Zwischen anliegenden oder benachbarten Bauteilen kann eine geringe Relativbewegung entstehen, die durch den halbflüssigen Zustand des elektrisch isolierenden Kunststoffs ermöglicht wird.
Um das Verfüllen der Nut in der bogenförmigen Oberfläche des flexiblen, langgestreckten Körpers mit einem fettartigen wasserundurchlässigen Medium zu erleichtern, wird das fettartige, wasserundurchlässige Medium vorzugsweise an einer Stelle an der die Nut in der bogenförmigen Oberfläche des schraubenförmig fortschreitenden, flexiblen, langgestreckten Körpers am weitesten oben ist, kontinuierlich nach unten in die Nut geleitet, z. B. indem das fettartige wasserundurchlässige Medium auf der Oberfläche einer sich nach unten erstreckenden im wesentlichen starren, langgestreckten Führungsbahn nach unten fließt und davon abtropft.
Der flexible, langgestreckte Körper wird mit einer geeigneten Vorrichtung durch das leicht gekrümmte Formwerkzeug und das mit schraubenförmig gewundenen Kanälen versehene, langgestreckte Bauteil gezogen. Unter Betracht der relativ langsamen Geschwindigkeit, mit der der flexible, langgestreckte Körper gebildet wird, besteht die Ziehvorrichtung vorzugsweise aus einem Paar in Längsrichtung beabstandeter und hin- und hergehender Klammern, wobei jede Klammer intermittierend und außer Reihe mit der anderen den fortschreitenden Körper ergreift, um einen vorgegebenen Abstand vorwärts bewegt, den Körper freigibt und in ihre Ausgangsposition zurückkehrt, so daß der Körper kontinuierlich von dem leicht gekrümmten Formwerkzeug abgezogen wird; alternativ besteht die Ziehvorrichtung aus einem Paar angetriebener endloser Bänder, die körperlich um die Achse des schraubenförmig fortschreitenden Körpers drehbar angetrieben werden.
Nachdem die schraubenförmig fortschreitenden, flexiblen, langgestreckten Körper zusammen verlegt wurden, um den sich um seine Längsachse drehenden flexiblen Kern zu bilden, wird der flexible Kern vorzugsweise durch ein Paar in Längsrichtung beabstandeter und hin- und hergehender Klammern abgezogen, wobei jede Klammer intermittierend und außer Reihe mit der anderen den fortschreitenden flexiblen Kern ergreift, um einen vorgegebenen Abstand vorwärts bewegt, den Kern freigibt und in ihre Ausgangsposition zurückkehrt, so daß der fortschreitende flexible Kern kontinuierlich abgezogen wird, wobei in diesem Fall die Klammer aufgrund der Rotation des fortschreitenden flexiblen Kerns um seine Längsachse zur Rotation mit dem Kern gezwungen wird, während jede Klammer den Kern ergreift und um einen vorgegebenen Abstand vorwärts bewegt.
Die Aufnahmeeinrichtung, mit der jegliche Resttorsion von dem rotierenden, flexiblen Kern beseitigt wird kann eine Trommel-Verdreheinrichtung oder ein in Drehrichtung angetriebener Drehtisch sein, auf dem der rotierende, flexible Kern so aufgewickelt wird, daß jede Resttorsion des Kerns beseitigt wird.
Vorzugsweise wird die optische Faser derart in das wasserundurchlässige Medium in die Nut eingeführt, daß sie unmittelbar unter der Oberfläche des Mediums liegt, so daß, wenn eine Zugkraft auf den flexiblen Kern ausgeübt wird, von dem der flexible, langgestreckte Körper einen Teil bildet, durch die der Kern gestreckt wird, sich die optische Faser radial einwärts durch das Medium zur Achse des Kerns bewegt werden kann, wodurch die Gefahr einer auf die optische Faser ausgeübten Zugkraft wesentlich verringert wird. Dazu wird die optische Faser vorzugsweise von einer Zulaufeinrichtung auf einem Weg, der in spitzem Winkel zum Weg des schraubenförmig fortschreitenden Körpers liegt, zu der Station abgezogen, an der sie in das wasserundurchlässige Medium in der Nut eingeführt wird, so daß über eine vorgegebene axiale Länge des Körpers eine Überschußlänge der optischen Faser bereitgestellt wird. Vorzugsweise wird die optische Faser auch von der Zulaufeinrichtung durch in Längsrichtung beabstandete und hin- und hergehende Klammern abgezogen, die ähnlich wirken wie die Klammern der anderen Ziehvorrichtung, mit denen sie vorzugsweise mechanisch verbunden sind. Die Zulaufeinrichtung der optischen Faser ist vorzugsweise so angeordnet, daß sie derart im Raum körperlich drehbar und betrieblich mit der Aufnahmeeinrichtung verbunden ist, daß dann, wenn sich die Aufnahmeeinrichtung dreht, um jegliche Resttorsion des rotierenden, flexiblen Kerns zu beseitigen, die Zulaufeinrichtung für die optische Faser sich dreht, um jedes Verdrehen der optischen Faser zu beseitigen, das andernfalls durch Drehen des fortschreitenden, flexiblen Kerns um seine Längsachse bewirkt würde.
Nach der Einrichtung zum Abziehen der verlegten flexiblen, langgestreckten Körper, die den rotierenden, flexiblen Kern bilden, kann mindestens ein Band elektrisch isolierenden Materials oder ein anderes Bindemittel schraubenförmig um die verlegten Körper gewickelt werden, wobei die Richtung der Verlegung des schraubenförmig gewickelten Bandes derjenigen der verlegten Körper entgegengesetzt ist.
Die flexiblen, langgestreckten, nicht-metallischen Verstärkungselemente des flexiblen, langgestreckten Körpers werden vorzugsweise aus einem aromatischen Polyamid hergestellt, wie das unter dem Handelsnamen "Kevlar" vertriebene; die Verstärkungselemente können auch aus einem alternativen nicht-metallischen Material wie nicht-optischem Glas hergestellt werden.
Das elektrisch isolierende Kunststoffmaterial, in dem die nicht-metallischen Verstärkungselemente eingeschlossen sind, ist vorzugsweise ein thermoplastisches Material wie Polypropylen oder Nylon, kann jedoch unter bestimmten Bedingungen ein unter Hitze aushärtendes Kunststoffmaterial wie Polyester, Epoxidharz oder Polyurethan sein.
Andere elektrisch isolierende Kunststoffmaterialien, in die nicht-metallische Verstärkungselemente eingeschlossen werden können sind thermotrope flüssigkristalline Polymere, wie vollständig aromatisches Polyester, aromatisch-aliphatisches Polyester, aromatisches Polyazomethin, aromatisches Polyester-Karbonat und vollständig oder unvollständig aromatisches Polyesteramid.
Wenn das Kunststoffmaterial, in dem die nicht-metallischen Verstärkungselemente eingeschlossen sind, aus thermoplastischem Material besteht, wird das Kunststoffmaterial bei einer Temperatur in die Kammer eingeleitet, bei der das Material in flüssigem oder halbflüssigem Zustand ist, wobei die Kammer und/oder das langgestreckte Formwerkzeug aufgeheizt wird, um das Material bei dieser Temperatur auf zunehmen. Kühlluft wird auf das mit schraubenförmig gewundenen Kanälen versehene, langgestreckte Bauteil geleitet, um das Kunststoffmaterial auszuhärten.
Wenn das Kunststoffmaterial ein unter Hitze aushärtendes Material ist, wird das mit schraubenförmig gewundenen Kanälen versehene, langgestreckte Bauteil aufgeheizt, um das Kunststoffmaterial auszuhärten.
Das vorstehend beschriebene, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte, verbesserte optische Kabelelement hat den Vorteil, daß ein optisches Kabel, von dem es einen Teil bildet, derart flexibel ist, daß es leicht handhabbar ist und von einer Kabeltrommel ohne wesentliche Gefahr für eine Bedienungsperson aufgrund einer Eigentorsion oder Steifigkeit im Kabel, auf- und abgewickelt werden kann. Ferner ist der flexible Kern des optischen Kabelelements derart flexibel, daß ein optisches Kabel mit einem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten optischen Kabelelement leicht zwischen Masten, Türmen oder anderen aufrecht stehenden Haltegerüsten über langen Strecken gespannt und als Luftkabel verwendet werden kann. Ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes optisches Kabelelement hat den weiteren Vorteil, daß mehrere nicht-metallische Verstärkungselemente im wesentlichen gleichmäßig durch jeden flexiblen, langgestreckten Körper mit sektorförmigem Querschnitt des flexiblen Kerns hindurch verteilt sind, wodurch die Spannung bei Belastung eines das Element enthaltenden Kabels im wesentlichen gleichmäßig über die Querschnitte aller flexiblen, langgestreckten Körper verteilt wird.
Die Erfindung wird nachfolgend durch die Beschreibung des Beispiels eines bevorzugten optischen Kabels, das das vorstehend beschriebene optische Kabelelement enthält und des bevorzugten Verfahrens zur Herstellung eines vorstehend beschriebenen optischen Kabelelements unter Bezug auf die beigefügten Abbildungen erläutert; es zeigen:
Fig. 1 eine auf eine vergrößerte Skala gezeichnete Querschnittsansicht eines flexiblen, langgestreckten Körpers mit sektorförmigem Querschnitt, der einen Bestandteil des flexiblen Kerns des vorstehend beschriebenen optischen Kabelelements bildet;
Fig. 2 eine auf eine vergrößerte Skala gezeichnete Querschnittsansicht der bevorzugten Form eines optischen Kabels;
Fig. 3 bzw. 4 schematische Drauf- und Seitenansichten einer zur Herstellung eines vorstehend beschriebenen optischen Kabelelements verwendeten Vorrichtung;
Fig. 5 eine schematische Seitenansicht, teilweise im Querschnitt und teilweise im Aufriß, eines bevorzugten, langgestreckten Formwerkzeugs und eines mit schraubenförmig gewundenen Kanälen versehenen starren, langgestreckten Bauteils zur Bildung eines flexiblen, langgestreckten Körpers mit sektorförmigem Querschnitt, der einen Teil des flexiblen Kerns des vorstehend beschriebenen optischen Kabelelements bildet.
Ein bevorzugter flexibler Kern des vorstehend beschriebenen optischen Kabelelements weist sechs flexible, langgestreckte Körper 1 mit jeweils sektorförmigem Querschnitt auf, die zusammen schraubenförmig verlegt werden. Gemäß Figur 1 besteht jeder Körper über seine Länge aus einer Zusammensetzung mehrerer in Längsrichtung gespannter, flexibler, langgestreckter, nicht-metallischer, in extrudiertem Kunststoffmaterial 3 eingeschlossener Verstärkungselemente 2 und weist in seiner äußeren bogenförmigen Oberfläche 4 eine sich in Längsrichtung erstreckende Nut 5 auf.
Gemäß Fig. 2 weist das bevorzugte optische Kabel einen flexiblen Kern 8 mit kreisförmigem Querschnitt mit sechs flexiblen, langgestreckten, schraubenförmig zusammen verlegten Körpern 1 mit sektorförmigem Querschnitt, ein schraubenförmig um die verlegten Körper herumgewickeltes Kunststoffband 9 und eine Gesamtschutzumhüllung 10 aus Kunststoffmaterial auf. Die Nut 5 in jedem der flexiblen, langgestreckten Körper 1 wird im wesentlichen mit einem fettartigen, wasserundurchlässigen Medium 6 verfüllt, wobei eine optische Faser 7 unmittelbar unter der Oberfläche des Mediums in das wasserundurchlässige Medium in jeder Nut eingeführt wird.
Gemäß Fig. 3 und 4 weist die Vorrichtung zur Herstellung des optischen Kabelelements des in Fig. 2 dargestellten bevorzugten optischen Kabels sechs Kammern und entsprechende Formwerkzeuge, die allgemein mit 20 bezeichnet sind und sechs mit schraubenförmig gewundenen Kanälen versehene starre Stäbe 30 auf, von denen jeder mit einem Formwerkzeug verbunden ist.
Nach den sechs Kammern und entsprechenden Formwerkzeugen 20 und den mit schraubenförmig gewundenen Kanälen versehenen Stäben 30 befindet sich eine Station 40, an der ein fettartiges, wasserundurchlässiges Medium 6 kontinuierlich in die Nut 5 in der gebogenen Oberfläche 4 jedes der sechs aus den schraubenförmig gewundenen, mit Nuten versehenen Stäben hervorgehenden, flexiblen, langgestreckten Körper 1 eingefüllt wird. Nach der Station 40 befinden sich sechs Paar hin- und hergehender, zweiteiliger, allgemein mit 50 bezeichnete Klammern, mit denen die flexiblen, langgestreckten Körper 1 kontinuierlich von den Formwerkzeugen 20 und den mit schraubenförmig gewundenen Kanälen versehenen Stäben 30 abgezogen werden. Jede der zweiteiligen Klammern besitzt an ihrer Klammeroberfläche einen schraubenförmig gewundenen Schlitz, in dem ein flexibler Körper 1 so ergriffen werden kann, daß eine schraubenförmige Vorwärtsbewegung des Körpers vorläufig unterdrückt wird. Nach den Klammern befindet sich eine Station 60, an der optische Fasern 7 kontinuierlich in das wasserundurchlässige Medium 6 in den Nuten 5 des flexiblen, langgestreckten Körpers eingeführt werden. Die optischen Fasern 7 werden von Zulauflaufeinrichtungen 61 zugeführt, von denen sie durch sechs Paar hin- und hergehender, zweiteiliger, allgemein mit 62 bezeichneten, mechanisch mit den Klammern 50 verbundenen Klammern abgezogen werden. Wie in Fig. 4 dargestellt, folgen die optischen Fasern 7 beim Weg von der Zulaufeinrichtung 61 zur Station 60 einer geneigten Strecke, die in einem spitzen Winkel zum Weg der flexiblen, langgestreckten Körper 1 liegt. Nach der Station 60 befinden sich zwei Führungsstationen 70, die zur Ausrichtung der fortschreitenden, flexiblen, langgestreckten Körper 1 dienen, so daß sie zusammen verlegt werden können, wenn sie ein Formwerkzeug 80 durchlaufen. Nach dem Formwerkzeug 80 befindet sich ein Paar hin- und hergehender zweiteiliger Klammern 90 zum Ziehen der verlegten, flexiblen, langgestreckten Körper 1, die nun einen flexiblen Kern 8 bilden, durch das Formwerkzeug, wobei die hin- und hergehenden Klammern mechanisch mit den Klammern 50 und 62 verbunden sind. Nach den Klammern 90 befindet sich ein Bandkopf 100 und ein Drehtisch 110, der drehbar angetrieben werden kann, um jede Resttorsion des flexiblen Kerns zu beseitigen.
Gemäß Fig. 5 weist jede der sechs Kammern und Formwerkzeuge 20 eine oben offene Kammer 21 auf, die an ihrem Boden über einen annähernd dreieckigen Durchlaß 22 in ein leicht gekrümmtes, langgestrecktes Formwerkzeug 23 übergeht, das zwischen seinen Enden einer leicht gekrümmten Bogenstrecke folgt und einen im wesentlichen konstanten kreissektorförmigen Querschnitt besitzt. Unmittelbar über den Enden des Formwerkzeugs 23 befindet sich eine Einlaßöffnung 24, durch die elektrisch isolierendes Kunststoffmaterial 3 in halbflüssigem Zustand in das Formwerkzeug und damit in die oben offene Kammer 21 eingeleitet werden kann. Die Innenfläche des Formwerkzeugs 23, die die gebogene Oberfläche des flexiblen, langgestreckten Körpers 1 definiert, besitzt den größeren Krümmungsradius, wobei die Innenfläche des Formwerkzeugs, die die Bogenfläche des sektorförmigen, flexiblen, langgestreckten Körpers definiert und die Innenfläche des Formwerkzeugs, die den Scheitelpunkt des sektorförmigen, langgestreckten Körpers definiert, über einen Hauptabschnitt der Länge des leicht gekrümmten, langgestreckten Formwerkzeugs derart gekrümmt sind, daß der Querschnitt des Formwerkzeugs in Form und Größe im wesentlichen konstant ist, um sicherzustellen, daß die nicht-metallischen Verstärkungselemente 2 mit den gewünschten Lineargeschwindigkeiten relativ zueinander durch das Formwerkzeug gezogen werden. Entlang einem Hauptabschnitt der Länge der Innenfläche des Formwerkzeugs, die die Bogenfläche des sektorförmigen, flexiblen, langgestreckten Körpers 1 nahe dem Auslaßende 25 definiert, befindet sich eine Schneide 26, die vom Formwerkzeug nach innen ragt und einen annähernd kegelstumpfförmigen Querschnitt hat. An seinem hinteren Auslaßende 25 öffnet sich das langgestreckte Formwerkzeug 23 in ein Ende eines sich schraubenförmig erstreckenden Kanals 32 mit V-förmigem Querschnitt in der Außenfläche einer starren Stange 30 mit kreisförmigem Querschnitt, die sich im wesentlichen horizontal vom Körper der Kammer 20 aus erstreckt. Eine sich schraubenförmig erstreckende Schneide 33 ragt über seine ganze Länge in den sich schraubenförmig erstreckenden Kanal 32 und dient zur Beibehaltung der Form der durch die Schneide 26 in die bogenförmige Oberfläche 4 des flexiblen, langgestreckten Körpers 1 gebildeten Nut 5.
Beim Gebrauch werden mehrere flexible Verstärkungselemente 2 aus aromatischem Polyamid unter Spannung in Richtung ihrer Länge und abwärts gerichtet durch das elektrisch isolierende, thermoplastische Material 3 gezogen, das kontinuierlich durch die Einlaßöffnung 24 in die oben offene Kammer 21 eingeleitet wird und eine Temperatur hat, bei der das thermoplastische Material in halbflüssigem Zustand ist. Die mehreren, im elektrisch isolierenden, halbflüssigen, thermoplastischen Material 3 eingeschlossenen Verstärkungselemente 2 durchlaufen das langgestreckte Formwerkzeug 23, wodurch sie einen flexiblen, langgestreckten Körper 1 bilden, der einen annähernd kreissektorförmigen Querschnitt mit einer Nut 5 in seiner bogenförmigen Oberfläche 4 besitzt. Die mehreren Verstärkungselemente 2 sind im wesentlichen gleichmäßig über die Querschnittsfläche des Körpers 1 verteilt. Unmittelbar nach dem leicht gekrümmten Formwerkzeug 23 geht der flexible, langgestreckte Körper 1 in den sich schraubenförmig erstreckenden Kanal 32 in der Außenfläche der starren Stange 30, wobei die schraubenförmig gewundene Schneide 33 in die Nut 5 eingreift, wobei Kühlluft von einer Quelle (nicht gezeigt) auf die starre Stange geleitet wird, wenn der flexible, langgestreckte Körper sich entlang des sich schraubenförmig erstreckenden Kanals bewegt, wodurch das elektrisch isolierende, thermoplastische Material 3 des fortschreitenden Körpers aushärtet. Das leicht gekrümmte Formwerkzeug 23 hat eine derartige Form, daß die Verstärkungselemente 2, die die bogenförmige Oberfläche des flexiblen, langgestreckten Körpers 1 bilden und dieser benachbart sind, sich mit einer größeren Lineargeschwindigkeit bewegen als davon entfernt liegende Verstärkungselemente. Weil sich der flexible, langgestreckte Körper 1 entlang des schraubenförmig gewundenen Kanals 32 in der Außenfläche der starren Stange 30 bewegt, rotiert der Körper um die starre Stange, wodurch die bogenförmige Oberfläche des Körpers am weitesten außenliegend beibehalten wird.
Von den starren Stangen 30 durchlaufen die fortschreitenden, flexiblen, langgestreckten Körper 1 die Station 40, die so positioniert ist, daß sich die Nuten 5 in den bogenförmigen Oberflächen 4 der Körper an der Station am weitesten oben befinden, wobei an dieser Station das fettartige, wasserundurchlässige Medium 6 kontinuierlich nach unten in die Nuten eingeleitet wird, indem das Medium auf der Oberfläche einer abwärts sich erstreckenden im wesentlichen starren, langgestreckten Führungsbahn (nicht dargestellt) nach unten fließt und davon abtropft.
Die sechs gleichzeitig hergestellten, sich schraubenförmig erstreckenden, flexiblen, langgestreckten Körper l werden durch sechs Paar in Längsrichtung beabstandeter und hin- und hergehender zweiteiliger Klammern 50 kontinuierlich von dem leicht gekrümmten Formwerkzeug abgezogen, und um die mit schraubenförmigen Kanälen versehene Stange 30, sowie durch die Station 40 gezogen, wobei jede Klammer intermittierend und außer Reihe mit der anderen den fortschreitenden Körper so ergreift, daß eine schraubenförmige Bewegung des Körpers vorübergehend unterdrückt wird, sich um einen vorgegebenen Abstand vorwärts bewegt, den Körper freigibt, der die durch die Klammer vorübergehend verhinderte schraubenförmige Ausrichtung wiedererlangt, und in ihre Ausgangsposition zurückkehrt.
Durch die hin- und hergehenden Klammern 50 durchlaufen die schraubenförmig gewundenen, fortschreitenden, flexiblen, langgestreckten Körper eine Station 60, die so positioniert ist, daß sich die Nuten 5 in den bogenförmigen Oberflächen 4 der Körper am weitesten oben befinden, wobei optische Fasern 7 von einer Zulaufeinrichtung 61 kontinuierlich in das wasserundurchlässige Medium in den Nuten eingeführt werden. Die optischen Fasern 7 werden durch in Längsrichtung beabstandete und hin- und hergehenden Klammer 62, die jeweils mit den Klammern 50 mechanisch verbunden sind, kontinuierlich von der Zulaufeinrichtung 61 abgezogen. Jede Klammer 62 greift intermittierend und außer Reihe mit der anderen die fortschreitenden optischen Fasern, bewegt sich um einen vorgegebenen Abstand vorwärts, gibt die optische Faser frei und kehrt zu ihrer Ausgangsposition zurück, wodurch die optischen Fasern kontinuierlich von den Zulaufeinrichtungen 61 abgezogen werden. Die optischen Fasern 7 bewegen sich kontinuierlich auf einem Weg vorwärts, der in einem spitzen Winkel zum Weg des schraubenförmig fortschreitenden, flexiblen, langgestreckten Körpers 1 liegt, so daß, über eine vorgegebene Axiallänge je des Körpers, eine Überschußlänge der optischen Faser bereitgestellt wird, wobei die optische Faser, wenn sie in das wasserundurchlässige Medium 6 in einer Nut 5 eingeführt wird, unmittelbar unter der Oberfläche des Mediums liegt. Die Zulaufeinrichtungen 61 der optischen Fasern sind derart angeordnet, daß sie im Raum körperlich drehbar sind, und derart mit dem drehbar angetriebenen Drehtisch 110 mechanisch verbunden, daß, wenn der Drehtisch zur Beseitigung jeglicher Resttorsion des flexiblen Kerns 8 drehbar angetrieben wird, jede der Zulaufeinrichtungen 61 körperlich gedreht wird, um jegliches Verdrehen der davon kontinuierlich abgezogenen optischen Faser 7 zu beseitigen, das andernfalls durch Drehen des flexiblen Kerns um seine Achse bewirkt würde.
Nach der Station 60 durchlaufen die schraubenförmig fortschreitenden, flexiblen, langgestreckten Körper 1 Führungsbahnen 70, die die schraubenförmig fortschreitenden Körper derart angepaßt anordnen, daß sie zusammen schraubenförmig gewunden verlegt werden, um einen flexiblen Kern mit kreisförmigem Querschnitt zu bilden, wenn sie das Formwerkzeug 80 durchlaufen.
Der aus dem Formwerkzeug 80 hervorgehende und sich um seine Achse drehende flexible Kern 8 wird von den in Längsrichtung beabstandeten und hin- und hergehenden Klammern 90, die jeweils mit den Klammern 50 und 62 mechanisch verbunden sind, kontinuierlich gezogen. Jede der Klammern 90 greift intermittierend und außer Reihe mit der anderen den fortschreitenden flexiblen Kern, bewegt sich um einen vorgegebenen Abstand vorwärts, gibt den Kern frei und kehrt zu ihrer Ausgangsposition zurück; da der fortschreitende Kern sich jedoch um seine Achse dreht, während jede Klammer 90 den Kern ergreift und um den vorgegebenen Abstand vorwärtsbewegt, wird die Klammer zur Drehung mit dem Kern gezwungen.
Unmittelbar nach den hin- und hergehenden Klammern 90 wird ein Kunststoffband 9 an einem Bandkopf 100 schraubenförmig um den flexiblen Kern 8 gewickelt, wobei die Richtung der Bandverlegung derjenigen der flexiblen, langgestreckten Körper 1 entgegengesetzt ist. Der flexible Kern 8 wird danach zum Drehtisch 110 geführt, der mit einer derartigen Drehgeschwindigkeit angetrieben wird, daß der rotierende Drehtisch zusätzlich zur Durchführung der Kern-Aufwicklung auch jegliche Resttorsion im Kern beseitigt, indem er annähernd eine Umdrehung für jede Ganghöhe der verlegten, sich schraubenförmig erstreckenden Körper 1 ausführt.
Um die Herstellung des in Fig. 2 dargestellten optischen Kabels abzuschließen, wird in einem getrennten Arbeitsgang die Umhüllung 10 aus isolierendem Kunststoffmaterial über den kunststoffbandumhüllten Kern 8 extrudiert.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines optischen Kabelelements mit einem flexiblen Kern von annähernd kreisförmigem Querschnitt mit mehreren flexiblen, langgestreckten Körpern mit annähernd sektorförmigem Querschnitt, die schraubenförmig aneinanderliegen, wobei jeder Körper über seine gesamte Länge aus einem Verbund besteht, der mehrere in Längsrichtung vorgespannte, flexible, langgestreckte, nicht-metallische Verstärkungselemente aufweist, die im wesentlichen in extrudiertem Kunststoffmaterial eingeschlossen sind und wobei jeder von mindestens einigen der langgestreckten Körper in seiner äußeren Bogenfläche eine sich in Längsrichtung erstreckende Nut aufweist, in der mindestens eine optische Faser lose angeordnet ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:

(a) Ziehen mehrerer flexibler, länglicher, nicht-metallischer Verstärkungselemente (2) unter einer Zugkraft in ihre Längsrichtung durch elektrisch isolierendes Kunststoffmaterial (3) in flüssigem oder halbflüssigem Zustand; Hindurchführen der mehreren nicht-metallischen Verstärkungselemente, die von elektrisch isolierendem Kunststoffmaterial in einem flüssigen oder halbflüssigen Zustand umgeben sind, durch ein langgestrecktes Formwerkzeug (23) mit einer Auslaßöffnung (25) mit einem annähernd kreissektorförmigen Querschnitt, um einen flexiblen, langgestreckten Körper (1) mit annähernd sektorförmigem Querschnitt zu bilden, wobei das Formwerkzeug zwischen seinen Enden derart geformt ist, daß nichtmetallische Verstärkungselemente, die die bogenförmige Oberfläche des so geformten flexiblen, langgestreckten Körpers bilden oder dieser benachbart sind, mit einer größeren Lineargeschwindigkeit als entfernt liegende, nicht-metallische Verstärkungselemente sich bewegen, und wobei eine Einrichtung (26) vorgesehen ist, die am Formwerkzeug nach innen vorsteht und in der bogenförmigen Oberfläche des Körpers eine sich in Längsrichtung erstreckende Nut ausbildet;

(b) Einwirken auf den flexiblen, langgestreckten Körper beim Austritt aus dem Formwerkzeug derart, daß er einer Schraubenlinie innerhalb eines gedachten Zylinders mit im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt derart folgt, daß die bogenförmige Fläche des Körpers am weitesten außenliegend beibehalten wird, und wobei der schraubenförmig fortschreitende Körper so behandelt wird, daß das Kunststoffmaterial, in dem die Verstärkungselemente eingeschlossen sind, aushärtet;

(c) zumindest teilweises Verfüllen der Nut (5) in der bogenförmigen Oberfläche des schraubenförmig fortschreitenden, flexiblen, länglichen Körpers mit einem fettartigen, wasserundurchlässigen Medium (6) und kontinuierliches Zuführen zumindest einer optischen Faser (7) in das wasserundurchlässige Medium in der Nut;

(d) Verlegen des schraubenförmig gewundenen, fortschreitenden, flexiblen, länglichen Körpers, in dessen Nut sich zumindest eine optische Faser befindet, mit mehreren schraubenförmig gewundenen, fortschreitenden, flexiblen, länglichen Körpern ähnlichen Querschnitts und Aufbaus, um einen flexiblen Kern (8) mit annähernd kreisförmigem Querschnitt zu bilden, an dessen Außenfläche mehrere in Umfangsrichtung beabstandete, schraubenförmig sich erstreckende Nuten ausgebildet sind, in denen sich optische Fasern lose befinden, und der sich um seine Längsachse dreht; und

(e) Aufnehmen des so gebildeten, flexiblen Kerns derart, daß jegliche von der Rotation herrührende Resttorsion im Kern beseitigt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die flexiblen, langgestreckten Körper (1) von annähernd sektorförmigem Querschnitt, in deren bogenförmigen Oberflächen in sich in Längsrichtung erstreckenden Nuten optische Fasern lose aufgenommen sind, gleichzeitig hergestellt und die schraubenförmig fortschreitenden Körper nach den Stationen (60) zusammen verlegt werden, an denen die optischen Fasern kontinuierlich den Nuten der Körper zugeführt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei alle schraubenförmig fortschreitenden, flexiblen, langgestreckten Körper (1) zusammen an einer einzigen Station (80) verlegt werden.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das langgestreckte Formwerkzeug (23) einer leicht gekrümmten Bogenstrecke folgt, wobei die leicht gekrümmte Bogenstrecke der Innenfläche des Formwerkzeugs die Bogenfläche des flexiblen, langgestreckten Körpers definiert, deren Krümmungsradius größer ist als der der Innenfläche des Formwerkzeugs, die den Scheitelpunkt des sektorförmigen, flexiblen, langgestreckten Körpers definiert.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei über zumindest einen Hauptabschnitt des leicht gekrümmten, langgestreckten Formwerkzeugs die Innenfläche des Formwerkzeugs, die die Bogenfläche des sektorförmigen, flexiblen, langgestreckten Körpers definiert, und die Innenfläche des Formwerkzeugs, die den Scheitelpunkt des sektorförmigen, flexiblen, langgestreckten Körpers definiert, derart gekrümmt sind, daß der Querschnitt des leicht gekrümmten, langgestreckten Formwerkzeugs in Form und Größe im wesentlichen konstant ist, um sicherzustellen, daß die nicht-metallischen Verstärkungselemente (2) mit den gewünschten Lineargeschwindigkeiten relativ zueinander durch das Formwerkzeug gezogen werden.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei sich das langgestreckte Formwerkzeug (23) in einen Teil einer oben offenen Kammer (21) öffnet und diesen bildet, in die das elektrisch isolierende Kunststoffmaterial (3) in einem flüssigen oder halbflüssigen Zustand eingeleitet wird, und wobei die mehreren flexiblen, langgestreckten, nicht-metallischen Verstärkungselemente (2) unter Zugspannung annähernd vertikal nach unten in die Kammer gezogen werden.

7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die sich in Längsrichtung erstreckende Nut (5) in der bogenförmigen Oberfläche des flexiblen, langgestreckten Körpers mit Hilfe einer Schneide (26) oder mehreren Fingern gebildet wird, die im Innern und zumindest teilweise entlang des Formwerkzeugs an oder nahe von dessen Auslaßende (25) vorsteht.

8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei unmittelbar nach dem langgestreckten Formwerkzeug der flexible, langgestreckte Körper (1) in einen schraubenförmig sich erstreckenden Kanal (32) mit im wesentlichen V-förmigem Querschnitt in der Außenfläche eines im wesentlichen starren, langgestreckten Bauteils (30) eintritt, wobei das elektrisch isolierende Kunststoffmaterial (3), in dem die nicht-metallischen Verstärkungselemente (2) eingeschlossen sind, zum Aushärten behandelt wird, während sich der flexible, langgestreckte Körper entlang des schraubförmig sich erstreckenden Kanals bewegt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei während der Körper entlang des schraubenförmig sich erstreckenden Kanals in der Außenfläche des starren, langgestreckten Bauteils bewegt wird, eine schraubenförmige Schneide (33) in Eingriff mit der Nut in der bogenförmigen Fläche des flexiblen Körpers kommt und die Form der Nut (5) beibehält, bis das elektrisch isolierende Kunststoffmaterial ausgehärtet ist.

10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei an einer Stelle, wenn die Nut in der bogenförmigen Oberfläche des schraubenförmig fortschreitenden, flexiblen, langgestreckten Körpers am weitesten oben ist, das fettartige, wasserundurchlässige Medium (6) kontinuierlich nach unten in die Nut geleitet wird.

11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der flexible, langgestreckte Körper durch ein Paar in Längsrichtung beabstandeter und hin- und hergehender Klammern (50) von dem langgestreckten Formwerkzeug abgezogen wird, wobei jede Klammer intermittierend und außer Reihe mit der anderen den fortschreitenden Körper ergreift, um einen vorgegebenen Abstand vorwärts bewegt, den Körper freigibt und in ihre Ausgangsposition zurückkehrt, so daß der Körper von dem Formwerkzeug kontinuierlich abgezogen wird.

12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der flexible Kern (8), der durch die verlegten, flexiblen, langgestreckten Körper gebildet wird und sich um seine Längsachse dreht, durch ein Paar in Längsrichtung beabstandeter und hin- und hergehender Klammern (90) abgezogen wird, wobei jede Klammer intermittierend und außer Reihe mit der anderen den fortschreitenden, flexiblen Kern ergreift, um einen vorgegebenen Abstand vorwärts bewegt, den Kern freigibt und in ihre ursprüngliche Position zurückkehrt, so daß der fortschreitende, flexible Kern kontinuierlich gezogen wird, wobei jede Klammer beim Ergreifen des Kerns und Vorschieben um einen vorgegebenen Abstand erzwungen mit dem Kern rotiert, um diese Rotation des flexiblen Kerns um seine Achse anzupassen.

13. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Aufnahmeeinrichtung, mit der jegliche Resttorsion von dem rotierenden, flexiblen Kern beseitigt wird, eine Trommel-Verdreheinrichtung oder ein in Drehrichtung angetriebener Drehtisch (110) ist, auf dem der rotierende, flexible Kern so aufgewickelt wird, daß jede Resttorsion des Kerns beseitigt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Zulaufeinrichtung (61) der optischen Faser (7) so angeordnet ist, daß sie im Raum körperlich drehbar und so mit der Aufnahmeeinrichtung (110) mechanisch verbunden ist, daß dann, wenn sich die Aufnahmeeinrichtung dreht, um jegliche Resttorsion des rotierenden, flexiblen Kerns zu beseitigen, die Zulaufeinrichtung für die optische Faser sich dreht, um jedes Verdrehen der optischen Faser zu beseitigen, das andernfalls durch Drehen des fortschreitenden, flexiblen Kerns um seine Längsachse bewirkt würde.

15. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die optische Faser (7) von einer Zulaufeinrichtung (61) zu der Station gezogen wird, an der sie in das wasserundurchlässige Medium in der Nut auf einem Weg geführt wird, der unter einem spitzen Winkel zum Weg des schraubenförmig fortschreitenden Körpers (1) liegt, so daß über eine vorgegebene Axiallänge des Körpers eine Oberschußlänge der optischen Faser zugeführt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei die optische Faser (7) von der Zulaufeinrichtung (61) durch ein Paar in Längsrichtung beabstandeter und hin- und hergehender Klammern (62) abgezogen wird, die jeweils intermittierend und außer Reihe mit der anderen die fortschreitende optische Faser ergreift, um einen vorgegebenen Abstand vorwärtsbewegt, die Faser freigibt und in ihre Ausgangsposition zurückkehrt, so daß die fortschreitende Faser kontinuierlich abgezogen wird.