DE69002285T2

DE69002285T2 - Faseroptisches kabel.

Info

Publication number: DE69002285T2
Application number: DE90306924T
Authority: DE
Inventors: Andrew Summers; Ralph Sutehall
Original assignee: Northern Telecom Ltd
Current assignee: Nortel Networks Ltd
Priority date: 1989-07-01
Filing date: 1990-06-25
Publication date: 1993-11-04
Anticipated expiration: 2010-06-26
Also published as: IN180638B; GB2233779B; ZA904988B; DE69002285D1; CA2019902C; JP2836928B2; NZ234274A; ATE91800T1; GB8915177D0; EP0407076A1; US5082380A; AU5793090A; CA2019902A1; AU623271B2; GB2233779A; EP0407076B1; ES2044447T3; JPH0394211A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein faseroptisches Kabel mit einem bandförmigen faseroptischen Element, das in einem längsverlaufenden Kanal des Kabels angeordnet ist, und sie bezieht sich insbesondere jedoch nicht ausschließlich auf ein faseroptisches Freileitungskabel, das eine vollständig oder im wesentlichen vollständig aus Isoliermaterial bestehend Konstruktion aufweist und für eine Installation entlang von Hochspannungsleitungen geeignet ist.
Unsere veröffentlichte europäische Anmeldung 0 278 648 A2 beschreibt ein faseroptisches Freileitungskabel, bei dem ein an seiner Oberfläche geschlitzter dielektrischer oder aus Isoliermaterial bestehender Kern als die Zugfestigkeit ergebendes Bauteil und Armierung wirkt und ein bandförmiges faseroptisches Element aufnimmt. Der Schlitz ist mit einem weichen tixotropen, wasserabsperrenden Gel gefüllt, und der Schlitz wird mit einer eng passenden Kappe abgedichtet, die an ihrer Position mit einem Bindegarn festgelegt wird. Der Kern wird dann mehrmals um eine Antriebsrolle herumgelegt und angetrieben, wobei die Kappe nach außen gerichtet ist, um eine überschüssige Länge des bandförmigen Elementes in dem Kern hervorzurufen, wenn dieses die Antriebsrolle verläßt. Kunststoffmaterial wird dann über den Kern extrudiert, um eine festsitzende Hülle zu schaffen.
Diese Kabelkonstruktion ergibt eine Zugentlastung für das bandförmige faseroptische Element dadurch, daß sichergestellt wird, daß das Element im Inneren des Kerns länger als das Kabel ist, so daß, wenn das Kabel einer Zugspannung ausgesetzt wird und der Kern gedehnt wird, das Element keiner Zugspannung ausgesetzt wird.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Kabel zu schaffen, bei dem die Zugentlastung des bandförmigen faseroptischen Elementes verbessert ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein faseroptisches Kabel geschaffen, das aus einem elektrisch nichtleitenden Kern (1) mit einem sich in Längsrichtung erstreckenden Kanal oder Schlitz (2) besteht, in dem ein selbsttragendes bandförmiges faseroptisches Element (3) angeordnet ist, wobei sich eine überschüssige Länge des bandförmigen Elementes bezogen auf die Länge des Kerns ergibt, und wobei das faseroptische Kabel dadurch gekennzeichnet ist, daß ein keine optischen Eigenschaften aufweisendes Bandoder Streifenelement (3A) mit einem ähnlichen Zugelastizitätsmodul wie der des bandförmigen faseroptischen Elementes in dem Kanal angeordnet ist und sich entlang und in Anlage an dem bandförmigen faseroptischen Element erstreckt, und daß beide Elemente zusammen eine wellenförmige Form in dem Kanal annehmen, um auf diese Weise das überschüssige bandförmige faseroptische Element entlang des Kabels zu verteilen.
Gemäß einem weiteren Grundgedanken der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines faseroptischen Kabels geschaffen, das die Schaffung eines elektrisch nichtleitenden Kernbauteils (1) mit einem sich in Längsrichtung erstreckenden Kanal oder Schlitz (2) und die Einführung einer überschüssigen Länge eines selbsttragenden bandförmigen faseroptischen Elementes in diesen Schlitz umfaßt und dadurch gekennzeichnet ist, daß ein weiteres, keine optischen Eigenschaften aufweisendes bandförmiges Element (3a) mit einem Zugelastizitätsmodul, der dem des bandförmigen optischen Elementes ähnlich ist, in den Kanal zusammen mit und in Anlage an dem bandförmigen optischen Element eingeführt wird, so daß beide Elemente zusammen eine wellenförmige Form in dem Kanal annehmen, um die überschüssige Länge des bandförmigen faseroptischen Elementes entlang des Kabels gleichförmig zu verteilen.
Damit die Erfindung klar verständlich wird, wird im folgenden auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, in denen:
Fig. 1 ein Querschnitt eines faseroptischen Freileitungskabels gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist,
Fig. 2 schematisch die Herstellung der Ausführungsform nach Fig. 1 zeigt,
Fig. 3 einen Längsschnitt des Kabels nach Fig. 1 zeigt,
Fig. 4 einen Teil der Vorrichtung nach Fig. 2 ausführlicher zeigt, und
Fig. 5 eine der Fig. 1 ähnliche Ausführungsform zeigt.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ist ein elektrisch nichtleitender geschlitzter Kern 1 aus homogenem Material zu erkennen, der aus glasfaserverstärktem Kunststoffmaterial mit Hilfe eines 'Ziehextrudier'- oder ähnlichen Verfahrens hergestellt ist und einen rechtwinkligen Schlitz 2 mit einen konvexen Radius aufweisenden Kanten 2B aufweist und ein bandförmiges faseroptisches Element 3 enthält, das in dem Schlitz 3 liegt. Der Kern wirkt als das die Zugkraft aufnehmende Bauelement des Kabels und als Armierung des Kabels (er weist eine hohe Quetschbeständigkeit auf) und er ist mit einem Zugelastizitätsmodul von zumindestens 40000 N/mm² elastisch.
Der Schlitz 2 verläuft geradlinig entlang des Profils (Kerns) 1 parallel zu dessen längsverlaufender Mittelachse 1A, und er wird als Oberflächenschlitz bezeichnet. Er liegt immer auf einer Seite der Kernmitte, wobei der Mittelpunkt mit 1A bezeichnet ist, sowie auch auf einer Seite der neutralen Achse 1B.
In dem Schlitz liegt ein bandförmiger Einsatz mit einem vorgegebenen Zugelastizitätsmodul, der gleich oder sehr ähnlich zu dem des bandförmigen faseroptischen Elementes ist und der gegen dieses bandförmige faseroptische Element anliegt. Sowohl das optische als auch das keine optischen Eigenschaften aufweisende Element nehmen die gleiche wellenförmige Form gemäß Fig. 3 an, obwohl sie getrennte Elemente sind. Diese Wellung weist die Form einer gleichförmigen Wellenform entlang der Länge des Kabels auf. Diese Wellung ermöglicht es bei Benutzung des Kabels, das heißt bei seiner Aufhängung zwischen Masten, die einen Abstand von bis zu 300 Metern voneinander aufweisen können, daß die einzelnen Fasern oder Lichtwellenleiter des faseroptischen Elementes gegenüber irgendwelchen Zugkräften isoliert sind, die auf den Kern einwirken.
Vorzugsweise besteht das keine optischen Eigenschaften aufweisende eingesetzte Band aus einem billigen Polymermaterial, das extrudiert wurde. Die Breite des Schlitzes 2 beträgt ungefähr 3 mm, und beide bandförmigen Elemente weisen eine Breite von ungefähr 1,5 bis 2 mm auf. Das bandförmige faseroptische Element umfaßt bis zu 6 optische Fasern, die Seite an Seite durch eine dünne Beschichtung aus einem luftgetrockneten Klebemittel zusammengehalten werden, wie dies in dem veröffentlichten britischen Patent Nr. 2181271 beschrieben ist.
Der Schlitz 2 wird durch eine Kappe 5 geschlossen, die aus extrudiertem Kunststoffmaterial hergestellt ist und einen konkaven Radius aufweisende Kanten 5B aufweist, die exakt auf die Kanten 2B passen.
Der Schlitz 2 wird mit einem fettartigen Material 28 gefüllt, beispielsweise mit einem Material, wie es unter dem Handelsnamen Syntec Typ 270 vertrieben wird, das ein weiches tixotropes wasserabsperrendes Material ist. Um den Kern 1 und die Kappe 5 herum ist ein Bindematerial 6 angeordnet, das schraubenlinienförmig herumgewickelt ist und dazu dient, die Kappe 5 an ihrem Platz auf den Schlitz 2 zu halten, bevor die äußere Hülle 7 durch Extrudieren aufgebracht wird und während eine überschüssige Länge der Elemente 3 und 3A um die große Antriebsrolle herum eingeführt wird, wie dies weiter unten beschrieben wird.
Bei der Herstellung des Kabels ist es wichtig, daß das fertige Kabel eine überschüssige Länge des bandförmigen faseroptischen Elementes in dem Schlitz 2 aufweist. Unter Bezugnahme auf Fig. 2 ist zu erkennen, daß das Profil 1 von einer Vorratstrommel 7 mit einer Bremse 8 abgezogen wird, die wirksam gemacht werden kann, um die Drehung der Vorratstrommel 7 zu bremsen. Der Kern 1 durchläuft von der Vorratstrommel 7 aus verschiedene Stufen über eine Antriebsrolle 9 und auf eine Aufwickeltrommel 10.
Wenn der Kern 1 die Vorratstrommel 7 verläßt, tritt er zunächst in eine kombinierte Bandeinsetzeinheit und Kühlstation 11 für das wasserabsperrende Material ein. Diese Station ist ausführlicher in Fig. 4 gezeigt. Das bandförmige faseroptische Element 3 wird von einer Vorratstrommel 3' abgezogen und tritt in den Schlitz 2 des Profils ein. Das Einsatzband 3A wird von einer Vorratstrommel 3'A abgezogen.
Gemäß Fig. 4 umfaßt die Bandeinsetzstation 11 ein Gehäuse 12 mit einem hohlen Innenraum 13, durch den das Profil 1 über eine Eintrittsöffnung 14 und eine Austrittsöffnung 15 hindurchläuft. Es ist eine Ausrichtplatte 16 in Form eines Führungsschuhs vorgesehen, der eine sanft gekrümmte Oberfläche 16A aufweist, um die herum das bandförmige faseroptische Element 3 und das keine optischen Eigenschaften aufweisende bandförmige Element 3A zum Boden des Schlitzes 2 hin geführt werden, während der Kern 1 durch das Gehäuse 12 gezogen wird.
An der Austrittsöffnung 15 befinden sich zwei O-Ringe 17 und 18, die den Überschuß an Füllfett von der Oberfläche des Kerns abstreifen.
An der Oberseite des Gehäuses 12 befindet sich ein Injektionsanschluß 19, durch den hindurch ein wasserabsperrendes Gel 28, wie zum Beispiel 'Syntec' in das Gehäuse injiziert und auf den Schlitz 2 aufgebracht wird. Weiterhin befindet sich in den Gehäuse ein Druckmeßfühler 20 zur Messung des Druckes des Füllfettes oder Gels in dem Gehäuse und zur entsprechenden Steuerung der Zuführgeschwindigkeit des Fettes oder Gels.
Wenn der Kern das Gehäuse 12 verläßt, wobei der Schlitz 2 mit dem tixotropen Gel 28 gefüllt ist, so läuft er durch eine zweite Station 21, in der die Kappe 5 aufgebracht wird.
Die Kappe 5 wird von einer Vorratstrommel 5A aus zugeführt und über eine Führungsanordnung so gebogen, daß die zusammenpassenden, mit einem Radius versehenen Oberflächen 5B und 2B zusammenpassen und ineinander eingepaßt werden. Die Passung ist ein Reibsitz, der es jedoch ermöglicht, daß die Kappe leicht entfernt werden kann, um einen Zugang an die Fasern, beispielsweise zur Herstellung einer Verbindung, zu erlangen.
Der Kern 1 tritt dann in eine Bindestation 25 ein, in der das Bindematerial 6 schraubenlinienförmig aufgebracht wird, um die Kappe fest an ihrem Platz zu halten. Der Kern wird dann einer großen Antriebsrolle 9 zugeführt, die einen Durchmesser von ungefähr einem Meter aufweist, und weil der die fasroptischen und nicht-optischen Bandelemente enthaltende Schlitz auf der Außenseite liegt, während er um die Antriebsrolle herumläuft, ist die Länge des Schlitzes in dem auf der Antriebsrolle liegenden Kabel größer als die Länge des Kerns gemessen an seiner neutralen Achse (die sehr nahe an der Mittelachse 1A liegt). Wenn der Kern die Antriebsrolle verläßt, wie dies in Fig. 2 durch die Bezugsziffer 1' angedeutet ist, so hat der Schlitz eine überschüssige Länge der Elemente 3, 3A in sich aufgenommen. Dies bedeutet, daß die überschüssige Länge von den Vorratstrommeln 3' und 3'A abgezogen wurde und daß die tixotrope Art des Füllgels eine Bewegung der Bandelemente ermöglicht, damit die überschüssige Länge um die Antriebsrolle hervorgerufen werden kann, jedoch unter Bedingungen von fehlender mechanischer Scherkraft ausreichend fest ist, damit das Gel die Bänder in einer wellenförmigen oder gewellten Form entlang des Schlitzes hält, wenn der Kern die Antriebsrolle verläßt.
Der Kern und das Bindematerial werden dann in einem Kunststoffextrusionskopf 26 unter vorzugsweiser Verwendung eines Polyäthylens geringer Dichte mit einer Hülle 27 versehen, obwohl auch anderes Kunststoffmaterial in Abhängigkeit von den Anforderungen verewndet werden kann. Der Extrusionskopf ist in Fig. 2 auf der Fertigungsstrecke gezeigt, er könnte jedoch an anderer Stelle angeordnet sein, das heißt daß eine getrennte Extrusionslinie vorgesehen werden kann.
In Fig. 2 liefert die Antriebsrolle die Hauptantriebskraft zum Hindurchziehen des Kerns durch die Vorrichtung.
Wir haben festgestellt, daß die Hinzufügung des keine optischen Eigenschaften aufweisenden Bandes dazu beiträgt, sicherzustellen, daß die wellige oder wellenförmige Form des bandförmigen faseroptischen Elementes regelmäßig und gleichförmig ist. Insbesondere wurde bei Verwendung eines geeigneten Füllmediums, wie zum Beispiel Syntec 270S festgestellt, daß die überschüssige Länge der faseroptischen und nicht-optischen Bänder leicht und wirkungsvoll unter Verwendung der Antriebsrolle 9 bei bereits in den Schlitz injiziertem Füllmedium erreicht werden kann. Wir haben festgestellt, daß es wichtig ist, daß die Antriebsrolle relativ nahe an der Zuführungstrommel 3A für das bandförmige faseroptische Element angeordnet ist. Es ist weiterhin wichtig, daß die Fleßgrenze de stixotropen Füllgels niedrig genug ist, damit die Elemente die regelmäßige Wellenform in dem Gel 28 annehmen können, jedoch hoch genug ist, um die Form im normalen Betrieb des Kabels aufrechtzuerhalten.
Das Füllmedium 28 wird in den Schlitz 2 in dem Kopf 11 mit einem Druck im Bereich von 0,1 bis 0,2 p.s.i., gemessen in dem Kopf 11, eingepreßt.
Fig. 5 zeigt eine der Fig. 1 ähnliche Ausführungsform, und gleiche Bezugsziffern bezeichnen gleiche Teile. Ein optisches Element 53 und ein nicht-optisches Element 53A überdecken einander. Die Fig. 5 unterscheidet sich von der Fig. 1 dadurch, daß das nicht-optische Element 53A oberhalb des optischen Elementes 53 angeordnet ist, daß die Elemente unterschiedliche Größen aufweisen, und daß das wasserabsperrende Füllgel 28 eine andere Herstellung und Viskosität aufweist. Das faseroptische Element 53 weist acht oder weniger optische Fasern oder Lichtwellenleiter auf, und es weist eine Breite auf, die beträchtlich kleiner als die Breite des Kanals 2 ist. Das nicht-optische Element 53A ist breiter als das faseroptische Element, tatsächlich gleich der Breite des Kanals 2, so daß es mit einem Lossitz in Breitenrichtung in dem Kanal angeordnet ist, wobei ein Spalt auf jeder Seite von zwischen 1 und 5 Tausendstel Zoll (25 bis 125 Mikrometer) verbleibt. Das Füllgel wird von der Firma Dow unter dem Warenzeichen Optigard, Typenbezeichnung Q23314 hergestellt. Über einen Scherratenbereich von 200/sec, ausgeführt über eine Zeit von 55 min, ändert sich die Fließgrenze von 220 Pascal auf 450 Pascal, und die scheinbare Viskosität bei der Fließgrenze ändert sich von 150 Pascal sec auf 750 Pascal sec. Die scheinbare Viskosität bei 200 Pascal sec fällt auf 10 Pascal sec, und die stabile Betriebstemperatur des Materials liegt zwischen -55ºC und +200ºC. Ein die volle Breite aufweisendes bandförmiges faseroptisches Element, das heißt ein Element mit der gleichen Breite wie das nicht-optische Bnd würde 14 Fasern bei der hier gezeigten Größe des Kabels und der Größe des Kanals aufnehmen. Zwei derartige Elemente würden 28 Fasern ergeben.
Es ist damit möglich, dieses Kabel mit einer großen Vielfalt von Faserzahlen in Abhängigkeit von den Forderungen des Kunden anzubieten, und wenn eine geringe Faserzahl erforderlich ist, so ermöglicht die vorliegende Erfindung die gleichförmige Verteilung einer überschüssigen Länge des faseroptischen Elementes entlang des Kabelkerns während der Herstellung sowie deren Aufrechterhaltung bei Verwendung des Kabels. Jedes hier beschriebene faseroptische Element, unabhängig davon ob es eine niedrige oder große Faserzahl aufweist, ist ein selbsttragendes Element. Das nicht-optische oder keine optischen Eigenschaften aufweisende Element ist von dem optischen Element getrennt und unterstützt lediglich die Führung des faseroptischen Elementes auf die gewünschte gleichförmige Wellenform entlang des Kabels. Dieses Element bildet keinen Bauteil des faseroptischen Elementes.

Claims

1. Faseroptisches Kabel mit einem elektrisch nichtleitenden Kern (1) mit einem längsverlaufenden Kanal oder Schlitz (2), in dem ein selbsttragendes bandförmiges faseroptisches Element (3) angeordnet ist, wobei sich eine überschüssige Länge des bandförmigen faseroptischen Elementes bezogen auf die Länge des Kerns ergibt, dadurch gekennzeichnet, daß ein keine optischen Eigenschaften aufweisendes Band- oder Streifenelement (3A) mit einem ähnlichen Zugelastizitätsmodul wie der des faseroptischen Bandes in dem Kanal angeordnet ist und sich entlang und in Anlage an dem bandförmigen faseroptischen Element erstreckt, und daß beide Elemente zusammen eine wellenförmige Form in dem Kanal annehmen, um auf diese Weise gleichförmig die überschüssige Länge des bandförmigen faseroptischen Elementes entlang des Kabels zu verteilen.

2. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (2) mit einem Fett, einer Gallerte oder einer ähnlichen viskosen, wasserabsperrenden Flüssigkeit (28, 28A) gefüllt ist.

3. Kabel nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Kern (1), der aus einem eine hohe Zugfestigkeit aufweisenden Isoliermaterial hergestellt ist und das Zugkräfte aufnehmende Bauteil des Kabels bildet.

4. Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die überschüssige Länge des bandförmigen faseroptischen Elementes im Bereich von 0,5% bis 1% liegt, wenn das Kabel gestreckt liegt.

5. Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ddurch gekennzeichnet, daß das faseroptische Element (3, 53) schmaler als der Kanal ist.

6. Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das keine optischen Eigenschaften aufweisende Element (53A) über dem faseroptischen Element (53) in dem Kanal liegt.

7. Verfahren zur Herstellung eines faseroptischen Kabels, bei dem ein elektrisch nicht leitendes Kernbauteil (1) mit einem längsverlaufenden Kanal oder Schlitz geschaffen und in den Schlitz eine überschüssige Länge eines selbsttragenden bandförmigen fasroptischen Elementes (3) eingeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiteres, keine optischen Eigenschaften aufweisendes bandförmiges Element (3A) mit einem Zugelastizitätsmodul ähnlich dem des faseroptischen Elementes in den Kanal zusammen mit und in Anlage an dem faseroptischen Element eingeführt wird, so daß beide Elemente zusammen eine Wellenfom in dem Kanal annehmen, um auf diese Weise die überschüssige Länge des faseroptischen bandförmigen Elementes entlang des Kabels zu verteilen.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (2) mit einem wasserabsperrenden tixotropen Gel oder Fett (28) gefüllt wird, und daß die regelmäßige Wellenform hervorgerufen wird, nachdem der Kanal (2) gefüllt wurde.

9. Verfahen nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die überschüssige Länge durch Biegen des Kabelteils (1) auf einer gekrümmten Bahn (9) derart erreicht wird, daß der Kanal (2) gedehnt wird, solange sich der Kabelteil (1) auf der gekrümmten Bahn (9) befindet.