DE69216534T2 - Zusammengesetztes elektrisches/optisches Leistungskabel - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kompositkabel, das als einen Teil eine einzelne Starkstromkabelseele und einen Lichtwellenleiteranteil besitzt. Der Starkstromkabelteil umfaßt einen zentralen Starkstromleiter und eine oder mehrere Lagen eines Isolationsmaterials sowie einen äußeren Metallschirm und einen Korrosionsschutz.
• US-Patentschrift Nr. 4 971 420 (Smith) bezieht sich auf ein Kompositkabel, bei dem der Starkstromteil so beschaffen ist, daß er Verstärker für die Lichtwellenleitersignale mit Strom versorgt. Dieses Kabel ist mit einer oder mehreren Lagen aus Metallummantelungsdrähten versehen, wobei die Lichtwellenleiter in lasergeschweißten Rohren angeordnet sind, die einige der Ummantelungsdrähte ersetzen.
• Der Vorteil der Anordnung der Lichtwellenleiter in der Ummantelungsschicht ist im Vergleich zur Herstellung von Anordnungen im mittleren Teil des Starkstromkabels offensichtlich. Der Ummantelungsvorgang ist allerdings ein zeitaufwendiger Vorgang, und der Vorgang des Zusammenbringens eines Lichtwellenleiters und eines darumliegenden Stahlrohres macht ihn noch zeitaufwendiger.
• Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf ein Verfahren zur Herstellung eines Kompositkabels mit Hilfe einer Ummantelungsmaschine mit rotierenden Käfigen, um ein Kompositkabel herzustellen, bei dem wenigstens ein Einzelleiter-Starkstromkabel gerade durch die Maschine geführt wird und bei dem wenigstens eine Schicht aus Ummantelungselementen schraubenförmig um das Starkstromkabel herum verseilt ist. Derartige Ummantelungsmaschinen sind allgemein bekannt.
• Derartige Maschinen können mehrere Käfige besitzen von denen jeder mehrere Trommeln mit Ummantelungselementen enthält. Die Trommeln werden um ihre eigene Achse gedreht, um Ummantelungselemente zu einem Verseilungspunkt hin abzuspulen, wenn das Kabel durch die Maschine gezogen wird. Der Käfig wird mit seinen Trommeln (z.B. 6) um das Kabel gedreht, so daß die Elemente um das Kabel herum an dem Verseilungspunkt verseilt werden. Einige Maschinen besitzen Trommeln, die sich rückwärts drehen, so daß sie ihre Position räumlich beibehalten und die abgespulten Elemente nicht verdreht sind. Dies kann mit runden Elementen erzielt werden. Wenn flache Ummantelungselemente genutzt werden, muß die Ausrichtung der Trommel der Drehung des Käfigs folgen.
• Jede der Trommeln wurde so gestaltet, daß sie ein bestimmtes Volumen oder eine bestimmte Menge an Ummantelungselementen enthält. Wenn eine Trommel leer ist, muß die Maschine zum Einwechseln einer vollen Trommel stoppen, und die Enden der Elemente müssen verbunden werden.
• Eine Forderung ist es natürlich, daß die Ummantelungsmaschine so wenig und so kurze Halts wie möglich macht. Es ist jedoch eine Tatsache, daß es bedeutend länger dauert, einen Lichtwellenleiter als ein Ummantelungselement zu verbinden. Wenn ein Kabel gemäß der oben erwähnten US-Patentschrift Nr. 4 971420 hergestellt wird, wird der Ummantelungsvorgang jedesmal wesentlich verzögert, wenn eine Trommel Lichtwellenleiter gewechselt und der Leiter verbunden werden muß.
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Kompositkabel des betrachteten Typs zu verbessern und die Verbindungszeit des Ummantelungsdrahtes zu verringern.
• Die Merkmale der Erfindung werden in den Ansprüchen definiert. Mit dieser Erfindung werden der Verbindungsarbeitsschritt und die Herstellungszeit wesentlich verringert.
• Dies wird erzielt, indem ein Lichtwellenleiter mit geringerem Durchmesser als der der Ummantelungselemente eingesetzt wird und indem der Lichtwellenleiterteil des Kabels in zwei oder mehr Unterteile eingeteilt wird, die auf einzelnen Trommeln in der Ummantelungsmaschine angeordnet werden können. Die Trommel, die den Lichtwellenleiter enthält (und die Trommeln, die die (den) anderen Unterteil(e) enthalten), kann deshalb Lichtwellenleiter mit Längen enthalten, die größer als die Länge der Ummantelungselemente der anderen Trommeln ist, so daß jeweils eine längere Zeit vergeht, bis eine Lichtwellenleitertrommel gewechselt werden muß.
• Die oben betrachteten und weiteren Merkmale und Aufgaben der Erfindung werden mit Hilfe der folgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung deutlicher, die in Verbindung mit den Zeichnungen zu sehen sind, wobei
• Figur 1 bis 4 vier Beispiele einer Lichtwellenleiteranordnung zeigt,
• Figur 5 einen Herstellungsprozeß für die Anordnung des Lichtwellenleiterteils in die Ummantelung des Kompositkabels schematisch veranschaulicht, und
• Figur 6 bis 7 Querschnitte von Figur 5 zeigt.
• In Figur 1 wird veranschaulicht, wie drei Lichtwellenleiter 1, 2, 3 in einem lasergeschweißten Stahlrohr 4 eingeschlossen sind. Das Rohr wird durch einen Schlitz 5 in ein kreisförmiges Isolationselement oder in eine Hülle 6 eingefügt, um eine Anordnung 7 zu bilden. Das Element 6 sollte aus einem Material wie etwa Polyethylen oder Polypropylen hergestellt sein,das flexibel und trotzdem starr genug ist, um teilweise das Rohr 4 einzuschließen und um die gleiche Starrheit wie konventionelle Ummantelungselemente aufzuweisen. Die Kanten 8 und 9 des Schlitzes 5 sollten so geformt sein, daß sie das Rohr in dem Schlitz während der gesamten praktischen Handhabung festhalten. Das Rohr 4 hat typischerweise einen Durchmesser von 1 bis 2 mm, und der Durchmesser des Elementes 6 sollte 4 bis 7 mm betragen.
• In Figur 2 wird eine alternative Anordnung 10 veranschaulicht, bei der ein etwas anders geformter Schlitz 11 in einem Element 12 mit einem stabförmigen Element 13 geschlossen ist, das auf dem Rohr 4 aufliegt. Dieser Stab 13 sollte aus dem gleichen Material wie das Element 12 hergestellt sein und einen Durchmesser von 1 bis 2 mm besitzen. Der Schlitz 11 sollte so ausgebildet sein, daß weder das Rohr 4 noch der Stab 13 den Schlitz 13 während der normalen Handhabung des Aufbaus verlassen können.
• In Figur 1 und 2 werden im wesentlichen kreisrunde Aufbauten 7 und 10 gezeigt, um so mit ähnlich dimensionierten Ummantelungsdrähten kompatibel zu sein, während in den Figuren 3 und 4 rechteckige Aufbauten 14 und 17 schematisch veranschaulicht werden, die in ihrem Querschnitt den Ummantelungselementen entsprechen, die sie ersetzen sollen.
• In Figur 3 sind die in dem Rohr 4 eingeschlossenen Lichtwellenleitern 1, 2, 3 in einen Schlitz 15 in einem rechteckigen Isolationselement oder einer Umhüllung 16 eingefügt. In Figur 4, die einen alternativen rechteckigen Aufbau 17 zeigt, ist ein anders geformter Schlitz in einem Element 19 mit einem stabförmigen Element 20 verschlossen. Die Flexibilitätseigeschaften der Elemente 16 und 19 sollten ähnlich denen der Elemente 6 und 12 sein. Typische Dimensionen für die Elemente 16 und 19 sind (1,5 bis 4) x (4 bis 12) mm.
• In Figur 5 werden zwei Trommeln 30 und 31 für konventionellen Ummantelungsdraht 32, 33 schematisch dargestellt, die im Querschnitt einem der Aufbauten 7, 10, 14, 17 entsprechen, so wie sie in Verbindung mit den Figuren 1 bis 4 beschrieben beziehungsweise dargestellt wurden. Diese Ummantelungselemente 32, 33 werden zu ihrer Verseilungsposition (nicht dargestellt) rechts auf der Zeichnung geführt. Um eine oder mehrere Aufbauten 7, 10, 14, 17 zu der gleichen Verseilungsposition zu führen, werden für jeden Aufbau wenigstens zwei Trommeln 34 und 35 bereitgestellt. Die Trommel 34 enthält das Isolationselement 6 oder 12 oder 16 oder 19, während die Trommel 35 den Metallrohraufbau 1 bis 4 enthält. Eine dritte Trommel 36 kann bereitgestellt werden, um das stabähnliche Element 13 oder 20 zum Verschließen des Schlitzes zuzuführen.
• Führungsrollen 37 und 38 werden bereitgestellt, um eine vollständige Lichtwellenleiteranordnung 39, die im Querschnitt den Ummantelungselementen 32 und 33 entspricht, zu erzeugen. Der Aufbau wird zu dem gleichen Verseilungspunkt (nicht dargestellt) wie die Elemente 32 und 33 geführt.
• Wenn die Lichtwellenleiterteile, die in der Ummantelungsschicht einer einzelnen Starkstromkabelseele enthalten sind, wie dargestellt aufgesplittet werden, können die Länge und die Zeit zwischen jeder Lichtwellenleiterverbindung im Vergleich zu der Länge und Zeit, die notwendig wäre, wenn der Aufbau 39 auf eine Trommel in der Ummantelungsmaschine aufgewickelt wäre, beträchtlich ausgedehnt werden.
• Figur 6 ist ein Querschnitt durch den Rollenaufbau 37 entlang der Linie VI - VI in Figur 5, der die obere Rolle 40 zeigt, die so ausgebildet ist, daß sie das Element öffnet, während das Rohr 4 in den Schlitz 5 gepreßt wird. Das Element 6 ruht auf einer unteren Rolle 41. Auf ähnliche Weise wird in Figur 7 ein Querschnitt der zweiten Rollenanordnung 38 entlang der Linie VII - VII in Figur 5 gezeigt. Der Stab 13 wird in den Schlitz 11 von Element 12 mit Hilfe der Rollen 42 und 43 gepreßt, um dem Rohr 4 in dem Schlitz 5 einen festen Sitz zu verleihen.
• Das Stahlrohr 4 kann ein oder mehrere Lichtwellenleiter und gerade Leiterbänder enthalten. Die Schlitze 5 und 15 können mit einer engen Öffnung versehen sein, so daß es keine Notwendigkeit für die in den Figuren 2 und 4 dargestellten Verschlußstäbe 13 und 20 gibt. Die Rollenanordnungen können mit einer zusätzlichen Rolle (nicht dargestellt) ausgestattet werden, um den schmalen Schlitz auf der Vorderseite der Rollenanordnung 37 und 38 zu öffnen.

Claims (6)

1. Kompositkabel, das eine einzelne Starkstromkabelseele und wenigstens eine umhüllende Lage eines Ummantelungselements (32, 33) besitzt, wobei wenigstens eines der Ummantelungselemente durch ein Metallrohr (4) ersetzt wurde, das wenigstens einen Lichtwellenleiter enthält (1, 3, 3), dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Metallrohr (4) Durchmesserabmessungen besitzt, die kleiner als die eines Ummantelungselementes sind und das es in einer Hülle (6; 12; 16; 19) aus isolierendem Material eingeschlossen ist, wobei der isolierenden Hülle (6; 12; 16; 19) ein Durchmesser und eine Form gegeben wurde, die im wesentlichen mit dem Querschnitt und Form der benachbarten Umhüllungselemente (32, 33) übereinstimmt.

2. Kabel gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende Hülle (6; 12; 16; 19) von einem U-förmigen Isolationselement gebildet wird, das einen Schlitz (5; 11; 15; 18) festlegt, in den das Metallrohr (4) eingeschoben wird.

3. Kabel gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (11; 18) der U-förmigen Hülle (12; 19), der mit einem fadenähnlichen Element (13; 20) geschlossen wurde, das ebenfalls in den Schlitz eingeschoben wird.

4. Verfahren zur Herstellung eines Kompositkabels gemäß Anspruch 2, das folgendes umfaßt:

Anordnen eines Metallrohrs (4), das wenigstens einen Lichtwellenleiter (1 bis 3) und eine U-förmigen Isolationshülle (6; 12; 16; 19), die einen Schlitz (5; 11; 15; 18) definiert, enthält auf getrennte Trommeln (34, 35) in einer Ummantelungsmaschine,

Abwickeln des Metallrohres, das den mindestens einen Lichtwellenleiter und die U-förmige Isolationshülle enthält von den getrennten Trommeln und Einschieben des abgewickelten Metallrohres in den Schlitz der abgewickelten U-förmigen Isolationshülle,

Führen des so erhaltenen Lichtwellenleiteraufbaus (1 bis 4/ 6; 12, 13; 16; 19, 20) gemeinsam mit einer einzelnen Starkstromkabelseele und einer Vielzahl konventioneller Ummantelungselemente (32, 33) zu einer Verseilungsposition und verseilen des Lichtwellenleiteraufbaus und der Ummantelungselemente um die einzelne Starkstromkabelseele.

5. Verfahren zur Herstellung eines Kompositkabels gemäß Anspruch 3, das folgendes umfaßt:

Anordnen eines Metallrohres (4) mit dem wenigstens einem Lichtwellenleiter (1 bis 3), einer U-förmigen Isolationshülle (12, 19), die einen Schlitz (11, 18) festlegt, und eines fadenähnlichen Elementes (13, 20) auf getrennte Trommeln in einer Ummantelungsmaschine,

Abwickeln des Metallrohres, das den wenigstens einen Lichtwellenleiter enthält, der U-förmigen Isolationshülle und des fadenähnlichen Elements von den getrennten Trommeln und einschieben des abgewickelten Metallrohres und des fadenförmigen Elementes in den Schlitz der U-förmigen Isolationshülle,

Führen des so erhaltenen Lichtwellenleiteraufbaus (1 bis 4/ 12, 13; 19, 20) gemeinsam mit einer einzelnen Starkstromkabelseele und einer Vielzahl konventioneller Ummantelungselemente (32, 33) zu einer Verseilungsposition, und verseilen des Lichtwellenleiteraufbaus und der Ummantelungselemente um die einzelne Starkstromkabelseele.

6. Verfahren gemäß den Ansprüchen 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtwellenleiteraufbau (1 bis 4/ 6; 12, 13; 16; 19, 20) mit Hilfe einer Rollenanordnung (37, 38) in der Ummmantelungsmaschine zusammengesetzt wurde, bevor er gemeinsam mit der einzelnen Starkstromkabelseele und den konventionellen Ummantelungselementen (32, 33) zu dem Verseilungspunkt geführt wird.