DE3786877T2 - Optisches Kabel. - Google Patents

Description

• Diese Erfindung bezieht sich auf optische Kabel.
• Optische Kabel umfassen eine Anzahl von optischen Fasern oder Lichtwellenleitern und irgendeine stützende Halterung für die Fasern. Um diese Halterung zu schaffen, weisen manche Kabelstrukturen einen in der Mitte liegenden Kern auf, der mit einer Anzahl von in Umfangsrichtung mit Abstand voneinander angeordneten Rippen versehen ist, die sich entlang des Kerns erstrecken und von diesem nach außen vorspringen. Zwischen den Rippen gebildete Nuten nehmen eine oder mehrere Fasern auf. Ein Beispiel dieser Art einer optischen Kabelstruktur ist in dem US-Patent 4 361 381 vom 30. November 1982 mit dem Titel "Optical Cable" auf den Namen von R.J. Williams beschrieben. Dieses spezielle Patent befaßt sich auch mit der Verwendung einer Schutzhülle, die den Kern umgibt. Bei manchen anderen Kabelstrukturen umfassen schützende Halterungen Rohre zur Aufnahme der Fasern. Ein Kabel kann ein oder mehrere Rohre und Faseranordnungen in seiner Konstruktion einschließen. Bei manchen Kabeln können ein einzelnes Rohr und die darin angeordneten Fasern in der Mitte in einer weiteren Schutzhülle oder Ummantelung angeordnet sein, oder alternativ kann eine Anzahl von Rohren Seite an Seite um eine zentrale Kerneinheit herum angeordnet sein.
• Die vorliegende Erfindung ist auf die Schaffung einer optischen Kabelkonstruktion gerichtet, die sich als solche zweckmäßig für eine kommerzielle Herstellung eignet und weiterhin einen maximalen Schutz für optische Fasern ergibt.
• Ein gemäß der vorliegenden Erfindung geschaffenes optisches Faserkabel umfaßt einen sich in Längsrichtung erstreckenden zentralen Kern 12 mit einer Anzahl von in Umfangsrichtung mit Abstand voneinander angeordneten und nach außen gerichteten Rippen 16, wobei benachbarte Rippen zwischen sich Nuten 22, 26 bilden und die Rippen und die hierdurch gebildeten Nuten sich in Längsrichtung erstrecken und unter Winkeln zur Kernachse liegen, wobei optische Fasern in zumindestens einigen der Nuten angeordnet sind, eine Metallhülse 34, die den Kern umgibt, und eine äußere, wasserundurchdringliche und aus Polymermaterial bestehende Hülse 40, und ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Rohren 28 vorgesehen ist, wobei ein Rohr jeweils in zumindestens einigen der Nuten angeordnet ist und jedes Rohr ein oder mehrere optische Fasern 30 aufnimmt, wobei in Querschnittsansicht jedes der Rohre in Kraftübertragungsberührung mit der Metallhülle und in mechanischer Berührung mit zumindestens einem Teil der Basis 26 der jeweiligen Nut sowie zumindestens mit einem Teil der Seitenwand 24 dieser Nut steht, so daß eine Kraftübertragung zwischen der Hülle, dem Kern und den Rippen ermöglicht wird.
• Das erfindungsgemäße, vorstehend definierte Kabel weist verschiedene Vorteile auf. Bestimmte Vorteile ergeben sich während der kommerziellen Herstellung. Beispielsweise können Teilbaugruppen der Fasern in den Rohren in der Fabrikumgebung hergestellt werden, bevor die Rohre mit den Kernen zusammengebaut werden, und dies kann zur Vereinfachung der Lagerhaltung beitragen. Weiterhin verringert oder beseitigt die Lage der Rohre in den Nuten des Kerns bestimmte technische Schwierigkeiten beim Einbau von optischen Fasern in die Nuten einer derartigen Kernkonstruktion. Derartige Schwierigkeiten ergeben sich aus der Kontrolle über die Lage der Fasern in den zugehörigen Nuten derart, daß ihre Herausbewegung aus ihren Nuten und über die Enden der Rippen hinweg verhindert wird. Eine derartige Bewegung der Fasern kann dazu führen, daß sie zwischen den Enden der Rippen und irgendwelchem diese umgebenden Material, wie z. B. einem Kabelmantel eingeklemmt werden, was zu Dämpfungsproblemen führen kann. Weil sie steifer sind und einen größeren Durchmesser aufweisen als optische Fasern, ist eine Positionskontrolle der Rohre eindeutiger und einfacher zu bewirken.
• Die optische Kabelkonstruktion ergibt weiterhin eine größere Widerstandsfähigkeit gegen eine Verformung unter der Einwirkung von Druckkräften, als dies bisher bei anderen Konstruktionen der Fall war. Es wurde festgestellt, daß die Kern- und Rippenkonstruktion radial einwirkende Quetschlasten von einer Seite des Kerns zur anderen verteilt, wobei die Kräfte entlang der Rippen übertragen werden und die Fasern umgehen. In bestimmten Fällen können jedoch übermäßige Quetschkräfte auftreten, die dazu neigen, die Rippen seitlich zu verformen, d. h. in die Nuten selbst hinein, so daß deren Größe verringert wird. Es ist zu erkennen, daß sich in solchen Fällen die Rippen den Fasern nähern. Bei dem erfindungsgemäßen Kabel wird durch die Anordnung der Rohre in den Nuten die Ausübung einer Quetschkraft auf die Fasern durch irgendwelche Verformung der Rippen verhindert oder dieser zumindestens entgegengewirkt. Wenn ein Rohr zwischen den Rippen eingeklemmt wird, so wird die Last von einer Rippe um die Wand des Rohres herum und dann aus diesem heraus durch eine benachbarte Rippe übertragen. Bei der erfindungsgemäßen Konstruktion wirken die Rohre und der mit Rippen versehene Kern in der vorstehenden Weise zusammen, um Quetschlasten von einer Seite zur anderen des Kabels zu übertragen, während die Fasern selbst umgangen werden. Bei bevorzugten Anordnungen zur Unterstützung dieser Lastübertragung sind die Rohre mit festem Sitz zwischen den Rippen angeordnet, so daß sie unmittelbar jeder Verformung der Rippen entgegenwirken, wenn eine Quetschkraft ausgeübt wird. Bei einer Konstruktion, bei der die Rohre einen festen Sitz zwischen den Rippen aufweisen, bildet der Kern an den Basen der Rippen konkave Oberflächen, die im wesentlichen kreisförmigen Bahnen folgen und um die Böden der Nuten herum in Seitenoberflächen der Rippen übergehen, wobei die Rohre in Anlage an den konkaven Oberflächen an den Böden der Nuten entlang eines Teils des Umfanges dieser Rohre liegen. Alternativ können die Rohre dadurch in einen festen Sitz gebracht werden, daß die Rohre mit den gegenüberliegenden Seitenwänden der Rippen in Berührung stehen.
• Die Festigkeit der Konstruktion wird weiter durch die Hinzufügung einer Metallhülle vergrößert, die den Kern umgibt, wobei diese Hülle vorzugsweise Wellungen aufweist, die sich in Umfangsrichtung um den Kern herum erstrecken. Bei der mit einer Hülle versehenen Konstruktion steht die Hülle vorzugsweise in einer Kraftübertragungsberührung mit den Rohren. Wenn in diesem Fall ein Rohr einer Kompression zwischen den Rippen ausgesetzt ist, so ergibt die Metallhülse eine weitere mechanische Abstützung für das Rohr, und zwar aufgrund einer weiteren Berührung mit dem Rohr an einem Abschnitt, der in Umfangsrichtung einen Abstand von seiner Berührungsstelle mit den Rippen aufweist. Die Hülse trägt damit zur Erhöhung der Festigkeit des Rohres bei, während sie gleichzeitig die Kraftübertragung unterstützt.
• Zweckmäßigerweise erstrecken sich die Rippen, Nuten und Rohre entlang des Kerns in einer umkehrenden schraubenlinienförmigen Weise, d. h. in einer Weise, bei der sie sich unter einem Winkel zur Kernachse für eine erforderliche Strecke entlang des Kerns und dann in umgekehrter Richtung um die Achse erstrecken. Bei einer Anordnung erstrecken sich die Rippen, Nuten und Rohre unter einem Winkel zur Kernachse und kehren dann ihre Richtung um die Achse herum um, ohne eine Umdrehung des Kerns zu vollenden. In dieser Beschreibung wird die letztere Anordnung als "sinusförmig" im Gegensatz zu "schraubenlinienförmig umkehrend" bezeichnet. Das Verlegen der Rohre in dieser sinusförmigen Weise wird leicht erreicht. Die sinusförmige Anordnung für das Verlegen der optischen Fasern ist diejenige, die sich als am stärksten wünschenswert herausgestellt hat, weil dies die zweckmäßigste Bahn für den Verlauf der optischen Fasern für Reparaturen und Verzweigungsspleißaufgaben ist, die an dem Kabel im Anwendungsfall ausgeführt werden müssen. Es wird angenommen, daß vor dieser Erfindung große Schwierigkeiten darin gesehen wurden, eine sinusförmige Anordnung für die Rohre um einen Kern vorzusehen.
• Weiterhin ist es, wenn festgestellt wird, daß Wasserabsperrmaterialien entlang der durch die Nuten und Rohre gebildeten Kanäle verwendet werden sollte, bei Konstruktionen gemäß der Erfindung möglich, ein anderes Wasserabsperrmaterial in den Rohren zu verwenden, als dies in den Nuten verwendet wird. Es ist verständlich, daß Wasserabsperrmaterialien in den Nuten andere Eigenschaften aufweisen müssen, als Wasserabsperrmaterial in den Rohren, und Kabel gemäß der Erfindung ermöglichen die Verwendung dieser unterschiedlichen Materialien, um die Forderungen an die Betriebseigenschaften, die Kompatibilität, die Herstellbarkeit und die Kosten zu optimieren.
• Die Erfindung schließt weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Kabels gemäß Anspruch 8 ein.
• Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend als Beispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
• Fig. 1 eine Querschnittsansicht durch ein optisches Kabel gemäß einer ersten Ausführungsform ist,
• Fig. 2 eine schematische seitliche Draufsicht eines Kerns des Kabels nach Fig. 1 ist, die die längsverlaufenden Bahnen der Nuten zeigt, die entlang des Kerns ausgebildet sind,
• Fig. 3 eine isometrische Ansicht eines Teils des Kabels nach Fig. 1 ist, wobei die äußere Ummantelung entfernt ist,
• Fig. 4 den Zusammenbau des Kabels nach den Fig. 1 bis 3 zeigt,
• Fig. 5 eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Teils des Kabels ist und die Verteilung der Kompressionskräfte über das gesamte Kabel zeigt, und
• Fig. 6 eine der Fig. 5 ähnliche Ansicht einer zweiten Ausführungsform ist.
• Bei einer ersten Ausführungsform, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, umfaßt ein optisches Kabel 10 einen quetschbeständigen Kern 12, der ein aus Stahl bestehendes Zugfestigkeitselement 14 umgibt, wobei der Kern aus extrudiertem Kunststoffmaterial, wie z. B. einem Polyäthylenmaterial hoher Dichte gebildet ist. Der Kern wird mit einer Anzahl, d. h. 5, in Umfangsrichtung mit Abstand voneinander angeordneten Rippen 16 extrudiert, die sich in Längsrichtung der Kerns erstrecken. Die Rippen erstrecken sich unter Winkeln zur Kernachse, und sie können sich zu diesem Zweck in genauer schraubenlinienförmiger Weise erstrecken. Gemäß einer bevorzugten Anordnung erstrecken sich jedoch wie bei dieser Ausführungsform die Rippen in sinusförmiger Weise, so daß sie Bahnen folgen, die mit strichpunktierten Linien 18 in Fig. 2 dargestellt sind. Damit erstrecken sich die Rippen im Verlauf der sinusförmigen Bahnen zuerst in einer Richtung und dann in der anderen Richtung um den Kern, wobei sanft gekrümmte Teile 20 der Bahnen die Richtungsänderung bewirken. Bei dieser Ausführungsform beträgt der Außendurchmesser des Kerns unter Einschluß der Rippen 9,0 mm. Jede Nut ändert ihre Richtung um die Kernachse nach Durchlaufen eines Nennwinkels von zwischen 320º und 340º gegenüber der Kernachse.
• Die Rippen bilden zwischen sich in Längsrichtung verlaufende Nuten 22 (Fig. 1), und die Nuten folgen selbstverständlich sinusförmigen Bahnen parallel zu den Bahnen der Rippen. Damit erstrecken sich die Bahnen der Nuten gleichförmig entlang des Kerns, wobei aufeinanderfolgende Teile der Nuten, die ihre Richtung ändern, durch gleichförmig gekrümmte Nutenteile verbunden sind. Wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, erweitert sich jede der Nuten 22 in einer Richtung von der Kernachse fort, und zwar aufgrund der divergierenden entgegengesetzten Seitenoberflächen 24 benachbarter Rippen. An den Basen der Rippen bildet der Kern konkave Oberflächen 26, die einer im wesentlichen kreisförmigen Bahn folgen und um die Böden der Nuten herum in die seitenoberflächen 24 der Rippen übergehen.
• In jeder der Nuten 22 ist ein Kunststoffrohr 28 angeordnet, das einen erheblichen Teil des volumetrischen Raumes einer zugehörigen Nut einnimmt. Wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, steht jedes Rohr mit einem erheblichen Teil seiner Umfangsoberfläche mit der konkaven Oberfläche 26 an der Basis seiner Nut in Eingriff. Entlang jedes Rohres erstreckt sich eine Anzahl von optischen Fasern 30. Die Fasern füllen die Rohre nicht vollständig, und es ist ein Spiel zwischen den Fasern und den Innenoberflächen der Rohre vorgesehen, um eine seitliche Bewegung der Fasern zu ermöglichen, wie dies erforderlich ist, damit die Fasern den kürzesten Weg durch die Rohre in dem Fall finden können, in dem die Rohre auf eine gekrümmte Form verformt werden. Bei der Ausführungsform, bei der die Rohre der Sinusform der Nuten folgen, neigen die Fasern dazu, sich von einer Seite zur anderen sowie in seitlicher Richtung zu bewegen, um sich den Bereichen eines minimalen Biegeradius der Rohre zu nähern und damit den kürzestmöglichen Bahnen zu folgen. Die Bereiche der Kanäle in den Rohren, die nicht durch Fasern besetzt sind, werden im wesentlichen mit einem Wasserabsperrmedium gefüllt, das ein geeignetes fettartiges oder gallertartiges Material sein kann, oder es kann alternativ eine wasserabsperrende Pulvermischung verwendet werden. Weiterhin sind die Räume der Nuten, die nicht von den Rohren besetzt sind, mit einem Wasserabsperrmedium gefüllt. Alle Wasserabsperrmedien sind in den Figuren aus Gründen der Klarheit fortgelassen.
• Ein übliches Wickelband 32 umgibt den Kern 12 unmittelbar. Den Kern und das Wickelband umgibt eine Metallhülse oder ein Metallmantel 34, der mit Wellungen 36 (Fig. 3) ausgebildet ist, die sich in Umfangsrichtung um den Kern erstrecken und mit Abstand voneinander in Längsrichtung des Kabels angeordnet sind. Wie dies insbesondere aus Fig. 1 zu erkennen ist, sind die relativen Abmessungen der Rohre 30 und der Rippen 16 derart, daß der Mantel 34 in kraftübertragender Beziehung zu jedem der Rohre liegt. Der Mantel ist aus Stahl gebildet und auf beiden Oberflächen mit Polyäthylen beschichtet. Wie dies aus Fig. 1 zu erkennen ist, weist diese Umhüllung oder Ummantellung überlappende Kanten 38 auf. Dieser Mantel ist unmittelbar von einem äußeren, für Wasser undurchdringlichen Polymermantel 40 umgeben. Das Material des Mantels ist mit dem Beschichtungsmaterial des Metallmantels kompatibel, so daß es sich mit diesem Beschichtungsmaterial unter der Wirkung von Wärme vermischt oder verbindet, wie sie beispielsweise während der Extrusion des Mantels 40 um den mit dem Mantel 34 umschlossenen Kern erzeugt wird, wobei die Extrusion in der für das Aufbringen von Ummantelungen üblichen Weise ausgeführt wird. Die Ummantelung wird vorzugsweise aus einem Polyolefin-Material hergestellt, das in diesem Fall ein Polyäthylenmaterial mit mittlerer Dichte und einer Dicke von 1,4 mm ist. Die Wärme in dem Polyäthylenmaterial während der Extrusion reicht aus, um ein Erweichen der äußeren Beschichtung auf dem Metall hervorzurufen, so daß der Mantel und die Beschichtung miteinander verbunden werben. Weiterhin wird bewirkt, daß die gegenüberliegenden Beschichtungen auf dem Metall, die an den überlappenden Kanten 38 miteinander in Berührung stehen, aufgrund der Extrusionswärme zusammenfließen, so daß sich eine feuchtigkeitsdichte Barriere zwischen diesen Enden ergibt.
• Die Konstruktion nach der ersten Ausführungsform kann in der folgenden Weise zusammengebaut werden.
• Wie dies in Fig. 4 gezeigt ist, wird der Kern 12 entlang einer Fertigungsstrecke durch eine Verlegeeinrichtung 42 zum Verlegen der Rohre in die Nuten, durch einen Wickelkopf 44, durch ein unter Druck stehendes Bad 46 mit einem viskosen Wasserabsperrmaterial und dann durch eine Station 48 zum Aufbringen des Mantels und einen Ummantelungs-Extrudierkopf 50 zum Aufbringen der Ummantelung 40 von einem (nicht gezeigten) Extruder bewegt.
• Vorratstrommeln 52 für die aus dem Rohr 28 und den optischen Fasern 30 bestehenden Baugruppen sind an stationären Stellen drehbar, um die mit den optischen Fasern und dem Wasserabsperrmedium gefüllten Rohre durch die Verlegeeinrichtung 42 und in die Nuten 22 zu liefern. Die Verlegeeinrichtung 42 ist in den Zeichnungen nicht ausführlich gezeigt und sie kann hinsichtlich ihrer Konstruktion und Betriebsweise ähnlich der sein, wie sie in dem US-Patent 4 483 134 vom 20. November 1984 mit dem Titel "Laying of Optical Waveguides onto a Support Filament" für G. McKay und andere beschrieben ist.
• Wie dies in dem US-Patent 4 483 134 beschrieben ist, trägt die Verlegeeinrichtung einen frei drehbaren ringförmigen Verlegekopf (nicht gezeigt) mit Führungsrohren oder Kanälen zur Ausrichtung der Rohre 28 mit den Nuten 22 und zum Verlegen dieser Rohre in einwandfreier Weise auf ihre gewünschten Positionen. Die Führungsrohre oder Kanäle sind ähnlich denen, wie sie in dem US-Patent 4 483 134 zum Einführen der Fasern in die Nuten eines Kerns beschrieben sind, mit der Ausnahme, daß die Führungsrohre oder Kanäle der Einrichtung 42 eine größere Querschnittsfläche oder einen größeren Durchmesser aufweisen, um die Rohre 28 aufzunehmen. Der drehbare Verlegekopf weist weiterhin sich von diesem aus nach innen erstreckende Zähne auf, die in den Nuten 22 in Eingriff kommen, so daß der Kopf sich dreht und seine Position gegenüber den Nuten beibehält, so daß die Führungsrohre oder Kanäle in Ausrichtung mit den sich sinusförmig bewegenden Nuten gehalten werden.
• Unmittelbar nach dem Verlassen der Verlegeeinrichtung 42 durchläuft der die Rohre und die optischen Fasern tragende Kern den Wickelkopf 44, der das Wickelband 32 in üblicher Weise um den Kern wickelt. Der Kern läuft dann durch das Bad 46, in dem unter Druck stehendes Wasserabsperrmaterial zwischen die Windungen des Wickelbandes 32 gepreßt wird, um alle Bereiche der Nuten zu füllen, die nicht von den Rohren 28 eingenommen werden. Der Mantel 34 wird dann in der Station 48 um den Kern gewickelt, und die extrudierte Ummantelung wird an dem Extrudier-Kreuzkopf 50 aufgebracht, wobei diese beiden Operationen in üblicher Weise erfolgen.
• Die Konstruktion der Ausführungsform hat vielfältige Vorteile.
• Diese schließen eine zweckmäßige und einfache Herstellung ein, wie dies durch die vorstehende Beschreibung gezeigt ist. Insbesondere können, weil die optischen Fasern mit ihren jeweiligen Rohren vor dem Zusammenbau der Rohre mit dem Kern zusammengebaut werden können, die Rohr- und Faserbaugruppen vor dem Zusammenbau zu dem Kabel gespeichert werden, was die Kontrolle über den Lagervorrat erleichtert. Weiterhin sind während der Herstellung des Kabels die Rohre, die steifer sind und einen größeren Durchmesser aufweisen, als die einzelnen optischen Fasern, leichter in den jeweiligen Nuten zu verlegen, ohne daß irgendeine Neigung der Rohre besteht, sich aus den Nuten herauszubewegen, wie dies in manchen Fällen bei einzelnen Fasern auftritt. Entsprechend werden derartige Probleme, wie sie normalerweise beim Verlegen der einzelnen Fasern auftreten, vermieden.
• Weiterhin ist unvermeidbar ein minimaler Bremszug erforderlich, wenn eine Faser oder Gruppe von Fasern in eine Nut verlegt wird. Wenn der Bremszug übermäßig ist, neigen die Fasern dazu, an ihre Position innerhalb der Nut derart zu gelangen, daß die seitliche und vertikale Bewegungsfreiheit (die erforderlich ist, um auf die Faser einwirkende Zugkräfte zu einem Minimum zu machen, wenn das Kabel Zugkräften ausgesetzt wird) kleiner als das vorgesehene Optimum ist.
• Bei dem Kabel gemäß der Ausführungsform (und gemäß der Erfindung) wird eine optimale Auslegung zur Erzielung eines Maximums an seitlicher und vertikaler Bewegungsfreiheit erreicht, weil das Rohr die Auswirkungen eines Bremszuges auf die Position der Faser gegenüber der Nut zu einem Minimum macht oder diese vollständig beseitigt.
• Zusätzlich hierzu ist es klar, daß während der Produktion das einfache Verlegen der Rohre in die Nuten ein erhebliches praktisches Problem beim Verlegen der Rohre in sinusförmiger Weise beseitigt. Es wird angenommen, daß kein praktisches Verfahren zum Verlegen von Rohren in sinusförmiger Weise vor dem Datum dieser Erfindung bekannt war. Bei üblichen Konstruktionen, die Rohre in sich umkehrender schraubenlinienförmiger Weise verwenden, sind keine die Lage der Rohre festlegenden Nuten vorgesehen und die Rohre werden lediglich um eine glatte Mittelhalterung herum verlegt. Daher sind Geräte erforderlich, die sowohl die Rohre in sich umkehrender schraubenlinienförmiger Weise verlegen als auch diese Rohre an ihrer Position halten, um die Konstruktion für weitere Verarbeitungsschritte vorzubereiten, die das Aufbringen von Metallmänteln und Ummantelungen um die verlegten Rohre umfassen. Derartige Ausrüstungen können in ihrem Aufbau und in ihrem Betrieb kompliziert sein. Bei der Kabelkonstruktion gemäß der Ausführungsform und auch gemäß der Erfindung ergeben die Nuten eine Führung für die Rohre und es trat kein Problem bei dem Verlegen der Rohre in die sinusförmigen Nuten auf. Weiterhin werden die Rohre an ihrer Position unmittelbar vor einem nachfolgenden Schritt des Umwickelns eines Wickelbandes um den Kern herum verlegt, wodurch die Rohre an ihrem Platz gehalten werden. Die Vorrichtung zum Einbau der Rohre in die Nuten weist daher eine einfache Konstruktion auf. Es ist verständlich, daß die sinusförmige Lage der Rohre und damit der optischen Fasern in mancher Hinsicht eine bevorzugte Forderung für ein optisches Kabel, insbesondere für Reparaturen und Verzweigungs- Spleißzwecke an der Anwendungsstelle ist. Es wurde weiterhin festgestellt, daß bei dieser sinusförmigen Anordnung eine geringere Neigung der optischen Fasern besteht, durch eine Greifwirkung um den Kern gespannt zu werden, wie dies bei tatsächlich schraubenlinienförmigen oder sich umkehrenden schraubenlinienförmigen Anordnungen der Fasern der Fall ist. Es ist zu erkennen, daß irgendeine Greifwirkung der Fasern auf den Kern Dämpfungsprobleme vergrößern kann.
• Weiterhin ergibt die Verwendung der Rohre zum Festhalten der Fasern in der vorstehenden Konstruktion eine einfache Handhabung während des Spleißens von Kabeln an der Anwendungsstelle, weil sich eine Kontrolle über die Positionen der Fasern durch die Rohre ergibt. Außerdem ermöglicht es die Anordnung der Rohre in den Nuten, unterschiedliche Wasserabsperrmaterialien im Inneren der Rohre und außerhalb der Rohre zu verwenden. Es ist zu erkennen, daß spezielle Anforderungen bedingen können, daß die Wasserabsperrmittel auf der Innenseite der Rohre andere Eigenschaften aufweisen als die außerhalb der Rohre.
• Beispielsweise sollte zur Optimierung des Betriebsverhaltens einim Inneren der Rohre verwendetes Wasserabsperrmaterial Mikrokrümmungen der Fasern, insbesondere bei niedrigen Temperaturbereichen, zu einem Minimum machen. Dies ist für Wasserabsperrmaterialien, die die Rohre umgeben, nicht wesentlich. Weiterhin sollte eine Kompatibilität zwischen einem Wasserabsperrmedium und den Rohren, der Faser und dem Faserbeschichtungsmaterial vorhanden sein, wenn sich das Wasserabsperrmaterial im Inneren der Rohre befindet, während außerhalb der Rohre das Wasserabsperrmedium mit dem Material der Rohre, des Kerns, des Kernwickel- oder Bindematerials, des Beschichtungsmaterials auf dem Mantel und möglicherweise der Ummantelung kompatibel sein. Alle die vorstehenden Notwendigkeiten müssen im Hinblick auf die Kosten des Wasserabsperrmittels und der einfachen Kabelherstellung betrachtet werden, wenn unterschiedliche Herstellungserwägungen anzuwenden sind. Beispielsweise muß das Wasserabsperrmaterial im Inneren der Rohre gleichzeitig mit dem Extrudieren des Rohres und dem Einsetzen der Fasern aufgebracht werden. Das außerhalb der Rohre befindliche Wasserabsperrmaterial wird während der Stufe des Verlegens der Rohre in die Nuten und während des Aufbringens des Mantels zugeführt, wie dies im Vorstehenden beschrieben wurde.
• Von äußerst großer Bedeutung ist jedoch die strukturelle Festigkeit der Konstruktion. Die Konstruktion des Kabels ist derart, daß es in normaler Weise gebogen werden kann, wie dies bei einem Kabel zum Verlegen erforderlich ist. Es ist jedoch insbesondere gegenüber Quetschkräften widerstandsfähig, wie sie beispielsweise durch den Druck von Felsen ausgeübt werden, wenn das Kabel unter dem Boden eingebettet ist. Diese Quetschkraftbeständigkeit ist wesentlich besser als die, die sich bei der Kabelkonstruktion ergibt, die in dem US-Patent 4 361 381 vom 30. November 1982 mit dem Titel "Optical Cable" von R.J. Williams beschrieben ist.
• Bei der vorliegenden Ausführungsform wird, wie dies aus Fig. 5 zu erkennen ist, der Metallmantel von den äußeren Enden der Rippen 16 getragen. Ein Umfangsteil 54 des Mantels 34 erstreckt sich zwischen benachbarten Rippen, und dieser Teil steht in Kraftübertragungsbeziehung mit einem Rohr 28. Irgendeine Quetschkraft, die auf den Teil 54 wirkt, erzeugt ein Biegemoment, das durch den geringen Abstand zwischen den Rippen zu einem Minimum gemacht wird, und dies verringert jede Neigung einer nach innen gerichteten Verformung des gewellten Metalls. Die Kraft wird tatsächlich in der Hauptsache über die Rippen, über das Zugfestigkeitselement 14 und über andere Rippen, die diametral gegenüberliegend zum Kern angeordnet sind, aufgenommen. Weiterhin trägt der Stützkontakt der Rippen mit dem Metallmantel an mit Abstand angeordneten Positionen, der breite Kontaktbereich zwischen den Rippen und dem Mantel, und die Tatsache, daß die Rippen sich winkelmäßig um den Kern herum erstrecken, zur Versteifung des Metallmantels gegen eine nach innen gerichtete Verformung bei und wirkt jeder nach innen gerichteten Verformung des Mantels entgegen. Einer derartigen Verformung wird selbstverständlich weiterhin durch die Wellungen in dem Mantel entgegengewirkt. Im Ergebnis ergibt daher die Gesamtanordnung des gewellten Mantels und der Rippen auf dem Kern eine feste kastenförmige Konstruktion, die jede der Nuten 22 umgibt.
• Wenn irgendeine Quetschkraft direkt auf einen Teil 54 des Mantels einwirken sollte und dann irgendeine geringe nach innen gerichtete Auslenkung dieses Teils zwischen benachbarten Rippen 16 auftritt, so ruft dies eine kleine in Radialrichtung wirkende Quetschkraft auf ein Rohr 28 hervor. Dieses Rohr ist jedoch durch seine Umfangsberührung mit dem Kern an der Basis seiner Nut an einer Position diametral gegenüberliegend zu diesem Berührungspunkt mit dem Mantel 34 verstärkt, so daß das Rohr versteift wird. Irgendwelche kleinen Kräfte, die von dem Mantel übertragen werden, laufen in Umfangsrichtung um das Rohr herum und rufen Mantelbeanspruchungen in dem Rohr hervor, und diese Kräfte werden an den Basen der Rippen in den Kern eingeleitet. Diese Kräfte sind durch die Pfeile 56 in dem Rohr gemäß Fig. 5 angedeutet. Aufgrund der kleinen Durchmesser der Rohre und ihren unterschiedlichen Abstützstellen um ihren Umfang herum sind sie ausreichend fest und sie werden erfolgreich versteift, um irgendwelchen zu erwartenden Quetschkräften entgegenzuwirken.
• Wenn alternativ eine Kraft an einer anderen Stelle derart einwirkt, daß eine der Rippen geringfügig in einer seitlichen Richtung ausgelenkt wird, so werden Kräfte auf gegenüberliegende Seiten des Rohres durch die benachbarten Rippen (Pfeile 58 in Fig. 5) ausgeübt. Diese Kräfte werden jedoch um das Rohr herum übertragen, und weil das Rohr in Kraftübertragungsbeziehung mit dem Mantel angeordnet ist, wird diese Kraft auf den Mantel selbst übertragen und wieder verteilt, wie dies beispielsweise durch die Pfeile 56 angedeutet ist.
• Es ist damit aus der vorstehenden Erläuterung zu erkennen, daß die Kombination des mit Nuten versehenen Kerns mit einer rohrförmig ummantelten faseroptischen Struktur ein besonders festes und robustes Kabel ergibt, das die Fasern in äußerst wirkungsvoller Weise gegen irgendwelche Quetschkräfte schützt, die normalerweise auftreten können.
• Bei einer Modifikation der ersten Ausführungsform wird das Wickelband 32 durch eine (nicht gezeigte) Kernumwicklung ersetzt. Diese kann aus 0,003 mm Polyestermaterial bestehen, wie dies unter dem eingetragenen Warenzeichen "Mylar" vertrieben wird. Bei dieser Struktur kann es unmöglich sein, die Nuten mit einem unter Druck stehenden Wasserabsperrmaterial nach dem Aufbringen der Kernumwicklung zu füllen, so daß ein Wasserabsperrmaterial vom Pulvertyp in die Nuten unmittelbar vor dem Aufbringen der Kernumwicklung eingebracht werden kann. Das Pulver kann in der Weise zugefügt werden, wie sie in dem US-Patent 4 401 366 vom 30. August 1985 für T. Hope beschrieben ist.
• Bei einer zweiten Ausführungsform gemäß Fig. 6, die im übrigen ähnlich der ersten Ausführungsform ist, weist ein Kabel 60 einen Kern 62 auf, der mit Rippen 64 versehen ist, die zwischen sich parallele Seiten aufweisende Nuten 66 umgrenzen. Bei dieser Konstruktion paßt jedes Rohr 28 eng in seine zugehörige Nut und weist einen Dreipunkt-Kontakt mit der Nut auf, d. h. an der Basis der Nut und auch an den beiden Seiten. Zusätzlich steht der Mantel in Kraftübertragungsbeziehung mit jedem Rohr, so daß jedes Rohr an vier sich in Längsrichtung erstreckenden Stellen abgestützt ist, die im wesentlichen unter gleichen Abständen um den Umfang des Rohres herum verteilt sind. Dies ergibt ebenfalls eine äußerst wirkungsvolle Versteifungswirkung für die Rohre, die damit in der Lage sind, Quetschkräften in einer Weise zu widerstehen, die ähnlich der vorstehend bezüglich der ersten Ausführungsform beschrieben wurde.

Claims (10)

1. Faseroptisches Kabel mit einem sich in Längsrichtung erstreckenden quetschfesten Mittelkern (12), der eine Anzahl von in Umfangsrichtung mit Abstand angeordneten, nach außen gerichteten Rippen (16) aufweist, wobei benachbarte Rippen zwischen sich Nuten (22,26) bilden, wobei die Rippen und die hierdurch gebildeten Nuten sich in Längsrichtung erstrecken und unter Winkeln zur Kernachse liegen, mit optischen Fasern (30), die in zumindestens einigen der Nuten angeordnet sind, mit einem Metallmantel (34), der den Kern umgibt, und mit einer äußeren wasserundurchdringlichen Ummantelung (40) aus Polymermaterial, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl von Rohren (28) vorgesehen ist, wobei ein Rohr in jeder von zumindestens einigen der Nuten angeordnet ist und jedes Rohr ein oder mehrere der optischen Fasern (30) umgibt, wobei bei Betrachtung im Querschnitt jedes der Rohre in Kraftübertragungsberührung mit dem Metallmantel und in mechanischer Berührung mit zumindestens einem Teil der Basis (26) der jeweiligen- Nut und mit zumindestens einem Teil der Seitenwand (24) dieser Nut steht, so daß eine Kraftübertragung zwischen dem Mantel, dem Kern und den Rippen ermöglicht wird.

2. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (16) und die dadurch gebildeten Nuten (22,66) sich entlang des Kerns in sinusförmiger Weise erstrecken.

3. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (16) und die hierdurch gebildeten Nuten (22,66) sich entlang des Kerns in einer sich umkehrenden schraubenlinienförmigen Weise derart erstrecken, daß sich jede Rippe und jede Nut in jeder schraubenlinienförmigen Richtung über mehr als eine vollständige Umdrehung um den Kern erstreckt.

4. Kabel nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Betrachtung in Querschnittsrichtung der Kern an den Basen der Rippen konkave Oberflächen (26) bildet, die im wesentlichen kreisförmigen Bahnen folgen und entlang der Böden der Nuten (22) in die Seitenoberflächen (24) der Rippen übergehen, daß ein Rohr (28) in jeder Nut angeordnet ist, und daß jedes Rohr in Anlage an seiner zugehörigen konkaven Oberfläche (24) entlang eines Teil des Umfanges des Rohres liegt.

5. Kabel nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallmantel mit Wellungen (36) ausgebildet ist, die in Axialrichtung des Kabels mit Abstand voneinander angeordnet sind und sich in Umfangsrichtung um den Kern &2) herum erstrecken.

6. Optisches Kabel nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß es mit einem Wasserabsperrmedium versehen ist, das im wesentlichen die Bereiche der Rohre füllt, die von den Fasern nicht besetzt werden.

7. Optisches Kabel nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß es mit einem Wasserabsperrmedium, das im wesentlichen Bereiche jedes Rohres füllt, die von den Fasern nicht eingenommen werden, und mit einem Wasserabsperrmedium versehen ist, das im wesentlichen die Bereiche der Nuten füllt, die nicht von den Rohren eingenommen werden.

8. Verfahren zur Herstellung eines faseroptischen Kabels mit den folgenden Schritten: - Schaffung eines sich in Längsrichtung erstreckenden quetschfesten Mittelkerns (12), der mit einer Anzahl von in Umfangsrichtung mit Abstand voneinander angeordneten und nach außen gerichteten Rippen (16) versehen ist, wobei benachbarte Rippen zwischen sich Nuten (22,66) bilden, wobei die Rippen und die Nuten sich in Längsrichtung erstrecken und unter Winkeln zur Kernachse liegen, - Schaffung einer Vielzahl von Rohren (28), die jeweils zumindestens eine optische Faser (30) aufnehmen, - Verlegen der Rohre und der darin angeordneten Fasern in zumindestens einige der Nuten (22,26), so daß sie sich entlang der Nuten erstrecken, wobei ein Rohr in jeder von zumindestens einigen Nuten angeordnet ist, - Schaffung eines Metallmantels (34) an einer den Kern umgebenden Position, wobei die Abmessungen der Rippen, der Rohre und des Metallmantels derart gewählt sind, daß bei Betrachtung in Querschnittsrichtung jedes der Rohre in Kraftübertragungsberührung mit dem Metallmantel und in mechanischer Berührung mit zumindestens einem Teil der Basis (26) der jeweiligen Nut und mit zumindestens einem Teil der Seitenwand (24) der Nut steht, so daß eine Kraftübertragung zwischen dem Mantel, dem Kern und den Rippen ermöglicht wird, und - Schaffung einer äußeren wasserundurchdringlichen Ummantelung (40).

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß es das Füllen von im wesentlichen den Bereichen der Rohre, die von den Fasern nicht besetzt werden, mit einem Wasserabsperrmedium umfaßt.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß es das Füllen von im wesentlichen den Bereichen der Nuten, die von den Rohren nicht eingenommen werden, mit einem Wasserabsperrmedium umfaßt.