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Gebiet der Erfindung
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Diese
Erfindung bezieht sich auf ein Kommunikationskabel, das vorwiegend
in Außenanlagenanwendungen
zum Einsatz kommen soll, genauer gesagt auf ein Faseroptikkabel,
in dem wasserblockierende Einrichtungen enthalten sind.
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Hintergrund der Erfindung
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Optische
Fasern, wie sie in der Kommunikationstechnik zum Einsatz kommen,
bieten viele Vorteile gegenüber
den geläufigeren
und in der Regel Metalldrahtanordnungen, wie z.B. eine große Bandbreitenkapazität und eine
geringe Größe.
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Andererseits
sind optische Fasern, die in der Regel aus Quarzglas oder anderen
Glasarten hergestellt werden, extrem empfindlich und werden u.a. durch
Zugspannungen, abruptes Biegen und statische Ermüdung sowie verschieden andere
Arten von Spannungen nachteilig beeinträchtigt. Somit weisen Glasfasern
trotz einer theoretisch hohen Zugfestigkeit tatsächlich eine geringe Zugfestigkeit
auf und neigen dazu, zu brechen, wenn sie in einem Kabel enthalten
sind, das wie in Außenanlagenanwendungen
durch Leitungen oder ähnliche
Vorrichtungen gezogen werden muss. Wenn ein solches Kabel gebogen
wird, z.B. zur Anpassung an eine geänderten Leitungsführung, kann
es passieren, dass die darin enthaltenen Fasern, wenn dieselben
zu stark gebogen werden, was häufig
vorkommt, anfällig
für Mikrobiegungsrisse
und folglich den Verlust der Signalübertragungsfähigkeit
sind.
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Wird
das Kabel Feuchtigkeit ausgesetzt, was bei Außenanlagenanwendungen beinahe
zwangsläufig
vorkommt, kann dies ebenfalls eine nachteilige Wirkung auf die optischen
Fasern haben. Beim Auftreten von Feuchtigkeit bricht Glas schließ lich unter anhaltender
Belastung, auch wenn die Spannung tatsächlich geringer als die Zugfestigkeit
der Faser ist, da die Oberoberflächenfehler
zunehmen, welche durch die Feuchtigkeit verstärkt werden. Darüber hinaus
weisen Glasfasern, die sehr lang sind, beim Bruch eine sehr geringe
Dehnung auf, in der Regel eine Verlängerung von weniger als einem
halben Prozent vor dem Bruch. Da jede Faser in einem Kabel mehrere
Signalkanäle
trägt oder überträgt, kann ein
Bruch, der in nur einer Faser auftritt, den Verlust der darauf übertragenen
Kanäle
bedeuten sowie möglicherweise
oder wahrscheinlich den Austausch des Kabelstückes erforderlich machen, in
dem es zum Bruch kam.
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Angesichts
der oben genannten Probleme sowie anderer, die der Zunahme von optischen
Fasern in Kabeln inhärent
sind oder daraus entstehen, wurden viele Anstrengungen unternommen,
ein Kabel zu konzipieren, bei dem die oben beschriebenen nachteiligen
Effekte, der verschiedenen Arten von Belastungen beseitigt oder
zumindest minimiert werden. In dem U.S.-Patent 4,078,853 von Kempf,
u.a., ist ein Entwurf für
ein „lockeres
Schlauch"-Kabel
beschrieben, das die meisten Spannungsprobleme überwindet. Dieses wünschenswerte
Resultat wird durch eine Struktur erzielt, bei der die optischen
Fasern strukturell von dem umliegenden Belastungs- oder Kabelumfeld
isoliert werden. Gemäß der Erfindung
dieses Patents ist eine Mehrzahl von Licht übertragenden optischen Fasern,
die einen Kabelkern bilden, in einer lockeren Hülle oder einer lockereren Ummantelung
enthalten, so dass die Kernfasern im Wesentlichen longitudinal vom
Rest der Schlauchstruktur entkoppelt werden, und damit nicht den
longitudinal Zugkräften
ausgesetzt sind, welche auf das Kabel selbst wirken. Solch eine
strukturelle Isolation minimiert auch die radialen Stoßbelastungen
auf die Fasern des Kerns. Die umhüllende Struktur oder die innere
Ummantelung umgibt eine äußere Ummantelung,
die mit primären
Festigkeitsbaugliedern verstärkt
ist, die eine Dehngrenze und eine Dehnung beim Bruch aufweisen,
die größer ist
als bei Glasfasern. Die primären
Festigkeitsbau glieder sind eng gekoppelt an oder integriert in der äußeren Kabelummantelung,
so dass dieselben die erwarteten Belastungen tragen. Somit werden
unter besonderen Belastungsbedingungen die von außen wirkenden
Zugspannungen im Wesentlichen durch die Primärfestigkeitsbauglieder aufgenommen
und nicht an die Kernfasern weitergegeben. Die optischen Fasern
in dem lockeren Schlauch oder in den lockeren Schläuchen, wo
das Kabel eine Mehrzahl von solchen Schläuchen umfasst, sind vorzugsweise
länger
als der Schlauch selbst, da dieselben im Schlauch spulen- oder ansonsten
spiralförmig
in lockerer Form angeordnet sind. Das hat zur Folge, dass Biege-
oder Zugverlängerungen
des Kabels selbst die Fasern nicht unmittelbar beeinträchtigen,
da solchen Spannungen durch die Kabelstruktur selbst entgegengewirkt
wird oder diese absorbiert werden, ohne dass dieselben auf die Fasern
wirken, da dieselben von der physikalischen Kabelstruktur entkoppelt
sind. Folglich werden die Fasern in der Tat vor diesen Spannungen
geschützt,
mit einer stark verringerten Wahrscheinlichkeit, dass dieselben
davon betroffen zu werden.
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Bei
einigen Kabelkonfigurationen umfasst jeder lockere Schlauch ein
zentrales Organisierbauglied, das sich entlang der Länge desselben
erstreckt, um welche die Fasern schraubenförmig gewunden sind, wodurch
die Fasern sehr locker angeordnet sind und gleichzeitig in einer
organisierten Anordnung gehalten sind. Solch eine Anordnung verbessert
den Schutz der Fasern nicht nur gegenüber longitudinalen Spannungen,
sondern auch gegenüber
Biegespannungen. Insofern die Fasern in einer lockeren Schlauchanordnung
einzeln zugänglich sind,
ob diese verseilt oder in eine Bandstruktur eingegliedert sind,
bietet sich eine solche Anordnung auch für das Spleißen von entweder einzelnen
Fasern oder einer Gruppe von Fasern an.
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Eines
der am häufigsten
auftretenden Probleme bei der Verwendung von Kabeln ist das Eindringen
von Feuchtigkeit in das Kabel, egal, ob das Kabel metallische Leiter
oder optische Fasern enthält.
Dieses Problem ist besonders bei der Verwendung von Kabeln in Außenanlagen
akut, wo sich die Umgebungsbedingungen ständig ändern. Diese Veränderungen
der Umgebungsbedingungen führen
zur Ausbreitung von Feuchtigkeit in das Kabel von der Außenseite
desselben eine solche Feuchtigkeitsausbreitung kann schließlich zu
einem ungewünscht
hohen Feuchtigkeitsgehalt in dem Kabel führen, was einen negativen Effekt
auf die Signalübertragungsbauglieder
und somit auf die Signalübertragung
haben kann. Wie bereits vorher erwähnt wurde, beeinträchtigt Feuchtigkeit
sowohl metallische Leiter als auch optische Fasern negativ. Feuchtigkeit
kann auch aufgrund einer Beeinträchtigung
der Unversehrtheit, z.B. der Außenummantelung,
in das Kabel gelangen. Übliche
Ursachen eines solchen Defekts der Ummantelung können Angriffe von Nagetieren
oder mechanische Stöße sein,
die zu einer Beschädigung
der Ummantelung neigen. Immer wenn Feuchtigkeit im Kabelinneren
vorliegt, neigt dieselbe dazu, im Laufe der Zeit longitudinal entlang
dem Kabels und in die Kabelverbindungen an den Muffen oder Anschlüssen und
dergleichen zu wandern oder zu fließen. In dem besonderen Fall
der optischen Fasern kann das Fließen von Wasser entlang denselben
zu Verbindungspunkten oder Anschlüssen und zugeordneten Ausrüstungsgegenständen, die
sich z.B. in Verschlüssen befinden,
nicht nur zu Schäden
an solchen Ausrüstungsgegenständen, besonders
an derselben Metallteilen, führen,
sondern es kann auch aufgrund von Mikrobiegen Probleme in Umgebungen
verursachen, in denen niedrigere Temperaturen oder Minusgrade vorherrschen.
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Viele
optische Faserkabel weisen ein oder mehrere sich longitudinal erstreckende
Bänder
auf, die um den Kern des Kabels gewickelt sind und ein hochabsorbierendes
Material umfassen, welches beim Kontakt mit Wasser aufquillt, um
den Wasserfluss entlang der Kabellänge zu blockieren. In dem U.S.-Patent
4,867,526 von Arroyo ist ein solches Kabel offenbart. Im Kabel dieses
Patents befindet sich zwischen dem Kern und der Ummantelung ein
längliches
Substratbauglied aus einem nicht metallischen, nicht gewebten und netzartigen
Material in Form eines Bandes, das mit einem hochabsorbierenden
Material imprägniert
wurde. Das Bandmaterial ist relativ gut komprimierbar und weist
eine ausreichende Porosität
und Hochabsorbierfähigkeit
auf, so dass dasselbe auf Kontakt mit Wasser als Wassersperre dient. Bei
einem anderen Kabel gemäß Stand
der Technik wird ein wasserblockierfähiges Garn zwischen einem Kern
und einer Innenoberfläche
der Kabelummantelung angeordnet. Das Garn erstreckt sich linear
entlang dem Kabel oder dasselbe wird alternativ schraubenförmig um
einen Teil des Umhüllungssystems
gewickelt. Das Garn weist vorzugsweise ein hochabsorbierendes Fasermaterial
auf, das auf den Kontakt mit Wasser hin aufquillt und den Fluss
oder die Ausbreitung des Wassers in dem Kabel hemmt.
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Bei
anderen Anordnungen gemäß Stand
der Technik sind Anstrengungen unternommen worden, ein garnähnliches
Festigkeitsbauglied einzusetzen, das mit einem hochabsorbierenden
flüssigen
Material behandelt wurde und das im trocknen Zustand die Lücken des
garnähnlichen
Festigkeitsbauglieds füllt. Bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel
wird ein fadenartiges Strangmaterial, das ein wasserabsorbierendes
Fasermaterial aufweist, um jedes Festigkeitsbauglied gewickelt.
Es wurde festgestellt, dass aus einer Reihe von Gründen die
Behandlung des Festigkeitsbauglieds mit einem hochabsorbierenden
Material sowohl unpraktisch als auch unwirtschaftlich ist.
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In
dem U.S.-Patent 5,133,034 von Arroyo, u.a., wird ein optisches Faserkabel
gezeigt, bei dem die meisten der vorher genannten Probleme gelöst werden.
Dieses Kabel weist eine Mehrzahl von optischen Faserkomponenten
auf, von denen jede eine gepufferte Faser und ein hochfestes Aramidgarn
umfasst. Die Komponenten sind um eine zentrale Organisiervorrichtung
angeordnet und von einem wasserblockierenden Festigkeitsbaugliedsystem
umgeben. Das Festigkeitsbaugliedsystem weist eine Festigkeitsbaugliedschicht
auf, die zwischen zwei benachbarten hochabsorbierenden Material schichten
angeordnet ist. Die gesamte Anordnung ist umgeben durch und umschlossen
in einer Außenummantelung,
vorzugsweise aus einem halogenarmen feuerfesten Kunststoffmaterial.
Ergänzende
wasserblockierende Bauglieder aus in Wasser quellbarem Fasermaterial
sind in der Ummantelung angeordnet, um die Zwischenräume und
Lücken
zu füllen,
welche durch die Faserkomponentenanordnung entstehen.
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Kabel
gemäß Stand
der Technik, wie z.B. die Anordnung, die oben beschreiben ist, zeigt,
richten sich in erster Linie an Gepufferte-Faser- oder Bandfaser-Anordnungen
und berücksichtigen
meistens nicht die Probleme des Eindringens von Wasser in eine lockere
Schlauchkabelanordnung. Bei einer lockeren Schlauchanordnung sind
die Schläuche selbst
Leitungen für
den Durchfluss des Wassers entlang desselben und stellen somit ein
weiteres Problem dar, das bei einer typischen gepufferten Faseranordnung,
wie z.B. in dem Patent 5,133,034 gezeigt, nicht auftritt. Die generelle
Praxis sieht so aus, dass eine Kompoundschicht, wie z.B. Petrolatumfett, in
die Kabelhülle
injiziert wird, um als Feuchtigkeitsbarriere zu dienen und in einigen
Fällen
die Kompoundschicht mit einer Schicht aus Aluminiumband zu umgeben.
Die Kompoundschicht weist eine fettähnliche Konsistenz auf und
muss von den Fasern entfernt werden, wenn Spleiß- oder Anschlussarbeiten durchzuführen sind.
Deshalb ist es beispielsweise vor dem Spleißen gängige Praxis, fettentfernende
Verbindungen und Lappen zu verwenden, um die Fasern zu reinigen,
ein schmutziger und zeitaufwendiger Vorgang. Das Aluminiumband vergrößert das
Problem einfach insofern, als dass dasselbe ebenfalls entfernt werden
muss. Das Entfernen des Aluminiumbandes kann besonders schwierig sein,
wenn dasselbe an der Innenummantelung haftet, was häufig vorkommt.
Darüber
hinaus kann das Aluminiumband, da dasselbe metallisch ist, den Blitze
anziehen, wenn das Kabel in Außenanlagenanwendungen
zum Einsatz kommt.
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Die
DE 38 072 69 A offenbart
ein Kommunikationskabel von der Art, wie es im Abschnitt zum Stand
der Technik von Anspruch 1 definiert ist. Bei diesem Kommunikationskabel
gemäß Stand
der Technik erstrecken sich die jeweiligen Optikfaserbauglieder,
die in dem röhrenförmigen Bauglied
angeordnet sind, in der longitudinalen Richtung des röhrenförmigen Bauglieds.
Das röhrenförmige Bauglied
ist mit einer Kompoundschicht gefüllt, die als Feuchtigkeitsbarriere
dient, welche die optischen Faserbauglieder umgibt. Darüber hinaus
wird vorgeschlagen, wasserabsorbierende Garne, welche auf den Kontakt mit
Wasser hin aufquellen, im Inneren des röhrenförmigen Bauglieds anzuordnen.
Ein geschichtetes äußeres röhrenförmiges Festigkeitsbauglied,
das das Organisierbauglied und auch das röhrenförmige Bauglied umgibt, bestehen
aus sich longitudinal erstreckenden Bändern von hoher Zugfestigkeit.
Die Bänder
sind in eine äußere Kabelummantelung
aus Polyethylen eingebettet.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung ist ein optisches Kabel vom Typ lockerer Schlauch,
bei dem viele der oben erörterten
Probleme gelöst
werden und gleichzeitig die oben erörterten Vorteile eines lockeren Schlauchaufbaus
beibehalten werden.
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Das
Kabel der Erfindung weist eine zentrale, sich longitudinal erstreckende
Organisierstange auf, um die eine Mehrzahl lockerer Schläuche angeordnet
ist. Die Stange ist vorzugsweise aus einem Material wie eine Glas-Epoxid-Verbindung, auch
wenn ebenfalls Polyethylen sowie bestimmte hochabsorbierende Garnarten
eingesetzt werden können,
die einen ausreichenden Grad an Steifigkeit und Festigkeit aufweisen,
um als eine Organisiervorrichtung zu dienen. Die lockeren Schläuche sind
aus einem geeigneten flexiblen Material, wie z.B. Polybutanmaterial
oder hochdichtem Polyethylen gebildet, das trotz seiner Flexibilität immer
noch ausreichend zäh
und steif ist, um zumindest einen gewissen Schlagschutz zu liefern.
In jedem der lockeren Schläuche
befindet eine sich longitudinal erstreckende Gruppe locker und schraubenförmig gewundener
optischer Fasern. Jede Faser ist vorzugsweise mit einer Schutzschicht, z.B.
aus einem Acrylat beschichtet und hat einen Durchmesser, der viel
geringer ist als der Innendurchmesser des lockeren Schlauchs. Somit
kann ein lockerer Schlauch eine große Anzahl von Fasern enthalten,
ohne die Bewegungsfreiheit derselben einzuschränken.
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Ein
röhrenförmiges Festigkeitsbauglied
umgibt die Schlauchanordnung und umfasst beispielsweise einen Strang
aus Aramidfasern, z.B. das handelsübliche KEVLAR®. Solche
Fasern sind durch eine hohe Zugfestigkeit, eine mittlere bis geringe
Verlängerung
und eine sehr hohe Dehngrenze gekennzeichnet, und wenn dieselben
zu einer Ummantelung oder einem Schlauch geformt sind, kann mit
ihnen eine hohe Schlagfestigkeit erzielt werden. Die so gebildete
Ummantelung oder der so gebildete Schlauch weisen sowohl an der
Innen- als auch an der Außenoberfläche eine
Schicht aus hochabsorbierendem Material auf, welche in einem Ausführungsbeispiel der
Erfindung in Form eines Pulvers aufgetragen wird, welches an den
Oberflächen
haftet. Wie bei jedem hochabsorbierenden Material dehnt sich das Pulver
auf den Kontakt mit Feuchtigkeit hin aus und blockiert somit deren
Ausbreitung in dem Kabel. Die im Inneren der Ummantelung gebildeten
Leerstellen und Lücken
haben ergänzende
wasserblockierende Bauglieder, die aus einem in Wasser quellbaren
fasrigen Garn, wie z.B. Baumwollgarn, gebildet sind, das mit einem
hochabsorbierenden Material oder dem handelsüblichen Lanseal®, einer
hochabsorbierenden Faser imprägniert
ist. Die gesamte Anordnung aus einem Kabelkern, einem geschichteten
Festigkeitsbauglied und einem wasserblockierendes Garn ist von einer
Außenummantelung
aus Polyethylen oder einem anderen geeigneten Material umschlossen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist in jedem der lockeren Schläuche zusätzlich zu dem Organisierbauglied
und den optischen Fasern ein oder mehrere fasrige Stränge aus
hochabsorbierendem Garn angeordnet, die sich entlang der Länge des Schlauches
erstrecken. Ein geeignetes und handelsüblich erhältliches Garnmaterial ist Lanseal®,
eine hochabsorbierende Faser. Die fadenartigen Stränge funktionieren
genauso wie die anderen hochabsorbierenden Garne und quellen auf,
um auf den Kontakt mit Wasser hin dessen Durchfluss zu blockieren. Es
ist erforderlich, dass sich die Fasern in jedem der lockeren Schläuche relativ
frei bewegen können
und somit werden die Schläuche
vorzugsweise nicht mit hochabsorbierenden Fasern voll bepackt. Andererseits
behindern dieselben nicht übermäßig die
Bewegungsfreiheit der Fasern, da die Fasern selbst im aufgequollen
Zustand ein gelartiges Material produzieren, das relativ weich und
nachgiebig ist. Durch die Verwendung solcher hochabsorbierenden
Materialien erübrigt
sich der Einsatz von Fettkomponenten zu Wasserblockierungszwecken.
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Bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel
der Erfindung werden hochabsorbierende Bänder eingesetzt, um das Pulver
zu ersetzen, das auf die Innen- und Außenoberflächen des Festigungsbauglieds
aufgetragen wird.
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Diese
und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung sind einfacher zu
verstehen, wenn die folgende detaillierte Beschreibung in Verbindung
mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen wird.
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Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine Querschnittsansicht des Kabels der Erfindung;
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2 ist
eine perspektivische Ansicht des Kabelstückes von 1;
und
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3 ist
eine Teilquerschnittsansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung
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In 1 ist
ein Kabel 10, das die Prinzipien der vorliegenden Erfindung
umfasst, im Querschnitt gezeigt. Erfindung in einem Ausführungsbeispiel
darstellt. Das Kabel 10 weist eine zentral angeordnete sich
longitudinal erstreckende Organisierstange 11 aus einem
geeigneten Material, vorzugsweise aus einem Glas-Epoxid-Material,
auf, das ausreichend flexibel ist, um ein Biegen des Kabels 10 zu
ermöglichen.
Alternativ können
andere Materialien, wie z.B. Polyethylen oder ähnliche Materialien, als Organisierbauglied 10 verwendet
werden, aber im Gegensatz zu dem Kabel des U.S.-Patents 5,133,034 ist es nicht notwendig,
dass die Organisiervorrichtung 10 aus wasserblockierendem
Material hergestellt wird, jedoch kann ein solches Material verwendet
werden. Der Vorteil eines Glas-Epoxid-Materials für die Organisiervorrichtung 11 ist,
dass dasselbe ein Maß an Zugfestigkeit
des Kabels 10 liefert, welches bei den meisten hochabsorbierenden
Garnen nicht erreicht wird. Angeordnet um die Stange 11 ist
eine Mehrzahl von röhrenförmigen Baugliedern 12 aus
einem Material, wie z.B. Polybutan oder äußerst dichtem Polyethylen,
das sowohl flexibel als auch zäh
genug ist, um für
einen gewissen Schlagschutz zu sorgen. In jedem dieser lockeren
Schläuche 12 befindet
sich ein sich longitudinal erstreckendes Array einzelner lockerer Fasern 14,
die, wie es gemäß Stand
der Technik üblich
ist, mit einem mittels ultravioletten Licht ausgehärteten Harz,
einem Acrylat, oder dergleichen beschichtet sind, um den Schutz
der Faser selbst vorzusehen und auch, um den Durchmesser der Fasern soweit
zu vergrößern, dass
die Fasern 14 zum Spleißen, Verbinden und dergleichen
leichter zu handhaben sind. Wie in der Folge erläutert, sind die Fasern 14 vorzugsweise
in Spulen- oder Spiralform entlang der Länge des lockeren Schlauch gewunden.
Bei der Herstellung der lockeren Schlauchfaseranordnung wird der
Schlauch unter Druck um die Fasern herum extrudiert, so dass die
Faserlänge
und die Schlauchlänge
gleich sind. Wenn jedoch die Spannung auf dem Schlauch gelöst wird,
zieht sich derselbe an den Fasern zusammen, so dass die Fasern länger als
der Schlauch sind. Wie in 2 gezeigt,
sorgen anschließende
Herstellungsschritte für
eine lockere schraubenförmige
Konfiguration der Fasergruppe.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung umfasst jeder der Schläuche 12 einen oder
mehrere Stränge oder
Fäden 16 eines
hochabsorbierenden Garns, die sich entlang der Länge derselben erstrecken, um
den Fluss von Wasser zu blockieren, das in einen oder mehrere der
Schläuche 12 eindringen
könnte.
Eine hochabsorbierende Faser, die sich für diese Verwendung der Fäden 16 eignet,
ist das kommerziell erhältliche
Lanseal-F®,
das von Toyobo Co., Ltd. in Osaka, Japan, hergestellt wird. Durch
die Anzahl der Fäden 16 in
jedem Schlauch sollte die Bewegungsfreiheit der Fasern 14 nicht
eingeschränkt
werden, weshalb in 1 nur drei solcher Fäden 16 gezeigt
werden. Sorgt auf der anderen Seite der Eintritt von Wasser dafür, dass
die Fäden
aufquellen, sind die Fasern 14 immer noch bezüglich der
Schläuche 12 beweglich, sofern
die Fäden,
die relativ weich und nachgiebig sind, den Fasern erlauben, sich
zu bewegen. Darüber
hinaus sind die Fäden 16,
die nicht an den Schläuchen 12 fixiert
sind, bezüglich
denselben unter verschiedenen auftretenden Belastungen beweglich. Wenn
die Fäden
aufquellen, stellen dieselben auch einen Schlagschutz für die Fasern 14 bereit.
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Die
Anordnung aus Organisierbauglied 11 und den Schläuchen 12 ist
von einem Festigkeitsbauglied in Form eines Garns 17 umgeben.
Die Garne 17 können
aus jedem einer beliebigen Anzahl geeigneter Materialien hergestellt
sein, wie z.B. einem aromatischen Polyamid, ein bevorzugtes Material
ist jedoch ein fasriges Aramidgarn, das als KEVLAR® bei E.
I. DuPont De Nemours erhältlich
ist. Das Garn 17 besteht aus einer Mehrzahl solcher Garne
(nicht gezeigt), die ein komplettes Umfeld der Peripherie der Kernanordnung
bilden. KEVLAR® ist
ein eingetragener Name für
eine Familie von Aramidfasern(aromatische Polyamide), die zäh und leicht sind
und eine recht hohe Zugfähigkeit
aufweisen, was KEVLAR® zu einem hervorragenden
Material für
die Festigkeitsbauglieder 17 macht.
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Wie 1 zeigt,
weist die Innenoberfläche des
Festigkeitsbauglieds 17 eine Schicht 18 aus hochabsorbierendem
Material auf, und die Außenoberfläche des
Festigkeitsbauglieds 17 weist ebenso eine Schicht 19 aus
hochabsorbierendem Material auf. Bei der in 1 gezeigten
Anordnung bestehen die hochabsorbierenden Schichten 18 und 19 aus
einem hydrophilen Material, das in Pulverform auf die Oberflächen der
Garnfestigkeitsbauglieder 17 mit ausreichender Kohäsion aufgebracht
ist, um sicherzustellen, dass das Material haften bleibt. Materialien aus
hydrophilem Pulver sind bekannt; Beispiele dafür sind Stärkepfropf-Copolymere oder synthetische hochabsorbierende
Materialien, die aufgrund ihrer Mikrobenresistenz besonders nützlich sind.
Solche synthetischen hochabsorbierenden Materialien umfassen Polyelektrolyte
und Nichtelektrolyte, wobei die Erstgenannten bevorzugt werden.
Unter den Polyelektrolyten werden Polyacrylsäure und Polyacrylnitrit-basierte
Materialien am häufigsten
eingesetzt. Hydrophile Materialien absorbieren Wasser schnell und bilden
bei Kontakt mit Wasser ein Reaktionsprodukt in Form eines Gels,
welches effektiv den Fluss von Wasser blockiert.
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Das
von den Festigkeitsbaugliedern 17 umschlossene Volumen
enthält
zahlreiche Leerstellen. Wie in 1 gezeigt,
sind diese Leerstellen und Lücken
bei dem Kabel der Erfindung mit hochabsorbierenden Garnbaugliedern 21, 22 und 23 mit
verschiedenen Größen gefüllt. Das
Material solcher Bauglieder 21, 22 und 23,
kann sich aus einer beliebigen Anzahl an hochabsorbierenden Materialien,
wie z.B. Lanseal®, zusammensetzen, welches
wie bereits erwähnt
ausgezeichnete Wasserabsorptions- und Quelleigenschaften aufweist.
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Die
Garnfestigkeitsbauglieder 17 werden umgeben und umschlossen
von einer Außenummantelung 24 aus
geeignetem Material, wie z.B. Polyvinylchlorid (PVC) oder einem
geeigneten Polyethylen, das vorzugsweise feuerfest ist. Durch den
Kern und die inneren Festigkeitsbauglieder 17, die von
der Außenummantelung 24 umschlossen
sind, und durch die verschiedenen Wasserblockierungsbauglieder 16, 18, 19, 21, 22 und 23,
wie dargestellt, ist das Kabel 10 gut dagegen geschützt, dass
sich überschüssiges Wasser
ansammelt oder solches Wasser entlang der Länge desselben fließt.
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2 zeigt
eine perspektivische Ansicht von einem der lockeren Schläuche 12.
Der lockere Schlauch 12 umfasst eine Gruppe von Fasern 14,
die sich entlang der Länge
desselben erstreckt und in einer lockeren Spirale um denselben gewunden
ist. Die lockere schraubenförmige
Windung stellt den lockeren oder schraubenförmigen Zustand der Fasern 14 ohne
Belastung dar und gestattet eine Verlängerung der Fasern 14,
was beispielsweise aufgrund von Zugkräften oder beim Biegen von Kabeln
passiert, ohne dass die Fasern selbst die Zugbelastungen des Kabels
tragen müssen.
Somit ist es unwahrscheinlich, dass die Fasern bis zu einem Radius
gebogen werden, der unter dem kritischen Radius liegt, oder dieselben
sie durch die aufgrund der Zugkräfte
auftretenden Dehnung brechen.
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Ein
zweites Ausführungsbeispiel
des Kabels der Erfindung ist in einer Teilquerschnittsansicht in 3 dargestellt
und weist grundsätzlich
dieselbe Konfiguration wie das Kabel von 1 auf. Statt
der Schichten 18 und 19 aus hydrophilen Material,
die direkt auf die Innen- und Außenoberflächen des Festigkeitsbauglieds 17 aufgebracht
sind, weist jedoch die Außenoberfläche des
Bauglieds 17 ein Wasser blockierende Band 26 auf,
das longitudinal darum gewickelt ist und entlang der Länge desselben
mit demselben in Berührung
steht, und somit eine Außenschicht
bildet. Das Band kann z.B. aus hydrophobem Material bestehen, das
mit einem Wasser blockierenden Material behandelt wurde. In dem
das U.S.-Patent 4,909,592 von Arroyo, u.a., ist ein solches Band gezeigt,
das ein nicht gewebtes Polyestermaterial aufweist, welches eine
Netzstruktur hat, die zufällig angeordnete
Fasern aufweist, welche an den Übergängen verbunden
sind. Die Fasern können
aus einem beliebigen Plastikharz oder einem anderen Material gebildet
sein, welches seine Form während
des Extrudierens des Kerns beibehalten kann. Alternativ kann das
Band 26 aus einem Schmelzspinnzellulose-Nylonstoff, nicht
gewebtem Glas, Zellulosestoff bzw. dergleichen bestehen. Es ist
vorzuziehen, dass das Band durchgehend ist, um die Zugfestigkeit
des Kabels weiter zu stärken.
Das gebildete Kabel mit einem hochabsorbierenden oder hydrophilen
Material imprägniert,
z.B., wie oben besprochen, Zellulose- oder Stärkepfropfpolymer oder einem
synthetischen hochabsorbierenden Material, das ausreichend ist, das
Band und das absorbierfähige
Material auf Kontakt mit Wasser hin quellbar zu machen, wodurch
die Wasserblockierfähigkeit
des Kabels noch verbessert wird. Das Schmelzspinnzelluloseband 26 kann
auch mit einer beliebigen Anzahl von anderen Materialien imprägniert sein.
So kann dasselbe beispielsweise mit einem hochabsorbierenden Material
imprägniert sein,
welches aus einer wässrigen
Lösung
eines Acrylatpolymermaterial abgeleitet ist, beim dem Acrylsäure, Natriumacrylat
und Wasser kombiniert werden. 3 zeigt
auch ein zweites Bandbauglied 27, das eine Schicht auf
der Innenoberfläche
des Bauglieds 17 bildet, die vorzugsweise aus derselben Art
von Band wie die Bandschicht 26 besteht. Diese zweite Schicht 27 verbessert
die Wasserblockierfähigkeit
des Kabels in seinem Innenvolumen und stärkt auch die Zugfestigkeit
des Kabels. Durch die Schicht 27 sind die in 1 dargestellten
hochabsorbierenden Garne 21, 22 und 23 nicht
mehr notwendig. Das Kabel der Erfindung gemäß den 1, 2 und 3 verfügt über ausreichende
hochabsorbierende Bauglieder, um dafür zu sorgen, dass dasselbe
entlang seiner Länge
den Fluss von Wasser im Wesentlichen vollständig blockieren kann. Das hochabsorbierende
Material der verschiedenen hochabsorbierenden Komponenten bildet
ein Gel und verändert
die Viskosität
des eindringenden Wassers beim Kontakt mit demselben, wodurch dessen Viskosität und Wasserfestigkeit verbessert
werden. Bei dem Kabel der Erfindung enthalten die lockeren Schläuche wasserblockierende
Materialien, die im normalen Funktionszustand trocken sind und die
optischen Fasern in den Schläuchen
nicht beinträchtigen.
Somit können
die Fasern verbunden und gespleißt werden, ohne dass es erforderlich
wird, das Fett zu entfernen und die Fasern vor einem solchen Verbinden
oder Spleißen
zu säubern.
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Abschließend sollte
festgehalten werden, dass es für
Fachleute offensichtlich ist, dass es viele Möglichkeiten gibt, das bevorzugte
Ausführungsbeispiel
zu variieren und modifizieren, ohne von den Prinzipien der vorliegenden
Erfindung abzuweichen. Darüber
hinaus sollen in den folgenden Ansprüchen die entsprechenden Strukturen,
Materialien, Handlungen und Äquivalente.
aller Einrichtungs- oder Schritt-Plus-Funktionselemente alle Strukturen,
Materialien oder Handlungen umfassen, welche die Funktionen in Kombination
mit anderen beanspruchten Elementen gemäß der spezifischen Darlegung
in den Ansprüchen
ausführen.