DE69919453T2

DE69919453T2 - Informationsübertragungskabel und sein Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE69919453T2
Application number: DE69919453T
Authority: DE
Inventors: Daniel Arnould
Original assignee: Nexans SA
Current assignee: Nexans SA
Priority date: 1998-06-11
Filing date: 1999-06-10
Publication date: 2004-12-23
Anticipated expiration: 2019-06-11
Also published as: NO321723B1; EP0964408A1; US6288340B1; DE69919453D1; NO992833D0; ATE274229T1; FR2779866B1; FR2779866A1; NO992833L; EP0964408B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kabel mit elektrischen Leitern für die Übertragung von Informationen. Sie bezieht sich auch auf ein Herstellungsverfahren für ein solches Kabel.
Die Übertragung von Informationen über ein elektrisches Kabel erfolgt heutzutage mittels einer großen Anzahl von Leitern und bei sehr hohen Frequenzen. Aufgrund der Erhöhung der Frequenzen und der Erhöhung der Anzahl von Informationen, die über die einzelnen Leiter parallel übertragen werden sollen, sind wirkungsvolle Maßnahmen der Isolierung zwischen den verschiedenen elektrischen Leitern in einem Kabel erforderlich. Die Gefahr der Kreuzkopplung erhöht sich nämlich mit der Anzahl der Leiter und der Frequenz. Die Kreuzkopplung erfolgt durch Ausstrahlung der Informationen, die von einem Leiter zu einem anderen Leiter übertragen werden.
Meistens werden die Informationen über Leiterpaare übertragen und um die Kreuzkopplung oder das Nahnebensprechen zu vermeiden, werden die Paare untereinander isoliert bzw. abgeschirmt.
Die gängigste Lösung für die Abschirmung jedes Leiterpaares besteht darin, ein Metallband in einer Wendel um jedes dieser Leiterpaare herum anzuordnen, wobei das Kabel durch Zusammenfügen von abgeschirmten Paaren in ein und demselben Schutzrohr gebildet wird. Das einzelne Abschirmen der Paare ist langsam und schwierig durchzuführen. Außerdem müssen die einzelnen Abschirmungen der Paare für den Anschluss des auf diese Art und Weise aufgebauten Kabels entfernt werden, um zu den Leitern zu gelangen, was den Anschluss, der normalerweise vor Ort auf der Baustelle stattfindet, schwierig macht.
Um diese Nachteile zu beseitigen, wurde in dem Dokument FR-2 738 947 bereits ein Kabel vorgeschlagen, bei dem die elektrischen Abschirmungen der verschiedenen Leiter, insbesondere der Paare, aus einem mittleren Stab mit radialen Flossen bestehen, welche die Paare voneinander trennen und eine Teilabschirmung jedes einzelnen Elementes gewährleisten, sowie aus einem Umfangsschirm, der den Stab und sämtliche Paare umgibt, wobei dieser Umfangsschirm somit die Abschirmung jedes dieser Paare ergänzt. Da die Flossen des Stabes jedoch Verstärkungsrippen bilden, ist ein auf diese Art und Weise hergestelltes Kabel für zahlreiche Anwendungen, in denen das Kabel hinreichend elastisch sein muss, nicht geeignet. Außerdem ist ein Kabel, das mit einem solchen Stab ausgestattet ist, nicht leicht herzustellen, da es durch Extrudieren hergestellt wird.
In dem Dokument EP 0 915 486 A , das dem Stand der Technik laut Artikel 54(3) CBE entspricht, wird ein Kabel für die Übertragung von Informationen beschrieben, das einen Satz Leiterpaare besitzt, die derart gegeneinander isoliert sind, dass die Kreuzkopplung zwischen den Paaren begrenzt wird, wobei es zwei längsverlaufende, biegsame Bänder besitzt, welche die Paare voneinander trennen, wobei diese Bänder durch Verwindung oder Verdrillen des Kabels um jedes Paar herum befestigt sind. Diese Bänder bestehen aus Alufolie, die eventuell mit Kunststoff überzogen ist.
Die Erfindung liefert ein elastisches oder biegsames Kabel mit guten Isoliereigenschaften zwischen Leitern, zwischen Leiterpaaren oder zwischen Viererleitern, das darüberhinaus sowohl in der Herstellung als auch in der Verwendung besonders einfach ist.
Im Hinblick darauf wird mit der Erfindung ein Kabel für die Übertragung von Informationen vorgeschlagen, das einen Satz Leiter oder Leiterpaare oder Viererleiter besitzt, die so gegeneinander isoliert sind, dass die Kreuzkopplung zwischen den Leitern, Leiterpaaren oder Viererleitern begrenzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens zwei längsverlaufende, biegsame, metallisierte Bänder besitzt, welche die Leiter, Leiterpaare oder Viererleiter voneinander trennen, wobei diese Bänder durch Verdrillen oder Verwindung des Kabels um jeden Leiter, jedes Leiterpaar oder jeden Viererleiter herum befestigt werden, wobei die Bänder derart um die Leiter herum gelegt werden, dass die Abschirmung eines jeden Leiters, Leiterpaares oder Viererleiters durch eine doppelte Bandstärke gewährleistet wird. Unter "längsverlaufendes" Band ist ein Band zu verstehen, das nicht in einer Wendel aufgerollt ist.
Man hat festgestellt, dass sich die längsverlaufenden Bänder größtenteils aufgrund des Verdrillens oder der Verwindung des Kabels um jedes der Paare herumschlingen, und dass deshalb die Abschirmung, die man erhält, effizienter ist, als eine einfache Unterteilung.
Außerdem ist das Kabel elastischer als mit einem Unterteilungskreuz und es kann einfacher und schneller hergestellt werden.
Wenn man ein nicht verdrilltes Kabel vorsieht, kann die Verwindung, die erforderlich ist, damit sich die Bänder um jedes Paar herumschlingen, geringer sein. Man kann sie durch Aufrollen und Abrollen des Kabels an der Peripherie eines Spule während der Herstellung praktisch sogar auf natürliche Art und Weise erreichen.
Nach einer Ausführungsart der Erfindung wird jedes Band entlang einer Längslinie zusammengelegt, wobei die beiden Abschnitte zu beiden Seiten dieser Längslage aneinander befestigt werden, und jeweils durch einen Endabschnitt verlängert werden, der die Längskanten des Bandes aufweist, wobei diese Endabschnitte an den entsprechenden Endabschnitten des anderen Bandes befestigt werden.
Auf diese Art und Weise bilden die mittleren Abschnitte der beiden Bänder und die Abschnitte an den Enden eines Bandes, die an den entsprechenden Abschnitten an den Enden des anderen Bandes befestigt werden, vier elastische Wandungen, und begrenzen somit vier Teile oder Kammern, in die die Leiter, Leiterpaare oder Viererleiter eingeschoben werden. Aufgrund der Verwindung oder des Verdrillens des Kabels schlingt sich jede dieser elastischen Wandungen um den Leiter, das Leiterpaar oder den Viererleiter herum.
Die längsverlaufende Faltlinie kann in der Mitte verlaufen, so dass die vier Längsabschnitte eines jeden Bandes die gleiche Länge besitzen, oder sie kann gegenüber einer mittleren Faltlinie versetzt sein, so dass die vier längsverlaufenden Abschnitte eines jeden Bandes unterschiedlich breit sind.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Kabel mit einer beliebigen Anzahl von Leitern, Leiterpaaren oder Viererleitern, die gegeneinander isoliert sind.
Mindestens eines der beiden Bänder oder jedes Band kann in einer Ausführungsart aus einem Verbundwerkstoff hergestellt sein, der eine Isolierauflage besitzt, auf der ein Metall aufgebracht ist. Dieses Band aus Verbundwerkstoff kann beispielsweise aus "Aluster" sein, d. h. einem Isolierstoff aus Polyester, der mit Aluminium überzogen ist.
Das Formen der Bänder kann gleichzeitig mit dem Verlegen der Leiter, Leiterpaare oder Viererleiter in die so hergestellten Kammern erfolgen, wobei das Verlegen selbstverständlich nach dem Formen durchgeführt wird.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der Beschreibung einiger dieser Ausführungsarten deutlich, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird. Es zeigen
1 einen Schnitt durch ein Kabel nach einer ersten Ausführungsart der Erfindung vor seiner Fertigstellung durch Verdrillen,
2 eine Ansicht analog zu 1 nach dem Verdrillen des Kabels,
3 einen Schnitt durch ein Kabel nach einer zweiten Ausführungsart der Erfindung vor seiner Fertigstellung durch Verdrillen,
4 eine Ansicht analog zu 3 nach dem Verdrillen des Kabels,
5 einen Schnitt durch ein Kabel nach einer dritten Ausführungsart der Erfindung vor seiner Fertigstellung durch Verdrillen,
6 eine Ansicht analog zu 5 nach dem Verdrillen des Kabels,
7 eine Seitenansicht eines Teils einer Fertigungsanlage für ein Kabel gemäß der Erfindung,
8 eine Schnittansicht von oben entlang den Laufrollen der Anlage von 7, und
9 die Phasen der Herstellung der Bänder eines Kabels gemäß der Erfindung in der in den 7 und 8 gezeigten Anlage.
In dem Beispiel der 1 und 2 hat das Kabel vier verdrillte Drahtpaare 10, 12, 14, 16. Jedes Paar besteht in herkömmlicher Art und Weise aus zwei Isolierdrähten 18, 20 (für das Paar 10), wobei jeder Draht einen mittleren Leiter und ein Isolierrohr besitzt. Die beiden Drähte 18 und 20 sind zusammen verdrillt.
Um die Paare voreinander abzuschirmen, d. h. um das Nahnebensprechen zu verhindern – was in einem Aussenden von Signalen eines Paares über ein anderes durch Induktion besteht – werden zwei Bänder 22 und 24 aus dem Verbundwerkstoff "Aluster" vorgesehen. Ein Band aus Aluster besteht aus einer Alufolie, die an einer Folie aus Polyester befestigt wird. In der nachfolgenden Beschreibung wird ein solches Band im allgemeinen als Band aus Verbundwerkstoff bezeichnet.
Jedes Band 22, 24 (1 und 9) wird im Verlaufe seiner Herstellung so zusammengelegt, dass es vier Abschnitte aufweist, die durch Längslagen voneinander getrennt sind.
Diese vier Abschnitte sind gleich breit. So besitzt das Band 22 eine mittlere Lage 26. Zu beiden Seiten dieser Lage befinden sich zwei Abschnitte 28 und 30 mit gleicher Breite, die aneinander befestigt sind. Der Abschnitt 28 verlängert sich durch einen Abschnitt 32 im rechten Winkel und endet in einer Längskante 34. Ebenso verlängert sich auf der gegenüberliegenden Seite der Abschnitt 30 um einen zweiten Endabschnitt 36, der in der zweiten Längskante 38 endet.
Ebenso wird das Band 24 mit seinen beiden mittleren Abschnitten 28₁ , und 30₁ gefaltet und aneinander und an den beiden Endabschnitten 32₁ und 36₁ befestigt. Die Abschnitte 32 und 32₁ werden aneinander befestigt. Ebenso wird der Abschnitt 36 an Abschnitt 36₁ befestigt. Auf diese Art und Weise bilden die beiden Bänder im geraden Abschnitt ein Kreuz mit vier Schenkeln gleicher Länge. Der erste Schenkel wird durch die Abschnitte 28 und 30 gebildet, der zweite Schenkel wird durch die Abschnitte 32 und 32₁ gebildet, der dritte Schenkel wird durch die Abschnitte 28₁ und 30₁ gebildet und der vierte Schenkel wird durch die Abschnitte 36 und 36₁ gebildet.
Die Abschnitte im rechten Winkel wie die Abschnitte 28 und 32 sind über einen bogenförmigen Abschnitt 40 miteinander verbunden. Alle diese bogenförmigen Teile 40, 42, 44, 46 zusammen bilden einen Raum 48, der im Querschnitt die Form eines gekrümmten Trapezoids besitzt. Dieser Raum 48 wird durch einen unisolierten, stromführenden Leiter 50 gefüllt, dessen Aufgabe es ist, den Anschluss des Kabels an seinen Enden zu erleichtern, und einen Stromdurchgang zu gewährleisten, wenn das Band aufgrund einer Beschädigung oder eines Ausfalls unterbrochen ist.
Die vier oben erwähnten Schenkel begrenzen vier Kammern 52, 54, 56 und 58, wobei sich in jeder dieser Kammern ein verdrilltes Paar 10, 12, 14 und 16 befindet.
Nach Bildung der Kammern und Installation der verdrillten Paare in den jeweiligen Kammern, wird das Kabel insgesamt verdrillt. Unter diesen Bedingungen schlingt sich jede elastische Wandung, die aus zwei mittleren Abschnitten eines gleichen Bandes oder aus zwei Endabschnitten zwei verschiedener Bänder besteht, um ein Paar herum und wird an diesem Paar befestigt.
So zeigt 2, dass die beiden Abschnitte des Bandes 28 an dem verdrillten Paar 14 befestigt sind und sich um dieses Paar herumschlingen; ebenso schlingen sich die Abschnitte 32 und 32₁ um das Paar 12 herum und die Abschnitte 28₁ und 30₁ schlingen sich um das Paar 10 herum und die Abschnitte 36 und 36₁ schlingen sich um das Paar 16 herum.
Anschließend wird die Einheit von einer nicht gezeigten Außenabschirmung und einem Isoliermaterial umgeben.
Wie man sehen kann, sind die Paare im Kabelinnern durch eine Abschirmung voneinander getrennt, so dass jegliche Übertragung von Wellen, die von einem Paar ausgesendet werden, auf ein anderes Paar verhindert wird, was das Nahnebensprechen auf ein Minimum reduziert.
Es ist nicht unbedingt notwendig, dass das Kabel verdrillt wird, damit die Abschnitte der Bänder an den Paaren befestigt werden. Es kann auch eine andere Art der Verwindung verwendet werden.
In einem Ausführungsbeispiel, in dem das Kabel einen Durchmesser über alles gemessen von ca. 5,65 mm hat, hat der Leiter eines jeden Drahtes einen Durchmesser von 0,53 mm und jeder Draht hat einen Außendurchmesser (des Isoliermaterials) von 1,42 mm, wobei der Stromdurchgangsdraht einen Durchmesser von 0,45 mm hat, und die Bänder aus einem Verbundmaterial hergestellt sind und eine Aluminiumschicht mit einer Stärke von 50 μm und eine Polyesterschicht einer Stärke von 12 μm besitzen, kann das Kabel bis zu Frequenzen in Höhe von 600 MHz mit einer begrenzten Kreuzkopplung zwischen den Paaren verwendet werden.
In dem Beispiel ist die Aluminiumschicht jedes Bandes nach innen gerichtet, d. h. dass die Aluminiumschichten der Abschnitte 28 und 30 aneinander befestigt werden. Ebenso werden die Aluminiumschichten der Abschnitte 32 und 32₁ und 36 und 36₁ aneinander befestigt.
Somit ist es nicht nötig, ein Gleitmittel vorzusehen, damit das Band während der Herstellung über die Führungsrollen und Formrollen gleiten kann, da das an den Rollen befestigte Polyester wesentlich höhere Gleitfähigkeiten besitzt als das Aluminium.
In den 3 und 4 sind sämtliche Bezugsnummern, die sich auf die Bänder beziehen, mit den in den 1 und 2 genannten identisch, sie tragen allerdings einen zusätzlichen Exponenten (Strichindex).
Das Beispiel in den 3 und 4 ist identisch mit dem Beispiel in 1 und 2 mit Ausnahme der Tatsache, dass die Bänder 22' und 24', die den Bändern 22 und 24 in den 1 und 2 entsprechen, kürzer sind als diese letzteren. Das Kabel, das man auf diese Art und Weise erhält, besitzt die gleichen Vorteile wie das in den 1 und 2 gezeigte Kabel. Man erhält insbesondere auch in diesem Fall einen guten Schutz vor dem Nahnebensprechen.
In den 5 und 6 sind die Bezugsnummern, die sich auf die Bänder beziehen, mit den in den 1 und 2 genannten identisch, sie tragen allerdings einen zusätzlichen Exponenten (Strichindex 2).
Das Beispiel in den 5 und 6 ist identisch mit dem Beispiel in 1 und 2 mit Ausnahme der Tatsache, dass die Bänder 22'' und 24'', die den Bändern 22 und 24 in den 1 und 2 entsprechen, kürzer sind als diese letzteren und asymmetrisch zusammengelegt sind (zu diesem Zweck werden sie während der Herstellung zueinander versetzt angeordnet). Das Kabel, das man auf diese Art und Weise erhält, besitzt die gleichen Vorteile wie das Kabel in den 1 und 2. Man erhält insbesondere auch in diesem Fall einen guten Schutz vor dem Nahnebensprechen.
Die Erfindung ist nicht auf ein Kabel mit Paarleitern beschränkt. Die elastischen Bänder können auch für eine Abschirmung zwischen einfachen Leitern oder zwischen Viererleitern oder einer weiteren Vielzahl von Leitern verwendet werden.
Die Fertigungsanlage (7 und 8) für die Kabel gemäß der Erfindung besitzt für das Zusammenlegen bzw. Falten und Formen der Bänder Führungsrollen, die an ihrer Peripherie so geformt sind, dass dieses Formen und Falten bzw. Zusammenlegen möglich wird. So werden für das Band 22 zwei Führungsrollen 70, 72 vorgesehen, wobei eine Laufrolle 74 die Herstellung der mittleren Lage 26 erlaubt, und eine Reihe aufeinanderfolgender Laufrollen 76, 78, 80 und 82 das schrittweise Formen der Abschnitte 28, 30, 32 und 36 erlaubt. In 8 ist zu erkennen, dass die Laufrolle 76 an ihrer Peripherie 84 eine konkave V-Form besitzt, die die Formung oder Bildung des Bandes entlang zweier gleicher Abschnitte 86 und 88 (9) gewährleistet.
An der Peripherie der Laufrolle 78 beginnt man, jedes längsverlaufende Halb-Band 86, 88 in zwei Teile zu teilen, die jeweils die Abschnitte 30, 36 und 28, 32 bilden sollen. Das Falten bzw. Zusammenlegen, das von der Laufrolle 78 durchgeführt wird, ist in 9 mit 90 dargestellt.
Die Laufrollen 80 und 82 vervollständigen den Formvorgang und den Faltvorgang bzw. das Zusammenlegen. Der Faltvorgang am Ende der Laufrolle 80 wird in 9 mit 92 dargestellt, während das Falten, das mit der Laufrolle 82 erreicht wurde, mit dem Teil 94 dargestellt wird.
Mit einer Düse 96, die der Laufrolle 96 nachgeordnet ist, wird der Faltvorgang bzw. das Zusammenlegen des Bandes abgeschlossen.
Es werden auch Führungselemente 100, 102, 104, 106 für die verdrillten Paare 10, 12 etc. vorgesehen. Diese Führungselemente gewährleisten die Positionierung der Paare in den Kammern 52, 54, 56, 58 (1) nach der Düse 96. Das Verdrillen des Kabels insgesamt wird hinter bzw. nach der Düse 96 durchgeführt.
In der Anlage, die in den 7 und 8 gezeigt wird, können auch Kabel nach der zweiten und dritten Ausführungsart der Erfindung hergestellt werden. 9 zeigt insbesondere den Fall, bei dem die Bänder symmetrisch gefaltet bzw. zusammengelegt werden, doch man kann die Anlage auch direkt an den Fall anpassen, bei dem die Bänder, wie in den 5 und 6, asymmetrisch gefaltet bzw. zusammengelegt werden.
Durch das Anbringen der Bänder wird die Herstellung des Kabels nicht verlangsamt, denn dieses Anbringen der Bänder erfolgt gleichzeitig mit dem der verdrillten Paare. Somit ist die Herstellungsgeschwindigkeit für das Kabel höher als die eines Kabels mit Unterteilung mit extrudiertem Kreuz, wie das Kabel, das in dem Dokument FR-2 738 947 beschrieben wird, das oben zitiert wurde.
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Herstellungsverfahren für ein Kabel, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die beiden Bänder 22, 24 so zusammengelegt und verbunden werden, dass sie ein Kreuz mit vier Schenkeln bilden, das vier Quadranten 52, 54, 56, 58 begrenzt, und dass man nach diesem Formen und Zusammenfügen in jedem Quadranten einen Leiter, ein Leiterpaar oder einen Viererleiter anbringt, und dass man anschließend eine Verdrehung, z. B. eine Verdrillung, auf das Ganze anwendet.
Dieses Verfahren bezieht sich auch auf die Ausführungsbeispiele der 3 bis 6.

Claims

Kabel für die Übertragung von Informationen mit einem Satz Leiter oder Paaren (10 bis 16) oder Vierer von Leitern, die so gegeneinander isoliert sind, dass sie die Kreuzkopplung zwischen den Leitern, Leiterpaaren oder Vierern von Leitern begrenzen, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens zwei längsverlaufende, biegsame, metallisierte Bänder (22, 24) besitzt, welche die Leiter, Leiterpaare oder Vierer von Leitern voneinander trennen, wobei diese Bänder durch Verdrillen oder Verwindung des Kabels um jeden Leiter, jedes Leiterpaar oder jeden Vierer von Leitern herum befestigt sind, wobei die Bänder so um die Leiter herum gelegt sind, dass die Abschirmung eines jeden Leiters, Leiterpaares oder Vierers von Leitern durch eine doppelte Bandstärke gewährleistet ist.
Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Band (22, 24) entlang einer Längslinie zusammengelegt ist, wobei die beiden Abschnitte (28, 30) zu beiden Seiten dieser Längslage gegeneinander befestigt werden, und jeweils durch einen Endabschnitt (32, 36) verlängert werden, der die Längskanten (34, 38) des Bandes aufweist, wobei diese Abschnitte an den Enden gegen die entsprechenden Abschnitte an den Enden des anderen Bandes gedrückt werden.
Kabel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die längsverlaufende Faltlinie (26) in der Mitte verläuft, und dass die vier Längsabschnitte eines jeden Bandes die gleiche Breite besitzen.
Kabel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die längsverlaufende Faltlinie gegenüber einer mittleren Faltlinie der beiden Bänder versetzt ist, und dass die vier längsverlaufenden Abschnitte eines jeden Bandes unterschiedlich breit sind.
Kabel nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungszone (40, 42, 44, 46) der mittleren Abschnitte mit den Endabschnitten einen Raum (48) begrenzt, in dem ein stromführender Leiter (50) untergebracht ist.
Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der biegsamen Bänder eine Isolierschicht und eine Metallschicht besitzt.
Kabel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Metall, aus dem das Band besteht, um Aluminium handelt.
Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierschicht des biegsamen Bandes auf Polyesterbasis hergestellt ist.
Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der beiden Bänder auf einer Seite eine metallisierte Isolierschicht besitzt, wobei die Metallflächen jeweils einander zugeordnet sind.
Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Außenabschirmung besitzt, die sämtliche Leiter, Leiterpaare und Viererleiter umgibt.
Herstellungsverfahren eines Kabels nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Bänder (22, 24) so zusammengelegt und montiert werden, dass sie ein Kreuz mit vier Schenkeln bilden, welche vier Quadranten (52, 54, 56, 58) begrenzen, und dass man danach in jedem Quadranten einen Leiter, ein Leiterpaar oder einen Viererleiter anbringt, und dass man anschließend eine Verdrehung, z. B. eine Verdrillung, auf das Ganze anwendet.