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Verfahren zur Herstellung elektrischer Fernmeldekabel Bei der Herstellung
elektrischer Fernmeldekabel werden die isolierten Leiter Adern genannt, zu Paaren
oder zu Vierern verseilt. #;ie Vierer können unmittelbar aus vier Adern verseilt
sein (Sternvierer) oder durch Verseilen zweier Paare gebildet sein (Dieselhorst-Martin-Vierer).
Die genannten Adergruppen wiederum können lagenweise zu einem Kabel verseilt werden.
Man verseilt die einzelnen Adergruppen mit verschiedenen Schlaglängen, um eine gegenseitige
elektrische Beeinflussung der einzelnen Sprechkreise (Nebensprechen) zu vermeiden,
die mit Rücksicht auf die Güte der Übertragung unerwünscht ist. Andererseits ist
aber wiederum die Betriebskapazität, die nach den üblichen Vorschriften ziemlich
gleichmäßig sein soll, unter anderem ebenfalls von der Schlaglänge der Adergruppen
abhängig. Der Bereich, innerhalb dessen die Schlaglängen der Adergruppen. gewählt
werden können, ist daher eng begrenzt, weshalb es sehr wesentlich auf genaue Einhaltung
der vorbestimmten Schlaglängen ankommt.
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Es ist bekannt und üblich, bei dem beschriebenen Verseilen der Fernmeldeadern
zu Gruppen sowie beim Verseilen der Gruppen zu Lagen das Rückdrehungsprinzip anzuwenden.
Bei einer Verseilmaschine mit umlaufendem Verseilkorb beispielsweise verfährt man
in der Art, daß man die die Adern tragenden Haspel des Verseilkorbes je Schlaglänge,
d. h. während jeder Umdrehung des Verseilkorbes, diesem gegenüber um eine
volle Drehung zurückdreht, so daß die Adern gegenüber dem umgebenden Raum keine
Drehbewegung ausführen. Bei Anwendung von '#erseilmaschinen, bei welchen der Verseilkorb
stillsteht und die Aufwickelvorrichtung umläuft, werden entsprechend die Haspel,
welche die Adern enthalten,
im Drehsinn der Aufwickelvorrichtung
je
Schlaglänge der Verseilung um eine volle Drehung gedreht. f
Die Erfindung
beruht auf der Erkenntnis, daß diese bisher beim Verseilen elektrischer Fernmeldeleitungen
angewandte Rückdrehung die Adern und die daraus verseilten Leitergebilde ungünstig
beeinflußt und dadurch die Übertragungseigenschaften der Leitung verschlechtert.
Die Rückdrehung um 36o' je Schlaglänge ist nämlich nur bei unendlich großer
Schlaglänge richtig. Unter Berücksichtigung der bei der Verseilung in Betracht kommenden
endlichen Schlaglängen ist sie zu groß. Durch diese zu große Rückdrehung wird
je Schlaglänge eine Verdrehung in die Adern bzw. in die Paare oder Vierer
hineingedreht, die zwar nur wenige Grad beträgt, aber doch die Schlaglängen der
Adern und Adergruppen und das Verhältnis der einzelnen Schlaglängen zueinander ändert.
Hierdurch entstehen unerwartete Kopplungen, vor allem zwischen Vierern verschiedener
Schlagrichtung. Darüber hinaus werden die Adern und die Adergruppen durch die Verdrehung
leicht verformt, wodurch kapazitive Un-Symmetrien entstehen, die wiederum erhöhtes
Nebensprechen innerhalb der Vierer verursachen.
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Auf Grund dieser Erkenntnis wird nach der Erfindung das Maß der Rückdrehung,
mit dem die Adern zu Adergruppen verseilt werden, um so viel kleiner als 36o'
je Schlaglänge eingestellt, daß die Adern keine Verdrehung erleiden. In gleicher
Weise wird verfahren, wenn Adergruppen zu einer Verseillage verseilt werden. Vorteilhaft
wird der Rückdrehwinkel je Schlaglänge bemessen nach der Formel:
Die vorstehende Formel ist auf Grund folgender Überlegungen hergeleitet: Bei der
üblichen Verseilung werden die einzelnen Verseilelemente auf Biegung und Verdrehung
beansprucht. Beim Tru-Lay-Neptun-Verfahren werden durch Vorformung der Verseilelemente
aber nur die Biegespannungen weitgehend beseitigt. In der Praxis und sogar in der
einschlägigen Literatur ist zwar die Ansicht weit verbreitet, daß durch eine Verseilung
mit Rückdrehung jede Verdrehung der Verseileleinente vermieden würde. Bei der üblichen
Rückdrehung behalten aber die Haspel im Maschinenkorb beim Lauf der Maschine stets
dieselbe Lage im Raum. Die Rückdrehung beträgt also in jedem Falle 360'.
Eine Rückdrehung von 36o0 ist aber nur für einen Schlagwinkel von go' oder wenigstens
annähernd go', d. h. für unendlich bzw. sehr große Schlaglängen richtig.
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Wird beispielsweise ein Draht so um einen kreisrunden Kern gewickelt,
daß der Draht den Kern ringförmig umschließt, d. h. der Schlagwinkel oo beträgt,
so wird der Draht beim Herumlegen nur auf Biegung beansprucht. Wenn aber für einen
Schlagwinkel von o' die Verdrehung je Schlag o' ist, so muß auch für einen
Schlagwinkel zwischen o und go' die Verdrehung und damit die Rückdrehung zwischen
o und 36o' liegen.
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Zur genauen rechnerischen Bestimmung der bei der Verseilung in den
Verseilelementen auftretenden Verdrehung bzw. der für eine verdrehungsfreie Verseilung
erforderlichen Rückdrehung kann die Größe der Formänderung der Verseilelemente bei
der Verseilung verwendet werden.
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In einem auf Biegung beanspruchten Stab treten Zug- und Druckspannungen
auf, und zwar werden die, bezogen auf den Biegungsradius, außenliegenden Schichten
gereckt und die innenliegenden Schichten in gleichem Ausmaß gedrückt, sofern die
Belastung innerhalb der Proportionalitätsgrenze liegt (Hookesches Gesetz). Zwischen
diesen beiden Schichten liegt eine Schicht, die weder gereckt noch gedrückt wird.
Man nennt diese Schicht die neutrale Faserschicht. Unter der Voraussetzung eines
symmetrischen Querschnittes ist die mittlere Länge aller auf dem Mantel des Stabes
gedachten Mantellinien gleich der in der neutralen Faserschicht liegenden Mittellinie.
Bei rundem Querschnitt des Stabes wird schließlich
worin bedeuten: La = Länge der außenliegenden Mantellinie, Li
= Länge der innenliegenden Mantellinie, L = Länge der Mittellinie
bzw. des ungebogenen Stabes.
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Wird ein Stab auf Verdrehung beansprucht, so treten in dem Querschnitt
Schubspannungen auf, die vom Mittelpunkt nach außen ansteigen. jeder Querschnitt
verdreht sich gegen den vorliegenden um einen gewissen Betrag. Der Endquerschnitt
ist gegenüber dem Anfangsquerschnitt um einen Winkel, den Verdrehungswinkel (p für
die Länge L, verschoben. Unter der Voraussetzung eines kreisförmigen Quer-Schnittes
erfahren alle auf dem Mantel des Stabes gedachten Mantellinien eine gleichmäßige
Verlängerung.
Wenn La und Li wieder die Längen der außen-bzw. der
innenliegenden bzw. sich diametral gegenüberliegenden Mantellinien und L die Mittellinie
des kreisrunden Stabes bedeuten, so wird bei Verdrehung:
Aus A L kann, auch bei gleichzeitiger Biegungs- und Verdrehungsbeanspruchung,
das Ausmaß der Verdrehung A für die Länge L berechnet werden, und zwar ist
A = L - tg y, (3)
worin sich y errechnet
aus -
Ist r der Radius des verdrehten Elementes, so ergibt sich der Verdrehungswinkel
99 für die Länge L aus
Die Längen L, La und Li bei einem verseilten Element errechnen sich aus
worin bedeuten: # L = Mittlere Länge je Schlag des Verseilelementes
(Mittellinie), La = Länge der außenliegenden Mantellinie, Li
= Länge der innenliegenden Mantellinie, S = Schlaglänge
der Verseilung, D = Durchmesser Mitte Verseillage, Da
= Durchmesser über der Verseillage, Di = Durchmesser unter
der Verseillage.
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Das Verhältnis Schlaglänge/Durchmesser wird allgemein mit p bezeichnet,
wobiri als Durchmesser in Deutschland gewöhnlich der Durchmesser über der Verseillage
Da, in England und anderen Ländern dagegen der Durchmesser Mitte Verseillage
D eingesetzt wird. Es ist
und aus Formel 4 und 9
Damit wird
worin d der Durchmesser des Verseilelementes ist. Bezeichnet:
Beide Formeln führen selbstverständlich zum gleichen Ergebnis, wenn die entsprechenden
Werte eingesetzt werden.
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Die nach der Erfindung erzielte verdrehungsfreie Verseilung verbessert
die elektrischen Eigenschaften der Fernmeldeleitung. Auf diese Weise wird das Nebensprechen
sowohl zwischen Sprechkreisen innerhalb der Adergruppen als auch zwischen solchen
verschiedener Adergruppen herabgesetzt.