STAND DER TECHNIK In den vergangenen zehn Jahren hat das Kabeleinblasen in Schutzrohre zunehmend Bedeutung gewonnen. So werden Kabel mit optischen Fasern bzw. schwere Kabel mit Kupferleitern in Schutz- rohre mit Durchmessern bis zu etwa 65 mm eingeblasen bzw. ein- gezogen. Beim Einblasen der Kabel wird indessen nur ein Teil der aufgewendeten Energie genutzt, so daß sich abhängig von der Anzahl und Leistung der verwendeten Kompressoren ein Wirkungs- grad von weniger als 3t ergibt.

Es wird zur Erläuterung der nachfolgenden Angaben von physika- lischen und technischen Größen einschließlich Maßeinheiten, so- wie Parametern auf das Erläuterungsblatt am Ende der Beschrei- bung verwiesen.

1. Die Kabeleinblastheorie gründet sich auf der technischen Strömungslehre, die jeden Prozeß ausschließlich anhand seiner Energie-/Leistungsbilanz betrachtet. Jeder andere Zutritt stellt keine vollständige technische Lösung dar. 2. Der theoretisch-physikalische Aspekt, welcher besagt, daß beim Kabeleinblasen ein bestimmter Druckabfallgradient je Längeeinheit unerläßlich ist, ist in der EP-A-0 108 590, in"The Blown Fiber Cable", von S. Hornung et al., IEEE Journal on Se- lected Areas in Communications, Bd. SAC-4, Nr. 5,1986, S.

679 bis 685 sowie in der EP-A-0 292 037, EP-A-0 756 186 und GB-A-2 190 457 behandelt. Reicht diese Bedingung aus ? Prak- tische Experimente zeigen, daß der maximale Gradient des Druckabfalls beim Kabeleinblasen ohne Kolben am Kabelanfang erzielt wird, wenn das Ende des Schutzrohrs offen ist. Des- wegen und im Falle des Einblasens von leichten Kabeln mit größerer Länge sind zwei Kompressoren mit großer Leistung bis zu 140 kW erforderlich. Es handelt sich also um eine Technologie, deren nutzbarer Leistungsgrad sehr gering ist und für die schwere und teuere Kompressoren und Lastkraft- wagen erforderlich sind.

3. Bei einer anderen Methode des Kabeleinblasens, die in der GB-A-2 122 367, US-A-4 185 809, EP-A-0 445 858, US-A-5 197 715, EP-A-0 251 129 und DE-A-42 02 310 beschrieben ist, liegt der Schwerpunkt auf der Benutzung eines dichten Kol- bens mit oder ohne zusätzlicher Öffnung zur Sicherstellung eines bestimmten Luftdurchflusses Der undichte Kolben am Kabelanfang soll den Luftdurchfluß durch das Rohr beschränken und damit einen bestimmten Luft- druckpegel im Kabel-/Schutzrohrraum bzw. eine bestimmte Zugkraft am Kabelanfang sicherstellen.

Theoretisch betrachtet ist dieses Konzept richtig. Reicht es aus ? Die praktische Erfahrung zeigt, daß die Verwendung des dichten Kolbens am Kabelanfang Probleme mit sich bringt. Warum ? 3.1 Für viele ist ein dichter Kolben eine Quelle der Zugkraft FKO am Kabelanfang. Das ist richtig. Abhängig vom Durch- messer des Schutzrohrs/Kabels sowie des Luftdrucks im Schutzrohr wird angenommen, daß diese Kraft zwischen 500 und 1500 [N] beträgt.

Andererseits bestimmt sich die Reibungskraft FR FR [N] ~10-y-y-m-L (2) Gesetzt den Fall, daß u =0,2 ; y=2,5 ; m=0,1 L=1000 [m] be- trägt, wäre FR500 [N]. Damit sollte die Bedingung FKo z FR erfüllt sein. Das ist jedoch nicht richtig, weil die Bedin- gung aus Punkt 4 außer acht gelassen wird.

3.2 Abhängig von der Ausführung des Kolbens und der Quetschung des Schutzrohr (5% bis 20*-.) entsteht zwischen dem dichten Kolben und dem Schutzrohr eine zusätzliche Reibungskraft/ Bremskraft, die bei einem Rohr mit 40 bis 65 mm 0 zwischen 500 [N] bis zu 2000 [N] betragen kann. Diese Werte können durch Messungen leicht überprüft werden.

Ein Beispiel aus der Praxis bestätigt dies deutlich : Der dichte Kolben war aus Plättchen aus weichem Material mit einem Durchmesser von 65 mm und Plättchen aus hartem Poly- amid (PA) mit einem Durchmesser von 58 mm gearbeitet. Nach- dem ein Kabel von einer Länge von 980 m mit einer Gesamt- masse von ~ 1200 [kg] eingeblasen wurde, waren die PA- Plättchen abgeschliffen und verbrannt. Die Frage lautet : Wieviel Nutzenergie wurde bei der Vernichtung der Plättchen verbraucht ? 3.3 Die Welligkeit von Schutzrohr 1/Kabel 2 sowie von Knie- stücken und Rohrquetschungen oder-verengungen 5 sind Punk- te, welche die Geschwindigkeit eines Kolbens 4 verringern, d. h. es treten längs des Schutzrohrs oszillierende Diffe- renzen zwischen der Kabelgeschwindigkeit vk und der Ge- schwindigkeit des dichten Kolbens VKO auf (siehe Fig. 4).

Solche Oszillationen führen in der Praxis zum Einreißen der Kabelziehstrümpfe 3.

3.4 Interessant ist die FR-A-2 577 724, die sich ebenfalls auf das Kabeleinblasen mit Hilfe eines dichten Kolbens bezieht.

Wenn der Druck pi am Rohranfang nicht an die pneumatischen Charakteristika des Systems Schutzrohr/Kabel und an und m [kg/m] angepaßt ist, können sich große Änderungen des Drucks und der Kabelgeschwindigkeit in der Funktion ne- gativ auf den Ablauf des Kabeleinblasens auswirken, wie z. B. in Fig. 5 veranschaulicht ist : "An den Punkten I und II entsteht ein Unterdruck, der die Fortbewegung des Kolbens zeitweise hemmt ; an den Punkten III und IV entsteht ein Uberdruck, der das Einreißen des Schutzrohrs/der Muffen verursachen kann ; große Geschwindigkeitsänderungen können das Kabel über- lasten bzw. es tritt ein vorübergehendes/dauerndes wel- lenförmiges Verbiegen des Kabels ein, das den Reibungs- faktor erheblich vergrößert.

3.5 Schlußfolgerung a) Der dichte Kolben, mit oder ohne zusätzliche Öffnung, ist ein unumgehbares Übel, das einen bestimmten Luftdruck im Raum des Schutzrohrs/Kabels sicherstellt. Gleichzeitig verursacht er einen wesentlichen Verlust der aktiven Kraft und stellt die Gefahr dar, daß das Kabeleinblasen wegen der Schutzrohrquetschung und wegen eines Unterdrucks gestoppt wird. Einfach gesagt, die Reichweite des Einblasens ist immer fraglich ! b) Das Kabeleinblasen müßte so gesteuert werden, daß die Kabelgeschwindigkeit entlang dem Rohr keine großen plötzli- chen Schwenkungen zeigt bzw. die Geschwindigkeit soll einen Wert von ~ 80 m nicht überschreiten. min 4. Warum wird in den genannten Veröffentlichungen zum Stand der Technik nicht mit der Kabelgeschwindigkeit vk operiert ? Warum haben gewisse Kabeleinblasgeräte auf dem Markt keine Kabelgeschwindigkeitsmeßvorrichtung ? Wenn das Kabel mit Hilfe einer Motorkabelziehwinde in das Schutzrohr eingezogen wird, wird die Motorleistung durch folgende Gleichung bestimmt : P [kW] FRVk (3) n und für FR=1000N ; vGO- ?"!--"1,=0,5 ist PpM=2kW.

Eine effektive Leistung von 1 kW wirkt auf den Kabelan- fang, was man durch die Wirkung der auf das Kabel wirkenden "unsichtbaren"Kraft von substituieren kann. Diese"Kraft"ist in der Motorwinde prä- sent.

Beim Kabeleinblasen ist die"unsichtbare Kraft"wesentlich geringer als im vorangehenden Fall, weil der Faktor y = auf auf die Kabeleinheitslänge von einem Meter zurück- geführt wird, während der Einfluß der Geschwindigkeit vk auch weiterhin vorhanden ist.

Ein Beispiel wie im Punkt 3.1 : FR=10#µFR=10#µ#y#m#X=10#0, 1#1=0,35#0, was eine effektive Reibungsleistung PR=FRvk=0, 3#1 erfordert. Die"unsichtbare Kraft"würde und für eine Länge von 1000 m wurde sie 18.000 N betragen.

Schlußfolgerung : Nur ein entsprechender Leistungsgradient an jedem Punkt des Schutzrohrs/Kabels kann ein zu- friedenstellendes Kabeleinblasen sicherstellen ! AUFGABE DER ERFINDUNG 1. Das Kabeleinblasen in ein Schutzrohr, das am Ende offen ist, ist ohne Kolbenbenutzung wirtschaftlich nicht gerecht- fertigt.

2. Da der dichte Kolben große Energieverluste verursachen kann und da immer die Gefahr besteht, daß der Kolben an Stellen, wo das Rohr gequetscht ist, steckenbleibt wird, sollte an- dererseits die Benutzung von Kolben vermieden werden.

3. Wie soll der Kabelanfang ausgeführt werden ? 4. Wie soll man die aktive Leistung am Kabel steuern ? DARSTELLUNG DER ERFINDUNG Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einem Verfahren und einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. 2 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

3. Wie soll der Kabelanfang ausgeführt werden ? Wie in Fig. 1 veranschaulicht ist, ist der Kabelanfang von einem Schrumpfkappe 6 umschlossen, und zwar abhängig davon, ob es sich um das Einblasen eines Kabels (a), zweier oder mehrerer Kabel (b) oder das Einblasen eines zweiten Kabels in ein Rohr 1 handelt (c), in welchem ein erstes Kabel schon eingebracht ist.

4. Wie soll man die aktive Leistung an Kabeln steuern ? 4.1 Grundbemerkungen zur Beschreibung der Leistungssteuerung a) Es wird eine stationäre, isothermische (T1=T2=T=kon- stant) und kompressible Luftströmung vorausgesetzt. b) Es wird der Einblasezeitpunkt betrachtet, als ob sich das Kabel schon am Rohrende befände.

4.2 Der Gradient der aktiven Leistung am Kabel im Punkt x und auf dem Längenabschnitt dx ist : dPdyxdPxdPsx (4)=+ <BR> dx dx dx Durch die Anwendung der gleichungen aus der technischen Strömungslehre kommt man zur praktischen Näherungsgleichung für den Leistungsgradienten : wobei pl= abs. Luftdruck am Rohranfang |bar = 105-N |, m = Faktor, der durch das System Schutzrohr/Kabel, d. h. durch DR, DK, L, X, Re, die Rauhigkeit des Schutz- rohrs/Kabels, bedingt ist. k2=a-b-c= dimensionsloser Koeffizient, der vom Verhältnis und abhängt, wobei sind.

Fig. 3 zeigt wobei der Verlauf von k2 im Punkt 5 erörtert wird.

4.3 Die Luftströmung durch das Schutzrohr wird mit Hilfe einer Regulationsarmatur 80 gesteuert (siehe Fig. 2), die am Rohrende eingebaut ist. Durch die Änderung des Verhält- nisses ändert sich auch der Druckpegel im Schutzrohr 50 bzw. der Faktor k2 (vgl. Fig. 3).

5. Die Kabelgeschwindigkeit als Funktion des Leistungs- gradienten : Reibungskraft ohne Einfluß des Luftstroms FR=10#µ#γ#m#x ; Reibungsleistung PR=FRvk ergeben als Gradient <BR> <BR> <BR> <BR> dPRx (6)<BR> =10#µ#y#m#vk dx Für ein erfolgreiches Kabeleinblasen müssen folgende Bedin- gungen erfüllt sein :

Daraus folgt p1#k1#k2#10#µ#Y#m#vk. <BR> <BR> <P>Für ein gegebenes System Schutzrohr/Kabel bei bekanntem pi folgt die Ablaufsanalyse der Gradientenleistung und für die relativen Werte (vgl. Fig. 3) : Je größer das Verhältnis und je kleiner das Verhältnis ist, desto größer ist ein entsprechender Wert und umgekehrt. dP<BR> <BR> Je größer in einem Kabelstreckenpunkt<BR> dx ist, desto mehr ist das Kabel im gleichen Punkt auf Zugkraft bela- stet.

In einem Augenblick auf ganzer Kabelstrecke x müssen zwei Bedingungen berücksichtigt werden: gleiche Kabelgeschwin- <BR> <BR> <BR> dP<BR> digkeit nichtgleicheLeistung.und <BR> <BR> dx Aber wie ? Mit einstellbarem Verhältnis mit gespei- cherter Energie im System Schutzrohr/Kabel und mit regulier- barer Schubkraft/Leistung auf Kabelende (Rohranfang)/Ka- belraupe.

6. Beispiele aus der Praxis, welche die Wirksamkeit des Kabel- einblasens ohne Verwendung des Kolbens und mit Anwendung einer Regulationsarmatur am Rohrende bestätigen, sind in unterstehenden Tabelle gegeben : PE-PE-Kabel m vk* Volumen L L#m Schutz-0 Kabel- [m/min] [m3/Kabel- [kg] rohr [mm] masse min] länge [kg/m] [m] 50/41 11-0, 08 62 4,6 3250 ~ 260 Glas- faser- kabel 50/41 21-0, 415 53 4+1,2= 1140 ~ 473 5,2 Metall- kabel 50/41 14-0,265 68- 1480- 390 Metall- kabel * Kabelgeschwindigkeit am Schutzrohrende ** Schutzrohr/Kabellänge vorgegebene Werte ZEICHNUNG Die Erfindung wird im folgenden weiter anhand von Ausführungs- beispielen und der Zeichnung beschrieben. Diese Darstellung dient lediglich zur Erläuterung der Erfindung und soll im ein- zelnen, ebenso wie die Zusammenfassung der Merkmale in den Un- teransprüchen, nicht zur Einschränkung der Erfindung herangezo- gen werden. In der Zeichnung zeigen : Fig. la eine schematische Ansicht eines mit einer Schrumpf- kappe abgeschlossenen Kabelanfangs, Fig. 1b eine schematische Ansicht zweier mit einer Schrumpf- kappe gemeinsam abgeschlossenener Kabelanfänge, Fig. lc eine schematische Ansicht zweier Kabel in einem Schutzrohr, von denen eines (2) schon eingebracht (verlegt) ist und das andere (2c) einen mit einer Schrumpfkappe abgeschlossenen Anfang hat und nachge- blasen werden muß, Fig. 2 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung gemmas der Erfindung, Fig. 3 ein Diagramm, das die Abhängigkeit des Koeffizienten k2 von der relativen Vorschublänge L für verschiede- ne Druckverhältnisse p2/pl zeigt, Fig. 4a und 4b eine Veranschaulichung des Kabelvorschubs bei normalem Verlauf und bei Verengungen und Biegungen des Schutzrohrs und Fig. 5 ein Diagramm, das Druckschwankungen bei dem Kabel- einblasvorgang mit Kolben veranschaulicht.

In der Zeichnung werden stets gleiche Bezugszeichen für gleiche Teile verwendet.

BESCHREIBUNG EINES AUSFUHRUNGSBEISPIELS Es wird zunächst auf Fig. la Bezug genommen, die ein einzuzie- hendes Kabel 2 zeigt, das an seinem Anfang mit einer Schrumpf- kappe 6 versehen ist, womit eine gleitende Kabelanfangsbewegung durch das Schutzrohr 1 gewährleistet wird.

Wenn das Kabel. einen kleinen Durchmesser gegenüber dem Schutz- rohrdurchmesser hat, dann kann man zwischen Kabel 2 und Schrumpfkappe 6 ein zusätzliches Material/Masse einbauen, um Kabelanfangsführung durch das Schutzrohr zu stabilisieren.

Fig. lb veranschaulicht den Fall, in dem zwei Kabel 2a und 2b zusammen eingeblasen werden. Hierzu sind die beiden Kabel- anfänge von einem gemeinsamen Schrumpfkappe 6'umschlossen.

Fig. lc zeigt wiederum in einem Ausschnitt eines Schutzrohrs 1 ein schon eingezogenes Kabel 2 und ein zweites Kabel 2c, das gerade mit der Geschwindigkeit v ; ; eingeblasen wird.

Ein Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung (mit der das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann) zum Ein- blasen von Kabeln ist in Fig. 2 gezeigt. Ein Kompressor 10 mit einer Vorrichtung 30 zur Messung der Luftströmung ist einem Kabeleinblasegerät 40 vorgeschaltet. In das Kabeleinblasegerät 40 ist ein Kabel 2 eingeführt. Ein Meßgerät 90 ist zur Messung der Vorschubgeschwindigkeit des Kabels 2 vorgesehen. Mittels einer Fräsvorrichtung 100 wird der Kabelmantel aufgerauht. Die größere Kabelmantelrauhigkeit wirkt sich positiv auf die Lei- stungsverteilung zwischen Kabel und Schutzrohr bzw. zu- gunsten des Kabels aus. Der Anfang eines Schutzrohrs 50, in das das Kabel 2 eingeführt werden soll, ist am anderen Ende in das Kabeleinblasegerät 40 eingesteckt. Je ein Manometer 60 und 70 ist am Anfang und Ende des Schutzrohrs 50 (im veranschaulichten Beispiel mittels einer Muffe) eingebaut. Dem Schutzrohr 50 nach- geordnet befindet sich eine Regulationsvorrichtung (Armatur) 80, die den Luftdurchfluß durch das Schutzrohr und das Ver- <BR> <BR> <BR> dP<BR> pzpl bzw. andert.

Eine mögliche Realisierung eines solchen Einblasverfahrens kann einen kleinen Kompressor in Kofferausführung mit einer Leistung von bis zu 40 kW, einem Druck pi bis zu 7 bar (Luftdurchfluß bis zu 5 m3/min) umfassen. Der Kompressor kann in ein Kraft- fahrzeug eingebaut werden, das 2+3 Plätze für Montagepersonal und Raum zur Unterbringung des Einblasgerätes, von Werkzeug etc. umfaßt.

ERLÄUTERUNGEN -Rohrreibungskoeffizient p = Luftdichte te<BR> <BR> V = Volumendurchfluß/Luftdurchfluß bei absolutem Atmos- phärendruck c =mittlere Luftgeschwindigkeit absoluterAtmosphårendruck[bar=105#N/m2]po= statischerdruck[bar=105.N/m2]ps= ##c2<BR> Pdy = dynamischer Luftdruck<BR> <BR> <BR> <BR> 2 DR = Rohrduchmesser [m] DK = Kabeldurchmesser [m] D=hydraulischer Durchmesser [m] L = Kabellänge [m] <BR> <BR> A = Querschnitt des freien Raums Schutzrohr/Kabel [m2]<BR> c#D<BR> <BR> <BR> Re = Reynolds-Zahl<BR> v PR = Reibungsleistung [W] P =Gesamtleistung am Kabelmantel # #c2<BR> <BR> dynamischePd= Druckleistung #V[W]<BR> 2 statischeDruckleistungPs= Vk = Kabelgeschwindigkeit absoluterDruckamRohranfang[bar=105#N/m2]p1= <BR> <BR> absoluterDruckamRohrende[bar=105#N/m2]p2= m =spezifische Kabelmasse Wirkungsgrad#= kinematischeviskosität#= IL = Gleitreibungsfaktor -integraler Gleitreibungsfaktor y = µi/µ = Faktor, der negative Einflüsse des welligen Schutzrohrs/Kabels infolge von Krümmungen, Rohrquet- schung, Temperatur etc. integriert FKO = Zugkraft am Kolben [N] FR = Reibungskraft bezogen auf den Kabelanfang und ohne po- sitive Wirkung der Luftströmung [N]