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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von papierkunststoffisolierten elektrischen Leitern.
Die Isolation der bekannten papierisolierten elektrischen Kabel besteht aus einer Anzahl von Papierstreifen oder -bändern, die mittels einer Papierbändermaschine in konzentrischen, schraubenförmigen Lagen auf den oder die Kabelleiter aufgewickelt werden, wobei die nebeneinanderliegenden Wicklungen einer jeden Lage derart aufgebracht werden, dass die Kanten der Papierbänder einen geringen Abstand voneinander aufweisen. Es wird dadurch erreicht, dass sich die Papierbänder bei Verbiegungen des Kabels seitlich verschieben können und dass als
Folge hievon Falten und Stauchungen der Papierisolation, insbesondere bei grossen Isolierschichtdicken vermieden werden. Bei diesem bekannten Verfahren ist es erforderlich, nach Abschluss der Bewickelung den umwickelten Leiter oder das Kabel in einem Vakuumgefäss zu trocknen.
Hiebei werden durch Wärmezufuhr und
Drucksenkung die Feuchtigkeitsreste aus der Papierisolation entfernt, worauf die Isolierung mit Isolierölen oder synthetischen Stoffen getränkt und imprägniert wird. Ein verbessertes mehrlagiges Isolierpapier ist durch die deutsche Offenlegungsschrift 1765011 bekanntgeworden.
Bei der Herstellung von kunststoffisolierten Kabeln oder Leitungen wird vorwiegend PVC oder Polyäthylen durch einen Extruder auf den oder die Kabelleiter aufgebracht. Bei diesem Verfahren ist-vor allem bei grösseren Isolierstoffdicken-die Bildung von Hohlräumen innerhalb der Isolierstoffschicht zu unterbinden. Auch kleine Poren können innerhalb kurzer Zeit zum Durchschlag führen, wobei besonders zu beachten ist, dass der sogenannte"Selbstheilungseffekt", der bei papierisolierten Kabeln auftreten kann, bei kunststoffisolierten Kabeln zur Gänze wegfällt.
Eine beginnende Ionisierung in einem Hohlraum der Isolierung kann zufolge der sie begleitenden örtlichen Erwärmung ein Nachfliessen der Kabeltränkmasse und damit die Ausfüllung des
Hohlraumes, d. h. seine Heilung, bewirken, wenn die Isolierung aus geschichtetem Papier besteht, bei
Kunststoffisolation kann ein derartiger Vorgang naturgemäss nicht stattfinden. Dem gegenüber stehen die andern
Vorteile der Kunststoffisolierung, u. zw. geringere Verluste und kleineres Gewicht. Ein Verfahren zur Herstellung von Isolierschichten von Kabeln, welches die Vorteile sowohl der Papier- als auch der Kunststoffisolierung vereinigt, bringt mithin einen echten technischen und wirtschaftlichen Vorteil mit sich.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines papierkunststoffisolierten Kabels anzugeben, bei welchem die Kombination der Vorteile einer jeden Isolationsart zu einer Verbesserung aller wesentlichen Eigenschaften führt.
Die Erfindung besteht darin, dass zur Isolierung eine Verbundfolie, die aus einem mit einer
Heissschmelzmasse überzogenen vorgetrockneten und vorimprägnierten Papierband hergestellt ist, in zum Leiter konzentrischen, schraubenförmigen Lagen derart auf den Leiter aufgewickelt wird, dass zwischen den seitlichen
Begrenzungsflächen einer jeden Windung dieser Verbundfolie ein vorgebbarer Abstand in Längsrichtung des
Leiters eingehalten ist und dass die Zugspannung, unter der die Verbundfolie während des Aufwickelns steht, zur Wahl des zu erzielenden Wertes der Dielektrizitätskonstante veränderbar ist.
Die Herstellung des zur Isolierung verwendeten, mit einer Heissschmelzmasse überzogenen Papierbandes ist Gegenstand eines gesonderten Schutzbegehrens.
Da sich mit dünneren Verbundfolien insgesamt günstigere Ergebnisse erzielen lassen, ist es vorteilhaft, solche zu verwenden, wobei zur Erreichung der erforderlichen Isolationsdicke mehrere Lagen der Verbundfolie nacheinander auf den Leiter aufgebracht werden.
Die bei notwendiger längerer Lagerung vor der Verwendung bestehende Gefahr von Veränderungen der Eigenschaften durch Atmosphärilien kann dadurch ausgeschaltet werden. dass die Verbundfolie allseits mit Heissschmelzmasse überzogen ist.
Die mit der Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens verbundenen Vorteile seien nachfolgend angeführt. Da mit der Verbundfolie die Tränkmasse in die Isolation eingebracht wird und durch den Aufwickelzug porenfüllend verteilt wird, entfällt das bisher nach Abschluss der Bewicklung erforderliche Trocknen der umwickelten Leiter der Kabel in einem Vakuumgefäss sowie deren nachfolgende Tränkung und Imprägnierung mit Isolierölen oder synthetischen Stoffen.
Durch die Verwendung der erfindungsgemässen Verbundfolie, die die Imprägnierflüssigkeit enthält, wird eine Isolation gewonnen, die die Vorteile der getränkten Papierisolierung-Ausfüllung etwaiger Hohlräume, in denen eine Ionisierung beginnt, zufolge des Fliessens der Tränkmasse wegen der mit der beginnenden Ionisierung verbundenen lokalen Erwärmung-mit den Vorteilen der Kunststoffisolierung-geringer Verluste und geringes Gewicht-verbindet.
Wegen der vollständigen oder nahezu vollständigen Abdichtung des den Kern der Verbundfolie bildenden getränkten Papierbandes ist auch nach längerer Lagerung der Verbundfolie beim Aufwickeln keine Abweichung in der Relation von Integraler Dielektrizitätskonstante und Zugkraft zu erwarten.
Zur Verdeutlichung des Erfindungsgedankens ist nachfolgend eine Ausführungsform einer Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens dargestellt. In Fig. l ist eine Kabelseele (1) dargestellt, die durch eine Papierbändermaschine (2) mit einer Anzahl von Papierbandspinnern (3) läuft. Zur Vereinfachung der Darstellung sind nur zwei Papierbandspinner (3) dargestellt, obwohl übliche Papierbändermaschinen bis zu 20 Spinner (3) aufweisen, die jeweils mit 12 Bandhaltern (4) ausgestattet sein können. Neben Papierbändern und - streifen können in einer derartigen Anordnung auch andere formähnliche Isolierstoffbahnen, beispielsweise
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Papier-Kunststoff-Folien zur Bewickelung eingesetzt werden.
Das im folgenden beschriebene Verfahren geht von jener Ausführungsform des Erfindungsgedankens aus, nach welcher das mit der Heissschmelzmasse überzogene Papierband, also die Papier-Kunststoff-Folie, vorgetrocknet und vorimprägniert ist.
Durch das Aufspinnen derartiger Papierfolien auf den oder die Kabelleiter ergibt sich das in Fig. 2 dargestellte Spinnbild. Als Folge der Zugspannung beim Aufwickeln ergibt sich eine Verdichtung der Umspinnung von etwa 10%, d. h., das Raumgewicht der Isolation erhöht sich mit sinkender Wandstärke. Durch die Kompression der auf die Kabelseele auflaufenden Papierfolie (5) tritt die Imprägnierungsflüssigkeit aus der Folie aus und tränkt die Fugen (6) zwischen den einzelnen Windungen.
Durch Regelung der Zugspannung kann somit auf einfache Weise einerseits die Verdichtung der Isolation, anderseits in Abhängigkeit hievon die aus der aufgewickelten Folie-5-austretende Imprägnierungsftüssigkeitsmenge bestimmt werden, deren Grösse so gewählt wird, dass die Fuge --6-- zwischen den einzelnen Windungen zur Gänze durch sie ausgefüllt wird. Im beschriebenen Fall verringert sich das üblicherweise auftretende Papiervolumen als Folge der erhöhten Zugspannung während des Umspinnens um etwa 10%. Dieser Volumsdifferenzbetrag wird als freie Imprägnierungsflüssigkeit zwischen den einzelnen Papierlagen abgelagert. Das normale Fugenvolumen von etwa 5 bis 6% wird zur Gänze von der Imprägnierungsflüssigkeit ausgefüllt.
Eine Erhöhung des Fugenvolumens, die nach dem Gesagten ebenfalls denkbar schiene, könnte zu unerwünschten Hohlraumbildungen führen.
Der Querschnitt der zur Umspinnung verwendeten Papierfolie ist in Fig. 3 dargestellt. Im vorliegenden Fall
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Heissschmelzmasse allseitig umgeben. Es ist naheliegend, dass auch Bänder, welche nur an ihren Breitseiten beschichtet sind, so wie sie etwa durch Längszerschneiden einer breiteren beschichteten Papierbahn entstehen, für die erfindungsgemässe Verfahrensweise geeignet sind.
In Fig. 4 ist dargestellt, wie bei einem Spinnbild nach Fig. 2 die Tränkung der Fugen--6-- zustandekommt. Es ist bekannt, dass unter Zug aufgesponnene Papierbänder einer Verdichtung von etwa 10% unterliegen. Als Folge dieser Verdichtung entweicht das Imprägniermittel --7-- aus dem zusammengepressten Papierband als Folge des Aufreissens der Heissschmelzmasseschicht--9--und füllt die zu beiden Seiten des Papierbandes vorhandenen Fugen--6--. Durch entsprechende Wahl des Imprägnierungsmittels, die Gegenstand eines gesonderten Schutzbegehrens ist, kann der Relativanteil von Kunststoff in der Isolierung verändert und vorbestimmt werden. Die Kabelisolation besteht somit aus einem Mischdielektrikum, welches je nach der Wahl der Rohstoffe als Papier oder Papier-Kunststoff klassifizierbar ist.
Nach dem vorstehend Gesagten ergibt sich, dass die vom Aufwickelzug abhängige Verdichtung bei Annahme eines konstanten Fugenabstandes und gleicher Grundstoffe die Dielektrizitätskonstante der Isolation massgeblich beeinflusst, dass also durch die Wahl der Aufwickelspannung auch die Dielektrizitätskonstante der Isolation in vorgebbaren Grenzen veränderbar ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von papierkunststoffisolierten elektrischen Leitern, d a d u r c h g e k e n n - zeichnet, dass zur Isolierung eine Verbundfolie, die aus einem mit einer Heissschmelzmasse überzogenen vorgetrockneten und vorimprägnierten Papierband hergestellt ist, in zum Leiter konzentrischen, schraubenförmigen Lagen derart auf den Leiter aufgewickelt wird, dass zwischen den seitlichen Begrenzungsflächen einer jeden Windung dieser Verbundfolie ein vorgebbarer Abstand in Längsrichtung des Leiters eingehalten ist und dass die Zugspannung, unter der die Verbundfolie während des Aufwickelns steht, zur Wahl des zu erzielenden Wertes der Dielektrizitätskonstante veränderbar ist.
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