Verfahren für die Herstellung von Erzeugnissen mit gegeneinander isolierten elektrischen Leitern und nach diesem Verfahren hergestellter isolierter Leiter. Die Erfindung bezieht sich auf ein Ver fahren für ,die Herstellung von Erzeugnissen mit gegeneinander isolierten elektrischen Lei tern, und auf einen isolierten Leiter, her gestellt nach diesem Verfahren.
Der Grund, weshalb verschiedene feste Isoliermaterialien, wie Kautschuk, bisher nicht oder wenig für Hochspannungszwecke verwendet worden sind, ist die Schwierigkeit, sie genügend an den Leiter anschliessen. zu lassen. Sehr kleine, zwischen dem Leiter und der Kautschukisolation sich befindende, luft leere oder Luft oder andere Gase, gegebenen falls von niedriger Spannung, enthaltende Räume- verursachen sehr starke elektrische Felder, Ionisation, Ozonbildung und schnelle Zerstörung der Kautschukisolation.
Der artige, durch eine mangelhafte Verbindung zwischen Isoliermaterial und Leiter ver- ursachte dünne Luftschichten können auch oft während des Betriebes entstehen;
wenn es sich zum Beispiel um einen Durchfüh- rungsi@solator handelt, der aus bakelisierten Papierschichten mit zwischen denselben zur Regelung .der Potentialverteilung angeord neten Schichten Zinnfolien aufgebaut ist, wobei das ganze unter Erhitzung zusammen- gepresst ist, so haben zwar die isolierenden Papierschichten eine ausreichende Durch schlagfestigkeit;
-die Verbindung zwischen dem Isoliermaterial und dem Zinnfolieleiter ist aber nicht einwandfrei, jedenfalls nicht nach längerem Betriebe, da durch die wieder holten Temperaturwechsel das Material sich fortwährend ausdehnt und wieder schrumpft. Auch in der Hochspannungskabeltechnik tritt diese Unannehmlichkeit in hohem Masse in Erscheinung. Im allgemeinen kann man behaupten, dass es nicht das Isoliermaterial selbst ist, das die zuzulassende Belastung bestimmt, sondern dass es diejenigen Stellen sind, wo das Isoliermaterial fehlt.
Es war von grosser Bedeutung, eine Lösung für dieseSchwierigkeit zu Enden,dabestimmte Kautschuksorten eine sehr hohe Durchschlag festigkeit, und zwar von 30 bis 40 Kilovolt pro Millimeter besitzen. Diese Eigenschaft konnte aber nicht praktisch ausgenutzt werden, so lange keine Methode bekannt war, den Lei ter derart an die Kautschukisolation an schliessen zu lassen, dass -die Bildung von Ozon vermieden wurde.
Erfindungsgemäss vereinigt man isolie rende und leitende Schichten, worauf man diese Schichten in eine einzige zusammen hängende Masse überführt, so dass die Schich ten innig aneinander haften. ' Falls man die erste auf dem Leiter an geordnete Schicht durch Beimischung von geeigneten Füllstoffen leitend macht, so kann man den Vorteil erreichen, dass etwaige Luft räume bezw. mehr oder weniger luftleere Räume zwischen dem Leiter und dem Iso lator keine Ionisierung, Ozonbildung und da durch keine schnelle Zerstörung des Isolations materials herbeiführen können.
Etwaige Räume zwischen dem Leiter und der ersten Sehicht aus Isolationomaterial sind harmlos, weil sie sich nicht im elektrischen Felde be finden. Jene erste .Schicht würde dann das Potential des Leiters haben oder kann gege benenfalls selbst den Leiter bilden.
Mit .dem beschriebenen Verfahren kann man auch noch andere Vorteile erreichen. Man erhält zum Beispiel ein Kabel nach 0'Gorman, indem man die dielektrischen Konstanten der Isolationsschichten von innen nach aussen abnehmen lässt. Durch die Ab wesenheit von Luft- oder Gaseinschlüssen bewirkt man, dass' das 0'Gorman-Prinzip seine volle Bedeutung erhält.
In jedem besonderen Fall ist die erfin dungsgemässe Behandlung derart, dass die Schichten von verschiedener Beschaffenheit schliesslich eine kontinuierliche festzusam menhängende Masse bilden.
Falls die Isolation aus Kautschuk besteht, kann man die Kautschukschichten, insbeson dere die leitend gemachten Kautschukschich ten erhalten :durch Ausfällen aus oder durch Eindämpfen von einer Dispersion bezw. einer Lösung von Kautschuk, gegebenenfalls unter Zumischung von Füllstoffen.
Die Lösung bezw.,die Dispersion kann auf die zu beklei dende Fläche gebracht werden durch Auf -schmieren oder in anderer Weise; diese Be handlung kann mehrere Male wiederholt wer den, falls man eine stärkere Schicht wünscht. Vorzugsweise verwendet man Lösungen in flüchtigen Lösungsmitteln, wobei das Lö sungsmittel nach dem - Aufbringen .der Lö sung Gelegenheit hat, ganz oder teilweise zu verdampfen. Man kann aber auch Lösungen von Kautschuk in nichtflüchtigen Lösungs mitteln, zum Beispiel pflanzlichen Ölen be nutzen.
INTach dem Anbringen werden die Kautschukschichten durch Vulkanisation in. den festen Zustand übergeführt und zu einem festzusammenhängenden Ganzen verarbeitet. Bei dem beschriebenen Anbringungsverfah- ren ist es ausgeschlossen, dass Gas oder Luft zwischen den aufeinanderfolgenden Schich ten eingeschlossen wird oder dass luftleere Räume gebildet werden.
Ausser Kautschuklösungen kann man weiter auch mit den leitenden Füllstoffen vermischte Kautschukemulsion, insbesondere Latex benutzen.
Dieses Verfahren ist zumal dort von grosser Bedeutung, wo- man eine dünne Schicht leitenden Kautschuks wünscht, da .dieser Stoff -sehr zäh ist und in einer andern be kannten Weise nicht in einer .dünnen Schicht angebracht werden kann. Mit dem neuen Verfahren kann man ohne jegliche Schwie- rigkeit .Schichten. erhalten, deren Dicke weit unterhalb 1,4 mm liegt.
Anstatt Kautschuk können auch andere Isolationsmaterialien verwendet werden, wie Lacke, Kunstharze, Ebonit und dergleichen. Ebenso wie Kautschuk können diese Stoffe durch Zumischung von leitenden Füllstoffen leitend gemacht werden; weiter können ge gebenenfalls auch noch andere Füllstoffe, wie zum Beispiel Faserstoffe, zugesetzt wer den.
Man kann dabei auch derart vorgehen, dass Papierschichten in bekannter Weise mit Kunstharzen getränkt werden; der - leitende Teil der Papier-Kunstharzmasse wird zum Beispiel dadurch hergestellt, dass man einen Teil des Papiers imprägniert mit einer Kunstharzmasse, die den leitenden Stoff in gleichmässiger feiner Verteilung enthält, wäh rend der übrige Teil der Papiermasse mit der keine leitenden Stoffe enthaltenden Kunstharzmasse behandelt wird. Das Kunst harz bildet dabei eine zusammenhängende Masse, die teilweise durch die zugesetzten leitenden Stoffe leitend geworden ist.
Durch Auflösung der leitenden Bakelit- misehung kann man auch einen leitenden Bakelitlack herstellen. Zu diesem Zweck ist insbesondere eine mit sehr fein verteiltem Graphit als Füllmaterial vermischte Lösung von Bakelit A geeignet.
Dieses Verfahren hat sich auch für das Leitendmachen von. andern Lacken, wie zum Beispiel Schellack, Zellonlack usw. bewährt.
Für die Herstellung leitend gemachter Stoffe können auch isolierende Pressmateria- lien benutzt werden. Diese Materialien be stehen im allgemeinen aus einer verhältnis mässig geringen Menge eines Bindemittels (z. B. Harz, Pech, Kohlenwasserstoffe, As phalt usw.), einer ebenfalls geringen Menge eines Faserstoffes (insbesondere Asbest- fasern, auch Papierzellstoff, Holzmehl und dergleichen) und einer grossen Menge eines Füllstoffes (zum Beispiel,Quarzpulver, Kao lin, Flussspat und dergleichen).
Indem nun das Füllmaterial ganz oder teilweise durch ein leitendes Füllmaterial ersetzt wird, kann eine genügend grosse Leitfähigkeit des Iso liermaterials erzielt werden.
Es ist nicht notwendig, dass das Isolier- material und das leitend gemachte Isolier material, abgesehen von den zugesetzten lei tenden Stoffen, genau dieselbe Zusammen setzung haben; sie können auch verschieden zusammengesetzt sein, wenn nur die Ver- wandschaft zwischen dem Material der lei tenden und der isolierenden Schicht derart ist, dass dieselben nach der Herstellung des Erzeugnisses einen vollkommenen Zusammen hang aufweisen.
Im allgemeinen wird man für jeden Fall die Herstellungsweise des aus dem Leiter und dem Isoliermaterial .bestehenden Ganzen der art wählen, dass die Bildung eines allmäh lichen Überganges vom Leiter zum Isolier material in der Grenzschicht zwischen den selben möglichst gefördert wird.
Falls .das Isolationsmaterial aus einem Lack oder einem Harz besteht, erhält man ein zusammenhängendes Ganzes von Schichten verschiedener Beschaffenheit, indem man die Schichten alle oder zum Teil herstellt durch Ausfällen oder Eindämpfen einer Dispersion bezw. einer Lösung, welcher gegebenenfalls Füllstoffe zugesetzt sind, wobei die Schich ten schliesslich durch Erwärmung in den festzusammenhängenden Zustand übergeführt werden können.
Falls man eine Pressmasse, als Isolations- material verwendet, bringt man beispielsweise die Schichten alle oder zum Teil im nieder geschmolzenen oder durch Erwärmung pla stischen Zustand an, wobei die .Schichten bei Abkühlung in den fest zusammenhängenden Endzustand kommen.
Als leitende Füllstoffe können zum Bei spiel die verschiedenen Formen des Kohlen stoffes, wie Russ oder Graphit, oder auch Metalle verwendet werden.
Es wurde gefunden, dass die Kohlenstoff mengen, die man zusetzen kann, stark von .der Korngrösse, sowie von der Art des Koh lenstoffes abhängig sind. Bei Verwendung bestimmter Kautschuksorten ist es möglich, eine Mischung von zum Beispiel 70 % Koh lenstoff und 30 % Kautschuk herzustellen, die noch verhältnismässig leicht gewalzt und vulkanisiert werden kann. Das erzielte Pro dukt besitzt noch in genügendem Masse die mechanischen Eigenschaften des Kautschuks, um für besondere Zwecke benutzt werden zu können.
Einige dieser Verwendungsmögiich- keiten werden unten näher beschrieben wer den; der kleinste spezifische elektrische Gleichstromwiderstand, welchen man erhal ten kann, isst von der Grössenanordnung von 1 Ohm pro cm'.
Der spezifische Widerstand der meisten Widerstandsdrähte ist von der Grössenordnung von 10 -' Ohm pro cm', derjenige der normalen Kautschuksorten, die als Isoliermaterial benutzt werden, von der Grössenordnung von 10" Ohm pro cm'. Aus diesen Zahlen geht hervor, .dass der so leitend gemachte Isolierstoff zu den elektrischen Lei tern .gerechnet werden soll.
Das erfindungsgemässe Verfahren hat be sondere Vorteile bei Kabeln mit fester ela stischer Isolation, insbesondere mit leiten den Zwischenschichten und mit von aussen gesteuerter .Spannungsverteilung im Dielek- trikum.
Eine vorteilhafte Ausführung eines Ka bels nach :den obigen Gesichtspunkaen erhält man, indem man die Schichten aus leitend gemachtem Isolationsmaterial aufträgt auf Gewebeschichten, welche in geeigneter Weise auf der Grundschicht angebracht sind. -Beim Anbringen .der äussern leitenden Schicht ord net man beispielsweise zuerst ein Gewebe band auf die unvulkanisierte Isolation an, tränkt dieses Band anschliessend mit :dem leitendgemaehten Isolationsmaterial und un terwirft schliesslich das Ganze der endgül tigen Behandlung.
Bei Kautschuk ist zum Beispiel der letzte Schritt wieder das Zusam- menvulkanisieren des Ganzen.
Ausführungsbeispiele des Verfahrens nach der Erfindung werden jetzt erläutert werden anhand der beiliegenden Zeichnung, welche beispielsweise einige erfindungsgemässe Aus führungsformen zeigt, und zwar zeigen die Fig. 1 und 2 ein mit Kautschuk isoliertes Kabel gemäss der Erfindung. In diesem Kabel bestehen ein oder mehrere Leiter ganz oder teilweise aus leitendem Kautschuk.
Der Ausdruck "Leiter" umfasst dabei sowohl .die eigentlichen stromführenden Leiter, wie den gegebenenfalls vorgesehenen Erdmantel und /oder Zwischenmantel bezw. Zwischen- mäntel.
Gemäss den Figuren liegt auf dem Kup ferkern 1 eine dünne Schicht leitenden Kaut schuks 2; diese ist in unvulkanisiertem Zu stand angebracht. Bei .der Herstellung des Kabels ordnet man um diese .Schicht aus nicht vulkanisiertem, leitendem Kautschuk die Kautschukschicht 3 an, welche die. eigent liche Isolation bilden soll und gleichfalls in nicht vulkanisiertem Zustande aufgetragen wird. Schliesslich kann man noch eine wei tere dünne Schicht 4 aus leitendem Kaut= schuk vorsehen, welche dann mit dem et-,va vorhandenen Bleimantel oder einer andern leitenden Umhüllung den Erdmantel bildet.
Das Ganze wird nun zusammenvulkanisiert, wobei zwischen dem leitenden und dem iso lierenden Kautschuk ein derart fester Zusam menhang entsteht, dass die Bildung von I%äu- men dazwischen verhindert wird. Das Ganze kann vulkanisiert. werden in dem 112e- ta,llmantel, wobei ein sehr guter Kontakt er zielt wird.
Die Fig. 3 und 4 zeigen eine Ausfüh rungsform dieses Kabels, welche benutzt wird für Röntgenapparate. Als Beispiel ist ein biegsames Kabel mit Hohlkern genom men. Der Leiter,6 kann dabei aus einem aus leitendem Kautschuk bestehenden dünnen Rohr, oder, wenn der Widerstand desselben zu hoch sein sollte, aus einer in einer Schicht leitenden Kautschuks angeordneten Einflechtung bestehen. 8 ist,die eigentliche Isolation, 9 der Aussenmantel aus leitendem Kautschuk, der noch durch eine Kupferum- flechtung 7 umgeben sein kann.
Die leitenden ,Schichten sowohl innen als aussen können bestehen aus einer Gewebe schicht, welche getränkt ist mit einer Lösung von leitendem Kautschuk. Das Lösungs mittel ist verdampft vor dem Anbringen der nächsten Schicht.
Das Leitendmachen der Gewebeschichten kann auch in :der Weise stattfinden, dass man ihnen Metalldrähte einarbeitet, wie überhaupt die Schichten aus Isolationsmaterial durch Anordnen von Metalleitern unterteilt werden können.
Es versteht sich, dass derartige Kabel konstruktionen auch ausgeführt werden kön nen mit einem andern Isolationsmaterial als Kautschuk.
Die beschriebenen Verfahren können überall dort angewandt werden, wo eine feste Verbindung zwischen Leiter und Isolation verlangt wird.
Die Möglichkeit, Kautschuk als Isolier material verwenden zu können, hat verschie dene Vorteile: 1. Kautschuk ist homogen und elastisch. Durch die durch Temperaturwechsel ver- ursachte Schrumpfung und Ausdehnung ent stehen keine Hohlräume in der Isolation, so dass die dadurch bedingte Ionisation, sowie zusätzliche dielektrische Verluste nicht auf treten.
z. Bestimmte Kautschukarten haben eine Durchschlagfestigkeit von 30 bis 40 Kilovolt pro mm; eine geringe Stärke .der Isolation ist daher schon genügend, da die zuzulassende Höchstspannung bedeutend höher liegt als diejenige für getränkte Papierschichten, in welchen sich Hohlräume ausbilden können. Die Ersparnis ist von grosser Bedeutung für Einphasenkabel, weil sich .dieselbe dabei auch auf,die teure Bronzearmierung erstreckt. Das Kabel wird nämlich wesentlich dünner.
3. Die dielektrische Konstante .des Kaut- schukes kann durch einfache Wahl der Füll stoffe zwischen 3 bi, 3,5 und 5 bis 6 variiert werden. Das Anordnen von mehreren Schich ten Isoliermaterials von nach aussen abneh mender dielektrischer Konstante ist also sehr leicht. In der Papierkabelindustrie sind zu diesem Zweck besondere Massnahmen erfor derlich (unter anderem das Pressen des Pa piers), die zu Schwierigkeit Veranlassung ge ben und nur eine teilweise Lösung bringen.
Die Verbindung zwischen den verschie- .denen Kautschukschichten ist sehr fest. vor ausgesetzt, dass man das Ganze vulkanisiert, wenn alle Schichten angebracht worden sind.
4. Es ist jetzt auch möglich, biegsame Kabel für sehr hohe Spannung für Röntgen zwecke herzustellen.
'5. Das Anordnen leitender Zwischen mäntel, die eine regelbare Spannungsvertei lung in dem Dielektrikum gestatten, kann in einfacher Weise ,dadurch stattfinden, dass man eine dünne Schicht Zeitenden Kaut schuks, die zur Herabsetzung des Widerstan des metallische Leiter, zum Beispiel Kupfer- drähte, enthalten kann, zwischen den Isolier schichten anbringt. Auch eine leitende Ge webeschicht mit eingearbeiteten Kupferdräh ten ist hier sehr zweckmässig.
Für das Anbringen der äussern Schicht aus. leitendem Kautschuk 4 auf die ,Schicht 3 aus nicht vulkanisiertem Isolationskaut schuk kann man den isolierten Leiter ein oder mehrere Male durch eine Lösung von Kautschuk in Benzol führen, welche mit Kohlenstoff in feiner Verteilung und gege benenfalls noch mit andern für die Vulkani- sation erforderlichen Stoffen versetzt ist. Nach dem Eintauchen des Kernes in der Lösung kann gegebenenfalls eine künstliche Trocknung stattfinden. Schliesslich wird das :Ganze nach einer der üblichen Methoden vulkanisiert.
Um jeden Kern bildet sich in dieser Weise eine sehr dünne leitende :Schicht, .die mit der Isolation fest verbunden ist.
Falls die Leitfähigkeit der dünnen lei- tenden .Schicht in .der Längsrichtung des Kabels zu klein sein sollte, um -den Lade strom einer Kabellänge ohne zu grosse Span- nungsabnahme abzuleiten, so kann die Leit fähigkeit der Schicht durch Anordnen einer dünnen Metallbandumwicklung -.oder in an derer bekannter Weise erhöht werden.
Einen Durchführungsisolator, wobei ein allmählicher Übergang von der Hartpapier isolation zu den Zinnfolienzwischenschichten und den Kupferleitern in erfindungsgemässer Weise herbeigeführt wird, kann man wie folgt erhalten: Die Zinnfolie bezw. der zentrale Durch führungsleiter kann erst mit einer sehr dün nen Graphitschicht bedeckt werden; sodann wird eine Schicht leitenden Bakelitlackes und weiter eine mit leitendem Bakelitlack ge tränkte Papierschicht auf das Metall aufge bracht. Gegebenenfalls können zwei oder mehr Schichten von abnehmender Leitfähig keit vorgesehen werden.
Um diese mit leiten dem Bakelitlack getränkten Papierschichten werden nun die in normaler Weise mit Ba kelit getränkten, isolierenden Papierschichten angeordnet. Das Ganze wird nach den üb lichen Methoden unter Druck erhitzt, wobei das Bakelit in den Endzustand C übergeht. Da das Bakelit in den leitenden und isolie renden Schichten eine kontinuierliche Masse bildet, wird eine sehr innige Verbindung zwi schen diesen Schichten erzielt, die auch nach wiederholtem Ausdehnen und Schrumpfen bestehen bleibt. Die zwischen der Metall oberfläche und,den leitenden Papierschichten gebildeten Hohlräume sind, wie oben erklärt wurde, in diesem Falle ganz harmlos.
.Statt mit Bakelit kann der Durehfüh- rungsisolator natürlich auch mit einem der andern genannten festen Isoliermaterialien ausgeführt werden, zum Beispiel mit Kaut schuk. Auf dem Leiter ordnet man dann eine Schicht aus leitendem Kautschuk an. Man kann dafür .Sorge tragen, dass die .Kapazi- täten der verschiedenen aufeinanderfolgenden Kondensatoren bestimmte Werte haben. Wer den keine leitenden Zwischenschichten be nutzt, so kann man verschiedene Kautschuk schichten mit nach aussen abnehmenden di- elektrischen Konstanten wählen.
Als letztes Ausführungsbeispiel wird ein Hochspannungskondensator beschrieben wer den, welcher mit Kautschuk isoliert ist.
Dieser Kondensator kann zum Beispiel dadurch zusammengesetzt werden, dass man zwei dünne, lange Streifen isolierenden Kautschuks und zwei ebenfalls dünne lange Streifen leitenden Kautschuks zusammen auf rollt. Das Aufrollen findet in unvulkani- siertem Zustand statt, und zwar derart, dass die Streifen leitenden und isolierenden Kaut schuks abwechselnd liegen und die leitenden Kautsehukschichten etwas hervorragen, der eine .Streifen an der einen Seite und der an- dereStreifen an der andern Seite;
das Ganze wird in einer Form vulkanisiert, derart, da3 .die links hervorragenden Ränder der leiten den Kautschukstreifen unter sich und ebenso ,die rechts hervorragenden unter sich sich vereinigen. In dieser Weise wird ein sehr guter Kondensator für sehr hohe Spannungen erzielt.
In allen den beschriebenen Fällen ist die Anwendung einer mit dem leitend gemachten Isolationsmaterial getränkten Gewebeschicht statt einer einfachen Schicht aus leitend gemachten Isolationsmaterial von grossem praktischem Nutzen.. Weiter kann es dabei vorteilhaft sein, in das Gewebe Metalldrähte einzuarbeiten, um die Gewebeschicht leitend zu machen. Das gilt insbesondere für leitende Schichten, welche nicht an einer Metallober fläche, zum Beispiel an dem Bleimantel oder dem Leiter anliegen und auch nicht mit einer besonderen Metallban.dumwicklung versehen sind.
Es versteht sich, dass :die Erfindung nicht beschränkt ist auf die angegebenen Ausfüh rungsformen und dass es sich insbesondere auch bezieht auf Kabel, Kondensatoren, Durchführungsisolatoren und dergleichen, wobei zwei oder mehr der genannten Isola- tionsmaterialien in Kombination Verwendung finden.
Process for the manufacture of products with mutually insulated electrical conductors and insulated conductors manufactured according to this process. The invention relates to a process for the production of products with mutually insulated electrical Lei tern, and to an insulated conductor made by this method.
The reason why various solid insulating materials such as rubber have not yet been used or little used for high-voltage purposes is the difficulty in connecting them sufficiently to the conductor. allow. Very small spaces between the conductor and the rubber insulation, empty air or air or other gases, if necessary of low voltage, containing spaces cause very strong electric fields, ionization, ozone formation and rapid destruction of the rubber insulation.
Such thin layers of air, caused by a defective connection between the insulating material and the conductor, can often arise during operation;
If, for example, it is a bushing insulator made up of bakelized paper layers with tin foil layers arranged between them to regulate the potential distribution, the whole being pressed together while being heated, the insulating paper layers have a sufficient impact strength;
-The connection between the insulating material and the tin foil conductor is not perfect, at least not after long periods of operation, because the repeated temperature changes cause the material to continually expand and shrink again. This inconvenience also occurs to a large extent in high-voltage cable technology. In general, it can be said that it is not the insulating material itself that determines the load to be allowed, but that it is those places where the insulating material is missing.
It was of great importance to end a solution to this difficulty, since certain types of rubber have a very high dielectric strength, namely from 30 to 40 kilovolts per millimeter. However, this property could not be used in practice as long as no method was known to connect the conductor to the rubber insulation in such a way that the formation of ozone was avoided.
According to the invention, insulating and conductive layers are combined, whereupon these layers are converted into a single coherent mass, so that the layers adhere closely to one another. 'If the first layer on the conductor is made conductive by adding suitable fillers, you can achieve the advantage that any air spaces or. more or less air-free spaces between the conductor and the insulator, no ionization, ozone formation and, as a result, no rapid destruction of the insulation material.
Any spaces between the conductor and the first layer of insulation material are harmless because they are not in the electrical field. That first layer would then have the potential of the conductor or, if necessary, can form the conductor itself.
The method described can also achieve other advantages. For example, a 0'Gorman cable is obtained by letting the dielectric constants of the insulation layers decrease from the inside to the outside. The absence of air or gas inclusions ensures that 'the 0'Gorman principle receives its full meaning.
In each particular case, the treatment according to the invention is such that the layers of different properties finally form a continuous mass that is firmly connected.
If the insulation consists of rubber, the rubber layers, in particular the conductive rubber layers, can be obtained: by precipitation from or by evaporation of a dispersion or. a solution of rubber, optionally with the addition of fillers.
The solution or the dispersion can be applied to the surface to be clothed by smearing on or in some other way; this treatment can be repeated several times if a thicker layer is desired. Solutions in volatile solvents are preferably used, the solvent having the opportunity to evaporate completely or partially after the application. But you can also use solutions of rubber in non-volatile solvents, for example vegetable oils.
After attachment, the rubber layers are converted into a solid state by vulcanization and processed into a firmly connected whole. With the application method described, it is excluded that gas or air is trapped between the successive layers or that air-free spaces are formed.
In addition to rubber solutions, it is also possible to use rubber emulsions mixed with the conductive fillers, in particular latex.
This process is particularly important where a thin layer of conductive rubber is desired, since this material is very tough and cannot be applied in a thin layer in any other known manner. With the new process, you can shift layers without any difficulty. obtained whose thickness is well below 1.4 mm.
Instead of rubber, other insulation materials can also be used, such as paints, synthetic resins, ebonite and the like. Just like rubber, these substances can be made conductive by adding conductive fillers; furthermore, other fillers, such as, for example, fibrous materials, can optionally also be added.
One can also proceed in such a way that paper layers are impregnated with synthetic resins in a known manner; The conductive part of the paper synthetic resin mass is produced, for example, by impregnating part of the paper with a synthetic resin mass that contains the conductive substance in an evenly fine distribution, while the remaining part of the paper mass is treated with the synthetic resin mass which does not contain conductive substances becomes. The synthetic resin forms a coherent mass that has partially become conductive due to the added conductive substances.
By dissolving the conductive Bakelite mismatch, a conductive Bakelite lacquer can also be produced. A solution of Bakelite A mixed with very finely divided graphite as a filler material is particularly suitable for this purpose.
This procedure has also been used for conducting. other lacquers, such as shellac, cellulose lacquer, etc.
Insulating pressed materials can also be used for the production of substances made conductive. These materials generally consist of a relatively small amount of a binding agent (e.g. resin, pitch, hydrocarbons, asphalt, etc.), an equally small amount of a fiber material (in particular asbestos fibers, including paper pulp, wood flour and the like) and a large amount of a filler (for example, quartz powder, kaolin, fluorspar and the like).
By replacing the filler material in whole or in part with a conductive filler material, a sufficiently high conductivity of the insulating material can be achieved.
It is not necessary that the insulating material and the insulating material made conductive, apart from the added conductive substances, have exactly the same composition; they can also be composed differently, if only the relationship between the material of the conductive and the insulating layer is such that they are completely related after the manufacture of the product.
In general, for each case, the production method of the whole consisting of the conductor and the insulating material will be chosen so that the formation of a gradual transition from the conductor to the insulating material in the boundary layer between the same is promoted as much as possible.
If the insulation material consists of a lacquer or a resin, a coherent whole of layers of different nature is obtained by producing all or part of the layers by precipitation or evaporation of a dispersion or respectively. a solution to which fillers are optionally added, the layers ultimately being able to be converted into the firmly coherent state by heating.
If a molding compound is used as insulation material, all or some of the layers are applied in the low-melt state or in the plastic state through heating, with the layers coming into their firmly coherent final state when they cool down.
The various forms of carbon, such as carbon black or graphite, or metals, for example, can be used as conductive fillers.
It has been found that the amount of carbon that can be added strongly depends on the grain size and the type of carbon. When using certain types of rubber, it is possible to produce a mixture of, for example, 70% carbon and 30% rubber, which can still be rolled and vulcanized relatively easily. The product obtained still has the mechanical properties of rubber to a sufficient extent to be able to be used for special purposes.
Some of these uses are described in more detail below; the smallest specific electrical direct current resistance that can be obtained is of the order of magnitude of 1 ohm per cm '.
The resistivity of most resistance wires is of the order of 10 "ohms per cm", that of the normal rubbers used as insulating material is of the order of 10 "ohms per cm". These figures show that the Insulating material made conductive in this way is to be included in the electrical conductors.
The method according to the invention has particular advantages in the case of cables with solid elastic insulation, in particular with conductive intermediate layers and with externally controlled voltage distribution in the dielectric.
An advantageous embodiment of a cable according to: the above points of view is obtained by applying the layers of insulating material made conductive to layers of fabric which are attached in a suitable manner to the base layer. -When attaching the outer conductive layer, for example, a fabric tape is first placed on the unvulcanized insulation, this tape is then soaked with: the conductive insulation material and finally the whole thing is subjected to the final treatment.
In the case of rubber, for example, the last step is again vulcanizing the whole thing together.
Embodiments of the method according to the invention will now be explained with reference to the accompanying drawing, which shows, for example, some embodiments according to the invention, namely FIGS. 1 and 2 show a rubber-insulated cable according to the invention. In this cable, one or more conductors are made entirely or partially of conductive rubber.
The term "conductor" encompasses both .the actual current-carrying conductors, such as the earth mantle and / or intermediate mantle that may be provided or Intermediate coats.
According to the figures, a thin layer of conductive rubber 2 is on the copper core 1; this is attached in unvulcanized to stand. During the manufacture of the cable, around this layer of non-vulcanized, conductive rubber, the rubber layer 3 is arranged, which the. should form actual insulation and is also applied in a non-vulcanized state. Finally, a further thin layer 4 of conductive rubber can be provided, which then forms the earth's mantle with the lead sheath or another conductive sheath.
The whole thing is now vulcanized together, creating such a firm connection between the conductive and insulating rubber that the formation of spaces between them is prevented. The whole thing can be vulcanized. are in the 112eta, ll jacket, whereby a very good contact is achieved.
3 and 4 show an Ausfüh approximately form of this cable, which is used for X-ray machines. As an example, a flexible cable with a hollow core is taken. The conductor 6 can consist of a thin tube made of conductive rubber or, if the resistance of the same should be too high, of a braid arranged in a layer of conductive rubber. 8 is the actual insulation, 9 the outer jacket made of conductive rubber, which can also be surrounded by a copper braid 7.
The conductive layers both inside and outside can consist of a fabric layer which is impregnated with a solution of conductive rubber. The solvent has evaporated before the next layer is applied.
The layers of fabric can also be rendered conductive in such a way that metal wires are worked into them, just as the layers of insulation material can be divided by arranging metal conductors.
It goes without saying that such cable constructions can also be carried out with an insulation material other than rubber.
The methods described can be used wherever a solid connection between conductor and insulation is required.
The possibility of using rubber as an insulating material has various advantages: 1. Rubber is homogeneous and elastic. The shrinkage and expansion caused by temperature changes do not create any cavities in the insulation, so that the resulting ionization and additional dielectric losses do not occur.
z. Certain types of rubber have a dielectric strength of 30 to 40 kilovolts per mm; a small thickness of the insulation is therefore sufficient, since the maximum voltage to be allowed is significantly higher than that for impregnated paper layers in which cavities can form. The saving is of great importance for single-phase cables, because it also extends to the expensive bronze armouring. The cable becomes much thinner.
3. The dielectric constant of the rubber can be varied between 3 bi, 3.5 and 5 to 6 simply by choosing the filler. The arrangement of several layers of insulating material with an outwardly decreasing dielectric constant is therefore very easy. In the paper cable industry, special measures are required for this purpose (including pressing the paper), which give rise to difficulties and only provide a partial solution.
The connection between the different rubber layers is very strong. assuming that the whole thing is vulcanized when all layers have been applied.
4. It is now possible to manufacture very high voltage flexible cables for X-ray purposes.
'5. The arrangement of conductive intermediate sheaths, which allow a controllable voltage distribution in the dielectric, can take place in a simple manner, in that one can contain a thin layer of rubber that can reduce the resistance of the metallic conductor, for example copper wires , between the insulating layers. A conductive Ge fabric layer with incorporated copper wires is also very useful here.
For attaching the outer layer. Conductive rubber 4 on the, layer 3 made of non-vulcanized Isolationskaut schuk one or more times the insulated conductor through a solution of rubber in benzene, which is finely divided with carbon and, if necessary, with other substances required for vulcanization is offset. After the core has been immersed in the solution, artificial drying can optionally take place. In the end it is: The whole thing is vulcanized using one of the usual methods.
In this way, a very thin conductive layer is formed around each core, which is firmly connected to the insulation.
If the conductivity of the thin conductive layer should be too small in the longitudinal direction of the cable in order to divert the charging current of a length of cable without too great a voltage decrease, the conductivity of the layer can be adjusted by arranging a thin metal tape wrapping. or be increased in any other known manner.
A bushing insulator, with a gradual transition from the hard paper insulation to the tin foil intermediate layers and the copper conductors is brought about in the inventive manner, can be obtained as follows: The tin foil or. the central lead through can only be covered with a very thin graphite layer; Then a layer of conductive Bakelite varnish and further a layer of paper impregnated with conductive Bakelite varnish is applied to the metal. Optionally, two or more layers of decreasing conductivity can be provided.
The insulating paper layers soaked in the normal way with Ba kelite are now arranged around these paper layers impregnated with the bakelite lacquer. The whole thing is heated under pressure according to the usual methods, with the Bakelite changing to the final state C. Since the Bakelite forms a continuous mass in the conductive and insulating layers, a very intimate connection between these layers is achieved, which remains even after repeated expansion and shrinkage. The voids formed between the metal surface and the conductive paper layers are, as explained above, quite harmless in this case.
Instead of Bakelite, the leadthrough insulator can of course also be made with one of the other solid insulating materials mentioned, for example with rubber. A layer of conductive rubber is then placed on the conductor. One can ensure that the capacitances of the various successive capacitors have certain values. If you do not use any conductive intermediate layers, you can choose different rubber layers with dielectric constants that decrease towards the outside.
As the last embodiment, a high-voltage capacitor is described who is insulated with rubber.
This capacitor can be assembled, for example, by rolling up two thin, long strips of insulating rubber and two thin, long strips of conductive rubber together. The rolling up takes place in the unvulcanized state, namely in such a way that the strips of conductive and insulating rubber lie alternately and the conductive rubber layers protrude somewhat, the one .strip on one side and the other strip on the other side;
the whole is vulcanized in a form in such a way that the edges protruding on the left unite the rubber strips underneath them and likewise the edges protruding on the right. In this way a very good capacitor for very high voltages is achieved.
In all of the cases described, the use of a fabric layer soaked with the insulating material made conductive instead of a simple layer of insulating material made conductive is of great practical use. It can also be advantageous to work metal wires into the fabric to make the fabric layer conductive. This applies in particular to conductive layers that are not in contact with a metal surface, for example on the lead sheath or the conductor, and are not provided with a special metal band.
It goes without saying that: the invention is not restricted to the specified embodiments and that it also relates in particular to cables, capacitors, bushing insulators and the like, two or more of the mentioned insulation materials being used in combination.