DE2005881B2 - Elektrisches Kabel mit erhöhtem Widerstand gegenüber Feuchtigkeit - Google Patents
Elektrisches Kabel mit erhöhtem Widerstand gegenüber FeuchtigkeitInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft elektrische Kabel mit erhöhtem Widerstand gegenüber Feuchtigkeit und
insbesondere ein koaxiales oder verseiltes Doppelkabel, bei dem das Isoliermittel zwischen den Leitern
gegenüber dem Eindringen von Feuchtigkeit in die Kabel geschützt ist
Die Wirksamkeit eines Kabels und seine Fähigkeit Signale in Ton- und Bildfrequenzbereichen sowie
elektrischen Strom in Stromverteilern wirksam zu übertragen, hängt weitgehend von dem Zustand des
Kabels ab. Obgleich viele Faktoren den Zustand eines im Betrieb befindlichen Kabels beeinflussen, ist der
Feuchtigkeitsgrad im Kabel wahrscheinlich der einzige und bedeutendste Faktor, welcher die Fähigkeit eines
Kabels, elektrische Signale wirksam zu übertragen, bestimmt Da viele Kabel in Bereichen hoher Feuchtigkeit
verwendet werden, z. B. bei unterirdischer Verlegung
in der Nähe von oder unterhalb des Grundwassers oder bei oder bei oberirdischer Verwendung, wo sie
Regen und Schnee ausgesetzt sind, ist eine Kabelkonstruktion erforderlich, weiche gegenüber Wasser und
anderen Formen von Feuchtigkeit undurchlässig ist.
Die Entwicklung von Außenmänteln aus Kunststoff auf Kabeln hat wesentlich dazu beigetragen, ein
Eindringen des Wassers in das Kabel zu verhindern. Obgleich derartige Außenmäntel aus Kunststoff gegenüber
Flüssigkeit undurchlässig erscheinen, ist dies nicht der Fall, wie sich aus dem Vorhandensein von
Feuchtigkeit im Kabel durch genaue Messung ergibt.
Bei jüngeren Entwicklungen in der Kabelherstellung wird ein zylindrischer Metallschutzschirm innerhalb des
Kunststoffmantels verwendet, um ein Eindringen von Feuchtigkeit in die Arbeitsstelle des Kabels mit zu
verhindern. Ein derartiges Kabel ist zum Beispiel in der US-PS 33 15 025 beschrieben. Es hat einen zylindrischen
Metallschutzschirm, der aus einem Metallstreifen besteht, der derart um den Kabelkern herum gefaltet ist,
daß seine Kosten zur Bildung einer Längsnaht einander überlappen, wobei die Naht durch ein klebriges
Polymeres verbunden ist. Die äußere Oberfläche des Metallschutzschirms kann vollständig mit einer Klebstoffschicht
versehen sein, die ihn mit der anschließenden Schicht verbindet. Obgleich der Metallschutzschirm
das Eindringen von Feuchtigkeit in das Kabel vermindert und wahrscheinlich für einige Kabelarten
ausreicht, z. B. für solche, die zur Übertragung von Signalen bei niederen (Ton) Frequenzen konstruiert
sind, ist das zum Verbinden der Längsnaht verwendete klebrige Polymere nicht undurchlässig und gestattet
kleinste Mengen von Feuchtigkeit in das Kabel einzudringen, wo sie sich in der Isolierung zwischen den
Leitern sammelt Ist die Isolierung gegenüber Feuchtigkeit empfindlich, wie z. B. ein Schaumkunststoff, kann
das Vorhandensein dieser kleinsten Mengen an Feuchtigkeit verheerende Ergebnisse erbringen. Obgleich
die Feuchtigkeit anfänglich dampfförmig sein kann, bewirkt ein Absinken der Umgebungstemperatur
eine Kondensierung des Dampfes in der Isolierung sowie die Bildung von Wassertropfen, wodurch das
durch die Leiter übertragene Signal völlig zerstört werden kann. Obgleich sich hermetische Schutzhüllen,
beispielsweise aus Blei oder Aluminium, zur Vermeidung eindringender Feuchtigkeit anstelle des Metallschutzschirms
mit der Längsnaht verwenden lassen, hat diese Art von Schutz viele Nachteile, da sie wesentlich
teurer, das sich ergebende Kabel wesentlich schwerer ist und das Kabel auch seine Elastizität verliert ι ο
Obgleich das Innere aller Kabelarten vorzugsweise frei von Feuchtigkeit zu halten ist, ist es von besonderer
Bedeutung, das Innere eines koaxialen oder verseilten Hohlraum- oder mit Kunststoff-Schaum isolierten
Doppelkabels trocken zu halten, da kleinste Feuchtigkeitsmemgen
in dem elektrischen Feld zwischen den Leitern in diesen Kabelarten die die Wirksamkeit der
übertragenen Signale erheblich einschränken und häufig durch die Feuchtigkeit ein Kurzschluß des Signals über
dem Leiter stattfindet, wodurch ein vollständiger Ausfall verursacht wird Wenn darüber hinaus die
relative Luftfeuchtigkeit im Kabel durch das Eindringen selbst kleinster Mengen an Feuchtigkeit zunimmt, kann
ein geringer Abfall der Umgebungstemperatur eine Kondensation der Feuchtigkeit im Kabel verursachen,
wodurch die elektrischen Eigenschaften des Kabels äußerst ungünstig beeinflußt werden.
Es stellt sich folglich die Aufgabe, ein Kabel zur Verfügung zu stellen, bei dem das Eindringen von
Feuchtigkeit mit seinen nachteiligen Wirkungen zuverlässig vermieden wird, ohne daß das Gewicht des Kabels
zu stark erhöht, seine Flexibilität zu sehr vermindert oder die Produktion zu teuer wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Kabel mit zumindest einem Leiter zur Übertragung
elektrischer Signale, einem diesen Leiter ungebenden Isoliermittel, eine, das Isoliermittel umgebenden Metallschutzschirm
mit einer durch Überlappung der Kanten eines Metallstreifens entstandenen Naht gelöst, wobei
der Metallstreifen zur Bildung des Metallschutzschirms dient, und mit einem Außenmantel aus Kunststoff, wobei
das Kabel dadurch gekennzeichnet ist, daß es eine Schutzhülle aufweist aus
A einer um den Metallschutzschirm herum innerhalb des Außenmantels angeordneten Schicht aus
hygroskopischem Material, welche als Auffänger für absorbierte Flüssigkeit dient, und
B einem die Schicht aus hygroskopischem Material umgebenden Matellschirm, welcher zwischen der Schicht aus hygroskopischem Material und dem Außenmantel vorgesehen ist, wobei die Kanten des Metallschirms zur Bildung einer vermittels eines polymeren Klebstoffs verbundenen Längsnaht einander überlappen.
B einem die Schicht aus hygroskopischem Material umgebenden Matellschirm, welcher zwischen der Schicht aus hygroskopischem Material und dem Außenmantel vorgesehen ist, wobei die Kanten des Metallschirms zur Bildung einer vermittels eines polymeren Klebstoffs verbundenen Längsnaht einander überlappen.
Der Metallschirm zwischen der hygroskopischen Schicht und dem Außenmantel wird durch Längsfaltung
eines Metallstreifens derart gebildet, daß die Kanten desselben zur Bildung einer Längsnaht einander
überlappen, die vermittels eines klebrigen Polymeren bzw. eines polymeren Klebstoffes verbunden ist Es ist
von entscheidender Bedeutung für die erfindungsgemäße Schutzhülle, daß das Metallschirmelement der
Schutzhülle angemessen widerstandsfähig gegenüber einem Eindringen von Feuchtigkeit ist, so daß keine sehr
starke hygroskopische Schicht erforderlich ist, welche andernfalls zur Aufnahme großer Mengen von Feuchtigkeit
notwendig wäre. Die erfindungsgemäße Schutzhülle unterscheidet sich infolgedessen von der Verwendung
konzentrischer Schichten aus Kunststoff, zwischen denen eine Schicht aus flüssigkeitsabsorbierendem
Material vorgesehen ist Bei der zuletzt genannten Konstruktion müßte die Schicht aus absorbierendem
Material eine erhebliche Dicke zur Aufnahme der großen Mengen von Feuchtigkeit aufweisen, die durch
die äußere Kunststoffschicht der konzentrischen Schichten aus Kunststoff hindurchgelangen müßten.
Ein Kabel gemäß der Erfindung wei.it zumindest
einen Leiter zur Übertragung elektrischer Signale, ein den Leiter umgebendes Isoliermittel, einen das Isoliermittel
umgebenden Metallschutzschirm sowie einen Außenmantel aus Kunststoff auf. Die Ziele der
vorliegenden Erfindung werden mit dem oben beschriebenen, verbesserten Kabel erreicht das eine Schutzhülle
mit einer um den Metallschutzschirm herum innerhalb des Außenmantels angeordneten hygroskopischen
Schicht aufweist, welche als Auffänger für Absorptionsfeuchtigkeit dient, sowie mit einem die Schicht aus
hygroskopischem Material umgebenden Metallschirm, welcher zwischen dieser Schicht aus hygroskopischem
Material und dem Außenmantel aus Kunststoff angeordnet ist Der die Schicht aus hygroskopischem
Material umgebende Metallschirm ist derart ausgebildet, daß seine Kanten zur Bildung einer Längsnaht
einander überlappen, welche vermittels eines klebrigen Polymeren bzw. eines polymeren Klebstoffs verbunden
ist. In einer abgewandelten Ausführungsform der oben beschriebenen Konstruktionen ist eine Schicht aus
Kunststoff, beispielsweise Polyolefin oder dergleichen, zwischen dem das Isoliermittel umgebenden Metallschutzschirm
und der Schicht aus hygroskopischem Material angeordnet
Jedes beliebige hygroskopische Material, welches sich als Auffänger für Absorptionsfeuchtigkeit eignet und
durch den Außenmantel aus Kunststoff und in wesentlich geringerem Maße durch die Längsnaht des
Metallschirmes hindurchdringt läßt sich erfindungsgemäß verwenden. Beispiele hygroskopischer Materialien
sind Papier, Gewebe sowie Gemische aus polytnerem Material und verträglichen Sikkativ-Trockenmitteln,
wie z. B. Calciumchlorid, Natriumsulfat und Natriumchlorid. Papier wird allgemein als hygroskopisches
Material bevorzugt, da es gegenüber Feuchtigkeit allgemein inert relativ billig und ohne weiteres
verfügbar ist. Außerdem ist das Papier relativ porös, so daß es die Feuchtigkeit durch Expandierung aufnehmen
kann, ohne das Kabel in gefährlichem Maße zu beanspruchen. Jedes geeignete Polymere mit einem
vergleichweise niedrigen Modul, welches große Mengen von Sikkaktiv-Trockenmitteln aufnehmen kann,
ohne brüchig zu werden, läßt sich erfindungsgemäß verwenden. Beispiele von polymeren Materialien,
welche sich mit dem Sikkativ-Trockenmittel zur Bildung eines hygroskopischen Material vermischen lassen, sind
chloriertes Poläthylen sowie die Copolymeren von Äthylen und Isobutylacrylat Da Korrosionen ebenfalls
auftreten können, wenn das Sikkativ-Trockenmittel Feuchtigkeit absorbiert, kann, falls erwünscht, ein
entsprechender Korrisionsinhibitor mit dem polymeren Material und dem Sikkativ-Trockenmittel vermischt
werden.
Obgleich die Menge von mit dem polymeren Material vermischten Sikkativ-Trockenmittel weitgehend eine
Frage der persönlichen Wahl ist, welche von Faktoren, wie Wirtschaftlichkeit diktiert wird, wird das Trockenmittel
allgemein vorzugsweise in der Größenordnung von 5 bis 80 Gew.-°/o — bezogen auf das Gesamtgewicht
der Mischung — verwendet.
Der die Schicht aus hygroskopischem Material umgebende Metallschirm, welcher zur Erhöhung des
Widerstandes gegenüber Feuchtigkeit der Kabel gemäß der vorliegenden Erfindung mit dem hygroskopischen
Material zusammenwirkt, besteht aus einem entsprechenden Metall, wie z. B. Aluminium, Kupfer, Bronze,
Stahl oder Zusammensetzungen aus einem oder mehreren der vorgenannten Metalle. Der Metallschirm
kann von jeder geeigneten und angemessenen Dicke, wie z. B. 0,05 bis 0,5 mm, sein.
Vorzugsweise wird der Metallschirm mit dem Außenmantel vermittels eines Klebstoffs verbunden,
welcher als Schicht über praktisch den gesamten Berührungsbereich zwischen dem Metallschirm und
dem Außenmantel vorgesehen ist In derjenigen Ausführungsform der Erfindung, bei der eine Schicht
aus Kunststoff zwischen dem Metallschutzschirm und der Schicht aus hygroskopischem Material vorgesehen
ist, wird der Metallschutzschirm mit der Kunststoffschicht vorzugsweise vermittels eines über praktisch
den gesamten Berührungsbereich zwichen diesen Schichten vorgesehenen Klebstoffs verbunden. Es
versteht sich auch, daß die wahlweise verwendete Kunststoffschicht das Sikkativ-Trockenmittel enthalten
kann und damit, falls erwünscht, als hygroskopische Schicht dient
Es läßt sich jeder geeignete Klebstoff zur Verbindung der einzelnen Kabelelemente verwenden. Beispiele von
Klebstoffen sind die Polymeren von einem Olefin, beispielsweise Äthylen, Propylen undd dergleichen,
sowie einer äthylenisch ungesättigten Carbonsäure mit 3 bis 8 Kohlenstoffatomen pro Molekül, wie beispielsweise Acrysäure, Methacrylsäure, Äthacrylsäure, Crotonsäure, Isocrotonsäure, Tiglinsäure, Angelicasäure
und Seneciosäure.
Sowohl statische als auch Pfropf-Copolymere des Olefins und der äthylenisch ungesättigten Carbonsäure
lassen sich gemäß der vorliegenden Erfindung verwenden.
Nachfolgend wird die Erfindung an Hand der in den Figuren gezeigten bevorzugten Ausführungsformen
näher erläutert Es zeigt
F i g. 1 eine teilweise isometrische Schnittansicht eines Kabels gemäß einer Ausführungsform der
Erfindung,
F i g. 2 einen Querschnitt eines Kabels gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung und
Fig.3 einen Querschnitt eines Kabels gemäß einer
dritten Ausführungsform der Erfindung.
In den Zeichnungen werden gleiche Bezugszeichen zur Bezeichnung gleicher Elemente verwendet
In F i g. 1 weist ein allgemein mit 1 bezeichnetes koaxiales Kabel einen Leiter 2 aus Kupfer oder
dergleichen auf, welcher praktisch in der Mitte des Kabels angeordnet- ist, sowie ein Isoliermittel mit einer
Mehrzahl von quer zum Leiter 2 und im Längsabstand angeordneten scheibenförmigen Abstandshaltern 3. Ein
aus Kupfer, Aluminium oder dergleichen bestehender Metallschutz 4 mit einer Längsnaht 5, die durch
Überlappung der Kanten eines Matallstreifens entstanden ist, umgibt das Isoliermittel. In dem koaxialen Kabel
gemäß F i g. 1 dient der Metallschutzschirm 4 als Rückleiter, eine Kunststoffschicht 7 aus einem Polyolefin, wie z. B. Polyäthylen, Polypropylen oder dergleichen, umgibt den Metallschutzschirm 4 und ist
wahlweise mit diesem vermittels einer auf die Außenfläche des Metallschutzschirmes 4 aufgebrachten
Klebstoffschicht oder klebenden Schicht verbunden. Die Kunststoffschicht 7 ist ein wahlweises Kennzeichen
der Kabelkonstruktion gemäß Fig. 1, und das koaxiale Kabel 1 kann, falls erwünscht, ohne diese Schicht
ausgebildet sein.
Eine Schicht 9 aus einem hygroskopischem Material, wie z. B. Papier, Textilgewebe, einem Gemisch aus
polymerem Material und Sikkativ-Trockenmittel oder dergleichen, ist um die Kunststoffschicht 7 herum
to angeordnet und kann wahlweise mit dieser vermittels einer auf der Außenfläche der Kunststoffschicht 7
aufgebrachten Klebstoffschicht 11 oder klebenden Schicht verbunden werden. Ein Metallschirm 12 umgibt
die Schicht aus hygroskopischem Material und ist derart
ausgebildet, daß die Kanten derselben zur Bildung einer
Längsnaht 13 einander überlappen, welche vermittels eines als Raupe oder dergleichen entlang den Kanter
des Metallschirms vorgesehenen klebrigen Polymeren verbunden ist Der Metallschirm 12 besteht aus einem
entsprechenden Metall wie z. B. Aluminium, Kupfer
aus zwei oder mehreren der vorgenannten Metalle odei
dergleichen.
fin, wie z. B. Polyäthylen oder dergleichen, umgibt der Metallschirm 12 und ist vorzugsweise mit diesem
vermittels der auf die Außenfläche des Schirmes aufgebrachten polymeren Klebstoffschicht oder klebenden Schicht 16 verbunden.
3r Das Kabel gemäß F i g. 1 kann durch entsprechende
in der Technik bekannte Verfahren hergestellt werden Die scheibenförmigen Abstandshalter 3 sind mit nichi
veranschaulichten radialen Schlitzen versehen, so daC sie auf dem Leiter 2 angeordnet werden können
während der Leiter in eine Kabelherstellungsmaschine eintritt Der die Abstandshalter 3 umgebende Metall
schirm 4 ist aus einer Längsfaltung eines Metallstreifen; und der Überlappung seiner Kanten zur Bildung einei
Längsnaht 5 entstanden, die vermittels eines Klebstoff!
verbunden ist Die wahlweise verwendete Kunststoffschicht 7 wird sodann über den Metallschutzschirm <
extrudiert, indem dieser durch einen herkömmlicher Extruder hindurchgeführt wird. Die Schicht 9 aus
hygroskopischem Material wird um die Kunststoff
schicht 7 herum, vermittels entsprechender, von der Ar
des hygroskopischen Materials abhängiger Verfahrer angeordnet Wird ein Papier oder Textilgewebe al·
hygroskopisches Material verwendet wird es spiralför mig über die Kunststoffschicht gewickelt oder ii
Längsrichtung über diese gefaltet Enthält das hygros kopische Material ein polymeres Gemisch und eii
Sikkativ-Trockenmittel, wird es durch Extrudieren odei
dergleichen um die Kunststoffschicht 7 herum an geordnet Der Metallschirm 12 wird um die Schicht 9 de
hygroskopischen Materials durch Längsfaltung eine: Metallstreifens unter Bildung einer Längsnaht 1-angeordnet. Der Außenmantel 14 aus Kunststoff win
sodann auf dem Metallschirm 12 durch einen entspre chenden Extruder strangverpreßt.
bo Wenn der Metallschutzschirm 4 und der Metallschim
12 mit Klebstoffüberzügen, zur Bildung einer feste:
Verbindung mit ihren jeweiligen benachbarten Elemen ten in dem Kabel versehen werden, können derartig'
Klebstoffschichten durch Extrudierung des Klebstoff
t>5 auf die Metallflächen, Ablagerung des Klebstoffs au
einer Lösung oder einem Latex, Auftragung eine Filmschicht oder dergleichen aufgebracht werden.
Obgleich die scheibenförmigen Abstanshalter 3 ii
F i g. 1 als; Isoliermittel veranschaulicht sind, können auch andere Formen der Isolierung, wie z. B. ein
spiralförmiger Streifen aus Isoliermittel oder ein Schaumpolyolefin, wie z.B. Schaumpolyäthylen,
Schaumpropylen oder dergleichen verwendet werden. Wird ein Schaumpolyolefin als Isoliermittel verwendet,
wird es vorzugsweise dadurch aufgebracht, daß der Leiter 2 durch einen Extruder hindurchgeführt wird,
welcher diis ein Blähmittel enthaltende Polyolefin unter
solchen Temperatur- und Druckbedingungen extrudiert, daß ein Blähmittel des Polyolefins expandiert, sobald es
den Extruder verläBt und dadurch eine zellenförmige Schicht bildet
Der Metallschutzschirm 4 in der Kabelstruktur gemäß F i g. 1 besteht allgemein aus einem Material, wie
z. B. Kupfer oder dergleichen, so daß es als Leiter zur
Übertragung elektrischer Signale dient
Fig.2 der Zeichnungen veranschaulicht ein allgemein mit dem Bezugsschein 21 bezeichnetes Kabel, das
zwei koaxiale, allgemein mit 22 und 23 bezeichnete Kabel aufweist, welche allgemein parallel zueinander
angeordnet sind. Jedes der koaxialen Kabel 22 und 23 hat einen ersten Leiter 24 zur Übertragung elektrischer
Signale, ein den ersten Leiter 24 umgebendes Isoliermittel 26, einen zweiten Rückleiter 27 in Form eines um das
Isoliermittel 26 herum angeordneten Zylinders, dessen Kanten zur Bildung einer Längsnaht einander überlappen,
wobei die Längsnaht vorzugsweise vermittels eines Klebstoffs verbunden ist, sowie einen den Leiter 27
umgebenden Außenmantel 29 aus Kunststoff. Der Leiter 24 in den koaxialen Kabeln 22 und 23 ist
vorzugsweise aus Kupfer oder dergleichen gefertigt Das Isoliermittel 26 enthält ein Schaumpolyolefin, wie
z.B. ein Schaumpolyäthylen oder dergleichen. Das Isoliermittel kann wahlweise die scheibenförmigen
Abstandshalter 3 gemäß F i g. 1 der Zeichnung aufweisen. Der Rückleiter 27 in jedem der koaxialen Kabel 22
und 23 besteht vorzugsweise aus einem gut leitenden Material, wie z. B. Kupfer oder dergleichen. Der
Außenmantel 29 aus Kunststoff besteht bei jedem der koaxialen Kabel aus einem entsprechenden Polyolefin,
wie z. B. Polyäthylen.
Eine wahlweise Schicht 31 aus Kunststoff, welcher entweder geschäumtes oder ungeschäumtes Polyäthylen
oder dergleichen sein kann, ist zwischen den koaxialen Kabeln 22 und 23 und einer Schicht 9 aus
hygroskopischem Material vorgesehen. Die Kanten eines die Schicht aus hygroskopischem Material
umgebenden Metallschirms 12 überlappen einander zur Bildung einer Längsnaht 13, welche vermittels eines
klebrigen Polymeren verbunden ist. Ein Außenmantel 14 aus einem entsprechenden Kunststoff, wie z. B. einem
Polyolefin oder dergleichen, umgib den Metallschirm 12.
Wie in Verbindung mit Fig. 1 der Zeichnungen beschrieben, können die verschiedenen Elemente des
Kabels gem. F i g. 2 vermittels eines klebrigen Copolymeren
eines Olefins und einer äthylenisch ungesättigten Carbonsäure verbunden werden. Der Rückleiter 27 wird
daher wahlweise mit dem Isoliermittel 26 und dem Außenmantel 29 verbunden. In ähnlicher Weise wird der
Metallschirm 12 mit dem Außenmantel 14 vermittels des klebrigen Polymeren wahlweise verklebt.
Obgleich das Kabel 21 gemäß Fig.2 zwei in der
hygroskopischen Schicht 9 und dem Metallschirm 12 angeordnete koaxiale Kabel 22 und 23 aufweist, liegt es
im Sinn und Geltungsbereich der Erfindung, eine Mehrzahl koaxialer, allgemein parallel zueinander
aneeordneter Kabel zu verwenden. Die Schicht 9 aus hygroskopischem Material, der Metallschirm 12 und die
übrigen Elemente des Kabels 21 werden aus den in Verbindung mit dem Kabel gemäß F i g. 1 beschriebenen
Materialien hergestellt Das Kabel 21 wird unter Verwendung bekannter Kabelherstellungsmaschinen
mit einer Vorrichtung zur Herstellung eines Kabelschirms und Kabelmantelextrudern gefertigt
Die Kabelkonstruktion nach F i g. 3 der Zeichnungen besteht aus einem verseilten Doppelkabel gemäß der
ι ο Erfindung. Ein in F i g. 3 allgemein mit Bezugszeichen 32
bezeichnetes verseiltes Doppelkabel weist zwei Leiter 33 auf, welche einzeln mit einer Schicht 34 aus
geschäumten Polyolefin, ζ. Β. Polyäthylen oder dergleichen,
isoliert sind. Zur Bildung eines verseilten Paares
is sind sie miteinander verseilt und weisen von den
Außenflächen der Schichten 34 bestimmte einander entgegengesetzte Spiraltäler auf. Eine Schicht 36 aus
geschäumtem Polyolefin, wie z. B. Polyäthylen, umgibt das verseilte Paar und verläuft praktisch über alle von
den Schichten 34 bestimmten Spiraltäler, um einen zylindrischen Kern aus Schaumisolierung zu bilden. Ein
Metallschutzschirm 37 umgibt die Schicht 36. Die Kanten des Schirms 37 überlappen einander zur Bildung
einer Längsnaht 38. Die die Naht 38 bildenden Kanten sind vorzugsweise vermittels eines klebrigen Polymeren
miteinander verbunden. Eine Schicht 39 aus einem festen Kunststoff, wie z.B. aus einem Polyolefin, ist
- zwischen dem Metallschirm 37 und einer Schicht 9 aus
hygroskopischem Material vorgesehen. Die Kunststoffschicht 39 ist eine wahlweise und kann, falls erwünscht,
bei der Kabelkonstruktion nach F i g. 3 entfallen. Wird die Schicht 39 aus Kunststoff nicht verwendet, befindet
sich die Schicht 9 aus hygroskopischem Material in direktem Kontakt mit dem Metallschutzschirm 37.
Ein Metallschirm 12 umgibt die Schicht 9 aus hygroskopischem Material und verläuft allgemein in
gleicher Ebene mit dieser. Die Kanten des Metallschirms 12 überlappen einander zur Bildung einer
Längsnaht 13, welche vermittels des klebrigen Copolymeren verbunden ist Der Metallschirm 12 ist aus einem
geeigneten Metall, wie z. B. Aluminium, Kupfer, Bronze,
Stahl oder Zusammensetzungen aus zwei oder mehreren der obenerwähnten Metalle gebildet Ein Außenmantel
14 aus Kunststoff umgibt den Metallschirm 12 und ist aus einem entsprechenden polymeren Material,
wie z. B. Polyäthylen oder Polyvinylchlorid), gefertigt
Die Schicht 9 aus hygroskopischem Material ist aus einem entsprechenden Material, wie z.B. den in
Verbindung mit F i g. 1 und 2 der Zeichnungen
so beschriebenen Materialien, gefertigt Zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit des Kabels nach F i g. 3 wird
vorzugsweise allgemein ein Klebstoff verwendet, der ein Copolymeres eines Olefin und einer äthylenisch
ungesättigten Carbonsäure enthält, welcher Klebstoff als Schicht über praktisch den gesamten Berührungsbereich
zwischen der Schicht 36 des geschäumten Polyolefins und der Metallschicht 37 sowie über
praktisch den gesamten Berührungsbereich zwischen dem Metallschirm 12 und dem Außenmantel 14
vorgesehen ist Obgleich die Kabelkonstruktion gemäß F i g. 3 ein verseiltes Doppelkabel ist, liegt es auch im
Sinn und Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung, eine Vielzahl von verseilten Doppelkabeln oder
Viererseilen zu verwenden.
μ Bei Kabeln gemäß der Erfindung wird vorzugsweise
allgemein etwas freier Raum zwischen dem Metallschutzschirm und dem die Schicht aus hygroskopischem
Material umgebenden Metallschirm belassen, so daß das
hygroskopische Material sich als Aufnehmer des absorbierten Wassers ausdehnen kann. Wie oben
ausgeführt, enthält Papier normalerweise ausreichend freien Raum, um diese Ausdehnung aufzunehmen. Ist die
hygroskopische Schicht ein Gemisch aus einem polymeren Material und einem Sikkativ-Trockenmittel,
kann das polymere Material, falls erwünscht, teilweise oder vollständig geschäumt werden. Benachbart der
hygroskopischen Schicht sollten jedoch Durchgänge in Längsrichtung vermieden werden, um eine Längsbewegung
der Feuchtigkeit zu verhindern.
Die Erfindung wurde vorwiegend in Verbindung mit koaxialen Kabeln beschrieben, da die mit dem
Eindringen von Feuchtigkeit verbundenen Probleme bei dieser Art von Kabeln schwerwiegender sind. Es
versteht sich jedoch, daß die Erfindung bei allen Arten von Kabeln und insbesondere bei solchen verwendbar
ist, bei denen die Feuchtigkeit ein Problem aufgibt
Obgleich der Metallschirm der Schutzhülle, wie oben dargelegt, aus jedem geeigneten Metall hergestellt
werden kann, wird aJlgemein verzinnter Stahl wegen des höheren elektromagnetischen Schutzes, den dieses
Material bei niederen Frequenzen bietet, und wegen seiner höheren mechanischen Festigkeit gegenüber
weicheren Metallen wie z. B. Kupfer oder Aluminium, bevorzugt, da es dem Kabel einen besseren mechanischen
Schutz garantiert
Das folgende Beispiel veranschaulicht die mit der erfindungsgemäßen Kabelschutzhülle erhaltenen verbesserten
Ergenisse.
Ein koaxiales Hohlraumkabel mit einem isolierten, mittigen Leiter, einem Rückleiter und einer Schicht aus
Polyäthylen in Form eines den Rückleiter umgebenden Innenmantels wird mit einer Schutzhülle versehen,
welche eine Schicht aus hygroskopischem Papier einer Dicke von 0,5 mm und einen die hygroskopische
Papierschicht umgebenden Metallschirm aufweist. Der Metallschirm entsteht aus einer Längsfaltung eines
0,2 mm dicken Aluminiumstreifens um die Schicht aus hygroskopischem Papier herum, derart, daß die Kanten
des Streifens zur Bildung einer Längsnaht einander überlappen. Der den Metallschirm bildende Aluminiumstreifen
weist eine 0,05 mm dicke Schicht eines klebrigen Copolymeren von Äthylen und Acrysäure auf
der Oberfläche des Streifens auf, welche die Außenfläche des Metallschirms ergibt Das klebrige Copolymere
verbindet den Metallschirm mit einem Außenmantel aus Polyäthylen, welcher über den Schirm extrudiert ist. Die
verschiedenen Kabelelemente sind der nachfolgenden Tabelle zu entnehmen.
Element
Symbol Durchmesser (cm)
1 Isolierung um den
mittleren Leiter D0 1,9
2 0,2 mm dicker Aluminium-Rückleiter, auf Außenseite
mit 0,5 mm starkem
copolymerem Klebstoff
mit 0,5 mm starkem
copolymerem Klebstoff
beschichtet Di 1,96
3 Innenmantel mit 1,5 mm
starker Schicht eines Polyäthylens geringer Dichte D2 2,26
starker Schicht eines Polyäthylens geringer Dichte D2 2,26
Element
Symbol
Durchmesser (cm)
4 SCHUTZHÜLLE:
Hygroskopisches Papier
Hygroskopisches Papier
einer Dicke von 0,5 mm Dh 2,36
5 METALLSCHIRM:
0,2 mm dickes Aluminium,
auf Außenseite mit 0,05 mm
starkem Copolymer-Klebstoff
beschichtet D3 2,41
6 Außenmantel mit 1,5 mm
starker Schicht aus
starker Schicht aus
Polyäthylen geringer Dichte D4 2,7
Bei den nachfolgenden Berechnungen, welche den Widerstand gegenüber Feuchtigkeit eines Kabels mit
einer erfindungsgemäßen Schutzhülle veranschaulichen, wird die Durchlässigkeit feines Polyäthylens geringer
Dichte mit 1 χ 10-7 ecm pro cm Hg bei 200C
zugrundegelegt.
Außerdem verwenden die Berechnungen eine obere Grenze von 50% mit Bezug auf die Feuchtigkeit im
Luftraum zwischen den Leitern. Diese obere Grenze kann als die maximal tolerierbare mit Bezug auf die
Feuchtigkeit zur Verhinderung einer Kondensation in dem Luftzwischenraum angenommen werden, wenn die
Temperatur des Kabels absinkt
Der Feuchtigkeitsfluß F durch eine Schicht aus Polyäthylen in einem Kabel, wie z. B. durch den Innenoder
Außenmantel, wird durch die Formel
F =
8640(2π)(Ρ)(/1Ρ)
log,.
D1
ausgedrückt, in der
F = ecm Wasser/Tag/cm Kabellänge
P = Durchlässigkeit des Polyäthylens
/IP= Druckdifferential über der Polyäthylenschicht
P = Durchlässigkeit des Polyäthylens
/IP= Druckdifferential über der Polyäthylenschicht
D1 = Außendurchmesser der Polyäthylenschicht
D1 — Innendurchmesser der Polyäthylenschicht
In den verschiedenen Arbeitsgängen wird das Kabel zur Erhaltung einer relativen Feuchtigkeit von 100% in
so Wasser eingetaucht.
Test Nr. 1
Der Feuchtigkeitsfluß (F) in ein koaxiales Kabel, das nur die Elemente 1, 2 und 3 der Tabelle I mit der
Ausnahme enthält, daß die Längsnaht des Rückkabels weder für sich allein no/>
mit dem Innenmantel verbunden ist (d. h., der Rückleiter weist keine klebrige
bo Copolymere-Schicht auf), beträgt gemäß obiger Formel
2,4 ccm/Tag/cm Kabellänge. Dies entspricht etwa 40 Mikrogramm/Tag/cm Kabellänge. Das Luftvolumen
zwischen den Leitern beträgt etwa 2 ccm/cm Kabellänge. Da die Dichte gesättigten Wasserdampfes sich auf
b5 17,3 Mikrogramm/ccm bei 200C beläuft, hätte der
Luftraum zwischen den Leitern eine relative Feuchtigkeit von 100% in weniger als einem Tag bei einem
Wasserdampfstrom von 40 Mikrogramm/Tag.
Test Nr. 2
Die Erfahrung hat gelehrt, daß durch Verbindung der Längsnaht in dem Rückleiter und durch Verbindung des
Rückleiters mit dem Mantel eines koaxialen Kabels das Eindringen von Feuchtigkeit in den Mantel und die Naht
in dem Rückleiter um einen Faktor von etwa 100 erhöht wird. Folglich ist der Feuchtigkeiisstrom (F) in das
koaxiale Kabel, welches nur die Elemente 1,2 und 3 der
Tabelle I aufweist, wobei die Längsnaht mit dem Copolymer-Klebstoff und der Rückleiter mit dem
Innerimantel verbunden ist, um etwa 0,4 Mikrogramm/ Tag/cm Kabellänge verringert Die relative Feuchtigkeit
RHo in diesem Kabel nimmt um etwa 1,16%/Tag zu,
wie sich aus der Formel
RHn =
0,4 g/Tag
2(17,3 g/ccm)
2(17,3 g/ccm)
χ 100 = 1,16%
ergibt
Die zur Erreichung einer relativen Feuchtigkeit von 50% erforderliche Zeit Tbeträgt etwa 60 Tage, wie sich
aus der Formel
T =
100
1,16
1,16
löge
100
100—50
= 60 Tage
25
Test Nr. 3
Ein koaxiales Kabel wurde nur aus den Elememten 1, 2, 3, 5 und 6 oder der Tabelle I mit der Ausnahme
hergestellt, daß kein Copolymer-Klebstoff in der Konstruktion verwendet wurde (d. h. die gleiche
Kabelkonstruktion wie bei Test Nr. 1, außer daß bei diesem Test das Kabel ebenfalls mit einem nicht
verbundenen Metallschirm und einem Außenmantel versehen ist). Bei dieser Konstruktion dienten der
zusätzliche Metallschirm und der Außenmantel der Verminderung eines Eindringens von Feuchtigkeit um
50%. Der Luftraum zwischen den Leitern erreichte bei dieser Konstruktion etwa 100% relative Feuchtigkeit in
etwa 2 Tagen.
Test Nr. 4
Ein koaxiales Kabel wurde aus den Elementen gemäß Test Nr. 3 mit der Ausnahme hergestellt, daß die
Längsnähte in dem Rückleiter und in dem Metallschirm mit einem Copolymer-Klebstoff verbunden wurden.
Der Rückleiter und der Metallschirm wurden ebenfalls vermittels Klebstoff mit ihren jeweiligen Polyäthylenelementen
verbunden. Bei dieser Konstruktion dienten der zusätzliche Metallschirm und der Außenmantel der
Verminderung eines Eindringens von Feuchtigkeit gegenüber der Kabelkonstruktion nach Test Nr. 3 auf
die Hälfte. Folglich erreichte die Luft in dem Hohlraum dieses Kabels eine relative Feuchtigkeit von 50% in
etwa 120 Tagen.
Kabelkonstruktion gemäß Tabelle I
Bei einem erfindungsgemäß konstruierten Kabel unter Verwendung aller in Tabelle I aufgeführten
40
Elemente wurde ein hygroskopisches Papier eines Gewichtes von 0,3gr/cm I labellänge verwendet. Das
Papier war von der Art, welches Wasserdampf von etwa 7,5 Gew.-% seines Eigengewichtes absorbiert, wenn c:s
sich im Gleichgewicht mit Luft befindet, welche eine relative Feuchtigkeit von 50% aufweist, oder etwa 15%
absorbiert, wenn es sich im Gleichgewicht mit Luft befindet, welche eine relative Feuchtigkeit von 100%
aufweist. Da eine Kabelkonstruktion mit einem
ίο verbundenen Metallschirm und einem verbundenen
Mantel etwa 0,4 Mikrogramm Wasserdampf in das hygroskopische Papier pro Tag eindringen läßt, wenn
das Kabel in Wasser getaucht wird, nimmt die relative Feuchtigkeit RHh des hygroskopischen Papiers etwa
9 χ 10 - 4%/Tag zu, wie sich aus der Formel
0,4 χ IQ'"
(0,3) (0,15)
(0,3) (0,15)
20 100 = etwa 9 χ 10"*%
(annähernd)
(annähernd)
ergibt
Die zur Erreichung der relativen Feuchtigkeit von 50% in der hygroskopischen Schicht erforderliche Zeit
beträgt 7,7 χ 104 Tage (etwa 210) Jahre), wie sich aus der
nachfolgenden Formel
ergibt.
Ein Kabel der beschriebenen Art mit einer nur 60tägigen zufriedenstellenden Betriebsweise ist nicht jo
brauchbar.
100
100
ergibt.
(9 χ 10"*) bc 100—50
7,7 χ 10* Tage (210 Jahre)
7,7 χ 10* Tage (210 Jahre)
Test Nr. 5
Wenn die Längsnaht des Metallschirms und der Rückleiter nicht verbunden bzw. geschlossen werden
sowie der Metallschirm und der Rückleiter nicht mit ihren jeweiligen Kunststoffelementen verbunden wurden,
verringerte sich die zur Erreichung der relativen Feuchtigkeit von 50% in der Kabelkonstruktion gemäß
Tabelle erforderliche Zeit, wie oben ausgeführt, um den Faktor 100 (im selben Verhältnis wie bei Test Nr. 2),
woraus sich eine Lebensdauer von nur 770 Tagen oder etwas mehr als 2 Jahren ergibt. Es ist daher erwiesen,
daß die Verbesserung der vorliegenden Erfindung auf die Kombination eines mit Klebstoff verbundenen
Metallschirms und Jer Schicht eines hygroskopischen Materials zurückzuführen ist.
50 | Bezugszeichenhste | koaxiales Kabel | elektrischer Leiter |
1 | elektrischer Leiter | Isoliermittel | |
2 | Abstandshalter | ||
3 | Metallschutzschirm | ||
55 | 4 | Längsnaht | |
5 | Kunststoffschicht | ||
7 | Klebstoffschicht | ||
8 | Schicht aus hygroskopischem Material | ||
9 | Klebstoffschicht | ||
h0 | 11 | Metallschirm | |
12 | Längsnaht | ||
13 | Kunststoffmantel | ||
14 | Klebstoffschicht | ||
16 | Kabel | ||
b5 | 21 | 22,23 koaxiale Kabel | |
24 | |||
26 | |||
27 Rückleiter
29 Außenmantel
31 Kunststoffschicht
32 Doppeikabel
33 elektrischer Leiter
14
34 Schicht aus geschäumtem Polyolefin
36 Schicht aus geschäumtem Polyolefin
37 Metallschutzschirm
38 Längsnaht
39 Kunststoffschicht
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Kabel mit zumindestens einem Leiter zur Übertragung elektrischer Signale, einem diesen
Leiter umgebenden Isoliermittel, einem das Isoliermittel umgebenden Metallschutzschirm mit einer
durch Überlappung der Kanten eines Metallstreifens entstandenen Naht, wobei der Metallstreifen zur
Bildung des Metallschutzschirms dient, und mit einem Außenmantel aus Kunststoff, dadurch
gekennzeichnet, daß es eine Schutzhülle aufweist aus
A einer um den Metallschutzschirm (4) herum innerhalb des Außenmantels angeordneten
Schicht (9) aus hygroskopischem Material, welche als Auffänger für absorbierte Flüssigkeit
dient, und
B einem die Schicht (9) aus hygroskopischem Material umgebenden Metallschirm (12), weleher
zwischen der Schicht aus hygroskopischem Material und dem Außenmantel vorgesehen ist,
wobei die Kanten des Metallschirms (12) zur Bildung einer vermittels eines polymeren
Klebstoffs (16) verbundenen Längsnaht (13) einander überlappen.
2. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (9) aus hygroskopischem
Material Papier, Gewebe, ein Gemisch aus einem polymeren Material und Calciumchlorid, ein Gemisch
aus einem polymeren Material und Natriumsulfat oder ein Gemisch aus einem polymeren
Material und Natriumchlorid ist
3. Kabel nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der die Schicht (9) aus
hygroskopischem Material umgebende Metallschirm (12) aus Aluminium, Kupfer, Bronze, Stahl
oder einer Zusammensetzung derselben besteht
4. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß der zwischen der
Schicht (9) aus hygroskopischem Material und dem Außenmantel vorgesehene Metallschirm (12) vermittels
Klebstoff (16) mit dem Außenmantel (14) verbunden ist wobei der Klebstoff ein Polymeres
aus einem Olefin sowie einer äthylenisch ungesättigten Carbonsäure enthält
5. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß der Leiter (2) ein
Einzelleiter aus Kupfer ist welcher praktisch in der Mitte des Kabels angeordnet ist, das Isoliermittel
eine Mehrzahl scheibenförmiger, quer auf dem Leiter im Längsabstand angeordneter Abstandshalter
(3) aufweist und der Metallschutzschirm (4) ein Kupfer- oder Aluminiumleiter ist.
6. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Schicht (7) aus Kunststoff,
welche zwischen dem Metallschutztschirm (4) und der Schicht (9) aus hygroskopischem Material
angeordnet ist.
7. Kabel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich- bo
net, daß ein Klebstoff, der ein Copolymeres eines Olefins und einer äthylenisch ungesättigten Carbonsäure
enthält als in ihrer Anordnung an sich bekannte Klebstoff-Schicht (8, 16) über praktisch
den gesamten Berührungsbereich b5
a) zwischen dem Metallschutzschirm (4) und der Schicht (7) aus Kunststoff vorgesehen ist, die
sich zwischen dem Metallschutzschirm (4) und der Schicht (9) aus hygroskopischem Material
befindet und
b) ebenfalls zwischen dem Metallschirm (12), der zwischen der Schicht (9) aus hygroskopischem
Material und dem Außenmantel (14) angeordnet ist und dem Außenmantel (14) vorgesehen
ist
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