DE2548055C3

DE2548055C3 - Verfahren zur Herstellung armierter elektrischer Kabel

Info

Publication number: DE2548055C3
Application number: DE2548055A
Authority: DE
Inventors: Geoffrey S. Mexiko Young
Original assignee: Camesa Sa Mexiko
Current assignee: Camesa Sa De Cv Mexiko Df Mx
Priority date: 1975-06-02
Filing date: 1975-10-27
Publication date: 1978-08-10
Also published as: CA1041278A; FR2438705B1; DE2548055A1; DE2548055B2; JPS583070B2; FR2313497A1; BR7507421A; FR2438705A1; FR2313497B1; GB1497098A; IT1044647B; US4009561A; JPS51144975A; AR209118A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung armierter elektrischer Kabel, bei welchem eine Kabelseele durch eine erste Arbeitsstation hindurch gezogen wird und Zugkraft aufnehmende Armierungsdrähte von einem drehbaren Drahtlager abgezogen und ebenfalls durch die Station gezogen werden, wobei die Armie- r> rungsdrähte in der Arbeitsstand» schraubenförmig um die Seele gedreht werden.

Die Seele kann selbst ein Draht oder eine Ansammlung von mehreren Drähten sein, wie auch ein Schlauch für ein flüssiges Medium oder einzelne oder *u mehrere elektrische, isolierte Leiter oder dergleichen. Die eine Zugkraft aufnehmenden Drähte können Metalldrähte sein, aber auch Plastikfasern oder dergleichen und können rund, quadratisch oder sonstwie im Querschnitt ausgebildet sein. r,

Das fertige Kabel kann eine Schicht oder mehrere Qbereinanderliegende Schichten von schraubenförmig aufgedrehten Elementen aufweisen, die entweder alle in derselben Richtung oder in zueinander entgegengesetzten Richtungen gewickelt sind. Bei der Herstellung von ή> Kabeln mit derartigem Aufbau haben die schraubenförmig aufgewickelten Drähte üblicherweise Spiel- oder Zwischenräume. Diese Zwischenräume oder der lockere Aufbau stellen für den Hersteller insbesondere für den späteren Betrieb des Kabels ein ernstzunehmendes -,-, Problem dar. Die Lockerheit entsteht durch Zusammendrücken der Seele infolge der Hohlräume in der Seele oder in den zwickelartigen Zwischenräumen zwischen der Unterseite der schraubenförmig aufgewikkelten Drähte und der zylindrisch gestalteten Seele. _w>

Wenn eine Zugkraft während der Herstellung oder während des Gebrauchs am Kabel angreift, wird durch die Zugspannung an den die Last aufnehmenden Elementen ein Druck auf die Seele hervorgerufen, der die Zwischenräume zu beseitigen trachtet. Wenn diese hi Zwischenräume dann durch den Druck beseitigt sind, ist der wirksame Durchmesser des Kabels geringer, und die schraubenförmigen Elemente müssen sich zur Anpassung an den geringeren Durchmesser der Seele in die Länge strecken. Diese Streckung des Kabels ist permanent, d, h, stellt keine elastische Dehnung dar, und ist besonders for die Verwendung derartiger Kabel bei exakten Längenmessungen unerwünscht.

Eine weitere Schwierigkeit, die mit dem Zusammendrücken der Seele zusammenhängt, tritt auf, wenn das Kabel mehr als eine Schicht von Zug aufnehmenden Elementen hat. In diesem Fall drückt die innere Schicht die Seele zusammen, doch werden die sich nach außen folgenden Schichten nicht unbedingt an den neuen Durchmesser anpassen. Daraus ergibt sich, daß die äußeren Schichten Restzugspannungen aufnehmen, wodurch sich lose Drähte, wie auch unausgeglichenes Drehmoment ergeben. Dadurch erhält das Kabel selbst nicht vorhersehbare mechanische Eigenschaften. Eine gebräuchliche Form ist ein Kabel, das bei ölbohrlochüberprüfungen eingesetzt wird. Dieses Kabel enthält im allgemeinen einen oder mehrere elektrisch isolierte Leiter, die von zwei Schichten von gegensinnig gewickelten Drähten aus hochfestem Stahl umgeben sind. Dieses Kabel wird dazu verwendet, geophysikalische Instrumente und Werkzeuge in Tiefen von 10.000 m und mehr bei Temperaturen bis zu 430⁰C abzusenken. Damit der genaue Ort der Instrumente bis zu einer Genauigkeit von 30 cm bei 3500 m bestimmt werden kann, ist es sehr wichtig, daß das Kabel elastische Dehnungseigenschaften hat und daß dauerhafte oder irreversible Veränderungen der Kabellänge beim Gebrauch vermieden werden. Wegen der großen Tiefe und der rauhen Umgebung ist es ebenfalls wichtig, daß vom Kabel keine losen Armierungsdrähte abstehen, die dann schnell abnützen und zu einem vorzeitigen Verlust des Kabels führen würden.

Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten hat man die gesamte Kabellänge vor ihrem ersten Einsatz einer Steckung unterworfen. Dabei wird das fertige Kabel gezogen, um vorhandene, irreversible Verformungen ergebende Eigenschaften, die sich normalerweise mit einem derartigen Kabel ergeben, zu beseitigen. Es hat sich ein solches Verfahren aber nicht da zufriedenstellend erwiesen, denn auch nach diesem Vorstreckvorgang weisen diese Kabel Spannungen und unausgeglichene Torsionskräfte auf, so daß sie dann im Bohrloch durch Drehen diese Ungleichförmigkeiten auszugleichen suchen. Die Drehung ergibt dann eine permanente und irreversible Verlängerung des Kabels und führt zu ungenauen Tiefenmessungen. Darüber hinaus ist diese Rotation auch nicht bestimmbar, da sie von der Tiefe abhängt und von der Zeit, während der das Kabel im Bohrloch verbleibt, so daß ein im Betrieb wiederholt verwendetes Kabel weder bezüglich seiner Drehkräfte noch seiner Länge je stabil wird. Das zum Ausgleich der Zugkraft-Ungleichförmigkeiten auftretende Drehen lockert darüber hinaus die Armierungsdrähte. Andere bekannte Verfahren versuchen die Schwierigkeit dadurch zu überwinden, daß die Seele zusammengedrückt wird, die Bewehrung gelockert und die verbleibenden Drehkräfte durch Anwendung von Wärme und Zug und eine Verdrehung des Kabels, wenn dieses vollständig fertig ist, zu beseitigen. Alle diese bekannten Methoden haben jedoch nicht den gewünschten Erfolg gebracht, was zur Hauptsache wegen der Geometrie der übereinanderliegenden Schichten von Armierungsdrähten damit zusammenhängt, daß es unmöglich ist, beim Zusammendrücken der Seele nach dem Aufbringen aller Drahtschichten sämtliche Restspannungen und Drehkräfte in jeder einzelnen Armie-

rungssehicbt ohne den Nachteil zu beseitigen, daß sich die Armierungsdrähte lockern.

Aus der PB-PS 7 04499 ist ein Fernmeldekabel mit einer magnetischen Bewehrung bekannt geworden, bei dem die Bewehrungsbänder zur Erhöhung der magnetisehen Eigenschaften vor dem Aufbringen auf den Kabelmantel geglüht werden,

Der Erfindung liegt folglich die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren für die Herstellung von metallisch oder nicht-metallisch bewehrten Kabeln zu schaffen, deren Bestandteile unter Vermeidung von Zwischenräumen untereinander dicht aufeinanderliegen.

Pie Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung, Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Durch die Vermeidung der Zwischenräume zwischen der ersten Armierungslage und der Seele ist das Kabel nahezu nicht mehr kompressibel, und stellt eine wesentlich stabilere Anordnung als Träger der folgenden Armierungslagen dar. Wenn keine Hohlräume zwischen der Seele und der ersten Armierungslage vorhanden sind, besteht auch keine Gefahr, daß die äußeren Armierungslagen locker werden, io daß derartige Kabel besser für das Aufwinden geeignet sind. Sie nutzen sich auch weniger ab, so daß Brüche einzelner Adern seltener auftreten. Außerdem wird sich das Kabel nicht so stark aufgrund durch die Herstellung bedingten unausgeglichenen Torsionskräfte drehen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt:

F i g. 1 eine schematisierte Seitenansicht für die Herstellung eines Kabels;

Fig.2 eine Detailansicht, in der besonders die Heizvorrichtung der Armierungsdrähte vor deren Aufbringen auf die Seele oder die darunterliegende Lage von Armierungsdrähten gezeigt ist;

F i g. 3 ein nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestelltes armiertes Kabel.

Das fertige Kabel, das in der Zeichnung mit 11 bezeichnet ist, kann selbst armierte elektrische Leiter und Schlauch:, die zum Führen von flüssigen Medien geeignet sind, oder dergl. enthalten. Spezieller Anwendungsbereich derartiger Kabel ist das Absenken von Instrumenten für die Erlangung geophysikalischer Daten bei Ölbohrungen oder ähnlichen Tiefbohrungen sei es auf dem Lande oder im Meer.

Mit Hilfe einer Seilzugwinde 12 wird von einer Vorratsrolle 14 eine Kabelseele 13 auf einer vorgegebenen Bahn vorangezogen. Die Seele läuft durch eine sich drehende Wickelanordnung 18, gelegentlich auch durch einen Vorformkopf 15 und dann durch eine Buchse 16. Mehrere aufgeheizte Armierungsdrähte 17 werden von der ersten drehanordnung 18 abgezogen, die entsprechend viele Spulen mit Armierungsdrähten enthält, und dann schraubenförmig um die Seele 13 an der Stelle der Buchse 16 herumgewickelt, wodurch sich eine Kabelan· Ordnung 19 mit Seele 13 und einer ersten Armierungsschicht 20 ergibt. Im Anschluß daran wird die Anordnung 19 auf natürliche Weise oder auch durch Fremdmittel gekühlt und läuft nun gegebenenfalls durch eine weitere Drehanordnung 24, einen Vorformkopf 21 und eine Buchse 22, in der in derselben oder in entgegengesetzter Richtung eine weitere Lage von Armierungsdrähten 23 aufgebracht wird. Die Armierungsdrähte 13 können ebenfalls auf ihrem Weg von der Drehanordnung 24 erhitzt werden, so daß im Anschluß an die Buchse 22 eine Kabelanordnung mit einer Seele

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t3, einer ersten Armierungsschicht 20 und einer zweiten Armierungslage 25 entstanden ist, Pas so hergestellte Kabel 11 ist also ein mit Poppelschichtarmierung ausgestattetes Kabel, Schließlich wird das Kabel It auf einer Aufnahmetrommel 26 aufgewickelt,

Pas Heizen der ArmiemngsdrShte 17 und gegebenenfalls der weiteren Armierungslagen wird sehr einfach durchgeführt, indem beispielsweise Brenner 27 mit offenen Flammen zwischen den Prehanordnungen 18 und 24 und ihren zugehörigen Buchsen 16 bzw. 22 angeordnet werden.

Wahlweise kann das Erhitzen auch mittels elektrischem Strom erfolgen, wozu ein Satz elektrisch isolierter Rollen verwendet werden kann, durch die die Drähte hindurch laufen, so daß bei Anlegen einer Spannung an die Rollen dann Strom durch die Prähte fließt und sie erhitzt Als Möglichkeit bietet sich an, diese Rollen in den Vorformköpfen als die Rollen 15 der F i g. 2 einzusetzen.

Eine weitere Möglichkeit der Erhitzung der Armierungsdrähte ist die Induktionserwärmung, indem die Armierungsdrähte oder auch die einzelnen Prähte vor dem Aufwickeln in der Buchse 16 von einer oder mehreren Windungen umgeben werden und dann ein geeigneter elektrischer Strom durch die Spulen hindurchgeschickt wird.

Es bietet sich auch an, die Erhitzung mit Hilfe von heißen Gasen oder heißen Flüssigkeiten durchzuführen. Bei allen Erhitzungsverfahren können die Prähte entweder einzeln oder auch gemeinsam erhitzt werden.

Bei der Zuführung von Wärme ist es wichtig zu bedenken, daß die Temperatur hoch genug ist, um hinreichend Zugkraft bei der Abkühlung zu erzeugen, damit die Seele zusammengedrückt wird und die Prähte eingebettet werden, während andererseits die Temperatur nicht zu hoch sein darf, um die Armierungsdrähte nicht auszuglühen und die Seele beim Umwickeln nicht unzulässig anzuschmelzen. Pie genaue Erhitzungstemperatur hängt also davon ab, aus welchem Material die Seele hergestellt ist Wenn die Armierungsdrähte dann abgekühlt sind, ziehen sie sich zusammen und drücken die Seele ebenfalls zusammen. Pie üblichsten Temperaturwfte sind abhängig von der Art der zu ummantelnden Seele zwischen den Werten von 90° bis 200⁰C zu suchen.

Pie Eigenschaft, die bei den nach dem Verfaiiren der Erfindung hergestellten armierten Kabeln, bei denen die erhitzten Armierungsdrähte in der deformierbaren Seele sich einbetten, sind die, daß die zwickelartigen Hohlräume, die normaler Weise beim Umwickeln einer zylindrischen Seele mit Armierungsdrähten auftreten, nicht mehr vorhanden sind. Piese Hohlräume sind, wie bereits gesagt, äußerst unerwünscht wegen des verbleibenden Spannungsgleichgewichts und der sich lockernden Armierungsdrähte.

Durch das Ausschalten der zwickelartigen Hohlräume zwischen der ersten Armierungsschicht und der Seele wird die gesamte Anordnung praktisch inkompressibel und wesentlich stabiler für das Aufbringen weiterer Armierungslagen. Außerdem werden die Armierungsdrähte vegen der Vorerhitzung vor ihrem Aufwickeln durch die thermische Ausdehnung verlängert. Wenn sie dann Abkühlen, ziehen sie sich zusammen und entwickeln eine Zugspannurg, die einen Pruck auf die Seele ausübt bzw. auf die darunterliegende Armierungslage. Das so hergestellte Kabel wird infolgedessen sehr fe*; und dicht, was vom Betriebsstandpunkt her äußerst erwünscht ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Verfahren zur Herstellung armierter elektrischer Kabel, bei welchem eine Kabe|seele durch eine erste Arbeitsstätten hindurch gezogen wird und >\ Armierungsdrähte von einem drehbaren Drahtlager abgezogen und ebenfalls durch die Station gezogen werden, wobei die Armierungsdrähte in der Arbeitsstation schraubenförmig um die Seele gedreht werden, dadurch gekennzeichnet, id daß die Armierungsdrähte vor dem Einlaufen in die Arbeitsstation erhitzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in einer ersten Arbeitsstation gebildete Kabel durch weitere nachfolgende Statio- r> nen hindurchgefühlt und weitere Lagen von Armierungsdrähten darin aufgewickelt werden,

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Armierungsdrähte auch in den nachfolgenden Arbeitsstationen vor dem Aufbringen auf das Kabel erhitzt werden.

4. Vorrichtu&g zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch Heizeinrichtungen der Armierungsdrähte zwischen dem rotierenden Drahtlager und der die >s Armierungsdrähte um die Seele schraubenförmig wickelnden Buchse.