DE31485C - Neuerungen in der Herstellung elektrischer Kabel und elektrischer Leitungen zur Verhinderung der Induktion in denselben - Google Patents

Description

KAISERLICHES

der Induction in denselben.

Die zu erreichenden Hauptzwecke bei der Herstellung elektrischer Kabel sind eine wirksame, dauerhafte Isolation und die Vermeidung bezw. Verminderung der Einwirkungen der Induction in der Leitung. Diese Erfindung bildet eine Verbesserung der existirenden Systeme nach beiden Richtungen hin, bezweckt hauptsächlich die Beseitigung der durch die Induction hervorgerufenen Schwierigkeiten und besteht:

a) aus einer verbesserten Methode der Zubereitung und Isolirung der Leitung;

b) im Bekleiden der Leitung mit einer Schutzdecke aus Metall oder einem anderen Ueberzuge und einer äufseren Isolation für den Ueberzug, um die Inductionswirkung zwischen den beiden Leitern zu controliren ' und zu beschränken ;

c) in einer für die mit α ab bezeichnete Bekleidung nothwendigen Hubvorrichtung der elektrischen Verbindung der Inductionsbekleidungen mit einander, so dafs innerhalb des Kabels bei Vermeidung der Erdleitungen ein System von Inductionsstromkreisen gebildet wird;

d) in einer verbesserten Methode, die elektrische Kabel bildenden Leiter zusammenzulegen ;

e) in der elektrischen Verbindung solcher Leiter und ihrer Inductionsbekleidungen zwischen verschiedenen Kabelsectionen zum Anschlufs ausgedehnter Communicationslinien.

Die verschiedenen Neuerungen bei der Herstellung der Kabel und ihre Anordnung und Verbindung in Communicationslinien sind folgende:

Drähte gewünschter Stärke, gewöhnlich aus Kupfer, werden mit einem ein- oder mehrfachen Fasergewebe bedeckt, die als ein Theil und eine Basis für deren- Isolirung anzusehen ist. Die Isolirung wird in der gewöhnlichen Weise vervollständigt, indem man die bedeckten Drähte in flüssiges oder geschmolzenes Isolirungsmaterial taucht, oder indem man die verschiedenen Faserfäden durch einen Behälter mit Isolationsmasse zieht, wenn sie auf die Drähte gebracht werden. Man wendet folgendes Verfahren an:

Die Faserfäden werden in natürlicher Beschaffenheit auf die Drähte entsprechend stark aufgewickelt. Sie enthalten geringe Lufttheilchen, welche mehr oder weniger hartnäckig in der Substanz verbleiben. Die gewöhnliche Sättigung mit isolirendem Material schliefst diese Lufttheilchen innerhalb der Faserfäden ein und die Isolirung bleibt porös.

Um dies zu vermeiden, bringt man die mit Fasern bedeckten Drähte in einen luftdicht schliefsenden Kessel oder Raum und evacuire denselben während des Erhitzens. Dadurch werden der Fasermasse die Lufttheilchen entzogen und das isolirende Material wird dann unter bedeutendem Druck eingeführt und durchdringt die Fasern bis zur Oberfläche der Drähte und giebt denselben eine dichte und wirksame Isolirung. Die Drähte werden nun durch gleichförmige Schablonen gezogen, welche dieselben glätten zur Aufnahme ihrer Inductionsbeklei-

düngen. Zu denselben verwendet man jedes Metall oder jede Metallcomposition, welche die nöthige Geschmeidigkeit besitzt, um dünne Streifen oder Bänder zu bilden, die mit übergreifenden Kanten spiralförmig so um die Isolation der Drähte gewunden werden, dafs die-. selben eingehüllt werden.

Die elektrische Leitungsfähigkeit des Metalles oder der Composition mufs auch bei diesen Umhüllungen berücksichtigt werden und wird durch die Stärke des Streifens innerhalb bequemer Grenzen eingerichtet.

Man zieht für die Bekleidungen dünne Bänder aus Kupfer vor, dessen Leitungsfähigkeit durch Zusatz von Eisen, Zink, Zinn oder eine andere Legirung modificirt wird. Bänder aus reinem Kupfer besitzen eine hohe Leitungsfähigkeit, können in Stärke von 0,025 mm verwendet werden und tragen zu dem Durchmesser des isölirten Leiters des Kabels sehr wenig bei. Spielt jedoch die Stärke keine Rolle, so können die Streifen aus weichem schmiedbaren Material hergestellt werden. Um der Induction entgegenzuwirken, wendet man eine Bekleidung um die Isolation der Drähte aus magnetischem Eisenoxyd an. Dieses Material, welches in der Natur als Magneteisenstein bekannt ist, wird fein pulverisirt, mit einem geeigneten Klebstoff vermengt, so dafs eine teigartige Masse entsteht, welche auf die Isolation der Drähte aufgetragen wird. Diese Bekleidung wird durch eine Umhüllung von Faserstoff und isolirendem Material umgeben.

Es ist bekannt, dafs eine Oxydation bei dieser Art Eisen nicht eintritt, auch ändert sich dasselbe nicht durch elementare Einwirkungen. Jedes Körnchen bildet in sich selbst einen Magneten und dienen die Myriaden derselben, die um die Isolirung der Drähte liegen, dazu, den Durchgang der magnetischen Kraft abzulenken und zu verhindern, dafs dieselbe von dem einen der eingeschlossenen Leiter zu dem anderen gelangt, während die magnetischen Körnchen durch directe Leitung eine gleiche Function erfüllen, wie die oben angegebene Bekleidung.

Gleichviel ob die Inductions - Schutzbekleidungen aus Metallband oder aus magnetischem Oxyd bestehen, werden sie von weiteren aus Fasern bestehenden Windungen umschlossen, so dafs jeder Leiter von den nebenliegenden Leitern des Kabels isolirt ist.

Der so von dieser äufseren, mit Isolirmaterial gesättigten Umwickelung umgebene Leiter wird durch Stanzen oder Walzen, wie vorerwähnt, gleichmäfsig geformt und kann zur Bildung von Kabeln benutzt werden. Man kann eine vorzügliche, wasserdichte Isolirmasse zur Zubereitung der Leiter herstellen, indem man gelösten Kautschuk als Basis einer Composition mit anderen Kohlenwasserstoffen vermengt, z. B., wie vorerwähnt, ein Destillat aus Petroleumtheer.

Bei der Herstellung von Kabeln hängt sehr viel von der besonders in Aussicht genommenen Verwendung und der Localität ab. Ich werde daher zunächst ein Kabel beschreiben, Fig. 6 und 7, das aus einem einzigen Leiter mit doppelter Inductionsbekleidung und einer Verbindung besteht, die einen vollständigen Inductionsstromkreis bildet, und welches als submarines Kabel benutzt wird. Bei demselben ist der einfache Kupferleiter gewöhnlich aus verschiedenen kleinen Drähten hergestellt, welche zusammengedreht sind. Dieser Leiter ist mit Guttapercha in verlangter Stärke bedeckt; eine dünne Windung von Fasern schliefst dann die Guttaperchaschicht ein.

Ueber letztere ist spiralförmig ein metallenes Inductionsband gewunden, dessen Enden über einander greifen. Eine doppelte Faserwickelung, die sorgfältig mit isolirendem Material durchtränkt ist, dient dazu, die Metallbekleidung einzuschliefsen, und über die Isolation wird ein zweites Metallband, ähnlich dem ersteren, gewunden. Eine andere dünne Windung von Fasern über der zweiten Bekleidung wird von so vielen Hüllen Guttapercha oder einer anderen Isolirung bedeckt, als wünschenswerth ist, und das Aeufsere des Kabels, wie gewöhnlich, durch Jute- und Stahldrahtpanzer vollendet. Bei dieser Construction sind die beiden metallischen Inductionsbekleidungen an den Enden des Kabels elektrisch verbunden.

Ein Kabel mit mehr als einem einzigen Leiter, bei dem jedoch jeder Kerndraht mit einer doppelten Inductionsbekleidung versehen ist, kann zu unterseeischen Kabeln von bedeutender Länge gebraucht werden, wobei die äufsere Decke und Schutzbekleidung in gewünschter Weise modificirt werden kann.

Die Construction jedoch von Kabeln für gewöhnliche telegraphische und Telephon-Entfernungen oberirdischer oder unterirdischer Natur verwendet Leiter mit einer einfachen Inductionsbekleidung und einer äufseren Isolirung, wie zuerst beschrieben.

Wo die Gesammtanzahl der Leiter auf der Linie gering ist, werden diese Leiter zu sechs um einen gelegt, Fig 8, das Ganze mit einer starken Bekleidung aus Isolirmasse bedeckt und dann mit einem eng anschliefsenden, zusammenhängenden Bleimantel versehen.

Ist die Anzahl der Leiter 18 und darüber, Fig. 9, so beginnt das Kabel mit einem Verstärkungskern aus isolirtem Eisen- oder Stahldraht, der auch für sich als Leiter dienen kann. Um diesen Kern gruppiren sich mehrere Schichten, von denen jede um den Kern in Spiralen gewunden ist; die Anzahl der Schichten sowie der Leiter richtet sich nach dem Bedürfnifs.

Eine andere, in Fig. io gezeigte und empfehlenswerthere Construction zeigt die Anwendung des isolirten Eisenkernes in erforderlicher Stärke. Um denselben sind sechs Leitungsdrähte gelagert, die um einander gedreht oder, spiralförmig gewunden sind, derart, dafs die abwechselnden Litzen entgegengesetzt gewunden sind, d. h. je zwei angrenzende Litzen auseinandergehende Spiralen bilden und ihre Leiter deshalb nicht parallel unter einander sind. Bei dieser Construction mufs die Anzahl der Litzen in einem Kreise um den Kern herum eine gerade Zahl sein, aber die Anzahl der Kreishüllen solcher Litzen ist unbeschränkt.

Eine weitere Modification bildet die Litze jedes Kreises oder jeder Serie um den Kern herum so aus, dafs sie drei Leiter von Spiralen derselben Richtung haben, die aber den anderen entgegengesetzt kufen, Fig. 11.

Das Kabel, welches solche Leiter nach der einen oder anderen Modification enthält, trägt eine Decke von Fasern, wasserdicht durchtränkt, oder eine Guttapercha-, Jute- und Drahtschutzhülle, oder.es kann in einen Bleimantel gekleidet sein, um dem beabsichtigten Zwecke zu dienen..

Gewöhnlich ist die Länge der Kabel dort, wo elektrische, unterirdische Kabel angewendet werden, auf einige Hundert Fufs beschränkt, und umfangreichere Leitungen solcher Kabel werden durch Gehäuse gebildet, die versenkt sind, um. die Enden oder Sectionen aufzunehmen, welche die Leitungen zusammensetzen, wie in Fig. 12 im Schnitt dargestellt, in welcher eine Leitungsverbindung einer Section mit der folgenden dargestellt ist.

Werden die Kabel oberirdisch geführt, so werden geeignete Gehäuse angeordnet, die in kleinen Häuschen untergebracht sind, um die Anbringung geeigneter Vorrichtungen zur Verbindung der Kabelabschnitte der Leitung mit einander zu ermöglichen. .

Bei der Herstellung von Communicationslinien ist die elektrische Verbindung der Leiter und ihrer Inductionsbekleidungen an den Enden der Kabelsectionen oder Kabelleitungen ein wichtiger Gesichtspunkt, um Induction in und zwischen den Drähten zu vermeiden.

Bei dem.einen Leiter des beschriebenen submarinen Kabels haben wir zur elektrischen Verbindung der ringförmigen Inductionsbekleidungen an beiden Enden des Kabels einen vollständigen metallischen Inductionsstromkreis zwischen dem kupfernen Leitungskern des Kabels und der Erde eingeschaltet. Der Zweck dieser Vorrichtung ist, Ueberladung und zu schwachen Strom in dem Leitungskern des Kabels zu vermeiden. Wo jeder Leiter nur eine einzige Inductionsbekleidung hat, wird ein correspondirender metallischer Inductionsstrom erzeugt, wenn elektrische Verbindung hergestellt ist, und zwar an den Enden der Kabelsectionen oder quer durch die Verbindungsgehäuse, und an den Kabelenden sowie in den Inductionsbekleidungen von je zwei Leitern.

Da bei diesen Kabeln viele Leiter durch Verbindung der Inductionsbekleidungen je zwei zusammengehöriger paarweise vorhanden sind, so werden so viele bestimmte Inductionsstromkreise im Innern des Kabels gebildet, als Leiterpaare vorhanden sind, welche das Kabel bilden.

Bisher wurden die Leiter der elektrischen Kabel mit metallischen Inductionsdecken versehen, und sind solche Decken mit einander durch das ganze Kabel in elektrischen Contact gekommen; auf diese Weise haben sie einen mehrfachen Verdichter gebildet, welcher eine Verzögerung der Ströme in jedem Leiter und in allen Leitern in gleichem Mafse hervorrief.

Dieses Resultat hat man bei der beschriebenen Kabelconstruction durch die Anbringung einer äufseren Isolirung jeder Inductionsbekleidung von jeder anderen im Kabel auch dadurch umgangen, dafs man nur zwei der Inductionsbekleidungen mit einander in der Kabelsection in Inductionskreisbeziehung brachte.

In diesem Falle dienen auch, wo viele Inductionskreise vorliegen, diejenigen, welche der Oberfläche des Kabels näher liegen, dazu, die ' Leiter innerhalb und näher an den Kern heran sowohl durch die Entfernung als durch die metallische Einlage vor der inducirenden Einwirkung der Erde zu schützen.

Fig. ι ist ein Querschnitt eines der Leiter in Fig. 4, bei welcher α in beiden Figuren die Inductionsbekleidung der Leiter darstellt, wobei die elektrische Verbindung solcher Bekleidungen zwischen zwei Leitern in einem Kabel in Fig. 4 durch die punktirten Linien d d angedeutet ist.

In Fig. 2 und 3 ist b die Bekleidung von magnetischem Eisenoxyd, wie beschrieben, und c ist eine Isolationslage, um dieselbe einzuhüllen und zu schützen.

Fig. 5 zeigt zwei Litzen von je drei Leitern, welche spiralförmig um einander in entgegengesetzter Richtung bei jeder bezüglichen Litze gewunden und so in Beziehung gebracht sind, dafs sie Schichten von Kabeln bilden, wie sie in Fig. 10 gezeigt sind.

Fig. 6 und 7 stellen bezw. eine Ansicht und einen Querschnitt eines submarinen Kabels mit einem Leiter dar. e und e¹ sind die beiden Inductionsbekleidungen, deren elektrische Verbindung in Fig. 6 durch die punktirte Linie f gezeigt ist.

In Fig. 8 ist das beschriebene Telephonkabel mit sieben Leitern gezeichnet, wobei die sechs Leiter h von gleichartiger Construction sind mit dem centralen Leiter g, und die doppelte

Isolations- und Bleihülle mit ti bezw. k bezeichnet ist.

Der Verstärkungskern aus Eisen- oder Stahldraht bei den in den Fig. 9, ι ο und 11 dargestellten gröfseren Telephonkabeln ist in jeder der Figuren mit w bezeichnet.

Fig. 12 zeigt im Schnitt eine Reihe von Behältern oder in den Erdboden versenkter Kästen, in und durch welche die Kabelsectionen, welche eine unterirdische Leitung bilden, mit einander verbunden werden. In diesen Kästen ist die elektrische Verbindung der Leiter selbst durch den Buchstaben m bezeichnet, während η eine gleiche Verbindung der Inductionsbekleidungen bedeutet.

Fig. 13 stellt mit denselben Bezeichnungen eine solche Verbindungsstelle in vergröfsertem Mafsstabe dar. Die Verbindung der Inductionsbekleidungen in den Kästen kann gewöhnlich durch Kupferdraht oder einen dünnen, flachen Kupferstreifen hergestellt werden, der, mit Ausnahme an den Contactenden, Fig. 14, isolirt ist.

Claims (4)

1. Patent-Ansprüche:
   Bei elektrischen Kabeln:

   i. Die Anordnung einer Inductionsbekleidung aus magnetischem Eisenoxyd, um die Isolirungsschicht der einzelnen, das Kabel bildenden Leiter, die Isolirung dieser Inductionsschichten von einander und die paarweise elektrische Verbindung derselben an den Enden der Kabelsectionen zu dem Zwecke, innerhalb des Kabels complete, von der Erde isolirte Inductionskreise zu schaffen, so dafs die einzelnen Drähte eines Paares vor der Induction aller anderen geschützt sind.
2. 2. Das Verfahren, die Leiter so zusammenzulegen, dafs Parallelismus unter denselben ausgeschlossen wird, bestehend in der Aneinanderreihung von Litzen aus drei oder mehr spiralförmig um einander gewundenen Leitern, wobei die Richtungen der Spiralwindungen bei neben einander liegenden Litzen entgegengesetzt sind und wobei in den verschiedenen Schichten solcher Litzen alle Litzen jeder nächstfolgenden Schicht um den Kern oder die Kabelachse in einer Richtung gewunden sind, die der in der nächstinneren Schicht entgegengesetzt gerichtet ist.
3. 3. Die Construction aus isolirten Leitern, deren jeder eine metallische Inductionsbekleidung hat, die auch mit einer Isolirung bekleidet ist, in Schichtenanordnung spiralförmiger Richtung um die Achse oder den Kabelkern, wobei die Spiralen jeder Schicht eine der Richtung der nächstinneren Schicht entgegengesetzte Windung haben.
4. 4. Die Verbindung der vorbezeichneten, mit Inductionsbekleidungen versehenen Kabelstücke durch Gehäuse oder Kästen zu dem Zwecke, eine paarweise elektrische Verbindung der Inductionsschichten zweier Kabelenden durch das Gehäuse zu ermöglichen, um dadurch den Inductionskreis zu erweitern.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.