DE3712466A1

DE3712466A1 - Elektrisches kabel mit wenigstens einem mit einem fuellmaterial impraegnierten strangfoermigen leiter

Info

Publication number: DE3712466A1
Application number: DE19873712466
Authority: DE
Inventors: Carlo Marin; Giovanni Pozzati
Original assignee: Pirelli Cavi SpA; Cavi Pirelli SpA
Current assignee: Pirelli and C SpA
Priority date: 1986-04-14
Filing date: 1987-04-13
Publication date: 1987-10-15
Also published as: CA1295826C; AU593632B2; DK194387D0; SE503621C2; NO175027B; SE8701540L; JP2661685B2; AR242681A1; AU7152987A; JPS62295307A; FR2597255B1; ES2003298A6; NL8700811A; NO175027C; IN170653B; GB2188939B; BR8702184A; NO871506D0; GB2222597A; GB2188939A

Description

Die Erfindung betrifft elektrische Kabel mit einer extrudierten Isolierung derjenigen Art, bei welcher ein Füllmaterial in den Leiter eingelagert ist, um zu verhindern, daß selbst minimale Spuren von Wasser entlang des Kabels wandern.

Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Füllmaterial für die Leiter von Kabeln mit einer extrudierten Isolierung, und auch einVerfahren zum Herstellen von Kabeln der in Rede stehenden Art.

Es ist bereits bekannt, daß einer der Gründe, die zur Baumbil dungserscheinung (treeing phenomena) in der extrudierten Iso lierung eines Kabels führen, das Vorhandensein von Feuchtig keit in dem Leiter ist.

Tatsächlich ergibt sich während des Betriebs des Kabels und als Folge der Wirkungen der Temperatur, die während des Betriebes des Leiters erreicht wird (die zwar nicht sehr hoch ist, je doch praktisch während einer unendlichen Periode aufrechter halten bleibt), eine Verdampfung aller vorhandenen Spuren von Wasser in dem Leiter.

Der auf diese Weise gebildete Wasserdampf wandert als Folge der Diffusion in die und in der extrudierten Isolierung des Kabels.

Der Wasserdampf, der auf diese Weise in die extrudierte Iso lierung des Kabels eindringt und die elektrischen Beanspruchun gen, die in der Isolierung vorhanden sind, führen zur Baum bildung in der extrudierten Isolierung, die zu einer Ver schlechterung der elektrischen Eigenschaften der Isolierung führen kann, woraus sich eine Erhöhung der Gefahren hinsicht lich der Bildung von Perforationen ergibt.

Selbst wenn während der Herstellung von Kabeln mit extrudier ten Isolierungen alle dem Fachmann bekannten Maßnahmen zur Wirkung gebracht werden, um sicherzustellen, daß verhindert ist, daß selbst minimale Spuren von Wasser den Leiter errei chen, gibt es keine Möglichkeit, absolut zu verhindern, daß während des Einbaus und der Verlegungsarbeitsvorgänge eines Kabels, während der Arbeitsvorgänge zum Verbinden von Kabeln oder nach in der Kabelstruktur aufgetretenen Brüchen Wasser den Kabelleiter erreicht und/oder entlang des Kabelleiters wandert.

Um zu verhindern, daß Wasser, welches eine Stelle des Leiters in einem Kabel mit extrudierter Isolierung erreicht hat, ent lang des Leiters oder Kabels wandert, um dadurch eine Baumbil dung an jeder Stelle der Kabelisolierung hervorzurufen, ist es vorgeschlagen worden, Füllmaterialien wenigstens in den Leiter einzuführen, und zwar vorzugsweise von derjenigen Art, die bei Berührung mit Wasser quellen, so daß sie ein Hindernis dafür darstellen, daß solches Wasser entlang des Kabelleiters wandert.

Insbesondere wird es bei bekannten Kabeln mit extrudierter Isolierung, bei denen der Leiter mit einem Füllmaterial im prägniert ist, hinsichtlich des Füllmaterials bevorzugt, daß es von der Art ist, die bei Berührung mit Wasser quillt, da angenommen wird, daß nur diese Art von Füllmaterial die besten Möglichkeiten bietet, um das Wandern von irgendwelchen Spuren von Wasser entlang des Kabels zu blockieren, und zwar durch Ausnutzung der Quellung des Füllmaterials selbst, um dadurch eine Sperre gegen das genannte Wandern von Wasser zu erzeugen.

Bekannte Kabel mit extrudierten Isolierungen, bei denen der Leiter mit einem Füllmaterial imprägniert ist, welches bei Berührung mit Wasser quillt, sind beispielsweise in der DE-OS 22 16 139 und in der GB-PS 20 76 839 beschrieben.

Alle bekannten Kabel mit extrudierter Isolierung, bei denen in den Leiter ein Füllmaterial eingelagert ist, welches bei Berührung mit Wasser quillt, ermöglichen es nicht, das Problem der Verhinderung des Wanderns von Wasser in zuverlässiger und sicherer Weise zu lösen, und zwar trotz aller zahlreichen Ver suche, die durchgeführt worden sind, um ein Füllmaterial zu finden, welches zum Lösen des genannten Problemes am besten geeignet ist.

Diese Unzuverlässigkeit der bekannten Kabel mit extrudierter Isolierung beim Auftreten des Problems, das Wandern von Wasser zu verhindern, ist darüber hinaus unannehmbar in Fällen, in denen das Kabel unter Wasser verwendet wird, wo die Gefahren, daß Wasser eintritt und sich entlang des gesamten Kabels aus breitet, wenn in dem Kabel ein Bruch auftritt, sehr groß sind, da bekanntlich die Reparatur eines Kabels eine beträchtliche Zeit erfordert, und der von dem Wasser ausgeübte hydrostatische Druck allgemein hoch ist.

Ein Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, Kabel zu schaffen mit extrudierter Isolierung, bei denen die Leiter mit einem Füllmaterial imprägniert sind, wobei die Kabel auch zur Verwendung unter Wasser vorgesehen sind, wobei bei den Kabeln irgendwelches Ausbreiten von Wasser absolut verhindert ist, so daß keine Gefahr besteht, daß als Folge einer Ausbreitung von Wasser sich eine Baumbildung ergibt.

Andere Zwecke der Erfindung sind: ein Füllmaterial für Leiter von Kabeln mit extrudierten Isolierungen zu schaffen sowie ein Verfahren zum Herstellen von Kabeln der in Rede stehenden Art, bei welchem irgendein mögliches Wandern von Spuren von Wasser, die unbeabsichtigt an irgendeiner Stelle mit dem Lei ter in Berührung kommen, entlang des Leiters verhindert ist.

Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein elektrisches Kabel mit wenigstens einem Leiter in Form eines Seiles oder Stranges, der durch eine Mehrzahl zusammengebrachter Metall drähte dargestellt und mit einem Füllmaterial imprägniert ist, mit einer halbleitenden Schicht, welche die Außenfläche des Leiters bedeckt, und mit einer extrudierten Isolierung, die rund um die halbleitende Schicht angeordnet ist. Gemäß der Erfindung ist ein solches Kabel dadurch gekennzeichnet, daß das Füllmaterial eine Masse auf der Basis von polymeren Mate rialien ist, welche die einzelnen Drähte des Stranges bedeckt und jeden vorhandenen Raum zwischen den Drähten ausfüllt, wo bei die Masse eine Mooney-Viskosität bei 100°C zwischen 10 und 60 und eine Shore-A-Härte zwischen 10 und 90 hat.

Weiterhin ist dann, wenn in einer Masse mit den oben genannten Charakteristiken zum Darstellen eines Füllmaterials eines Kabels gemäß der Erfindung ein feuchtdehnbares Pulver ein gelagert ist, um zu bewirken, daß das Füllmaterial bei Berührung mit Wasser quillt, dieses feuchtdehnbare Pulver aus einem organischen Material gebildet, und die Masse bietet eine Quellung von nicht weniger als 5% nach 10 Sekunden der Be rührung mit Wasser, und eine asymptotische Sättigungsquellung von nicht weniger als 40%.

Ein anderer Gegenstand der Erfindung ist ein Füllmaterial für Leiter von elektrischen Kabeln in Form einer Verbindung oder Masse, gekennzeichnet dadurch, daß die Masse eine Masse auf der Basis von polymeren Materialien ist und eine Mooney-Vis kosität bei 100°C zwischen 10 und 60, und eine Shore-A-Härte zwischen 10 und 90 aufweist.

Weiterhin ist dann, wenn in einer Masse mit den oben genannten Charakteristiken zum Darstellen eines Füllmaterials eines Ka bels gemäß der Erfindung ein feuchtdehnbares Pulver eingelagert ist, um zu bewirken, daß das Füllmaterial bei Berührung mit Wasser quillt, das feuchtdehnbare Pulver aus einem organischen Material gebildet, und die Masse zeigt nach 10 Sekunden einer Berührung mit Wasser eine Quellung von nicht weniger als 5% sowie eine asymptotische Sättigungsquellung von nicht weniger als 40%.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Ver fahren zum Herstellen von elektrischen Kabeln, bei welchem ein Metallstrang, der den Leiter des Kabels bilden soll, mit einem Füllmaterial imprägniert wird, welches bei Berührung mit Wasser quillt, wobei in direkter Berührung mit dem gefüllten Strang eine halbleitende Schicht sowie eine Isolierschicht extrudiert werden. Gemäß der Erfindung ist ein solches Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß das Imprägnieren des Metallstranges zum Zeitpunkt seiner Herstellung ausgeführt wird, indem das Füll material über eine Extrudiereinrichtung in das Gebilde der zusammenzubringenden Drähte eingeführt und Kompaktiert wird, um jede einzelne Krone des Stranges und den bereits gebildeten Strangteil während der Vorbewegung in Richtung gegen eine Vereinigungsform zu bilden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispiels weise erläutert.

Fig. 1 ist eine schaubildliche Ansicht eines Kabels gemäß der Erfindung, wobei Teile fortgelassen sind, um die Struk tur des Kabels zu zeigen.

Fig. 2 ist eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Teilquer schnittsansicht eines Kabels gemäß der Erfindung.

Fig. 3 ist eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Verwendung bei dem Verfahren zum Herstellen eines Ka bels gemäß der Erfindung.

Ein Kabel gemäß der Erfindung, wie es in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, weist innen einen Leiter 1 auf in Form eines Seiles oder Stranges aus einer Mehrzahl von Metalldrähten 2, die beispielsweise aus Kupfer oder aus Aluminium bestehen und zusammengebracht bzw. zusammengelegt oder verseilt sind.

Die einzelnen Metalldrähte 2 mit Ausnahme derjenigen, welche die äußerste Krone oder Lage des Stranges bilden, wie dies in Fig. 2 deutlich dargestellt ist, sind von einem Füllmaterial vollständig umgeben, dessen Charakteristiken ein wesentliches Element des Kabels gemäß der Erfindung bilden und nachstehend im einzelnen erläutert werden.

Sogar die Zwischenräume 3 zwischen den Metalldrähten 2 sind mit dem Füllmaterial vollständig gefüllt.

Rund um den Leiter 1 ist eine halbleitende Lage oder Schicht 4 angeordnet, die mittels Extrusion erhalten ist und die sich mit der radial äußeren Fläche verbindet.

Insbesondere bedeckt die halbleitende Schicht 4 denjenigen Teil der Oberfläche der Drähte 2, aus denen die radial äußerste Lage gebildet ist, so daß die halbleitende Schicht 4 auch zwischen den Berührungsstellen benachbarter Drähte 2 vorhan den ist sowie auswärts davon an der gesamten der halbleitenden Schicht 4 zugewandten Fläche der Drähte 2.

Über der halbleitenden Schicht 4 befindet sich eine Isolier schicht 5, die durch Extrusion erhalten ist, und die ihrer seits von einer halbleitenden Außenschicht 6 bedeckt ist.

Rund um die halbleitende Außenschicht 6, die ebenfalls durch Extrusion erhalten ist, können andere nicht dargestellte an sich bekannte Elemente vorgesehen sein, beispielsweise ein Mantel, Schutzschichten des Mantels und dergleichen.

Gemäß einer nicht dargestellten abgewandelten Ausführungsform eines Kabels gemäß der Erfindung sind in den Zwischenräumen zwischen den Drähten 2, welche die äußerste Lage des Leiters 1 bilden und der Lage von Drähten 2, die unmittelbar unter der äußersten Lage liegt, anstelle des Füllmaterials oder zusätzlich zu diesem feuchtdehnbare Pulver organischer Natur vorhanden, deren Charakteristiken nachstehend erläutert werden.

Wie zuvor angegeben, besteht ein wesentliches Element eines Kabels gemäß der Erfindung in dem Vorhandensein eines Füll materials innerhalb des Leiterstranges, welches die nachstehend angegebenen Charakteristiken oder Eigenschaften hat.

Das Füllmaterial ist durch eine Masse auf der Basis irgendeines Polymers gebildet und die Masse muß die nachstehend angegebenen zwei Eigenschaften aufweisen:

- die Mooney-Viskosität bei 100°C muß zwischen 10 und 60, und vorzugsweise zwischen 20 und 40 liegen, und
- die Shore-A-Härte, bestimmt gemäß ASTM D 2240, und mit einer Instrumentenablesung 5 Sekunden nach dem Beginn des Tests, muß zwischen 10 und 90, und vorzugsweise zwischen 50 und 80 liegen.

Weiterhin ist, wenn in der Masse mit den beiden oben angegebenen Eigenschaften auch ein feuchtdehnbares Pulver enthalten ist, dieses Pulver von organischer Art und seine Menge in der Masse kann beliebig sein, vorausgesetzt, daß das Quellen der Masse, wenn sie in Berührung mit Wasser gelangt, bestimmt als eine Zunahme der Dicke einer Platte aus der Masse mit einer Dicke von 1 mm und mit lichtundurchlässigen Flächen, den nachstehend angegebenen Werten entspricht:

- nach 10 Sekunden der Berührung mit Wasser muß die Quellung über 5%, und vorzugsweise über 10% betragen, und
- die Sättigungsquellung der Masse, bestimmt als die asympto tischen Werte ihres Quellens bei Berührung mit Wasser, und insbesondere mit Seewasser, sollte nicht kleiner als 40%, und vorzugsweise nicht kleiner als 60% betragen.

Für die Bildung einer Masse, welche ein Füllmaterial für ein Kabel gemäß der Erfindung darstellt, kann irgendein Polymer verwendet werden, um die extrudierbare Masse zu bilden, bei spielsweise natürlicher Kautschuk, Butadienstyrol-Copolymere, Isobutylen-Polymere und -Copolymere, Äthylenpropylen-Copolymere und zugehörige Terpolymere und Äthylenvinylacetat-Copolymere.

Andererseits muß das feuchtdehnbare Pulver des organischen Typs, welches eine der Komponenten der Masse bildet, mit welcher der Kabelleiter imprägniert wird, die nachstehend an gegebenen Eigenschaften haben:

- das Pulver muß in Wasser im wesentlichen unlösbar sein,
- der pH-Wert der wässrigen Dispersion des Pulvers, erhalten durch die Dispersion von 1 Gramm Pulver in 200 cm³ von zwei fach destilliertem Wasser (bi-distilled water) muß zwischen 6,5 und 7,5 liegen,
- der Gewichtsverlust des Pulvers nach einem Erhitzen auf 105°C muß kleiner sein als 7%,
- die Benetzungszeit für die Pulver (die der Zeitperiode ent spricht, die zwischen dem Zeitpunkt, zu welchem das Pulver in Berührung mit Wasser gelangt, bis zu dem Zeitpunkt ver streicht, wenn das Pulver zu quellen beginnt) muß zwischen 1 und 5 Sekunden liegen unabhängig ob das verwendete Wasser ein für industrielle Zwecke verwendetes Wasser oder See wasser ist,
- die Wasserabsorptionskapazität des Pulvers, ausgedrückt in cm³ an Wasser, absorbiert von 1 Gramm Pulver, muß zwischen 100 und 800 cm³/g liegen.

Insbesondere muß die Absorptionskapazität des Pulvers für Industriewasser im Bereich von 500 bis 800 cm³/g liegen, wohingegen die Absorptionskapazität des Pulvers für See wasser im Bereich von 100 bis 150 cm³/g liegen soll, und

- die das feuchtdehnbare Pulver bildenden Teilchen müssen maximale Abmessungen von kleiner als 200 µm haben, und vor zugsweise müssen wenigstens 50% der Körner oder Teilchen des Pulvers Maximalabmessungen von kleiner als 150 µm haben.

Die oben angegebenen Eigenschaften für die feuchtdehnbaren Pulver des organischen Typs sind diejenigen, die definiert worden sind als wesentlich sowohl für die Realisierung von Füllmaterialmassen, die bei Berührung mit Wasser in Leitern gemäß der Erfindung quellen können, als auch für die Massen, die in die Leiter eingelagert werden sollen zusätzlich zu der Füllmaterialmasse oder als Ersatz für die Füllmaterialmasse, und zwar in die Zwischenräume zwischen die Drähte 2 der äußersten Lage des Leiters und den Drähten der unmittelbar darunterliegenden Lage, wie dies gemäß einer abgewandelten Ausführungsform für ein Kabel gemäß der Erfindung vorgesehen ist.

Die chemische Natur der in Rede stehenden Pulver kann von be liebiger Art sein. Beispiele von feuchtdehnbaren Pulvern des organischen Typs sind Polyacrylate und Polyacrylamide, und zwar entweder sie selbst oder auf natürliche Polymere aufgepfropft, wie beispielsweise die Amide und die Zellulose und die Esther von Methylzellulose, die Äther von Zellulose wie beispiels weise Carboxymethylzellulose usw.

Zusätzlich zu den oben genannten Komponenten können in der das Füllmaterial bildenden Massen andere Komponenten vorhanden sein, beispielsweise halbleitende Pulver, wenn ein halbleitendes Füllmaterial gewünscht wird, oder auch Vernetzungsmittel, wenn für den Kabelleiter ein vernetztes Füllmaterial gewünscht wird.

Nachstehend werden beispielsweise vier Beispiele von Ausführungs formen für eine Masse gemäß der Erfindung zum Bilden des Füll materials für die Leiter von Kabeln erläutert, die eine extru dierte Isolierung haben.

Beispiel 1

Das Füllmaterial gemäß diesem Beispiel besteht aus einer nicht vernetzbaren isolierenden Masse, die bei Berührung mit Wasser nicht quillt und die folgende Zusammensetzung hat:

Äthylenvinylacetat-
Copolymer mit einem Gehalt
an Vinylacetat von 45%100 Gewichtsteile hochleitender Ruß 25 Gewichtsteile epoxidiertes Soyaöl 10 Gewichtsteile Kalziumkarbonat 30 Gewichtsteile

Beispiel 2

Das Füllmaterial gemäß diesem Beispiel ist aus einer vernetz baren halbleitenden Masse gebildet, die bei Berührung mit Wasser nicht quillt und die die nachstehende Zusammensetzung hat:

Äthylenvinylacetat-
Copolymer mit einem Gehalt
an Vinylacetat von 45%100 Gewichtsteile hochleitender Ruß 25 Gewichtsteile epoxidiertes Soyaöl 10 Gewichtsteile Kalziumkarbonat 30 Gewichtsteile Dicumylperoxyd 1,5 Gewichtsteile

Beispiel 3

Das Füllmaterial gemäß diesem Beispiel ist aus einer halbleiten den und nicht vernetzbaren Masse gebildet, die bei Berührung mit Wasser quillt und die die nachstehende Zusammensetzung hat:

Äthylenvinylacetat-
Copolymer mit einem Gehalt
an Vinylacetat von 45%100 Gewichtsteile hochleitender Ruß 25 Gewichtsteile epoxidiertes Soyaöl 10 Gewichtsteile Carboxymethylzellulose in
Pulverform mit Körnern oder
Teilchen mit maximalen
Abmessungen von kleiner
als 200 µm 30 Gewichtsteile

Beispiel 4

Das Füllmaterial gemäß diesem Beispiel ist aus einer isolieren den vernetzbaren Masse gebildet, die bei Berührung mit Wasser quillt und die die nachstehende Zusammensetzung hat:

Äthylenvinylacetat-
Copolymer mit einem Gehalt
an Vinylacetat von 45%100 Gewichtsteile epoxidiertes Soyaöl 5 Gewichtsteile Carboxymethylzellulose in
Pulverform mit Körnern
oder Teilchen mit maximalen
Abmessungen von kleiner als
200 µm 1,5 Gewichtsteile Dicumylperoxid 1,5 Gewichtsteile

Die Kabel mit extrudierter Isolierung und einem Leiterfüll material gemäß der Erfindung werden mittels eines Verfahrens hergestellt, welches ebenfalls einen Gegenstand der Erfindung darstellt.

Ein wesentliches Element des in Rede stehenden Verfahrens ist die Phase, in welcher der Leiter in Form eines Stranges mit dem Füllmaterial imprägniert wird.

Diese Phase des Verfahrens besteht darin, daß mittels Extru sion die das Füllmaterial bildende Masse zwischen das Gebilde aus Drähten eingeführt wird, die jede Drahtlage des Stranges bilden sollen, der den Leiter darstellt, wobei der bereits ge bildete Strangteil, der ebenfalls mit der Füllmasse in der gleichen Weise imprägniert worden ist, und die Drähte sich in Richtung gegen eine Vereinigungsform bewegen.

Offensichtlich wird während der Bildung der ersten Lage von Drähten des Stranges, wobei die Drähte veranlaßt werden, sich in Richtung gegen die Vereinigungsform vorzubewegen, und zwar zusammen mit einem Draht, der die radial innerste Lage des Stranges einnehmen soil, die das Füllmaterial bildende Masse mittels Extrusion zwischen das Drahtgebilde und den Draht eingeführt, der die radial innerste Lage des Stranges einnehmen soll.

Das Einführen der Füllmasse mittels Extrusion zwischen die Drähte des Drahtgebildes und den Strangteil wird dadurch aus geführt, daß ein Strom der Masse von außerhalb der Drähte in Richtung gegen den bereits gebildeten Strangteil gerichtet wird.

Als eine Alternative wird das Einführen der Füllmasse mittels Extrusion zwischen das Gebilde aus den Strangdrähten, die eine Drahtlage des Stranges bilden sollen, und den bereits gebildeten Strangteil, während diese Elemente sich in Richtung gegen die Vereinigungsform vorbewegen, erhalten dadurch, daß eine Lage der Füllmasse mittels Extrusion rund um den bereits gebildeten Strangteil gebildet wird.

Weiterhin ist es durch Kombination der beiden oben angegebenen Arbeitsweisen in der gleichen Vereinigungsform möglich, die Anzahl der Extruder zu verringern, die dazu verwendet wird, den Strang herzustellen.

Danach folgen bereits bekannte Arbeitsschritte, nämlich das Extrudieren der inneren halbleitenden Schicht auf den gefüllten Leiter, die an der radial äußersten Fläche des Stranges an haftet und sich mit dieser verbindet, einer Isolierschicht, welche die innere halbleitende Schicht umgibt, und einer äußeren halbleitenden Schicht.

Der gefüllte Leiter, der mit den oben genannten Schichten be deckt ist, wird durch eine Vulkanisiervorrichtung laufen ge lassen, um die Schichten zu vernetzen, und, falls erwünscht, auch das den Strang füllende Füllmaterial zu vernetzen, wenn die das Füllmaterial darstellende Masse vernetzbar ist.

In Fig. 3 ist schematisch in Längsschnittansicht eine Vor richtung gezeigt zum Ausführen der zuvor angegebenen notwendigen Schritte des Verfahrens gemäß der Erfindung.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, umfaßt die Vorrichtung eine Ringform 7, die gleichachsig zu einem zylindrischen Körper angeordnet und an diesem befestigt ist, der mit einem durch gehenden Hohlraum gebildet ist, der durch zwei miteinander verbundene Teile 8 und 9 dargestellt ist.

Der Teil 8 des zylindrischen Körpers hat einen zylindrischen Hohlraum 10, durch den der in der Vorrichtung gemäß Fig. 3 gebildete Strangteil 15 hindurchgeht.

Der Teil 9 des zylindrischen Körpers hat einen kegelstumpf förmigen inneren Hohlraum 11, der auf der Seite seiner kleine ren Basis mit dem Hohlraum der Ringform 7 verbunden ist.

In dem Hohlraum 11 laufen die Drähte 2, welche die äußerste Lage des Strangteiles 15, der in der Vorrichtung hergestellt wurde, bilden sollen, und der Kern 16 eines zuvor mit einer identischen Vorrichtung hergestellten und bereits mit der Füll masse imprägnierten Stranges.

Weiterhin ist in dem Teil 9 des zylindrischen Körpers ein durchgehendes Loch 12 vorhanden, welches mit einem nicht dar gestellten Extruder in Verbindung steht, um eine ein Füll material gemäß der Erfindung bildende Masse in den kegel stumpfförmigen Hohlraum 11 einzufüllen.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung gemäß Fig. 3 ist wie folgt.

Die Drähte 2 und der Kern 16 des zuvor gebildeten und im prägnierten Stranges bewegen sich kontinuierlich in Richtung gegen die Ringform 7 vor.

Während dieser Vorbewegung ziehen die Drähte 2 und der Kern 16 das Füllmaterial mit sich, welches mittels des Extruders durch das Loch 12 hindurch in den kegelstumpfförmigen Hohl raum 11 zugeführt worden ist, wobei das Material durch die Drähte hindurchgeht, so daß es den Kern 16 des Stranges er reicht.

Das Füllmaterial, für welches diese Elemente ein Hindernis gegen das Hindurchtreten durch die Ringform 7 darstellen (wo das Zusammenbringen und Kompaktieren der Mehrzahl von Drähten 2 auf dem bereits imprägnierten Kern 16 stattfindet) füllt die zwischen den Drähten vorhandenen Zwischenräume voll ständig aus, wobei außerdem gewährleistet ist, daß wenigstens eine Lage des Füllmaterials zwischen den Drähten 2 und den jenigen Drähten vorhanden ist, die sich in der radial äußersten Lage des Kernes 16 befinden.

Zusätzlich hierzu kann in der Vorrichtung gemäß Fig. 3 ein weiteres durchgehendes Loch 13 (mit einer unterbrochenen Linie angegeben) in dem Teil 8 des zylindrischen Körpers vorhanden sein, welches mit dem nicht dargestellten Extruder in Verbin dung steht, um eine mit unterbrochenen Linien angegebene Schicht 14 des Füllmaterials rund um den bereits gebildeten Strangteil 15 zu bilden.

In den Fällen, in denen bei einer Vorrichtung, die der Vor richtung gemäß Fig. 3 identisch ist, das stromabwärts ange ordnete durchgehende Loch 13 vorgesehen ist, um die darauf folgende Schicht des Stranges zu bilden, kann das Loch 12 fortgelassen werden, da mit der Schicht 14 die Füllmasse be reits zuvor zwischen dem Gebilde von Drähten, die eine Lage des Stranges bilden sollen, und dem bereits gebildeten Teil des Stranges angeordnet ist.

Mit dem Verfahren gemäß der Erfindung wurden vier Kabel ge mäß der Erfindung mit Füllmassen gemäß den Beispielen herge stellt. Diese vier Kabel wurden nachstehend beschriebenen Tests unterworfen, deren Ergebnisse zeigten, daß mit diesen Kabeln die Zwecke der vorliegenden Erfindung erreicht werden.

Die vier Kabel gemäß der Erfindung unterscheiden sich vonein ander nur dadurch, daß die Füllmasse gemäß den obigen Beispie len verwendet wurden, und daß das Vernetzen dieser Massen nur durchgeführt wurden, wenn dies möglich war.

Im übrigen hatten diese vier Kabel identischen Aufbau, wobei außerdem die Abmessungen der Teile des Aufbaus oder der Struk tur identisch war.

Insbesondere hatten alle vier Kabel einen Leiter aus einem Strang eines Durchmessers von 18,8 mm, der aus 37 Drähten aus mit Zinn plattiertem Kupfer gebildet war, wobei jeder Draht einen Durchmesser von 3,13 mm hatte und die Drähte insgesamt derart angeordnet waren, daß drei konzentrische Lagen gebildet wurden.

Rund um den Leiter war eine 1 mm dicke vernetzte halbleitende Schicht aus einer halbleitenden Masse angeordnet auf der Basis von an sich bekanntem Äthylen-Propylen-Kautschuk, wie sie üblicherweise zum Bilden von halbleitenden Schichten in Ka beln verwendet wird. Über der halbleitenden Schicht befand sich eine extrudierte vernetzte Isolierschicht einer Dicke von 8 mm aus einer Isoliermasse auf der Basis von Äthylen-Propylen- Kautschuk, wie sie an sich bekannt und zum Bilden von extru dierten Isolierungen bei Kabeln üblicherweise verwendet ist.

Eine weitere halbleitende Schicht, die zu der oben beschrie benen Schicht identisch ist, umgibt die Isolierschicht des Kabels.

Die Kabel gemäß der Erfindung und bekannte Kabel mit gleichem Aufbau und gleichen Abmessungen, wobei jedoch ihr Leiter mit bekannten Füllmaterialien imprägniert war, wurden Tests unter worfen, die nachstehend beschrieben sind, um die Kapazitat zu bestimmen, zu verhindern, daß irgendwelches Wasser ent lang der Leiter wandert.

Zum Ausführen der Tests wurde eine Vorrichtung verwendet ge mäß Standard EDF HN 33-S-51, die einen 10 Meter langen mit Wasser gefüllten Schlauch eines Durchmessers von 200 mm auf weist und mit entfernbaren Deckeln versehen ist, um die End öffnungen abdichtend zu verschließen. An einer mittleren Stelle des Schlauches erstreckt sich ein kleines Rohr bzw. ein kleiner Schlauch abgedichtet von dem Schlauch weg und endet in einem Glasröhrchen, welches mit einem Druckluftreservoir in Verbindung steht, wobei der Druck des Wassers in dem Rohr oder Röhrchen geändert werden kann.

Die tatsächlichen Tests zum Bestimmen der Kapazität der Kabel, das Wandern von Wasser entlang des Leiters zu verhin dern, wurde nicht gemäß dem oben genannten Standard durchge führt, weil die von dem Standard geforderten Testbedingungen als nicht streng genug angesehen wurden, um absolut und zu verlässig zu gewährleisten, daß Kabel, die diesen Testbedin gungen genügten, tatsächlich unter beliebigen Betriebsbe dingungen frei von den Gefahren waren, daß Wasser entlang des Kabelleiters wandert.

Zum Ausführen der Tests wurden 11 m lange Kabellängen ver wendet. An einer mittleren Stellung jeder Kabellänge und auf eine Länge von 5 m wurde der Leiter freigelegt, der aus dem Strang bestand, der mit der Füllmasse imprägniert war.

Vor der Bildung der zu testenden Kabellängen und vor ihrer Herstellung in der oben beschriebenen Weise wurden die Kabel abwechselnden Biegungen unterworfen, indem sie dreimal auf einanderfolgend auf eine Trommel gewickelt und von dieser Trommel abgewickelt wurden, wobei die Trommel einen Außen durchmesser hatte, der gleich dem 20-fachen des Außendurch messers des Kabels war. Dieser Arbeitsvorgang wurde durch geführt, um die ernsthaftesten Beanspruchungen zu simulieren, denen ein Kabel während des Verlegens unterworfen werden könnte, beispielsweise während des Verlegens unter Wasser.

Die Kabellängen wurden in die Testvorrichtung eingeführt, wobei ihre Enden durch Löcher hindurch vorragten, die in den Deckeln der Vorrichtung vorhanden waren, und sie wurden an der äußeren halbleitenden Schicht festgelegt und mittels Dichtungen gehalten.

Die Tests wurden ausgeführt, indem in die Vorrichtung sowohl Industriewasser, das heißt Süßwasser, als auch Seewasser ein geführt wurde.

Eine erste Reihe von Tests wurde durchgeführt, wobei der Wasserdruck in der Vorrichtung auf 3 bar eingestellt wurde und danach die Vorrichtung unter diesen Bedingungen während 24 Stunden ruhen gelassen wurde.

Nach dieser Zeitperiode wurde der Wasserdruck auf 50 bar er höht und während 24 Stunden aufrechterhalten. Nach dieser Zeit periode wurde an den Kabellängen gemäß der Erfindung festge stellt, daß aus den Kabellängen kein Wasser ausgetreten war, während im Falle der bekannten Kabellängen an beiden Enden der Kabellängen Wasser heraustropfte.

Jedoch wurde beim Prüfen der Kabelproben gemäß der Erfindung, bei denen die Leiter mit Massen gefüllt waren, die bei Be rührung mit Wasser nicht quollen, ebenfalls festgestellt, daß Spuren von Wasser die Enden der Kabellängen erreicht hatten.

Dies macht deutlich, daß Kabel gemäß der Erfindung, bei denen der Leiter mit Massen gefüllt ist, die bei Berührung mit Wasser nicht quellen, in größerem Ausmaß als bekannte Kabel gewährleisten, daß Wasser entlang des Leiters wandert, und somit eine absolute Sicherheit in den Fällen ergeben, in denen die Kabel auf dem Land verwendet werden, wo im Fall eines Kabelbruches kein Wasser in der Umgebung vorhanden ist, welches einen hydrostatischen Druck liefern würde in der gleichen Größenordnung wie der hydrostatische Druck bei der Verlegung unter Wasser.

Im Fall eines Unterwasserkabels ergibt sich vollständige Sicherheit dahingehend, ein Wandern von Wasser entlang des Leiters zu verhindern, wenn ein Bruch in dem Kabel auftritt, durch Verwendung eines Kabels, bei welchem der Leiter mit einer Masse gemäß der Erfindung imprägniert ist, die bei Be rührung mit Wasser quillt.

Eine zweite Testreihe wurde ausgeführt mit zwei Kabelproben gemäß der Erfindung, bei denen die beiden Leiter mit zwei Beispielen von Massen gefüllt waren, die bei Berührung mit Wasser quellen.

Für diese zweite Testreihe wurden nach der 24 Stunden Zeit periode der Berührung mit Wasser unter einem Druck von 50 bar und ohne Änderung des Wasserdrucks Klemmen mit den Enden dieser Kabelleiter in der Testvorrichtung verbunden, wobei ein Strom durch den Leiter derart fließen gelassen wurde, daß die Temperatur sich auf 95°C erhöhte, und wobei dann diese Temperatur während 8 Stunden aufrechterhalten wurde.

Nach dem Ende der Periode von 8 Stunden wurden die Klemmen während 16 Stunden entfernt, um das Kabel abkühlen zu lassen, wobei jedoch der Wasserdruck in der Vorrichtung auf dem Wert von 50 bar gehalten wurde.

Ein solcher Wärmekreislauf von 8 Stunden Erhitzung und 8 Stun den Abkühlung wurde fünfmal wiederholt, wobei der Wasserdruck in der Vorrichtung immer auf einem Wert von 50 bar gehalten wurde.

Am Ende dieser zweiten Testreihe, mit welcher die Bedingungen simuliert werden sollten, die ein Unterwasserkabel nach einem Bruch des Kabels nach einer langen Betriebszeit antreffen kann, wurde festgestellt, daß an den Enden der Kabellängen kein Wasser heraustropfte.

Weiterhin wurde beim Prüfen der Kabellängen gemäß der Erfin dung, die der zweiten Testreihe unterworfen waren, festge stellt, daß das Quellen des Füllmaterials in dem Leiter ent lang einer Strecke von kürzer als ein Meter aufgetreten war, ausgehend von dem freigelegten Ende des Leiters.

Die bekannten Kabel wurden der zweiten Testreihe nicht unter worfen, weil bereits deutlich war, daß bei den bekannten Kabeln bereits bei der ersten Testreihe Wasser entlang des Leiters wanderte.

Die Ergebnisse der Tests zeigen, daß die Kabel gemäß der Er findung es tatsächlich ermöglichen, die eingangs genannten Zwecke zu erreichen.

Die Bedingungen bei den durchgeführten Tests waren strenger als diejenigen, die durch den zuvor genannten Standard vor geschrieben sind, und insbesondere strenger als diejenigen Bedingungen zum Simulieren der Bedingungen, die ein Kabel mit extrudierter Isolierung und gefülltem oder imprägniertem Leiter, welches auf eine Tiefe von 500 m unter Wasser, ent sprechend einem hydrostatischen Wasserdruck von etwa 50 bar, verlegt und während langer Zeit im Betrieb war, antreffen kann nach einem Bruch des Kabels, wobei sich dann die Gefahr ergibt, daß Wasser entlang des Kabels wandert.

Eine solche Bedingung, die als die strengste Bedingung ange sehen werden kann, unter der ein Kabel mit extrudierter Iso lierung und mit einem gefüllten oder imprägnierten Leiter erfahren kann, führte dazu, daß keine Gefahr vorhanden war, daß Wasser sich entlang des Leiters verteilte, wobei festge stellt wurde, daß irgendeine Wasserwanderung lediglich über eine Strecke stattfand, die die Länge von ein Meter niemals überschritt, und zwar ausgehend von der Kabelzone, an welcher der Bruch der Kabels auftrat.

Hierdurch ist deutlich gemacht, daß selbst unter beliebigen Betriebsbedingungen bei Verwendung eines Kabels gemäß der Erfindung maximale Sicherheit und Zuverlässigkeit gewähr leistet sind gegen die Gefahr der Baumbildung in den extru dierten Isolierungen, wobei die Baumbildung hervorgerufen werden kann dadurch, daß sogar nur Spuren von Wasser entlang der Leiter oder in den Leitern wandern.

Ein Grund dafür, daß das günstige Ergebnis erzielt werden konnte, liegt sicherlich in der Verwendung des Füllmaterials gemäß der Erfindung als Folge der oben angegebenen kritischen Charakteristiken oder Eigenschaften dieses Füllmaterials, die wesentlich sind, um den einleitend genannten Zweck der Erfindung zu erreichen, wozu hierzu auch das besondere Ver fahren gemäß der Erfindung beiträgt.

Tatsächlich ist es bei Andwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung möglich, zu gewährleisten, daß das in den Leiter eingeführte Füllmaterial alle Einzeldrähte vollständig ein bettet und darüber hinaus allen Zwischenraum zwischen diesen Drähten vollständig ausfüllt, so daß die sonst mögliche Ge fahr vermieden ist, daß Wege vorhanden sind, auf denen Wasser entlang des Leiters wandern kann.

Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen möglich.

Claims

1. Elektrisches Kabel, umfassend wenigstens einen Leiter in Form eines Seiles oder Stranges, der aus einer Mehrzahl von zusammengebrachten Metalldrähten besteht, die mit einem Füllmaterial imprägniert sind, eine halbleitende Schicht, welche die Außenfläche des Leiters umgibt, und eine extru dierte Isolierung, die rund um die halbleitende Schicht ange ordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Füll material eine Masse auf der Basis polymeren Materials ist, welche die Einzeldrähte des Stranges bedeckt und jeden vor handenen Zwischenraum zwischen ihnen ausfüllt sowie eine Mooney-Viskosität bei 100°C zwischen 10 und 60, und eine Shore-A-Härte zwischen 10 und 90 hat.

2. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mooney-Viskosität bei 100°C zwischen 20 und 40, und die Shore-A-Härte zwischen 50 und 80 liegt.

3. Kabel nach Anspruch 1 oder 2, wobei das den Leiter imprägnierende Füllmaterial feuchtdehnbare Pulver enthält und daß es bei Berührung mit Wasser quillt, dadurch gekenn zeichnet, daß die feuchtdehnbaren Pulver in der Masse auf der Basis polymeren Materials, welche das Füllmaterial bil det, feuchtdehnbare Pulver organischer Natur sind, und daß die das Füllmaterial bildende Masse nach Berührung mit Wasser während 10 Sekunden eine Quellung von nicht weniger als 5% zeigt und die asymptotische Sättigungsquellung nicht kleiner als 40% ist.

4. Kabel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Quellung der Masse nach 10 Sekunden Berührung mit Wasser nicht kleiner als 10%, und die asymptotische Sättigungs quellung nicht kleiner als 60% ist.

5. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Zwischenräumen zwischen den die radial äußerste Lage des Stranges bildenden Drähten des den Kabelleiter bildenden Stranges und im verbleibenden Teil des Stranges feuchtdehn bare Pulver organischer Natur vorhanden sind.

6. Kabel nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, daß die feuchtdehnbaren Pulver organischer Natur im wesentlichen in Wasser unlöslich sind, pH-Werte bei ihrer Dispersion in Wasser zwischen 6,5 und 7,5 haben, ihr Gewichtsverlust bei Erhitzung auf 105°C weniger als 7% beträgt, eine Kapazität für Wasserabsorption oder Wasser zurückhaltung zwischen 100 und 800 cm³ Wasser für ein Gramm Pulver aufweisen in Zuordnung zu einer Benetzungszeit zwischen einer Sekunde und fünf Sekunden, und daß die Pul ver aus Körnern gebildet sind, deren maximale Abmessungen kleiner als 200 µm sind.

7. Kabel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens 5% der Körner des feuchtdehnbaren Pulvers maxi male Abmessungen von kleiner als 150 µm haben.

8. Füllmaterial für Leiter von elektrischen Kabeln in Form einer Masse, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse eine Masse auf der Basis von Polymermaterial ist und eine Mooney-Viskosität bei 100°C zwischen 10 und 60, und eine Shore-A-Härte zwischen 10 und 90 hat.

9. Füllmaterial nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die das Füllmaterial bildende Masse eine Mooney-Vis kosität bei 100°C zwischen 20 und 40, und eine Shore-A- Härte zwischen 50 und 80 hat.

10. Füllmaterial nach Anspruch 8 oder 9, dadurch ge kennzeichnet, daß es feuchtdehnbare Pulver organischer Natur enthält und nach einer Berührung mit Wasser während 10 Sekunden eine Quellung von nicht weniger als 5% zeigt und eine asymptotische Sättigungsquellung von nicht kleiner als 40% hat.

11. Füllmaterial nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich net, daß die Quellung nach einer Berührung mit Wasser während 10 Sekunden nicht kleiner als 10%, und die asymp totische Sättigungsquellung nicht kleiner als 60% ist.

12. Füllmaterial nach Anspruch 10 oder 11, dadurch ge kennzeichnet, daß das feuchtdehnbare Pulver organischer Natur im wesentlichen in Wasser unlöslich ist, einen pH- Wert bei seiner Dispersion in Wasser zwischen 6,5 und 7,5 hat, einen Gewichtsverlust bei Erhitzung auf 105°C von weniger als 7% und eine Kapazität des Absorbierens oder Zurückhaltens von Wasser zwischen 100 und 800 cm³ Wasser für ein Gramm Pulver in Zuordnung zu einer Benetzungszeit zwischen einer Sekunde und fünf Sekunden hat, und daß das Pulver aus Körnern gebildet ist, deren maximale Ab messungen kleiner als 200 µm sind.

13. Füllmaterial nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens 50% der Körner des feuchtdehnbaren Pulvers eine maximale Abmessung von kleiner als 150 µm haben.

14. Verfahren zum Herstellen von elektrischen Kabeln, bei welchem ein Metallstrang, der den Kabelleiter bilden soll, mit einem Füllmaterial imprägniert, und in direkter Berührung mit dem gefüllten Strang eine halbleitende Schicht und eine Isolierschicht extrudiert werden, dadurch gekenn zeichnet, daß das Imprägnieren des Metallstranges ausge führt wird während der Herstellung des Stranges, indem das Füllmaterial mittels Extrusion zwischen das Gebilde von zusammenzubringenden Drähten eingeführt und kompaktiert wird, um auf diese Weise jede einzelne Lage des Stranges und den bereits gebildeten Strangteil zu füllen und zu bilden, während die Einzelelemente sich in Richtung gegen eine Vereinigungsform bewegen.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Einführens des Füllmaterials mittels Extrusion darin besteht, daß mittels Extrusion eine Schicht des Füllmaterials rund um jeden Teil des bereits gebildeten Stranges gebildet wird, der sich entlang mit einer Mehrzahl von Drähten, welche eine Lage des Stranges bilden sollen, in Richtung gegen die Vereinigungsform bewegt.