DE4002094A1 - Mehradriges elektrisches kabel - Google Patents
Mehradriges elektrisches kabelInfo
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Description
Mehradriges elektrisches Kabel, dessen mit einem
gummielastischen Werkstoff isolierte Adern von einem
Mantel umgeben sind, der aus einem durch Anwendung
mindestens von Wärme vernetzten Werkstoff besteht.
Kabel der gattungsgemäßen Art sind seit langem im Handel,
sie zeichnen sich u. a. durch hohe Flexibilität aus, sie
sind abriebfest und Ölbeständig und können wegen ihrer
hohen Betriebssicherheit überall dort eingesetzt werden,
wo Kabel und Leitungen gefordert werden, die besonders
hohen mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt sind. Der
Einsatz unter erschwerten Bedingungen führt in jüngerer
Zeit aber auch immer wieder zu der Forderung, daß diese
Kabel längswasserdicht sind und diese
Längswasserdichtigkeit auch bei erhöhten Drücken
gewährleisten. In der Kabeltechnik bereits bekannte
Maßnahmen, wie der Einsatz von Quellpulver oder
Bewicklungen mit quellfähigen Bändern, haben bisher nicht
den gewünschten Erfolg gebracht, insbesondere nicht bei
den Kabeln die hohen Wasserdrücken ausgesetzt sind und im
Betriebszustand immer wieder bewegt und gebogen werden
müssen. Hierdurch besteht Gefahr, daß die bisher
bekannten Quellmittel in Kabellängsrichtung wandern oder
soweit es die Bewicklungen betrifft, daß diese reißen und
so ihre Betriebsfähigkeit über einen längeren Zeitraum
nicht gewährleistet ist.
Bekannt ist es auch Quellfäden im Verseilaufbau
anzuordnen. Bei höheren Wasserdrücken reicht zumeist die
Viskosität des gequollenen Pulvers nicht aus, die
Zwischenräume hinreichend abzudichten.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt daher der
Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu
finden, auch bei solchen flexiblen Kabeln eine dauerhafte
Abdichtung der Hohlräume im Kabelinnern gegen die
Wanderung von Feuchtigkeit sicher zu stellen.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß
die durch die verseilten Adern gebildete Seele durch ein
bei Vernetzungstemperatur fließfähiges Polymer abgedichtet
ist. Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, daß
die gattungsgemäßen Kabel ohnehin einer Wärmebehandlung
zum Zwecke der Vernetzung äußerer Schichten unterworfen
werden müssen, was in der Regel sogar mit einer Anwendung
von erhöhten Drücken vor sich geht, so daß das in der
Kabelseele befindliche Polymer nach dem Aufschmelzen auch
in bisher nicht erreichbare Zwickelräume verteilt und
dort nach dem Erkalten sicher gehalten wird. Die
Verteilung des aufgeschmolzenen Polymers in den
Zwickelbereichen führt unter gleichzeitiger Anwendung von
Wärme und Druck sogar dazu, daß das polymere Material mit
dem gummielastischen Werkstoff seiner Umgebung, z. B. mit
der Aderisolierung, zumindest eine haftende Verbindung
eingeht. Das Dichtungsmittel ist damit in der Kabelseele
mechanisch verankert, so daß auch bei dem Betrieb des
Kabels unter erhöhten mechanischen Belastungen die Lage
der Abdichtung unverändert bleibt und so zu einer
dauerhaften Längsabdichtung führt.
Der gemäß der Erfindung verwendete fließfähige polymere
Werkstoff kann im zentralen Zwickelraum der verseilten
Adern angeordnet sein, es ist aber auch möglich, diesen
Werkstoff in den äußeren Zwickeln des Verseilverbandes
anzuordnen. Oft wird es jedoch ausreichen, daß die
Abdichtung den inneren Verseilzwickel ausfüllt und in die
äußeren Zwickel des Verseilverbandes das darüber
befindliche Mantelmaterial dichtend eingreift. In diesem
Zusammenhang kann es von Vorteil sein, wenn der Mantel des
Kabels mindestens zweischichtig aufgebaut ist, wobei die
den verseilten Adern zugekehrte Schicht eine gegenüber den
weiteren Mantelschichten geringere Schmelzenviskosität
aufweist. Das führt dazu, daß bei der Vernetzung des
Mantels mindestens unter Anwendung von Wärme die innere
Mantelschicht sich leichter und vor allen Dingen
gleichmäßiger in den nach außen offenen Zwickelbereichen
des Aderverbandes verteilt.
Die Abdichtung der Kabelseele kann wie bei anderen
bekannten Stopfungsmöglichkeiten kontinuierlich längs des
Kabels angeordnet sein, oft reicht es jedoch aus, diese
Abstopfung nur in Abständen vorzusehen, so daß
erfindungsgemäß die Abdichtung der Seele pfropfenartig
ausgebildet ist.
Zur Herstellung eines Kabels nach der Erfindung wird man
zweckmäßig so vorgehen, daß beim Verseilen der Adern,
isoliert mit einem gummielastischen Werkstoff,
Polymerfäden oder -stränge mit eingeführt werden, von
denen mindestens einer den Kernzwickel des
Verseilverbandes ausfüllt. Uber die vorbereitete Seele
wird dann der Kabelmantel in einer oder mehreren Schichten
extrudiert und anschließend wird durch Anwendung
mindestens von Wärme, gegebenenfalls auch bei
gleichzeitiger Druckanwendung, das Mantelmaterial
vulkanisiert oder vernetzt, so daß während der Vernetzung
die Polymerfäden oder -stränge aufschmelzen und die
Zwickelräume dichtend ausfüllen. Dieser Dichteffekt wird
verständlicherweise unterstützt, wenn die Vernetzung unter
Druck erfolgt, da in diesem Fall auch die kleinsten
Hohlräume mit dem Polymermaterial verschlossen werden und
gleichzeitig das Polymermaterial mit den Werkstoffen der
Aderisolierung haftend zusammengeführt wird.
Als Material für die Polymerfäden oder -stränge kann z. B.
ein Polyethylen mit einem Schmelzbereich von 110° bis
120°C verwendet werden. Aber auch an sich bekannte
Schmelzkleber, sogenannte Heißschmelzkleber, wie sie für
die Beschichtung von Kunststoffen, beispielsweise von
Schrumpfschläuchen und dergl. einsetzbar sind, finden bei
der Erfindung eine vorteilhafte Anwendung. Wie bereits
ausgeführt, werden die Polymerfäden oder -stränge beim
Verseilvorgang mit eingeführt, das bedeutet, daß, wie
andere Beiläufe auch, die Fäden oder Stränge eine gewisse
Zugfestigkeit aufweisen müssen. Werden in Durchführung der
Erfindung solche Materialien als Fäden oder Stränge
verwendet, die zwar den für die Erreichung des Zieles
notwendigen Schmelzbereich aufweisen, deren Zugfestigkeit
aber nicht ausreichend erscheint, um mit den Adern
zusammen verseilt zu werden, dann kann man in
Weiterführung der Erfindung auch so vorgehen, daß die
Polymerfäden oder -stränge einen nicht schmelzenden Träger
enthalten. Eine andere Möglichkeit ist die, Polymerfäden
oder -stränge aus einer Polymerkombination zu verwenden,
von denen mindestens ein Polymer einen Schmelzbereich
unterhalb der Vernetzungstemperatur des Außenmantels
aufweist. Das Polymermaterial mit dem erhöhten
Schmelzpunkt dient dann als Träger und liefert die
notwendige Zugspannung beim Miteinseilen der Stränge oder
Fäden zwischen die Adern, während das Polymer mit dem
niedrigen Schmelzbereich, d. h. mit einem Schmelzbereich
unterhalb der Vernetzungstemperatur als Dichtmittel bei
der Vulkanisation oder Vernetzung des Außenmantels in die
Zwickelräume zur Abdichtung gepreßt wird.
Der Einsatz einer Polymerkombination als Werkstoff für die
gemäß der Erfindung vorgesehenen Polymerfäden oder
-stränge erlaubt es ferner, die Oberflächenspannung der
Schmelze des Faden- oder Strangmaterials so zu wählen, daß
sich das fließfähige Material beim Erstarren zu Pfropfen
oder Stopfen zusammenzieht und damit in Abständen und
nicht kontinuierlich das Kabel abdichtet. Auf diese Weise
werden in Abständen Kammern gebildet, in die das
gegebenenfalls durch eine äußere Beschädigung
eingedrungene Wasser gesammelt, jedoch in die
Nachbarbereiche des Kabels nicht weitergeleitet werden
kann.
Die Erfindung sei anhand des in der Figur dargestellten
druckwasserdichten Kabels, wie es im Schiffbau, aber auch
in Schwimmbädern, Talsperren usw., verwendet wird, näher
erläutert.
Die Seele eines solchen Kabels wird gebildet durch die
drei Adern 1, die aus dem Leiter 2, etwa in
längswasserdichter Form als Massivleiter oder als
längswasserdichter Lichter, wie er beispielsweise in der
Norm VG 88 895 beschrieben ist, sowie der darüber
angeordneten Isolierung 3 besteht. Die Isolierung 3 ist
z. B. aus einem Ethylen-Propylen-Kautschuk hergestellt,
der im vernetzten Zustand die notwendige Flexibilität und
mechanische Festigkeit aufweist. Über den verseilten Adern
1 befindet sich der Mantel 4, er kann z. B. aus einem
abriebfesten Polychloropren, also aus einem
Kunstkautschuk, hergestellt sein, der ebenfalls vernetzt
ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist dieser
Mantel einschichtig ausgebildet, er kann aber auch, wie
bereits bekannt, mehrschichtig aufgebaut und/oder mit
einer mechanischen Verstärkung, beispielsweise mit einem
Geflecht, versehen sein, das in dem Mantelmaterial
eingebettet ist.
Werden die Adern 1, wie in der Kabeltechnik üblich, zu
einer Seele verseilt, dann bildet sich im Innern ein
längsverlaufender Zwickel, in dem sich, wie die Figur
zeigt, der Kernstrang 5 befindet. Dieser Kernstrang 5
besteht im Ausführungsbeispiel aus einem Polyethylen, er
kann aber auch so ausgebildet sein, daß das Polyethylen
auf einem Trägerfaden, z. B. aus Polyester oder Baumwolle,
aufgebracht ist.
Nach dem Verseilen der Adern 1 werden diese mit dem
Material des Mantels 4 umgeben d. h. dieses Material wird
auf die Adern aufextrudiert. Dabei fließt ausreichend
Material in die nach oben offenen Zwickel des
Verseilverbandes, so daß sich bereits hierdurch eine
hinreichende Abdichtung der Zwickel im nach außen offenen
Bereich des Verseilverbandes ergibt. Wird nun nach der
Extrusion des Mantels das Kabel in eine sogenannte CV-
Anlage, das ist eine kontinuierliche Vulkanisationsanlage,
bei der unter gleichzeitiger Anwendung von Wärme und Druck
das Mantelmaterial vernetzt wird, eingeführt, dann
schmilzt bei der hier vorgesehenen Vernetzungstemperatur
von oberhalb 180°C der Kernstrang 5 im Innern des
Verseilverbandes auf und das schmelzflüssige oder
fließfähige Material wird durch den erhöhten Druck in die
Zwickelräume gepreßt. Gleichzeitig findet wegen der
erhöhten Temperatur der Aderisolierung und des erhöhten
Druckes - der Dampfdruck im CV-Rohr liegt bei 15 bis 20 bar -
eine zumindest haftende Verbindung zwischen dem
Isoliermaterial der Adern und dem Dichtmaterial statt. Auf
diese Weise ist eine Längsabdichtung der Seele erreicht,
die nicht nur bei normalen Außendrücken, sondern auch bei
erhöhten Betriebsdrücken Bestand hat.
Wird anstelle eines reinen Polymerstranges zur Erhöhung
der Zugfestigkeit ein solcher mit einem inneren Träger
verwendet, dann kann man beispielsweise einen
Polyesterfaden verwenden, dessen Material einen
Schmelzpunkt von ca. 250°C hat, der eine dünne, je nach
Volumen der auszufüllenden Zwickel in der Kabelseele, z. B.
0,3 mm starke Polyethylenschicht trägt. Bei der
Vernetzung schmilzt das Polyethylen auf und verteilt sich
im umgebenden freien Raum, der Polyesterfaden bleibt als
Füllmaterial erhalten.
Claims (10)
1. Mehradriges elektrisches Kabel, dessen mit einem
gummielastischen Werkstoff isolierte Adern von einem
Mantel umgeben sind, der aus einem durch Anwendung
mindestens von Wärme vernetzten Werkstoff besteht,
dadurch gekennzeichnet, daß die durch die verseilten
Adern gebildete Seele durch ein bei
Vernetzungstemperatur fließfähiges Polymer
abgedichtet ist.
2. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Abdichtung den inneren Verseilzwickel ausfüllt
und in die äußeren Zwickel das Mantelmaterial
dichtend eingreift.
3. Kabel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet
daß der Mantel mindestens zweischichtig aufgebaut
ist, wobei die den verseilten Adern zugekehrte
Schicht eine gegenüber den weiteren Mantelschichten
geringere Schmelzenviskosität aufweist.
4. Kabel nach Anspruch 1 oder einem der folgenden,
dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung der Seele
pfropfenartig ausgebildet ist.
5. Verfahren zur Herstellung eines Kabels nach Anspruch
1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet,
daß beim Verseilen der Adern Polymerfäden oder
-stränge mit eingeführt werden, von denen mindestens
einer den Kernzwickel des Verseilverbandes ausfüllt,
daß über die so vorbereitete Seele der Mantel in
einer oder mehreren Schichten extrudiert und
anschließend durch Anwendung mindestens von Wärme das
Mantelmaterial vulkanisiert oder vernetzt wird, und
daß während der Vernetzung die Polymerfäden oder
-stränge aufschmelzen und die Zwickelräume dichtend
ausfüllen.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Polymerfäden oder -stränge aus einem
Polyethylen mit einem Schmelzbereich von 110°-120°C
bestehen.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Polymerfäden oder -stränge aus einem
Heißschmelzkleber hergestellt sind.
8. Verfahren nach Anspruch 5 oder einem der folgenden,
dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerfäden oder
-stränge einen nicht schmelzenden Träger enthalten.
9. Verfahren nach Anspruch 5 oder einem der folgenden,
dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerfäden oder
-stränge aus einer Polymerkombination bestehen, von
denen mindestens einer einen Schmelzbereich unterhalb
der Vernetzungstemperatur des Außenmantels aufweist.
10. Verfahren nach Anspruch 5 oder einem der folgenden,
dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenspannung
des Faden- oder Strangmaterials so gewählt ist, daß
sich das fließfähige Material beim Erstarren zu
Pfropfen oder Stopfen zusammenzieht.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4002094A DE4002094A1 (de) | 1990-01-25 | 1990-01-25 | Mehradriges elektrisches kabel |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4002094A DE4002094A1 (de) | 1990-01-25 | 1990-01-25 | Mehradriges elektrisches kabel |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4002094A1 true DE4002094A1 (de) | 1991-08-01 |
DE4002094C2 DE4002094C2 (de) | 1993-04-29 |
Family
ID=6398728
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4002094A Granted DE4002094A1 (de) | 1990-01-25 | 1990-01-25 | Mehradriges elektrisches kabel |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE4002094A1 (de) |
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DE4002094C2 (de) | 1993-04-29 |
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