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Fernmeldekabelanlage mit in die Kabelstrecke eingeschalteten Pupinspulen,
Übertragern o. dgl., die mit starren und magnetisch geschlossenen Kernen ausgerüstet
sind, insbesondere Fernmeldeseekabelanlage Die Erfindung bezieht sich auf Fernmeldekabelanlagen
mit in die Kabelstrecke eingeschalteten Pupinspulen, Übertragern o. dgl., die mit
starren und magnetisch geschlossenen Kernen ausgerüstet sind, insbesondere auf Fernmeldeseekabel.
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Es ist in der Pupinspulentechnik allgemein üblich, die Kerne der Spulen
als starre und magnetisch geschlossene Kerne, d. h. als Ringkerne. auszubilden,
um magnetische Streufelder nach Möglichkeit zu vermeiden. Zur Vermeidung schädlicher
Wirbelströme in den Spulenkernen werden diese aus Einzelteilen, z. B. aus Pulverteilchen,
Blechen, Bändern o. dgl., hergestellt, wobei eine gegenseitige Isolierung der Einzelteile
erforderlich ist. Zur Isolierung der Einzelteile der Spulenkerne sind bisher zahlreiche
Isolierstoffe bekanntgeworden, z. B. Schellack, Asbestfasern, Wasserglas, Leim,
Zucker, Oxyde usw. Bei Massekernen besteht z. B. ein bekanntes Isolierverfahren
darin, die isolierende Schicht auf den Pulverteilchen durch chemische Zersetzung
einer gasförmigen Verbindung des auf die Teilchen aufgebrachten Überzugstoffes,
z. B. der Hydride von Bor oder Silizium, herzustellen. Um derartig hergestellte
Massekerne gegen die Einwirkungen der atmosphärischen Luft zu schützen, werden die
Kerne nachträglich noch mit einer Schutzschicht aus natürlichen oder künstlichen
Stoffen, wie z. B. Kompound, Erdwachs o. dgl., nach an sich bekannten Verfahren
überzogen bzw. mit den erwähnten Stoffen getränkt. Hierdurch werden die Masseherne
zwar für die Zeit ihrer Lagerhaltung und Weiterfabrikation noch hinreichend gegen
feuchte Luft geschützt, doch sind solche llassel;erne auf lange Zeiträume gesehen
immer noch hygroskopisch, weil die Kerne porös und die verwendeten Schutzmassen,
wie Kompound, Erdwachs u. dgl., doch mehr oder weniger hygroskopisch sind. Ferner
ist es bekanntgeworden, unterteilte 1lagnetkerne unter Verwendung von in der Glühtemperatur
beständigen Bindemitteln bzw. Isolierstoffen, wie Glas oder Porzellan, in so hocherhitztem
Zustande zu pressen, daß das magnetische Material dabei eine erhöhte Formbarkeit
besitzt. Der Zweck dieses Verfahrens besteht darin, eine bessere Raumausnutzung
ohne Anwendung eines hohen Preßdruckes zu erzielen. Bei diesem Verfahren kommt es
also lediglich darauf an, hitzebeständige Isolierstoffe zu verwenden, nicht aber
unhygroskopische Isoliexstoffe. In die
Praxis haben Massekerne mit
Glas- oder Porzellanisolation jedoch keinen Eingang; gefunden.
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Es war aber bisher nicht nur gebriiuclilicli; die Einzelteile der
Spulenkerne mit hygrcä." skopischen Stoffen zu isolieren, sondern .es:-sind auch
die Spulenkerne gegen die Spuleii_' Wicklung und ferner die Wicklungsdrähte für
sich üblicherweise mit hygroskopischen- Stoffen isoliert worden. Zur Isolierung
des Spulenkernes gegen die Wicklung ist es üblich, den Spulenkern mit einem Papierbaud
oder einem Leinenband zu umwickeln. Als Wickeldraht für die Spulenwicklung wird
allgemein ein mit Baumwolle oder Seide besponnener Draht benutzt, so daß auch die
Wicklung an sich hygroskopisch ist. Es ist zwar üblich, die Spulenwicklung zu imprägnieren,
doch wird dadurch die Wicklung nicht für die Dauer unhygroskopisch gemacht. Diese
übliche und bekannte Herstellungsweise für Pupinspulen wird ohne Rücksicht darauf
benutzt, ob die Pupinspulen für Landkabel oder für Seekabel bestimmt sind.
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Wegen der hygroskopischen Eigenschaften der Pupinspulen werden diese
bekanntlich in der Praxis stets in wasserdichte Behälter (Kästen oder Muffen) eingeschlossen,
wobei die innerhalb des Behälters verbleibenden Hohlräume mit einer Ausgußmasse
ausgegossen werden. Bei dem für Landkabel gebräuchlichen Pupinspulenkasten wird
vielfach innerhalb des Schutzkastens noch ein besonderer wasserdichter Behälter
zur Aufnahme der Spulen vorgesehen. Sowohl der innere Kasten als auch der Zwischenraum
zwischen dem inneren und äußeren Kasten werden finit einer Isoliermasse ausgegossen,
um eine erhöhte Sicherheit gegen das Eindringen von Wasser zu haben. Bei Seekabeln
wird häufig über der aus Blei bestehenden Spulenmuffe noch eine sich über die ganze
Muffe hin erstreckende Gummihülle angeordnet, Auch bei Seekabeln wird der Innenraum
der Muffe mit einer Ausgußlnasse ausgefüllt. Bei Seekabeln ist es ferner bekanntgeworden,
den Innenraum der Spulenmuffe mit einer flüssigen bzw. halbflüssigen Masse, z. B.
mit ö1, auszufüllen, um die Muffe gegen den Wasserdruck zu schützen.
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Durch die genannten Sicherheitsmaßnahmen bei dem Einbau von Pupinspulen,
Übertragern o. dgl. in Fernmeldekabel und im besonderen in Seekabel wird aber die
Gefahr des Eindringens von Wasser in die Spulenbehälter nicht beseitigt. Bei den
bei Seekabeln benutzten metallischen Spulenmuffen können nämlich beispielsweise
selbst dann, wenn über der Muffe eine Gummihülle angeordnet ist, während der jahrelangen
Lagerung des Seekabels geringe Wassermengen durch kleinste undichte Stellen der
Muffenwanclung in das Innere der Muffe gelangen. Es hat sich gezeigt, daß die ini
Innern der :Tuffe befindliche Ausgußniasse nicht allein '','1.@ eicht, um das weitere
Vordringen des @:ssers zu vermeiden, da bekanntlich die vG:wendeten Ausgußmassen
nicht völlig unhygroskopisch sind und sich außerdem häufig in dem sich an das Ausgießen
anschließenden Erkaltungsprozeß und ferner im Laufe der Zeit Risse, Sprünge oder
ähnliche Hohlräume in der Masse ausbilden. Ist das Wasser aber auf diese `Veise
bis zu den Pupinspulen o. dgl. v orgesaugt oder vielleicht auch vorgedrückt worden,
so ist ihre Auswechselung unverineidlich, was mit erheblichen Kosten und Betriebsstörungen
verbunden ist. Auch bei den Guttaperchaseekabeln können infolge der wenn auch nur
geringen Wasseraufnahmefähigkeit der Guttapercha geringe Wassermengen bis zu den
Pupinspulen vordringen und allmählich eine Verschlechterung der elektrischen Eigenschaften
der Spulen herbeiführen.
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Für Fernmeldeseekabel mit Guttaperchaoders ähnlicher Isolation ist
ferner die Verwendung von langgestreckten biegsamen Pupinspulen bekanntgeworden,
die einen in der Kabelachse liegenden langgestreckten magnetisierbaren Kern enthalten,
der nach Art der bekannten Zylinderspulen mit einer zylindrischen Spulenwicklung
umgeben ist. Um für derartige Pupinspulen ein möglichst kleines Volumen, d.h. einen
möglichst kleinen Durchineser, zu erhalten. ist es bekanntgeworden, den Wicklungsdraht
finit einer liauclidünnen unhygroskopischen Isolationsschicht, z. B. mit einer Emaillelackschicht,
zu isolieren. Der langgestreckte inagnetisierbare Kern soll dann noch zusätzlich
mit einem geeigneten Isolationsmaterial, z. B. mit sogena.nntem geschmolzenem Kautschuk,
imprägniert würden, während die gesamte Spule mit dem auch für das Kabel verwendeten
Isolationsmaterial, wie Guttapercha o. dgl., unipreßt wird. Aber auch bei den nach
dieseln Verfahren hergestellten langgestreckten Seekabelspulen kann das Seewasser
bis zu den Spulen vordringen, weil einerseits der für die Kernimprägnierung verwendete
geschmolzene Kautschuk mehr oder weniger hygroskopisch ist und andererseits die
langgestreckten Spulen in sich solchen Biegungen unterworfen sind, daß Risse in
cler innerhalb der Spulen verwendeten Isolation entstehen können.
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Gemäß der Erfindung wird eine nachträglicheVerschlechterung der elektrischenEigenschaften
der in eine Fernmeldekabelanlage, insbesondere in eineFernrneldeseekabelanlage,
eingeschalteten Pupinspulen oder Übertrager mit starren und magnetisch geschlossenen
Kernen
auch in den Fällen, in denen geringe Wassermengen his zu den Spulen vordringen könnten,
mit Sicherheit dadurch vermieden, daß einerseits nicht nur die Wicklungsdrähte der
Spulen, sondern auch die Einzelteile (Pulverteilchen, Bleche, Bänder o. dgl.) der
Spulenkerne und ferner die Spulenkerne als solche gegen ihre Wicklung ausschließlich
durch feste unlivgroskopische organische Isolierstoffe isoliert und andererseits
die in den Spulen verbleibenden Hohlräume mit einer festen, flüssigen oder -zähflüssigen,
unhygroskopischen organischen Isoliermasse ausgefüllt -werden. Durch die Verwendung
von solchen Pupinspulen wird auf jeden Fall die bei biegsamen Pupinspulen bestehende
Gefahr ausgeschaltet, daß Biegungen des Kabels und somit auch der Pupinspulen die
Entstehung von feinen Rissen in der innerhalb der Spulen verwendeten Isolation verursachen.
Im Rahmen der Erfindung ausgeführte Versuche an Pupinspulen mit starren und magnetisch
geschlossenen Kernen haben gezeigt, daß bei Ausführung der Erfindung mit solchen
Kernen ein Ansaugen von Feuchtigkeit seitens der Pupinspulen völlig vermieden wird,
-weil jegliche Docht- bzw. Saugwirkung in den Pupinspulen beseitigt ist.
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Als feste Isolierstoffe für die Spulen selbst eignen sich beispielsweise
die in der Seekabeltechnik gebräuchlichen thermoplastischen organischen Stoffe,
wie Guttapercha oder Balata oder Mischungen dieser Stoffe, soweit diese Stoffe unhygroskopisch
sind. Ferner kann auch Kautschuk verwendet werden, der durch besondere Behandlung
oder durch Mischung mit anderen organischen Isolierstoffen unhygroskopisch gemacht
ist, beispielsweise eiweißfreier oder mindestens eiweißarmer Kautschuk in Mischung
mit Polvstyrol, Wachsen, Harzen o. dgl. Schließlich' kommen Kunstharze und Lacke
in Betracht, soweit diese unhygroskopisch sind. Als besonders geeignet erweist sich
die Verwendung von Polystyrol. Als unhygroskopische organische Isoliermassen zur
Ausfüllung der in den Spulen verbleibenden Hohlräume eignet sich in erster Linie
flüssiger oder zähflüssiger, Hydrierter synthetischer Kautschuk.
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Die gemäß der Erfindung vorgenommene Isolierung der Wicklungsdrähte
von in das Kabel eingeschalteten Pupinspulen, Übertragern o. dgl. durch unhygroskopische
organische Isolierstoffe hat gegenüber der bisher üblichen Seiden- und Baumwollisolation
in vielen Fällen zwar den Nachteil, daß auf den Wicklungsdraht eine etwas stärkere
Isolationsschicht aufgetragen werden müßte, wodurch die Spulen im ganzen unter Umständen
größere Ausmaße annehmen -würden. Dieser Nachteil tritt aber gegenüber den erzielten
Vorteilen, nämlich in erster Linie gegenüber der größeren Sicherheit und der Vermeidung
von Betriebsstörungen und kostspieligen Reparaturen, kaum in Erscheinung.
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Erfindungsgemäß -werden vorteilhaft nicht nur zur gegenseitigen elektrischen
Isolierung sämtlicher Einzelteile der Pupinspulen und Übertrager, sondern auch zur
Isolierung der zur Verbindung der Spulen mit den Kabeladern benötigten Schaltdrähte
unliygroskopische organische Isolierstoffe benutzt. Als Isolierstoffe zur Isolierung
der Schaltdrähte können mit Vorteil die gleichen benutzt werden wie zur Isolierung
der Spulen selbst. Die Gefahr der Ausbreitung von durch die Wandung der Spulenbehälter
eingedrungenen geringen Wassermengen innerhalb der Behälter kann noch dadurch herabgesetzt
werden, daß die Anwendung hygroskopischer Stoffe innerhalb der Behälter auch in
den elektrisch nicht gefährdeten Zonen vermieden wird und daß alle innerhalb der
Behälter verbleibenden Hohlräume mit einer flüssigen oder zähflüssigen, unhygroskopischen
organischen Isoliermasse ausgefüllt -werden. Für den letzteren Zweck eignet sich
ebenfalls flüssiger oder zähflüssiger, hydrierter synthetischer Kautschuk, gegebenenfalls
unter Zusatz anderer Stoffe, doch können auch andere Ausfüllmassen verwendet werden,
beispielsweise solche, die sich nachträglich verfestigen bzw. die nachträglich verfestigt
werden.
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DieVerwendting solcher unhygroskopischer Isolierstoffe für den Aufbau
der Pupinspulen und Übertrager hat in erster Linie für Tiefseekabel, die in bekannter
Weise mit Guttapercha oder guttaperchaähnlichen Stoffen isoliert sind, praktische
Bedeutung, weil bei diesen Kabeln infolge der Eigenschaft des Isolierstoffes, einen
-.leinen Prozentsatz. Wasser aufzunehmen, geringe, die elektrischen Eigenschaften
des Kabels aber nur wenig beeinflussende Wassermengen durch den Isolierstoffmantel
bis zu den Spulen vordringen. Verwendet man jedoch gemäß der Erfindung in allen
Teilen der Spulen ausschließlich unhygroskopische organische Isolierstoffe, beispielsweise
die gleichen Isolierstoffe wie für die Kabelisolation, so können die elektrischen
Eigenschaften der Spulen auch nachträglich praktisch nicht mehr verschlechtert werden.
Eine nachträgliche Auswechselung der Spulen infolge der Wasseraufnahme wird daher
bei diesen Kabeln vermieden, was deshalb von großer -wirtschaftlicher Bedeutung
ist, weil spätere Reparaturen solcher in großen Tiefen liegender Kabel mit Störungen
des Betriebes und außerordentlich großen Kosten verbunden sind.
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Außer den bereits erwähnten Vorteilen
wird, wenn man
nach den Vorschlägen gemäß der Erfindung verfährt, bei Fernmeldeseekabeln noch der
Vorteil erzielt, daß auf verschiedene bisher erforderliche Schutzmaßnahmen, beispielsweise
auf die Anordnung einer zusätzlichen Gummihülle über der Muffe bei Seekabeln mit
metallischem Mantel, verzichtet werden kann. Ferner ist es mit geringeren Gefahren
verbunden, wenn man das Seekabel in kürzereFabrikationslängen unterteilt und die
Spulen in kürzeren Abständen einbaut, was aus elektrischen Gründen vielfach von
Vorteil ist. Bisher wurde auf die Erreichung der durch die Spulen bedingten günstigsten
elektrischen Eigenschaften des Seekabels mit Rücksicht darauf verzichtet, daß die
Zahl der Fehlerquellen um so größer ist, in je kürzeren Abständen die Spulen eingeschaltet
werden.
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Die Erfindung wird an Hand der Figuren näher erläutert.
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Fig. i zeigt beispielsweise eine in das Kabel io eingebaute Muffe
i i zur Aufnahme von Pupinspulen. Die Muffe verjüngt sich in bekannter Weise nach
beiden Seiten, um einen allmählichen Übergang zwischen dem mittleren zylindrischen
-Teil der Muffe und dem Kabel zu schaffen. 1a sind die Pupinspulen, die einzeln
in Metallkappen 13 eingeschlossen sind. Alle innerhalb der Muffe verbleibenden Hohlräume
sind mit einer flüssigen Isoliermasse 14, in diesem Fall mit hydriertem synthetischem
Kautschuk, ausgefüllt.
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Fig. Z zeigt beispielsweise im Schnitt eine gemäß der Erfindung hergestellte
Pupinspule mit ringförmigem Kern. Der ringförmige Spulenkern 2o besteht aus zusammengep:
eßten magnetisierbaren Pulverteilchen, die durch unhygroskopische Isolierstoffe
voneinander isoliert sind. a1 sind die um den Kern gelegten Wicklungen, deren Wicklungsdrähte
ebenfalls mit unhygroskopischen Isolierstoffen, vorteilhaft mit einer unhygroskopischen
Gummimischung, isoliert sind. Ferner sind alle in der Spule verbleibenden Hohlräume
mit einer unhygroskopischen Isoliermasse ausgefüllt. Eine so hergestellte Pupinspule
kann sich elektrisch und magnetisch nachträglieh nicht mehr verschlechtern, da sie
in allen Teilen unhygroskopisch ist und somit keine Feuchtigkeit in das Innere der
Spule eindringen kann. Dies ist nicht nur für die in ein Seekabel eingebauten Pupinspulen,
sondern auch für eine längere Lagerung der Pupinspulen in der Fabrik sowohl in technischer
als auch in wirtschaftlicher Hinsicht von Vorteil.