DE69001142T2 - METHOD FOR PRODUCING A MINERALLY INSULATED CABLE. - Google Patents

Abstract

Blocks (60, 65) of magnesium oxide or other mineral insulant are formed with grooves (62). Copper conductors (63) are laid in the grooves (62) and the blocks (60, 65) are held in place on the conductors (63) by a layer of insulating tape (66). A copper tube (68) is formed around the layer (66), and the whole is then subjected to alternating steps of drawing or rolling and annealing to form a mineral insulated cable.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines mineralisolierten Kabels und auf ein durch ein solches Verfahren hergestelltes mineralisoliertes Kabel.The present invention relates to a method for manufacturing a mineral insulated cable and to a mineral insulated cable manufactured by such a method.

Mineralisoliertes Kabel weist einen röhrenförmigen äußeren Metallmantel, überlicherweise aus Kupfer hergestellt, der einen oder mehrere in ein isolierendes Mineral, üblicherweise Magnesiumoxid, eingebettete Leiter enthält. Mineralisoliertes Kabel wird bei Anwendungen verwendet, wo das Kabel hohen Temperaturen oder Feuer widerstehen muß, beispielsweise in Notbeleuchtungssystemen und Feuerwarnsystemen. Solche Kabel werden normalerweise durch ein diskontinuierliches Verfahren oder ein kontinuierliches Verfahren hergestellt.Mineral insulated cable has a tubular outer metal sheath, usually made of copper, containing one or more conductors embedded in an insulating mineral, usually magnesium oxide. Mineral insulated cable is used in applications where the cable must withstand high temperatures or fire, for example in emergency lighting systems and fire warning systems. Such cables are usually manufactured by a batch process or a continuous process.

Bei einem bekannten diskontinuierlichen Verfahren werden vorgeformte Blöcke aus einem mineralischen Isolierstoff, die Durchgangslöcher haben, in ein Metallrohr eingesetzt, das den äußeren Mantel des fertiggestellten Kabels bildet. Die Löcher in den Blöcken werden ausgerichtet, und Leiterstäbe werden in die ausgerichteten Löcher eingesetzt. Diese Anordnung bildet einen Rohling, der dann weiterverarbeitet wird, beispielsweise durch wiederholtes Ziehen oder Walzen und Tempern zur Verringerung des Querschnitts und Bereitstellung eines fertiggestellten Kabels. In alternativen diskontinuierlichen Verfahren werden die Leiter in einen mineralischen Isolierstoff in Pulverform eingebettet, wobei die Metallröhre senkrecht angeordnet ist und das Pulver von oben eingefüllt wird. Eine Ramme kann verwendet werden, um das Pulver innerhalb der Röhre zu komprimieren.In one known batch process, preformed blocks of a mineral insulating material having through holes are inserted into a metal tube which forms the outer jacket of the finished cable. The holes in the blocks are aligned and conductor bars are inserted into the aligned holes. This assembly forms a blank which is then further processed, for example by repeated drawing or rolling and annealing to reduce the cross-section and provide a finished cable. In alternative batch processes, the conductors are embedded in a mineral insulating material in powder form, with the metal tube arranged vertically and the powder being filled from above. A ram can be used to compress the powder within the tube.

Durch ihre spezielle Natur sind solche diskontinuierlichen Verfahren zur Herstellung von Kabeln einer begrenzten maximalen Länge in der Lage. Außerdem haben diese Verfahren eine relativ niedrige Produktivität, und das durch solche Verfahren hergestellte fertige Kabel ist relativ teuer.Due to their special nature, such discontinuous processes are capable of producing cables of a limited maximum length. In addition, these processes have a relatively low productivity, and the finished cable produced by such processes is relatively expensive.

Ein bekanntes kontinuierliches Verfahren ist in Figur 1 der beigefügten Zeichnungen dargestellt, die die Herstellung eines mineralisolierten Kabels mit zwei Leiteradern darstellt.A known continuous process is shown in Figure 1 of the accompanying drawings, which illustrates the manufacture of a mineral insulated cable with two conductor cores.

Die Leiter werden aus einem Paar von Kupferstäben 1 gemacht, die kontinuierlich durch Bohrungen in einem Abstandshalterblock 2 zugeführt werden. Ein Kupferstreifen 3 zur Bildung des äußeren Kabelmantels wird gleichermaßen einem diagrammartig durch ein Paar Walzen 4 und 5 dargestellten Röhrenwalzwerk zugeführt. Pulverisiertes Magnesiumoxid 6 wird unter Schwerkrafteinfluß von einem Fülltrichter 7 über ein Rohr 8 so zugeführt, daß es den Außenmantel füllt. Eine Schweißstation 9 schweißt die Röhrennaht in unmittelbarer Nähe der Walzen 4 und 5, womit ein fertiger Rohling 10 gebildet wird. Der fertige Rohling 10 wird kontinuierlich einer Mehrzahl von Walzstufen 11 und Temperstufen 12 zugeführt, von denen in Figur 1 jeweils nur eine gezeigt ist.The conductors are made from a pair of copper rods 1 which are continuously fed through holes in a spacer block 2. A copper strip 3 for forming the outer cable jacket is similarly fed to a tube rolling mill diagrammatically represented by a pair of rollers 4 and 5. Powdered magnesium oxide 6 is fed under gravity from a hopper 7 through a pipe 8 so as to fill the outer jacket. A welding station 9 welds the tube seam in close proximity to the rollers 4 and 5, thus forming a finished blank 10. The finished blank 10 is continuously fed to a plurality of rolling stages 11 and tempering stages 12, only one of which is shown in Figure 1.

In der Praxis muß der in Figur 1 dargestellte kontinuierliche Prozeß vertikal ausgeführt werden, mindestens bis zur ersten Walzstufe 11. Dies erfordert beträchtlichen Platz in senkrechter Richtung.In practice, the continuous process shown in Figure 1 must be carried out vertically, at least up to the first rolling stage 11. This requires considerable space in the vertical direction.

Die DE-A-3137956 offenbart ein Kabel, das vorgeformte Isolierblöcke aus Keramik oder Quarz aufweist, die äußere Rillen haben, in die die Leiter eingelegt sind. Eine isolierende Schicht wird um die Blöcke gebildet und in einer Metallröhre eingeschlossen.DE-A-3137956 discloses a cable comprising preformed insulating blocks made of ceramic or quartz having external grooves into which the conductors are inserted. An insulating layer is formed around the blocks and enclosed in a metal tube.

Nach einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines mineralisolierten Kabels bereitgestellt, das das Zuführen vorgeformter Blöcke eines mineralischen Isolierstoffs mit Endflächen und mindestens einer Rille, das Anordnen der Blöcke derart, daß benachbarte Endflächen gegeneinanderstoßen und die mindestens einen Rillen miteinander ausgerichtet sind, das Einlegen mindestens eines Leiters in die oder jede Rille, das Bilden einer Metallröhre um die Blöcke und das Ausführen mindestens eines Schrittes einer Querschnittsverringerung aufweist.According to a first aspect of the invention there is provided a method of manufacturing a mineral insulated cable comprising supplying preformed blocks of a mineral insulating material having end faces and at least one groove, arranging the blocks such that adjacent end faces abut one another and the at least one groove are aligned with one another, placing at least one conductor in the or each groove, forming a metal tube around the blocks and carrying out at least one step of cross-sectional reduction.

Vorzugsweise werden die vorgeformten Blöcke kontinuierlich zugeführt, und der mindestens eine Leiter wird kontinuierlich in die oder jede Rille eingelegt. Obwohl das Verfahren nach dem ersten Aspekt der Erfindung mit Vorteil in verschiedenen Verfahren angewandt werden kann, etwa dem oben beschriebenen diskontinuierlichen Verfahren, ist es besonders vorteilhaft, wenn es in einem kontinuierlichen Verfahren angewendet wird.Preferably, the preformed blocks are continuously fed and the at least one conductor is continuously inserted into the or each groove. Although the method according to the first aspect of the invention can be advantageously applied in various processes, such as the discontinuous process described above, it is particularly advantageous when applied in a continuous process.

Vorzugsweise folgt auf den oder jeden Schritt der Querschnittsverringerung ein Temperschritt.Preferably, the or each step of cross-sectional reduction is followed by a tempering step.

Die vorgeformten Blöcke können als Gruppen von Blöcken mit gegegenüberliegenden Flächen, die mit korrespondierenden Rillen versehen sind, geliefert werden, wobei die Blöcke jeder Gruppe so zusauengeführt werden, daß die korrespondierenden Rillen mindestens einen Kanal bilden, der einen entsprechenden Leiter enthält. Beispielsweise können die Gruppen Paare von Blöcken darstellen, von denen jeder halbzylindrisch ist und eine sich longitudinal erstreckende Rille in einer ebenen Oberfläche aufweist.The preformed blocks may be supplied as groups of blocks having opposing surfaces provided with corresponding grooves, the blocks of each group being aligned so that the corresponding grooves form at least one channel containing a respective conductor. For example, the groups may be pairs of blocks, each of which is semi-cylindrical and has a longitudinally extending groove in a flat surface.

Bei einer alternativen Anordnung können die Blöcke als im wesentlichen zylindrische Blöcke mit mindestens einer sich longitudinal erstreckende äußeren Rille zur Aufnahme eines jeweiligen Leiters gebildet sein. Nachdem der oder jeder Leiter in die entsprechende Rille eingelegt wurde, kann ein mineralischer Isolierstoff in Form von Blöcken oder Pulver in die oder jede Rille eingeführt werden, so daß der oder die Leiter eingebettet werden. Alternativ dazu kann auch ein nachfolgender Querschnittsverringerungsschritt ausreichend sein, um den mineralischen Isolierstoff um den oder jeden Leiter zu schließen.In an alternative arrangement, the blocks may be formed as substantially cylindrical blocks having at least one longitudinally extending outer groove for receiving a respective conductor. After the or each conductor has been placed in the respective groove, a mineral insulating material in the form of blocks or powder may be introduced into the or each groove so as to embed the conductor or conductors. Alternatively, a subsequent cross-sectional reduction step may be sufficient to close the mineral insulating material around the or each conductor.

Die Blöcke können vor der Bildung der Metallröhre in ihrer Lage um den oder jeden Leiter durch eine Mehrzahl von Rollen gehalten werden. Alternativ dazu können die Blöcke durch Umwinden mit einem langgestreckten Material in ihrer Lage gehalten werden. Beispielsweise kann das langgestreckte Material ein Faden, etwa ein Glasfaserfaden sein, der spiralförmig um die Blöcke gewunden wird. Das langgestreckte Material kann alternativ ein elektrisch isolierendes Band - vorzugsweise selbstklebend - sein, das so gewickelt wird, daß es die Blöcke ganz oder teilweise bedeckt. Ein elektrisches Isolierband kann alternativ dazu in Längsrichtung um die Blöcke aufgebracht und in eine Röhre geformt werden. Das Band kann beispielsweise ein Silikongummi sein, der den Vorteil haben kann, selbst-amalgamierend zu sein. Jedoch können auch andere Arten von Bändern verwendet werden, etwa Glimmerband oder Polytetrafluorethylen-Band.The blocks may be held in position around the or each conductor by a plurality of rollers prior to formation of the metal tube. Alternatively, the blocks may be held in position by wrapping an elongated material. For example, the elongated material may be a thread, such as a glass fibre thread, which is wound spirally around the blocks. The elongated material may alternatively be an electrically insulating tape - preferably self-adhesive - which is wound so as to cover all or part of the blocks. An electrically insulating tape may alternatively be applied lengthwise around the blocks and formed into a tube. The tape may for example be a silicone rubber which may have the advantage of being self-amalgamating. However, other types of tape may also be used, such as mica tape or polytetrafluoroethylene tape.

Die Verwendung elektrisch isolierenden Bandes zum Umschließen der Blöcke hat neben dem Halten der Blöcke in ihrer Lage zusätzliche Vorteile. Die Isolationseigenschaften des fertiggestellten Kabels zwischen dem oder jedem Leiter und Erde werden verbessert. Wenn ein kontinuierliches Verfahren unterbrochen werden muß, wird das Eindringen von Feuchtigkeit in die Blöcke verringert oder unterbunden, und dies verhindert mögliche Probleme, die durch eine Verschlechterung der Isolierung, eine Ausdehnung der Blöcke und die Erzeugung von Dampf innerhalb des Kabels während nachfolgender Wärmebehandlungen, etwas einem Tempern, verursacht werden.The use of electrically insulating tape to enclose the blocks has additional advantages besides holding the blocks in place. The insulating properties of the finished cable between the or each conductor and earth are improved. When a continuous process has to be interrupted, the ingress of moisture into the blocks is reduced or eliminated and this prevents possible problems caused by deterioration of the insulation, expansion of the blocks and the generation of steam within the cable during subsequent heat treatments such as tempering.

Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein mineralisoliertes Kabel bereitgestellt, das durch ein Verfahren nach dem ersten Aspekt der Erfindung erzeugt wird.According to a second aspect of the invention there is provided a mineral insulated cable produced by a method according to the first aspect of the invention.

Es ist also möglich, ein Verfahren bereitzustellen, das horizontal oder in jeder bequemen Lage ausgeführt werden kann, was die Kosten der Herstellungsanlage verringert. Die Leiter werden genau und ohne die Notwendigkeit irgendeiner Führung in ihrer Lage gehalten, was die Möglichkeit verringert oder beseitigt, daß Metallteilchen oder Späne während der Führung des Leiters oder der Leiter erzeugt werden und in den Isolierstoff eindringen. Es ist nicht notwendig, Schmelz-Magnesiumoxid zu verwenden, und damit wird eine Beschädigung der Leiteroberfläche verringert oder unterbunden. Damit ist es nicht erforderlich, überdimensionierte Leiter zu verwenden, um eine gewünschte Strombelastbarkeit zu erreichen. Die Dichte des mineralischen Isolierstoffes kann leicht variiert werden, um mineralisolierte Kabel mit gewünschten Eigenschaften zu erhalten. Im Vergleich zu jedem bekannten Verfahren zur Herstellung mineralisolierte Kabel kann eine viel höhere Produktivität erreicht werden. Damit können die Kosten des Kabels verringert werden, und ein Kabel mit besser definierter Geometrie und Eigenschaften kann hergestellt werden.It is thus possible to provide a process which can be carried out horizontally or in any convenient position, thus reducing the cost of the manufacturing plant. The conductors are held in position accurately and without the need for any guide, which reduces or eliminates the possibility of metal particles or chips being generated during the guiding of the conductor or conductors and penetrating the insulating material. It is not necessary to use molten magnesium oxide, thus reducing damage to the conductor surface. or prevented. This eliminates the need to use oversized conductors to achieve a desired current carrying capacity. The density of the mineral insulating material can be easily varied to obtain mineral insulated cables with desired properties. Much higher productivity can be achieved compared to any known method of manufacturing mineral insulated cables. This allows the cost of the cable to be reduced and a cable with better defined geometry and properties to be produced.

Die Erfindung wird im weiteren im Sinne eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, von denen:The invention will be further described by way of example with reference to the accompanying drawings, in which:

Figur 1 eine Darstellung ist, die ein bekanntes kontinuierliches Verfahren zur Herstellung mineralisolierter Kabel darstellt, wie es oben beschrieben ist,Figure 1 is a diagram illustrating a known continuous process for producing mineral insulated cables as described above,

Figur 2 eine Darstellung ist, die ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung mineralisolierten Kabels darstellt, die eine erste bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bilden,Figure 2 is a diagram illustrating a method and an apparatus for manufacturing mineral insulated cable constituting a first preferred embodiment of the present invention,

Figur 3 eine Querschnittsdarstellung eines vorgeformten Blocks eines mineralischen Isolierstoffs zur Verwendung in dem in Figur 2 dargestellten Verfahren ist,Figure 3 is a cross-sectional view of a preformed block of mineral insulating material for use in the process shown in Figure 2,

Figur 4 eine Querschnittsdarstellung von Teilen eines mineralisolierten Kabels vor der Bildung der Röhre zur Bildung eines Außenmantels ist,Figure 4 is a cross-sectional view of parts of a mineral insulated cable prior to the formation of the tube to form an outer sheath,

Figur 5 eine Querschnittsdarstellung eines fertiggestellten mineralisolierten Kabels ist, das eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung darstellt,Figure 5 is a cross-sectional view of a completed mineral insulated cable embodying a preferred embodiment of the invention,

Figuren 6 bis 13 Querschnittsdarstellungen verschiedener Formen vorgeformter Blöcke sind, die in bevorzugten Verfahren verwendet werden können,Figures 6 to 13 are cross-sectional views of various shapes of preformed blocks that can be used in preferred processes,

Figur 14 eine Darstellung ist, die ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung mineralisolierten Kabels darstellt, die eine zweite bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bilden, undFigure 14 is a diagram illustrating a method and apparatus for manufacturing mineral insulated cable constituting a second preferred embodiment of the present invention, and

Figuren 15 bis 19 Querschnittsdarstellungen längs der Linien I-I bis V-V der Figur 14 sind.Figures 15 to 19 are cross-sectional views along the lines I-I to V-V of Figure 14.

Das Verfahren und die Vorrichtung, die diagrammartig in Figur 2 dargestellt sind, zeigen alle Stufen, die zur Erzeugung vorgeformter Blöcke und fertiger mineralisolierter Kabel erforderlich sind. Im ersten Schritt 21 wird ein mineralisches Isolierpulver, etwas Magnesiumoxid, gemischt und einer Pulvergranulierstufe 22 zugeführt. Das Granulat des Isolierstoffs wird einer Tablettenerzeugungsstufe 23 zugeführt, die den Mineralstoff in die gewünschte Gestalt vorgeformter Blöcke bringt. Diese Blöcke werden dann einer Wärmebehandlungsstufe 24 zugeführt, die gewährleistet, daß die Blöcke eine ausreichend stabile Form für die nachfolgenden Schritte haben.The process and apparatus diagrammatically shown in Figure 2 show all the steps required to produce preformed blocks and finished mineral insulated cables. In the first step 21 a mineral insulating powder, some magnesium oxide, is mixed and fed to a powder granulation stage 22. The granules of insulating material are fed to a tabletting stage 23 which forms the mineral into the desired shape of preformed blocks. These blocks are then fed to a heat treatment stage 24 which ensures that the blocks have a sufficiently stable shape for the subsequent steps.

Die vorgeformten Blöcke 25 haben die in Figur 3 gezeigte Form, das heißt sie sind im wesentlichen halbzylindrisch mit einem Durchmesser von etwa 1" (etwa 2,5 cm) und einer Länge von etwa 8" (etwa 20 cm). Die ebene Oberfläche des Blocks hat zwei sich längs erstreckende Rillen 26, deren Gestalt ebenfalls halbzylindrisch ist, mit einem Durchmesser von etwa 1/5" (etwa 5 mm).The preformed blocks 25 have the shape shown in Figure 3, that is, they are substantially semi-cylindrical with a diameter of about 1" (about 2.5 cm) and a length of about 8" (about 20 cm). The flat surface of the block has two longitudinally extending grooves 26, the shape of which is also semi-cylindrical, with a diameter of about 1/5" (about 5 mm).

Die vorgeformten Blöcke 25 werden automatisch als einander gegenüberliegende Paare in 27 und 28 so zugeführt, daß sie dazwischen zwei Kupferleiter 29 aufnehmen, die in Form endloser Stäbe zugeführt werden. Die gegenüberliegenden Rillen 26 der Paare von Blöcken 25 bilden endlose Kanäle, die die Leiter 29 aufnehmen.The preformed blocks 25 are automatically fed in opposing pairs at 27 and 28 so as to receive therebetween two copper conductors 29 which are fed in the form of endless rods. The opposing grooves 26 of the pairs of blocks 25 form endless channels which receive the conductors 29.

Die Blöcke 25 und die Leiter 29, zusammen mit einem endlosen Streifen 30 aus Kupfer, werden einem Röhrenwalzwerk 31 zugeführt, in dem der Streifen 30 in die Form einer Röhre um die Blöcke gebracht wird. Die sich ergebende Naht wird bei 32 geschweißt, um einen zusammenhängenden Rohling zu bilden, der dann einer Mehrzahl von weiteren Bearbeitungsschritten zugeführt wird. Figur 3 zeigt - nur im Sinne eines Beispiels - drei Walzstufen 33 bis 35, von denen jede von einer entsprechenden Temperstufe 36 bis 38 gefolgt ist, wobei auf die letzte Temperstufe 38 eine Aufwickelstufe 39 für das fertige mineralisolierte Kabel folgt.The blocks 25 and conductors 29, together with a continuous strip 30 of copper, are fed to a tube rolling mill 31 in which the strip 30 is formed into the shape of a tube around the blocks. The resulting seam is welded at 32 to form a continuous blank which is then a number of further processing steps. Figure 3 shows - purely as an example - three rolling stages 33 to 35, each of which is followed by a corresponding tempering stage 36 to 38, the last tempering stage 38 being followed by a winding stage 39 for the finished mineral-insulated cable.

Figur 4 stellt den teilweise geformten Rohling dar, wie er der Walzvorrichtung 31 zugeführt wird, während Figur 5 den fertiggestellten Rohling nach der Schweißstufe 32 darstellt. Tatsächlich verändern die Walz- und Temperstufen 33 bis 38 nicht die Form, so daß Figur 5 auch das fertige mineralisolierte Kabel, mit einer Schweißnaht bei 40, darstellt.Figure 4 shows the partially formed blank as it is fed to the rolling device 31, while Figure 5 shows the finished blank after the welding stage 32. In fact, the rolling and tempering stages 33 to 38 do not change the shape, so Figure 5 also shows the finished mineral insulated cable, with a weld at 40.

Figur 6 stellt die Paare von Blöcken 25 dar und zeigt die zylindrischen Kanäle 41, die durch die gegenüberliegenden Rillen 26 gebildet werden. Figur 7 stellt zwei Blöcke 42 dar, die so angeordnete Rillen haben, daß ein einzelner Kanal 43 für eine einzelne Kabelader gebildet wird. Der Schritt des Einlegens der Leiter in die Rillen der Blöcke kann auf irgendeine geeignete Weise ausgeführt werden. Beispielsweise werden - wie oben beschrieben - die Blöcke um die kontinuierlich zugeführten Leiter 29 herum zusammengeführt. In einer alternativen Konfiguration werden jedoch die unteren Blöcke der Paare so zugeführt, daß sie zwei endlose Rillen bilden, wobei die Leiter in die Rillen von oben eingelegt werden. Die oberen Blöcke können dann darauf angeordnet werden, womit das Einlegen der Leiter vervollständigt wird.Figure 6 illustrates the pairs of blocks 25 and shows the cylindrical channels 41 formed by the opposing grooves 26. Figure 7 illustrates two blocks 42 having grooves arranged to form a single channel 43 for a single cable core. The step of laying the conductors in the grooves of the blocks may be carried out in any suitable manner. For example, as described above, the blocks are brought together around the continuously fed conductors 29. In an alternative configuration, however, the lower blocks of the pairs are fed to form two continuous grooves, with the conductors being laid in the grooves from above. The upper blocks may then be placed thereon, thus completing the laying of the conductors.

Die Figuren 8 und 9 stellen zwei alternative Formen der Blöcke 44 und 45 dar. Die in Figur 8 gezeigten Blöcke 44 werden kontinuierlich zugeführt, so daß sie zwei zusammenhängende, auf dem Durchmesser gegenüberliegende Rillen 46 bilden. Die Blöcke 45 in Figur 9 unterscheiden sich davon dadurch, daß die Rillen 47 nebeneinander und sich nach unten erstreckend angeordnet sind. Die Leiter werden in die Rillen 46 von der Seite eingelegt, während die Leiter in die Rillen 47 von oben eingelegt werden. Um zu erreichen, daß die Leiter im mineralischen Isolierstoff eingebettet sind, kann es ausreichend sein, einzig die Walzvorgänge so auszuführen, daß der mineralische Isolierstoff sich um die Leiter schließt. Es ist jedoch auch möglich, die Rillen 46 oder 47 mit mineralischem Isolierstoff auszufüllen, nachdem die Leiter darin eingelegt wurden. Für diesen Zweck können geeignet geformte, vorgeformte Stücke aus mineralischem Isolierstoff geliefert werden. Alternativ dazu können auch Mineralpulver oder -granulat verwendet werden, insbesondere mit den in Figur 9 gezeigten Blöcken 46.Figures 8 and 9 show two alternative forms of blocks 44 and 45. The blocks 44 shown in Figure 8 are fed continuously so that they form two connected grooves 46 opposite each other on the diameter. The blocks 45 in Figure 9 differ from this in that the grooves 47 are arranged next to each other and extend downwards. The conductors are inserted into the grooves 46 from the side, while the conductors are inserted into the grooves 47 from above. In order to achieve that the conductors are embedded in the mineral insulating material it may be sufficient to carry out the rolling operations only so that the mineral insulating material closes around the conductors. However, it is also possible to fill the grooves 46 or 47 with mineral insulating material after the conductors have been placed therein. Suitably shaped, preformed pieces of mineral insulating material can be supplied for this purpose. Alternatively, mineral powder or granulate can be used, in particular with the blocks 46 shown in Figure 9.

Figur 10 zeigt eine Gruppe von vier identischen Blöcken 48, von denen jeder eine viertel-zylindrische Form mit sich längs der zwei ebenen Oberflächen jedes Blockes erstreckenden Rillen hat. Wenn sie aneinandergefügt werden, wie in Figur 10 gezeigt, bestimmen die Blöcke 48 vier Kanäle 49 zur Aufnahme von Leitern, um ein vieradriges Kabel bereitzustellen. Die in Figur 11 gezeigten Blöcke 50 unterscheiden sich davon darin, daß jeder die Form eines Drittels eines Zylinders hat, wobei diese Blöcke verwendet werden, um ein dreiadriges Kabel bereitzustellen.Figure 10 shows a group of four identical blocks 48, each of which has a quarter-cylindrical shape with grooves extending along the two planar surfaces of each block. When fitted together as shown in Figure 10, the blocks 48 define four channels 49 for receiving conductors to provide a four-core cable. The blocks 50 shown in Figure 11 differ from this in that each has the shape of a third of a cylinder, these blocks being used to provide a three-core cable.

Die Figuren 12 und 13 stellen zwei mögliche Formen ungleicher Paare von Blöcken dar. Die Blöcke 51 und 52 in Figur 12 unterscheiden sich von den Blöcken 25 in Figur 6 darin, daß der Block 51 eine Längszunge 53 hat, die sich zwischen Kanälen 54 in eine korrespondierend geformte Rille im Block 52 erstreckt. Figur 12 zeigt, daß der Block 51 über dem Block 52 angeordnet ist, aber die umgekehrte Anordnung ist möglich und kann insofern Vorteile haben, daß die Zunge 53 die korrekte Anordnung der Leiter während des Einlegens unterstützt.Figures 12 and 13 illustrate two possible forms of unequal pairs of blocks. Blocks 51 and 52 in Figure 12 differ from blocks 25 in Figure 6 in that block 51 has a longitudinal tongue 53 extending between channels 54 into a correspondingly shaped groove in block 52. Figure 12 shows block 51 positioned above block 52, but the reverse arrangement is possible and may have advantages in that tongue 53 assists in the correct positioning of the conductors during insertion.

Der untere Block 55 in Figur 13 ist ähnlich dem in Figur 9 gezeigten Block 45, hat aber eine zentrale Lippe verringerter Höhe zum Zusammenwirken mit einem vorgeformten oberen Block 56, um die Leiter in Kanälen 57 einzuschließen.The lower block 55 in Figure 13 is similar to the block 45 shown in Figure 9, but has a central lip of reduced height for cooperating with a preformed upper block 56 to enclose the conductors in channels 57.

Figur 14 stellt ein weiteres Verfahren zur kontinuierlichen Bildung von mineralisoliertem Kabel dar. Vorgeformte Blöcke 60 aus mineralischem Isolierstoff, etwas Magnesiumoxid, werden kontinuierlich in Herstellungsrichtung, die durch den Pfeil 61 gekennzeichnet ist, so zugeführt, daß sie eine Kolonne bilden. Wie in Figur 15 gezeigt, sind die Blöcke 60 im wesentlichen identisch mit den in Figur 6 gezeigten Blöcken 25 und in der Kolonne mit ihren Rillen 62 zueinander ausgerichtet und nach oben gewandt angeordnet.Figure 14 illustrates another method for continuously forming mineral insulated cable. Preformed blocks 60 of mineral insulating material, some magnesium oxide, are continuously in the direction of production, which is indicated by the arrow 61, so that they form a column. As shown in Figure 15, the blocks 60 are substantially identical to the blocks 25 shown in Figure 6 and are arranged in the column with their grooves 62 aligned with one another and facing upwards.

Wenn die Blöcke sich längs der Produktionslinie bewegen, werden Kupferleiter 63 von Rollen 64 o.ä. zugeführt und in die Rillen 62 eingelegt, wie in Figur 16 dargestellt. Weitere Isolierblöcke 65 werden kontinuierlich von oben zugeführt und auf der Oberseite der Blöcke 60 so angeordnet, daß sie die Leiter 63 vollständig einschließen, wie in Figur 17 gezeigt.As the blocks move along the production line, copper conductors 63 are fed from reels 64 or the like and placed in the grooves 62 as shown in Figure 16. Additional insulating blocks 65 are continuously fed from above and placed on the top of the blocks 60 so as to completely enclose the conductors 63 as shown in Figure 17.

Die Blöcke 60 und 65 und die Leiter 63 werden als nächstes mit einer Schicht zur Isolierung in Form eines Isolierbandes 66 bedeckt, das von einer Rolle 67 o.a. zugeführt wird.The blocks 60 and 65 and the conductors 63 are next covered with a layer of insulation in the form of an insulating tape 66 which is fed from a roll 67 or the like.

Wenn die Blöcke 60 und 65 und die Leiter 63 sich in Produktionsrichtung bewegen, wird die Rolle 67 um die Achse des Kabels gedreht und führt das Band 66 so zu, daß um die Blöcke 60 und 65 eine zusammenhängende Schicht gebildet wird. Das Band 66 ist elektrisch isolierend und vorzugsweise selbstklebend, um an der äußeren gekrümmten Oberfläche der Blöcke 60 und 65 zu haften. Beispielsweise kann das Band 66 aus Silikongummi sein, der auf einer Oberfläche mit einem Kleber versehen ist. Obwohl Figur 18 angibt, daß die Kanten der benachbarten Lage des Bandes aneinander anstoßen, kann die Steigung des Bandes so sein, daß die Kanten überlappen, um eine vollständige Einschließung der Blöcke 60 und 65 zu gewährleisten. Es ist auch möglich, eine größere Steigung der Windung einzustellen, so daß die Schicht des Bandes die Blöcke 60 und 65 nicht vollständig einschließt. Eine solche Anordnung sichert, daß die Blöcke für nachfolgende Herstellungsschritte in ihrer Lage gehalten werden, sie erbringt aber nicht die mit einer vollständigen Einschließung verbundenen Vorteile, etwa verbesserte Isolationseigenschaften und den Ausschluß von Feuchtigkeit von den Blöcken 60 und 65.As the blocks 60 and 65 and the conductors 63 move in the production direction, the roller 67 is rotated about the axis of the cable and feeds the tape 66 so that a continuous layer is formed around the blocks 60 and 65. The tape 66 is electrically insulating and preferably self-adhesive to adhere to the outer curved surface of the blocks 60 and 65. For example, the tape 66 may be made of silicone rubber with an adhesive on one surface. Although Figure 18 indicates that the edges of the adjacent layers of tape abut one another, the pitch of the tape may be such that the edges overlap to ensure complete enclosure of the blocks 60 and 65. It is also possible to set a larger pitch of the winding so that the layer of tape does not completely enclose the blocks 60 and 65. Such an arrangement ensures that the blocks are held in place for subsequent manufacturing steps, but it does not provide the benefits associated with complete enclosure, such as improved insulation properties and exclusion of moisture from blocks 60 and 65.

Verschiedene andere Arten von Band können verwendet werden, etwa Polytetrafluorethylen und Glimmerband. Allgemein ist es erforderlich, daß das Band 66 elektrisch isolierende Eigenschaften hat, und daß es nachfolgenden Wärmebehandlungen des mineralisolierten Kabels widerstehen muß. Außerdem sollte das isolierende Material des Bandes bei den hohen Temperaturen, bei denen das Kabel funktionieren muß - etwas als feuerfestes Kabel - nicht unerwünschterweise durchbrennen. Es ist wünschenswert, daß das Material des Bandes keinen Kohlenstoff enthält, da dieser die Isoliereigenschaften des Kabels verschlechtern könnte, wenn es erhöhten Temperaturen ausgesetzt wird. Es ist auch allgemein zu bevorzugen, daß das Material des Bandes sich nicht zersetzt und erhebliche Mengen von Gas erzeugt, was ein Brechen des Kabels bewirken könnte, wenn dieses erhöhten Temperaturen ausgesetzt wird. Wenn das Band mit einem Klebstoff versehen ist, sollte der Klebstoff vorzugsweise ähnliche Eigenschaften aufweisen, um die Leistungsparameter des Kabels nicht zu verschlechtern.Various other types of tape may be used, such as polytetrafluoroethylene and mica tape. Generally, it is required that the tape 66 have electrically insulating properties and that it must withstand subsequent heat treatments of the mineral insulated cable. In addition, the insulating material of the tape should not undesirably burn through at the high temperatures at which the cable must function - such as a fireproof cable. It is desirable that the tape material not contain carbon as this could degrade the insulating properties of the cable when exposed to elevated temperatures. It is also generally preferred that the tape material not decompose and produce significant amounts of gas which could cause the cable to break when exposed to elevated temperatures. If the tape is provided with an adhesive, the adhesive should preferably have similar properties so as not to degrade the performance parameters of the cable.

Obgleich eine Aufwickelanordnung für das spiralförmige Wickeln des Bandes 66 um die Blöcke 60 bis 65 gezeigt wurde, können andere Techniken angewandt werden. Beispielsweise kann ein Band mit gleicher oder größerer Breite als der Umfangslänge der Blökke 60 und 65 in Längsrichtung zugeführt und in einer Weise ähnlich der einer Röhrenwalzvorrichtung um die Blöcke gewickelt werden.Although a winding arrangement has been shown for spirally winding the tape 66 around the blocks 60-65, other techniques may be used. For example, a tape having a width equal to or greater than the circumferential length of the blocks 60 and 65 may be fed longitudinally and wound around the blocks in a manner similar to that of a tube rolling apparatus.

In Fällen, in denen die durch die Schicht des Bandes 66 erbrachte verbesserte Isolation nicht erforderlich ist, kann ein Faden spiralförmig um die Blöcke 60 und 65 gewickelt werden, um sie für nachfolgende Produktionsschritte in ihrer Lage auf den Leitern 63 zu halten. Beispielsweise kann ein Glasfaserfaden für diesen Zweck verwendet werden, und dieser verschlechtert nicht die Isolationseigenschaften des Kabels. Alternativ dazu können die Blöcke 60 und 65 oder nur die Blöcke 65 mittels Rollen in ihrer Lage gehalten werden.In cases where the improved insulation provided by the layer of tape 66 is not required, a thread can be wound spirally around the blocks 60 and 65 to hold them in place on the conductors 63 for subsequent production steps. For example, a fiberglass thread can be used for this purpose and does not degrade the insulation properties of the cable. Alternatively, the blocks 60 and 65 or just the blocks 65 can be held in place by rollers.

Der nächste Schritt im Herstellungsprozeß umfaßt die Bildung einer Metallröhre um die Schicht des Bandes 66. Figur 14 zeigt einen Kupferstreifen 68 ausreichender Breite, der kontinuierlich von einer Rolle 69 zugeführt wird. Der Streifen 68 wird durch ein (nicht gezeigtes) Walzwerk - beispielsweise der in Figur 1 gezeigten Art - in eine Röhre geformt, und die Kanten des Streifens werden in einer Schweißstation 70 zusammengeschweißt, womit eine Schweißnaht 71 gebildet wird, wie in Figur 19 gezeigt. Das Kabel wird dann einer Mehrzahl von Walz- oder Ziehstufen, die sich mit Temperstufen abwechseln, zugeführt, um den Querschnitt des mineralisolierten Kabels auf den endgültig gewünschten Wert zu verringern, wonach das Kabel in einem Aufwickelschritt o.ä. gespeichert wird.The next step in the manufacturing process involves the formation of a metal tube around the layer of tape 66. Figure 14 shows a copper strip 68 of sufficient width fed continuously from a reel 69. The strip 68 is formed into a tube by a rolling mill (not shown) - for example of the type shown in Figure 1 - and the edges of the strip are welded together in a welding station 70, thus forming a weld 71 as shown in Figure 19. The cable is then fed to a plurality of rolling or drawing stages alternating with tempering stages to reduce the cross-section of the mineral insulated cable to the final desired value, after which the cable is stored in a winding step or the like.

Das kontinuierliche Verfahren zur Herstellung von mineralisoliertem Kabel kann mit hoher Geschwindigkeit durchgeführt werden und die Länge des hergestellten Kabels ist nur durch die mechanische Handhabung und Prüfungserwägungen begrenzt. Die vorgeformten Blöcke 60 und 65 gewährleisten eine ausgezeichnete geometrische Stabilität, was eine Maximierung der Isolationseigenschaften des Kabels erlaubt. Das Nichtvorhandensein irgendwelcher abtragender Schritte im Verfahren verhindert das Eindringen von Kupferteilchen oder Spänen oder anderen Materials in den mineralischen Isolierstoff, so daß die Isolationseigenschaften nicht beeinträchtigt werden. Weiterhin erleiden die Kupferleiter eine geringe oder keine Oberflächenbeschädigung, und ihre Querschnitte müssen daher nicht überdimensioniert werden, um eine angemessene elektrische Leitfähigkeit des fertiggestellten Kabels zu gewährleisten. Außerdem werden durch das Verfahren keine "heißen Stellen", die hohe Potentialgradienten bewirken, erzeugt, so daß die lsolationseigenschaften nicht beeinträchtigt werden.The continuous process for producing mineral insulated cable can be carried out at high speed and the length of the cable produced is limited only by mechanical handling and testing considerations. The preformed blocks 60 and 65 ensure excellent geometric stability, allowing the insulation properties of the cable to be maximized. The absence of any abrasive steps in the process prevents the penetration of copper particles or chips or other material into the mineral insulator, so that the insulation properties are not impaired. Furthermore, the copper conductors suffer little or no surface damage and their cross-sections therefore do not have to be oversized to ensure adequate electrical conductivity of the finished cable. In addition, the process does not create "hot spots" causing high potential gradients, so that the insulation properties are not impaired.

Das Vorsehen einer Isolierschicht um die Blöcke verbessert weiter die Isolationseigenschaften des Kabels, hat aber auch zusätzliche Vorteile. Wenn beispielsweise das Herstellungsverfahren gestoppt und dann neu gestartet werden muß, verhindert die Schicht das Eindringen von Feuchtigkeit in die Blöcke, was die Isolationsleistung beeinträchtigen und Probleme während nachfolgender Herstellungsschritte bewirken könnte. Beispielsweise könnte während einer Wärmebehandlung wie dem Tempern in die Blöcke eingedrungene Feuchtigkeit Dampf erzeugen und dieser in besonderen Fällen die äußere Metallröhre zerreißen oder wesentliche Verformungen bewirken. Das Vorsehen der Schicht aus Isolierband verhindert dies.Providing an insulating layer around the blocks further improves the insulation properties of the cable, but also has additional benefits. For example, if the manufacturing process has to be stopped and then restarted, the layer prevents moisture from penetrating the blocks, which could impair the insulation performance and cause problems during subsequent manufacturing steps. For example, During heat treatment such as tempering, moisture entering the blocks could generate steam which, in special cases, could tear the outer metal tube or cause significant deformation. The provision of the layer of insulating tape prevents this.

Da der mineralische Isolierstoff in Form von vorgeformten Blökken zugeführt wird, gibt es in jeder Stufe der Kabelherstellung wenig oder kein loses Mineralpulver. Damit gibt es im wesentlichen keine Verunreinigung in der Schweißstufe für die äußere Röhre. Außerdem gibt es wenig oder keinen Verlust an Isoliermaterial oder Erzeugung von Pulverstaub, so daß das Verfahren sehr sauber ist und kein Ausgangsmaterial vergeudet wird.Because the mineral insulating material is supplied in the form of pre-formed blocks, there is little or no loose mineral powder at any stage of cable manufacture. Thus, there is essentially no contamination at the outer tube welding stage. In addition, there is little or no loss of insulating material or generation of powder dust, so the process is very clean and no raw material is wasted.

Infolge der geometrischen Stabilität der durch dieses Verfahren hergestellten Kabel ist es möglich, den Leiter-zu-Leiter-Abstand gegenüber dem Leiter-zum-Mantel-Abstand zu verändern, um die dielektrischen Leistungsparameter des Kabels zu maximieren. Beispielsweise kann der Leiter-zu-Leiter-Abstand größer als der Leiter-zum-Mantel-Abstand gemacht werden, und dies stattet ein Kabel mit besseren Isolationseigenschaften aus als eines bei dem die Abstände dieselben sind, oder erlaubt es alternativ dazu, den Durchmesser des Kabels zu verringern.Due to the geometric stability of the cables produced by this process, it is possible to vary the conductor-to-conductor spacing relative to the conductor-to-sheath spacing to maximize the dielectric performance parameters of the cable. For example, the conductor-to-conductor spacing can be made larger than the conductor-to-sheath spacing, and this will provide a cable with better insulation properties than one where the spacings are the same, or alternatively allow the diameter of the cable to be reduced.

Claims (17)

1. Verfahren zur Herstellung eines mineralisolierten Kabels, umfassend das Zuführen vorgeformter Blöcke (25, 60, 65) aus mineralischem Isolierstoff mit Endflächen und mindestens einer Rille (26, 62), das Anordnen der Blöcke (25, 60, 65) so, daß benachbarte Endflächen gegeneinanderstoßen und die mindestens einen Rillen (26, 62) miteinander ausgerichtet sind, das Einlegen mindestens eines Leiters (29, 63) in die oder jede Rille (26, 62), das Bilden einer Metallröhre (30, 68) um die Blöcke (25, 60, 65) und das Ausführen mindestens eines Schrittes einer Querschnittsverringerung (33, 34, 35).1. A method of manufacturing a mineral insulated cable, comprising supplying preformed blocks (25, 60, 65) of mineral insulating material having end faces and at least one groove (26, 62), arranging the blocks (25, 60, 65) so that adjacent end faces abut one another and the at least one groove (26, 62) are aligned with one another, placing at least one conductor (29, 63) in the or each groove (26, 62), forming a metal tube (30, 68) around the blocks (25, 60, 65) and carrying out at least one step of cross-sectional reduction (33, 34, 35). 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgeformten Blöcke (25, 60, 65) kontinuierlich zugeführt werden und daß der oder jeder Leiter (29, 63) kontinuierlich in die oder jede Rille (26, 62) eingelegt wird.2. Method according to claim 1, characterized in that the preformed blocks (25, 60, 65) are fed continuously and that the or each conductor (29, 63) is continuously inserted into the or each groove (26, 62). 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallröhre (30, 68) kontinuierlich um die Blöcke (25, 60, 65) gebildet wird.3. Method according to claim 2, characterized in that the metal tube (30, 68) is formed continuously around the blocks (25, 60, 65). 4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der oder jeder Querschnittsverringerungsschritt sich mit mindestens einem Temperschritt (36, 371 38) abwechselt.4. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the or each cross-section reduction step alternates with at least one tempering step (36, 371 38). 5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgeformten Blöcke als Gruppen von Blöcken (25, 42, 48, 50, 60, 65) zugeführt werden, die einander gegenüberliegende Flächen mit korrespondierenden Rillen haben, wobei die Blöcke jeder Gruppe so zusammengebracht werden, daß die korrespondierenden Rillen mindestens einen Kanal (41,43, 49) zur Aufnahme eines entsprechenden Leiters (29, 63) bilden.5. A method according to any one of the preceding claims, characterized in that the preformed blocks are supplied as groups of blocks (25, 42, 48, 50, 60, 65) having mutually opposing surfaces with corresponding grooves, the blocks of each group being brought together such that the corresponding grooves form at least one channel (41, 43, 49) for receiving a corresponding conductor (29, 63). 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgeformten Blöcke als im wesentlichen zylindrische Blöcke mit mindestens einer sich längs erstreckenden äußeren Rille zur Aufnahme eines entsprechenden Leiters zugeführt werden.6. A method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the preformed blocks are formed as substantially cylindrical blocks with at least one longitudinally extending outer groove to accommodate a corresponding conductor. 7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein langgestrecktes Material um die vorgeformten Blöcke gewunden wird, nachdem der oder jeder Leiter darin eingelegt wurde.7. A method according to any preceding claim, wherein an elongate material is wound around the preformed blocks after the or each conductor has been placed therein. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das langgestreckte Material ein elektrisch isolierendes Material ist.8. Method according to claim 7, characterized in that the elongated material is an electrically insulating material . 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das langgestreckte Material ein Faden ist.9. Method according to claim 8, characterized in that the elongated material is a thread. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Faden ein Glasfaserfaden ist.10. Method according to claim 9, characterized in that the thread is a glass fiber thread. 11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das langgestreckte Material ein Band ist.11. Method according to claim 8, characterized in that the elongated material is a strip. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Band so gewickelt wird, daß es die vorgeformten Blöcke einschließt.12. A method according to claim 11, characterized in that the tape is wound so as to enclose the preformed blocks. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Band längs auf die vorgeformten Blöcke aufgebracht und um die vorgeformten Blöcke gewickelt wird.13. Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that a tape is applied lengthwise to the preformed blocks and wrapped around the preformed blocks. 14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Band aus elektrisch isolierendem Material besteht.14. Method according to claim 13, characterized in that the tape consists of electrically insulating material. 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Band ein Silikonband ist.15. Method according to one of claims 11 to 14, characterized in that the band is a silicone band. 16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Band einen Klebstoff trägt.16. Method according to one of claims 11 to 15, characterized in that the tape carries an adhesive. 17. Mineralisoliertes Kabel, hergestellt durch ein Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche.17. Mineral insulated cable manufactured by a method according to any one of the preceding claims.