DE733886C - Verfahren zur Herstellung von feuerfesten elektrischen Leitungen - Google Patents

Description

S117616

Es sind bereits Leitungen hergestellt worden, bei denen der Leiter mit einer metallischen Umhüllung versehen ist, die gegen den Leiter durch einen festen, pulverförmigen Körper isoliert ist. Bei dem Verfahren zur Herstellung solcher Leiter werden vorbereitete Rohlinge verwendet, aus welchen die endgültigen Abmessungen der fertigen Leitung erzielt werden können, indem sie einer mechanischen Bearbeitung bzw. einem Ziehprozeß unterworfen und bis auf den gewünschten Querschnitt bei ausreichender Länge gestreckt werden.

Mit diesen bekannten Herstellungsverfahren lassen sich jedoch nicht Leitungen erzielen, die bei hohen elektrischen Eigenschaften gleichzeitig ein vollständig gleichförmiges Dielektrikum sowie eine genaue Lage des bzw. der Leiter aufweisen. Derartig hergestellte Leitungen haben auch keinen hohen Isolatianswiderstand je Längeneinheit.

Bei den bekannten Verfahren soll u. a. auch eine Erhitzung des Leiterrohlings erfolgen, um das Magnesiumhydroxyd, das aus dem metallischen Werkstoff durch Einwirkung von überhitztem Wasserdampf entsteht, in Oxyd umzuwandeln und gleichzeitig das Metall der Umhüllung für die Leiterseele anzulassen, insbesondere wenn der Rohling nicht die gewünschten Abmessungen besaß und einem Streckvorgang unterworfen werden mußte.

Das Glühen des auf diese Weise hergestellten Kabels soll bei der Verwendung von Kupfer bei etwa 450° C erfolgen. Das Verhältnis der Länge des anfänglichen Rohlings zu der Länge der fertigen Leitung beträgt dabei 1 :7 bei einer Querschnittsverringerung um nur ²/₃. Die- Anwendung dieser bekannten Regel für einen Verlängerungsfaktor von über 15, wie er für eine wirtschaftliche Ausbeute des Verfahrens bei dem derzeitigen Stande der Technik gefordert wird, schafft kein brauchbares Erzeugnis; denn es treten zum mindesten Verknptungen oder Verengungen, wenn nicht überhaupt ein Aderbruch bei dem Ziehverfahren auf. Außerdem ist der Isolationswiderstand keineswegs ausreichend.

Eingehende Untersuchungen haben nun zu der Feststellung geführt, daß Wasser, selbst Wasser, das in dem Isolierstoff in gebundenem Zustand enthalten ist, auch wenn es sich nur um Spuren handelt, die in dem Rohling verbleiben, die Erzielung von guten dielektrischen Eigenschaften unmöglich macht, und daß eine einfache Erhitzung, wie sie bisher angewendet wurde, in den meisten Fällen durchaus nicht ausreicht, um jede Spur von Feuchtigkeit aus dem Dielektrikum zu entfernen, insbesondere wenn die Erhitzung nach der Einführung des Isolierstoffes in den Leiterrohling vorgenommen wird.

Wird nach diesem bekannten Verfahren ein Ziehen nach vorausgehendem Glühen vorgenommen, so kann vielfach auch ein Aufreißen des Mantelrohres eintreten. Es ist ferner nicht mehr neu, den Isolierstoff in den Rohling in Gestalt von geformten - Blöcken einzubringen, jedoch waren diese nur mit dem zum Zusammenhalt erforderlichen Druck und nicht auf einen vorbestimmten to hohen Grad der Verdichtung zusammengepreßt. Solche Rohlinge mußten dann vorgestreckt werden. Dabei treten aber Ermüdungen des Metalls auf, die der eigentlichen Streckarbeit schädlich sind. Die Fachwelt kennt ferner noch ein anderes Verfahren, elektrische Leitungen und Kabel der beschriebenen Art herzustellen, indem der Isolierstoff in Form keramischer Röhrchen über die Leiterseele in das Mantelrohr eingeschoben wird, um alsdann das Ganze durch Ziehen zu einem Kabel geringeren Querschnittes und größerer Länge zu strecken. Während dieses Vorganges zerbrechen die gebrannten Isolierkörper unter Bildung scharfkantiger Stücke und Splitter, die sowohl das Mantelrohr als auch die Oberfläche des eingeschlossenen Leitungsdrahtes beschädigen können.

Die Erfindung, die die Beseitigung der erwähnten Mängel anstrebt, betrifft ein Verfahren zur Herstellung von feuerfesten elektrischen= Leitungen, bei welchem der oder die Leiter gegen eine äußere Metallumhüliung durch einen pulverförmigen mineralischen Isolierstoff, beispielsweise Magnesiumoxyd, isoliert sind und das aus Metallumhüllung, Isolation und Leiter bestehende Gebilde durch Aushämmern, Ziehen oder eine ähnliche mechanische Bearbeitung unter Anwendung von Zwischenglühungen durch Ouerschnittsverminderung aller Teile auf eine größere Länge gestreckt wird, und besteht darin, daß der. vorteilhaft zu festen Körpern geformte, z. B. zusammengepreßte Isolierstoff, bevor er in die Metallumhüllung eingebracht ist, bei einer Temperatur geröstet wird, die einerseits seine völlige Entwässerung gewährleistet, andererseits aber eine Sinterung des Isolierstoffes ausschließt und die z. B. bei "Magnesiumoxvd bei etwa 8oo° C liegt.

Der Isolierstoff kann entweder in Pulverform oder in Form von aus diesem Pulver hergestellten Kerzen benutzt werden. Die Entwässerung des Isolierstoffes ist bis zum Verschwinden des letzten Feuchtigkeitsrestes zu treiben, gleichgültig, ob das Wasser als Konstitutions- oder Kristallwasser oder als mechanisch beigemengtes oder anhaftendes Wasser vorhanden ist. Die Rösttemperatur muß dabei so gewählt werden, daß eine Sinterung des Isolierstoffes vermieden wird, damit beim Zerdrücken der Kerzen während der mechanischen Bearbeitung eine Splitterbildung nicht eintritt.

Die unter Anwendung des vorstehend beschriebenen Entwässerungsverfahrens hergestellte Leitung kann ohne Schaden bis unterhalb des Schmelzpunktes des Metallmantels erhitzt werden. Die Zerstörung der Leitung ist also nur abhängig von den physikalischen Eigenschaften des verwendeten Metalls.

Leitungen, die nicht nach der angegebenen Regel aufgebaut sind, werden beim Glühen durch den explosionsartig auftretenden Dampfdruck des noch eingeschlossenen Wassers zerstört.

Es wurde ferner gefunden, daß für jeden einzelnen Isolierstoff ein als Grenzdruck anzusprechender Druck besteht, der dem praktischen Höchstwert der Verdichtung des Isolierstoffes entspricht, und daß bei einem höheren Druck der Rauminhalt des Isolierstoffes im wesentlichen gleichbleibt.

Die Erfindung besteht somit ferner darin, daß der Isolierstoff in den Leiterrohling in dem Zustand der höchsten Verdichtung, d. h. bei einem sehr hohen Druck, der dem Grenzdruck entspricht, eingeführt wird. Vorzugsweise wird der pulverförmige Isolierstoff unter diesem Druck zu geeigneten Preßlingen geformt, die einer vollständigen Entwässerung unterworfen und dann in den Rohling eingeführt werden, nachdem der letztere gleichfalls vollständig getrocknet worden ist. Bei dem Herstellungsverfahren nach der Erfindung wird somit auch zu große Verdichtungsarbeit vermieden.

Der Grenzdruck für Magnesiumoxyd liegt in der Größenordnung von 4000 kg/cnr und für Steatit von 1000 kg/cm².

Die Entwässerung kann für Magnesiumoxyd praktisch in einer mehrstündigen Wärmebehandlung der Preßlinge bei 8oo° C bestehen. Nach der Einbringung der entwässerten Bestandteile in die Hülse wird der Rohling gegebenenfalls an seinen Enden verschlossen und dann in an sich bekannter Weise der Streckbearbeitung unterworfen.

Bei einer anderen Ausführungsform füllt man den Isolierstoff in Pulverform unter Druck unmittelbar in die Hülse.

Der Leiterrohling wird alsdann der mechanischen Bearbeitung unterworfen, welche aus mehrstufigem Aushämmern, Ziehen und Glühen besteht, allerdings unter sofortiger voll- kommener Zertrümmerung der' eingefüllten Preßlinge. Es läßt sich eine sehr große Strekkung erzielen, die bis zum 20- bis 3ofachen der ursprünglichen Lärigenabmessungen des Rohlings geht.

Der verwendete Isolierstoff besteht aus pulverisiertem Magnesiumoxyd oder pulver-

förmigen anderen mineralischen Isolierstoffen, wie Steatit.

Erfindungsgemäß wird Isolierstoff in die Metallhülse mit einer solchen Dichte eingeführt, daß die Drücke, die beim Ziehen auf die Außenfläche der Metallumhüllung wirken, auf die Kabelseele verlustlos übertragen werden, derart, daß der Leiterrohling keinem Aushämmern unterworfen werden muß, um beim

ίο Ziehen sofort eine Verlängerung des Drahtes zu bewirken.

Als Isolationswiderstand der Isolierung pro Längeneinheit bei einer Leitung, deren Isolierung unter dem Metallmantel einen Durchmesser von 6 mm und einen Durchmesser des Leiters von r mm hat, wurde ein solcher von mehr als 2000 Megohm je Kilometer gemessen.

Im allgemeinen ist für Magnesiunioxyd bei 20° C der spezifische Widerstand größer als 6 χ io° Megohm je cm²/cm. Für die nach der Erfindung hergestellten Leitungen beträgt er 12 χ io⁸ Megohm je cm²/cm.

Der Isolierstoff ist gleichzeitig sehr gleichförmig und sehr unempfindlich gegen Wärmeänderungen. Magnesiumoxyd hat in diesem Zustand eine Dichte von etwa 2,3.

Die Wärmeleitfähigkeit des Isolierstoffes ist bekanntlich sehr hoch; sie beträgt mehr als 0,015 Watt je Zentimeter Länge und je Grad Celsius. Für das oben angegebene Beispiel wurde gefunden, daß sie höher ist als 0,025 Watt.

Bei einem Leiterrohling, der nach der Erfindung hergestellt ist, ist während der anschließenden Behandlung jeglicher Zutritt von Feuchtigkeit verhindert.

Ein großer Vorteil der Leitung besteht noch darin, daß bei einer Spannungssteigerung bis zum Durchschlag keine bleibende nachteilige Wirkung eintritt, da infolge des Fehlens von Luftsauerstoff bei dem Durchschlag keine Bildung von Kohle eintritt, sondern daß die Leitung sofort nach dem Durchschlag fast bis an die Durchschlagsspannung heran wieder ausgenutzt werden kann. Ferner hat die Leitung noch eine hervorragende Verlustwinkelkurve, die vollständig horizontal verläuft. Danach kann aber die Durchschlagsspannung der Leitung fast voll als Betriebsspannung ausgenutzt werden, da bei dieser Verlustwinkelkurve eine Zeitabhängigkeit der Durchschlagsspannung nicht vorhanden ist.

Die Erfindung ist im ganzen oder in Teilen auch auf die Herstellung von Leitungen oder Kabeln jeder Art mit mehreren Leitern für Stark- und Schwachstrom, für hohe und niedrige Spannungen, für den Energietransp'ort und für Heizungszwecke anwendbar. Die auf diese Weise hergestellten Leitungen sind unverbrennbar und feuerfest, von einer sehr hohen Gesamtwärmeleitung und gegen eine Beschädigung durch übermäßige Stromstärken weitgehend sicher. Die Isolierung ist praktisch unzerstörbar; denn bleibende Durchbrechungen des Isolierstoffes treten selbst bei der Durchschlagsspannung der Isolierung nicht auf. Die Leitungen sind demzufolge auch in bezug auf Überspannung sehr sicher, der Isolationswiderstand des Isolierstoffes ist sehr hoch und die dielektrischen Eigenschaften von unbeschränkter Beständigkeit.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von feuerfesten elektrischen Leitungen, bei welchen der oder die Leiter gegen eine äußere Metallumhüllung durch einen pulverförmigen mineralischen Isolierstoff, beispielsweise Magnesiumoxyd, isoliert sind und das aus Metallumhüllung, Isolation und Leiter bestehende Gebilde durch Aushämmern, Ziehen oder eine ähnliche mechanische Bearbeitung unter Anwendung von Zwischenglühungen durch Querschnitts- ⁸S verminderung aller Teile auf eine größere Länge gestreckt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der vorteilhaft zu festen Körpern geformte, z. B. zusammengepreßte Isolierstoff, bevor er in die Metallumhüllung eingebracht ist, bei einer Temperatur geröstet wird, die einerseits seine völlige Entwässerung gewährleistet, andererseits aber eine Sinterung des Isolierstoffes ausschließt, und die z. B. bei Magnesiumoxyd bei etwa 8oo° C liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierstoff z. B. in die Form einer in den Mantel des Rohlings einzusetzenden Kerze unter solchem Druck verdichtet wird, daß bei dem Streckverfahren keine Dichtungsarbeit mehr geleistet werden muß.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusammenpressen des Isolierstoffes bei Magnesiumoxyd unter einem Druck von etwa 4000 kg/cm² und bei Steatit von etwa 1000 kg/cm² vorgenommen wird.

4. Feuerfeste elektrische Leitung für no Fortleitung oder Verbrauch elektrischer Spannung, hergestellt nach dem in den Ansprüchen 1 bis 3 angegebenen Verfahren.