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Elektrisches Kabel mit einem vorzugsweise aus Werkstoffen geringer
mechanischer Festigkeit bestehenden Kabelmantel Die Erfindung bezweckt die Herabsetzung
der Wandstärke von Kabelmänteln, insbesondere von solchen, die aus Werkstoffen geringer
mechanischer Festigkeit, wie Blei oder thermnoplastischen Kunststoffen, bestehen.
Es bestand zwar schon immer aus Gründen der Gewichts-, Material- und Kostenersparnis
das Bestreben, den Kabelmantel möglichst dünnwandig auszuführen. Dieses Bestreben
ist naturgemäß in den letzten Jahren durch den Mangel an Kabelwerkstoffen, insbesondere
Blei, wesentlich verstärkt worden. Neben den Verbesserungen der Mantelwerkstoffe
selbst sowie der Mantelpreßverfahren liefen die meisten bekannten Vorschläge darauf
hinaus, den Kabelmantel durch zusätzliche Stützorgane mechanisch zu stützen, die
unter und über dem Kabelmantel angeordnet werden. Als Stützorgan unter dem Kabelmantel
kommt beispielsweise eine offene Metallbandwicklung in Frage. Diese zusätzlichen
Stützorgane erfordern aber einen zusätzlichen Material- und Arbeitsaufwand, abgesehen
davon, daß bei der üblichen Ausbildung dieser Stützorgane der angestrebten Verminderung
der Wandstärke des Kabelmantels eine Grenze gesetzt ist.
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Die Erfindung geht von der überlegung aus, daß es zur Vermeidung schädlicher
Wulst- und Faltenbildungen bei mechanisch schwachen Kabelmänteln darauf ankommt,
daß die bei Biegungen des Kabels im Mantel auftretenden D@ehnungs- und Stauchungs-Beanspruchungen
in Längsrichtung möglichst gleichmäßig verteilt werden. Versucht haben gezeigt,
daß dieses Ziel durch die übliche Bewicklung der
Kabelseele mit
Papierbändern nicht erreicht wird, selbst wenn man zur Verfestigung der Kabelseele
viele Papierbänder übereinander wickelt. Auch die Anordnung von sehr dünnen über
der Kabelseele, um eine möglichst glätte Auflagefläche für den Kachelmantel zu erhalten,
brachte nicht den gewünschten Erfolg. Die im Rahmen der Erfindung .angestellten
überlegungen führten zum überraschenden Ergebnis, daß weder zusätzliche Stützorgane
noch die Anwendung extrem dünner Bänder od. dgl. erforderlich sind, um schädliche
Wulst- bzw. Faltenbildungen im Kabelmantel bei starken Biegungen des Kabels zu vermeiden,
sondern daß man durch eine geeignete Ausbildung und Bemessung der unmittelbar unter
und gegebenenfalls auch über dem Kabelmantel angeordneten Wicklungen das gleiche
Ziel erreicht und vielfach zu noch besseren Resultaten gelangt.
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Die Erfindung besteht in einer derartigen Ausbildung und Bemessung
dieser aus Bändern oder Drähten bestehenden Wicklungen, daß einerseits sich deren
Windungsabstände bei Biegungen des Kabels gleichmäßig ändern und andererseits die
Band- -oder Drahtwicklungen die Dehnungen und Stauchüngen des Kabelmantels auf Schrauben-Linien
gleichmäßig verteilen, deren -1,Vindungsabstand kleiner als ein Drittel, vorzugsweise
etwa ein Viertel des mittleren Kabelmanteldurchmessers beträgt. i Zur Erzielung
des gewünschten Erfolges bei Anwendung der Erfindung ist es von Bedeutung, die Kabelseele
möglichst fest auszubilden, wie dies bei Starkstromkabeln im .allgemeinen schon
zutrifft. Bei Fernmeldekabeln wird durch geeigneten Aufbau und geeignete Anordnung
der Adergruppen ein möglichst fester Aufbau der Kabelseele angestrebt. Soweit dies
durch den Aufbau nicht -erreichbar ist, können über .der Kabelseele zusätzliche
Polsterschichten aus Papierbändern od. dgl. und gegebenenfalls auch Stützorgane
in Form offener Metallbandwicklungen angeordnet werden. Es ist aber auch möglich,
die erfindungsgemäß ausgebildeten Bandwicklungen in so vielen Schichten aufzubringen
bzw. so stark auszubilden, da.ß allein hierdurch für den Kabelmantel eine genügend
feste Auflage geschaffen wird.
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Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, auf die Kabelseele
mehrere gleich breite Bänder geschichtet in gleicher Richtung bzw. gleichläufig
und mit gleicher Steigung derart überlappt zu wickeln, daß der gegenseitige Abstand
der außenliegenden Bandkanten im Sinne der Erfindung kleiner als ein Drittel; vorzugsweise
etwa ein Viertel des mittleren Kabelmanteldurchm:essers ist. Gegebenenfalls können
mehrere derart ausgebildeter Mehrfachwicklungen übereinander angeordnet werden,
vorzugsweise mit abwechselnder Bewicklungsrichtung. Zur Erzielung einer möglichst
großen Biegsamkeit wird dabei die Verwendung schmaler Bänder angestrebt. Für den
Fall der Verwendung von Bändern mit einer Breite kleiner als ein Drittel des mittleren
Kabelmanteldurchmessers werden diese in offenen Schraubenwindungen derart gewickelt,
daß auch die Lücke zwischen den Schraubenwindungen kleiner als ein Drittel des mittleren
Käbelmanteldurchmessers ist. Dabei muß die Lücke aber zumindest so groß sein, .daß
sie bei den stärksten zu erwartenden Biegungen des Kabels in den Zonen größter Stauchung
nicht mehr als zum Verschwinden gebracht wird. Diese Bemessungsregel hinsichtlich
der Lücke zwischen den Bandwicklungen gilt auch für den Fall der Herstellung -offener
Wicklungen aus dünnen Drähten.
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Für den Erfolg der Erfindung ist es weiterhin wichtig, daß die verwendeten
Bänder oder Drähte eine genügende Festigkeit b-zw. Steifigkeit aufweisen. Bei mehrschichtig
und mit üb.erlappung gewickelten Bändern kommt es z. B. darauf an, 'daß sich die
:einzelnen Bandwicklungen in beiden Längsrichtungen des Kabels ohne schädliche Faltenbildungen
in den Bändern übereinander bzw. ineinander verschieben können. Dierartige Faltenbildungen
in den Bändern lassen sich nicht vermeiden, wenn die Kabelseele in üblicher Weise
mit breiten Papierbändern mit verhältnismäßig kleiner überlappung , gewickelt werden,
wobei der gegenseitige Abstand der äußeren Bandkanten in der Größenordnung des Durchmessers
dieser Bandwicklungen liegt. Aus wirtschaftlichen Gründen werden für die Bandwicklungen
bevorzugt die in der Kabeltechnik üblichen verhältnismäßig festen Kabelpapiere verwendet,
die aber zu schmäleren Bändern geschnitten werden, als es für die Kabelseelenbewicklungen
bisher üblich war. An Stelle von Papier können aber auch Bänder bzw. Folien :aus
Zellulosederivaten, Polyvinylchlarid oder anderen ähnlichen Kunststoffen verwendet
werden. Ferner kommen dünne Bänder oder Folien aus Metall in Betracht.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand der in- den Fig. i bis 5 dargestellten
Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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In allen Figuren ist die Kabelseele mit io und der als :extrem dünner
Bleimantel ausgebildete Kabelmantel mit i i bezeichnet. Das in der Fig. i gezeigte
Kabel ist als blankes Bleim@antelkabel ohne äußere Schutzschichten ausgeführt. Bei
den anderen Ausführungsbeispielen befindet sich über dem Bleimantel i i ;eine in
getränkte Faserstoff schichten 12 und 13 eingebettete Metallbewehrung, die nach
den Fig. 2 und 4. als Flachdrahtbewehrung 14, nach der Fig: 3 als Bandeisenbewehrung
15 und nach der Fig: 5 als Runddrahtbewehrung 16 ausgebildet ist. Bei den
Ausführungen nach den Fig. q. und 5 befindet sich über der Kabelseele io eine in
üblicher Weise ausgeführte Papierbandwicklung 17. Im einzelnen sinderfindungsgemäß
die folgenden Maßnähmen zur gleichmäßigen Verteilung der bei Biegungen des Kabels
im Kabelmantel auftretenden Dehnungen und Stauchungen getroffen: Nach den Fig. i
und 2 sind übler der Kabelseele i o zunächst drei Bänder 18 mit einer gegenseitigen
überlappung von nvei Drittel der Bandbreite geschichtet in gleicher Richtung und
mit gleicher Steigung gewickelt, wobei die Breite der einzelnen Bänder möglichst
schmal gewählt wird, d. h. schmaler als ihr Wicklungsdurchmesser. Darüber folgen
in gleicher W eise,
aber .mit entgegengesetzter Wicklungsrichtung
drei weitere Bänder i g. Hierdurch wird erreicht, daß der gegenseitige Abstand der
äußeren Bandkanten kleiner als ein Drittel des mittleren Kabelmanteldurchmessers
ist, und die Bandwicklungen haben die Eigenschaft, daß sie infolge der gegenseitigen
Verschiebbarkeit der einzelnen Bänder gebogen werden können, ohne da.ß an den Stellen
größter Stauchung Falten in den Bändern entstehen. Sie behalten also bei Biegungen
des Kabels ihre gleichmäßige zylindrische Form und bewirken, da.ß sich die im Kabelmantel
auftretenden Dehnungen und Stauchungen auf sehr enge Schraubenlinien gleichmäßig
verteilen. Nach der Fi,g. 3 sind über der Kabelseele i o zwei schmalere Bänder 2o
und --i in entgegen,-gesetzter Richtung mit etwa 5o%'iger überlappung gewickelt,
wodurch ebenfalls erreicht wird, daß der gegenseitige Abstand der äußeren Bandkanten
kleiner als ein Drittel des mittleren Kabelmanteldurchmessers ist. aber dem Bleimantel
i i befinden sich überlappte Bandwicklungen 18 und 19, wie sie gemäß
den Fig. i und 2 ausgebildet sind. Die Fig. q. sieht die Bewicklung der Kabelseele
mit so schmalen Bändern 22 in offenen Windungen vor, daß sowohl die Breite der Bänder
alis auch die Lücke zwischen .den Bändern weniger als ein Drittel des mittleren
Kabelmanteldurchmessers beträgt. Gemäß der Fig. 5 besteht die Bewicklung der Kabelseele
aus dünnen Drähten 23, zwischen denen die Lücken so groß gehalten sind, daß sie
an den Stelleh größter Stauchung noch nicht zum Verschwinden gebracht werden. In
dem dargestellten Ausführungsbeispiel werden zur Erhöhung der Fabrikationsgeschwindigkeit
gleichzeitig fünf Drähte gewickelt.
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Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen und dargestellten Ausführungsmöglichkeiten
beschränkt. Beispielsweise kann in Abänderung der in den Fig. i, 2 und 3 gezeigten
Mehrfachbandwicklungen aus je drei Bändern die Anzahl der jeweils geschichteten
Bänder geändert werden. Vielfach wird die Anordnung nur einer einzigen geschichteten
Mehrfachbandwicklung genügen, d. h. es kann beispielsweise die in den Fig. i, 2
und 3 vorgesehene Mehrfachbandwicklung i9 fortfallen. Es ist auch eine Abstufung
hinsichtlich der Breite der Bänder möglich, indem z. B. bei der Ausführung nach
der Fig. 3 für die Bandwicklung 21 ein schmäleres Band als für die Ban dwicklung
2o verwendet wird. Die in den Fig. ¢ und 5 vorgesehenen offenen Band- oder Drahtwicklungen
können auch über dem Kabelmantel vorgesehen sein. Im übrigen kann die Ausbildung
der Kabelseele i o und der äußeren Schutzschichten in beliebiger bekannter Weise
erfolgen.
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Bei elektrischen Kabeln mit Bleimantel soll die Erfindung in erster
Linie dazu ausgewertet werden, um die Wandstärke des Bleimantels auf die preßtechnisch
mögliche untere Grenze herabzusetzen. Die Erfindung kann aber auch bei Kabeln mit
dickeren Mänteln angewendet werden, vor allem dann, wenn das Kabel häufigen Biegungen
unterworfen wird. Ferner ist die Erfindung anwendbar bei Kabeln mit Isolierstoff-,
insbesondere Kunststoffmänteln und mit Mänteln, die aus einem oder mehreren gewickelten
oder längs aufgebrachten Bändern bestehen, wobei gegebenenfalls die benachbarten
Seitenränder miteinander verschweißt, verlötet oder verfalzt sind. Es ist auch ,möglich,
den Kabelmantel selbst nach .der Erfindung auszubilden, wenn ,man mehrschichtige
überlappte Bandwicklungen nach den Ansprüchen 2 oder 3 anwendet.