DE2739065A1 - Zusammengesetztes band unbestimmter laenge, insbesondere als abschirmung fuer energiekabel - Google Patents
Zusammengesetztes band unbestimmter laenge, insbesondere als abschirmung fuer energiekabelInfo
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Description
30. August 1977 W. U2 898/77 12/kö
INDUSTRIE PIRELLI S.p.A. Mailand / Italien
Zusammengesetztes Band unbestimmter Länge, insbesondere als Abschirmung für Energiekabel
Die Erfindung bezieht sich auf ein zusammengesetztes Band,
welches zur Bildung einer konzentrischen Abschirmung geeignet ist, insbesondere für Energiekabel, die eine extrudierte
Isolierung aufweisen, und zwar insbesondere, jedoch nicht axis schließlich für Mittelspannungskabel, d.h. für Kabel zum
Führen einer Spannung von 30 KV und mehr. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Herstellen des
zusammengesetzten Bandes sowie auf ein Kabel, welches mit einer konzentrischen Abschirmung versehen ist, die aus dem
zusammengesetzten Band gebildet ist.
Bekanntlich werden Kabel mit extrudierter Isolierung, insbesondere
Mittelspannungskabel, allgemein mit einer konzentrischen Abschirmung versehen, die rund um den Kern angeordnet
wird. Unter Kern ist hier ein Element unbestimmter Länge zu
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verstehen, welches wenigstens einen Leiter, eine erste halbleitende Schicht und eine extrudierte Isolierung aufweist,
die aus elastomerem Material auf der Basis von Äthylen-Propylen-Mischpolymerisat,
einem Terpolymerem von Äthylen-Propylen und einem Dienmonomeren oder auf der Basis von thermoplastischere
Material, wie Polyäthylen, Polyvinylchlorid usw. gebildet ist.
Die konzentrische Abschirmung wirkt als Weg geringen elektrischen Widerstandes, über den bei irgendeiner Beschädigung des
Kabels Strom fließt und geeignete Mittel, beispielsweise ein Relais, betätigt, um das Kabel aus dem Stromkreis zu nehmen
(Schutzerdung). Unter den bekannten bisher verwendeten konzentrischen Abschirmungen befindet sich eine Abschirmung, die
Bänder und/oder Kupferdrähte aufweist, die schraubenlinienförmig gewickelt sind. Diese Art von Abschirmung ist sehr
teuer, und zwar nicht nur unter Berücksichtigung der zu verwendenden
beträchtlichen Menge an teuren Materialien, sondern auch insbesondere zufolge der Tatsache, daß die verschiedenen
Schritte der Herstellung getrennte Schritte sind. Beispielsweise ist es schwierig, die sich drehenden Wickelköpfe, die
zum schraubenlinienförmigen Wickeln der Bänder und/oder Drähte erforderlich sind, in die gleiche Fertigungsstraße mit dem
Extruder einzubauen. Tatsächlich würde dies außerordentlich schwierig und komplex sein.
Für eine Ausführung der beschriebenen Art würde die Notwendigkeit bestehen, leistungsfähige Sammelvorrichtungen vorzusehen,
um das Kabel zu sammeln, welches aus dem Extruder kontinuierlich austritt, und zwar selbst während der Periode, während
welcher die Lieferspulen der Bänder und/oder Drähte ausgetauscht werden. Zufolge der außerordentlichen Kompliziertheit
eines solches Verfahrens besteht Veranlasssung, ein mehr diskontinuierliches Verfahren zu bevorzugen, welches aus mehreren
Schritten oder Phasen besteht, nämlich zunächst Herstellung
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des Kernes, dann Aufwickeln des Kernes auf eine Trommel oder
Spule und nachfolgendes Abwickeln des Kernes von der Trommel oder Spule, um Bänder und/oder Drähte schraubenlinienförmig
um ihn zu wickeln. Diese verschiedenen und getrennten Arbeitsschritte führen zur Verlängerung der zur Herstellung erforderlichen
Arbeitsdauer, und außerdem sind Zwischenlagerstationen für die den Kern tragenden Trommeln, Spulen oder dgl. erforderlich.
Es sind auch konzentrische Abschirmungen bekannt, die aus Zickzack-förmigen Drähten gebildet sind, die in Längsrichtung
an dem Kern angeordnet sind. Die Drähte liegen in geringem
Abstand voneinander und parallel zueinander. Gemäß den Sicherheitsanforderungen,
die von NORME festgesetzt worden sind und sich in Europa nunmehr in Kraft befinden, soll der Abstand
zwischen irgendwelchen benachbarten Drähten nicht kleiner als 4 mm sein, und zwar wenigstens für 95 % der Drähte. Tatsächlich
ist es schwierig, diesen Abstand beizubehalten, weil während des Herstellungsverfahrens die Drähte das Bestreben haben,sich
zu verschieben, wodurch die Abmessungen des fertiggestellten Erzeugnisses negativ beeinflußt werden durch den Abfall, der
gegebenenfalls auch die Kosten des Enderzeugnisses beeinflußt.
Die vorliegende Erfindung bezweckt, die oben geschilderten Nachteile zu überwinden durch Schaffung einer biegsamen Abschirmung
geringen Gewichts, die sehr leicht herzustellen ist und die in einem einstufigen Verfahren auf das Kabel aufgebracht
werden kann, und zwar in der gleichen Fertigungsstraße, in der sich der Extruder befindet.(in einer Art und Weise, die auf dem
Gebiet der Nachrichtenübertragung an sich bekannt ist).
Gegenstand der Erfindung ist ein zusammengesetztes Band unbestimmter
Länge, welches insbesondere geeignet ist zur Verwendung bei der Herstellung einer konzentrischen Abschirmung eines
Energiekabels, welches extrudierte Isolierung aufweist, und
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zwar insbesondere, jedoch nicht ausschließlich für Mittelspannungskabel. Gemäß der Erfindung ist ein solches zusammengesetztes Band dadurch gekennzeichnet, daß es in Kombination
ein Band aus gut leitendem Material, welches auf wenigstens einer seiner Flächen mit einem thermoplastischen Harz beschichtet ist, und eine Mehrzahl von homogenen Leitern aufweist,
die sich in gleichen Abständen voneinander und parallel zueinander befinden, wobei jeder der Drähte oder Leiter in Längsrichtung und ohne Diskontinuität in die beschichtete Fläche
des Bandes eingebettet ist,, und zwar in einer Dicke, die wenigstens gleich einem Teil des Durchmessers der Drähte
oder Leiter ist.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch
gekennzeichnet, daß die Einbettungsdicke von 10 % "bis 70 %
des Durchmessers jeder der Leiterdrähte beträgt.
Eine andere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist
dadurch gekennzeichnet, daß die Einbettungsdicke 50 % des Durchmessers jedes der Leiterdrähte beträgt.
Eine noch andere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist
dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl von Leiterdrähten, die in das thermoplastische Harz der Beschichtung eingebettet
ist, sich in Berührung mit dem gut leitenden Material des Bandes befindet.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist '
dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterdrähte nicht geradlinig verlaufen.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen des genannten zusammengesetzten Bandes. Dieses Verfahren
ist gemäß der Erfindung durch folgende Schritte gekennzeichnet:
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Das Band wird erhitzt, um das thermoplastische Beschichtungsharz auf wenigstens die Erweichungstemperatur zu bringen;
die Leiterdrähte werden gleichzeitig in dem gewünschten Verlauf auf der Fläche angeordnet, wobei die Leiterdrähte in
gleichen Abständen voneinander und parallel zueinander angeordnet werden;
es wird ein gewisser Druck zwischen den Leiterdrähten und dem
Band derart ausgeübt, daß alle Leiterdrähte in der gewünschten Tiefe oder Dicke in Längsrichtung und ohne Unterbrechung der
Kontinuität in das thermoplastische Harz der Beschichtung eingebettet werden.
Ein anderer Gegenstand der Erfindung ist ein einkerniges oder mehrkerniges Kabel mit extrudierter Isolierung, und
zwar ein Kabel, welches insbesondere, jedoch nicht ausschließlich für Mittelspannungen vorgesehen ist, wobei das Kabel
wenigstens eine konzentrische Abschirmung aufweist. Gemäß der Erfindung ist ein solches Kabel dadurch gekennzeichnet, daß
die Abschirmung aus wenigstens einem zusanunengesetzten Band unbestimmter Länge gemäß vorstehender Beschreibung besteht,
welches in Längsrichtung des Kabels schlauchförmig bzw. rohrförmig auf dieses aufgebracht ist.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Kabels ist dadurch gekennzeichnet, daß das zusammengesetzte Band so aufgebracht ist,
daß die Mehrzahl der Leiterdrähte sich auf seiner Innenseite befindet.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.
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Figur 1 ist eine schaubildliche Ansicht eines Teiles eines zusammengesetzten Bandes gemäß der Erfindung.
Figur 2 ist eine Querschnittsansicht des Bandes gemäß
Fig. 1.
Figur 3 ist eine schaubildliche Ansicht eines einkernigen Energiekabels mit einer konzentrischen Abschirmung
gemäß der Erfindung.
Das Band 10 unbestimmter Länge umfaßt einen Streifen 11, der
aus einem Streifen 12 aus gut leitendem Metall gebildet ist, der an wenigstens einer Fläche eine Beschichtung 13 aus thermoplastischem
Harz aufweist.Das gut leitende Metall ist vorzugsweise Aluminium, jedoch kann irgendein anderes geeignetes Metall
verwendet werden, beispielsweise Kupfer. Das thermoplastische
Harz ist beispielsweise ein Polyäthylen. Eine Mehrzahl von homogenen Leiterdrähten 14 ist in Längsrichtung des Streifens
11 angeordnet, wobei die einzelnen Leiterdrähte. IU in gleichen
Abständen voneinander und parallel zueinander angeordnet sind. Der Ausdruck"homogen" soll hier bedeuten, daß die Leiterdrähte
IH gleichen Durchmesser haben und aus dem gleichen Material,
beispielsweise Kupfer, gebildet sind.
Alle Leiterdrähte 14 sind ohne irgendeine Diskontinuität in
Längsrichtung in das thermoplastische Harz der Beschichtung 13 in einer Tiefe oder Dicke eingebettet, die wenigstens gleich
einem Teil ihres Durchmessers ist. Vorzugsweise beträgt die Einbettungsdicke der Leiterdrähte 14 zwischen 10 % und 70 %
des Durchmessers der Drähte 14. Bei einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Einbettungsdicke 50 % des Durchmessers
der Leiterdrähte 14.
Es wird für die betrachtete Dicke bevorzugt, daß diese Dicke derart ist, daß die Leiterdrähte 14 mit dem Aluminiumstreifen
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γ -
12 in Berührung gelangen.
Gemäß Fig. 1 sind die Leiterdrähte 14 in Zickzack-Anordnung
gelegt, jedoch kann offensichtlich irgendeine andere Anordnung
bzw..ein anderer Verlauf der Drähte gewählt werden, beispielsweise
welliger Verlauf, sinusförmiger Verlauf usw.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform bestehen der Streifen
aus Aluminium, die Beschichtung 13 aus Polyäthylen und die Leiterdrähte 14 aus Kupfer. Diese Ausführungsform ermöglicht
die Schaffung einer konzentrischen Abschirmung für Energiekabel mit einem elektrischen Querschnitt, der die Anforderungen
der in Kraft befindlichen industriellen St iindardvors chri f ten erfüllt, obwohl der Streifen 12 aus Aluminium geringe Dicke
hat, weil nämlich der Aluminiumstreifen 12 mit den Kupferleiterdrähten 14 einheitlich zusammengefügt ist bzw. mit diesem
integriert ist.Die Dicke des Aluminiumstreifens 12 liegt vorzugsweise
zwischen 0,15 und 0,2 mm, und der Querschnitt und die Verteilung der Kupferleiterdrähte 14 hängt vom Kabeldurchmesser
und von den Anforderungen des Käufers oder Benutzers ab.
Es wird bevorzugt, daß der Durchmesser der Kupferleiterdrähte 14 zwischen 0,1 und 1 mm liegt, während die Dicke der Beschichtung
13 vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise größer ist als die Hälfte des Durchmessers der Leiterdrähte 14.
Die auf diese Weise erhaltene Abschirmung hat große Biegsamkeit und geringes Gewicht und behält diese Eigenschaften auch
bei. Außerdem ist sie im Vergleich zu anderen heutzutage ver wendeten Kupferdrähten wirtschaftlich bzw. billig.
Das zusammengesetzte Band 10 wird mittels eines einfachen Verfahrens erhalten.
Der Streifen 11 wird derart erwärmt, daß das thermoplastische
Harz für die Beschichtung 13, welches auf den Streifen 12 auf-
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gebracht ist, wenigstens auf die Erweichungstemperatur gebracht wird. Gleichzeitig werden auf die Beschichtung 13
die Leiterdrähte IH in der gewünschten Anordnung bzw. in dem
gewünschten Verlauf in Längsrichtung des Streifens 11 aufgebracht , und zwar derart, daß die Drähte IU in gleichen Abständen voneinander und parallel zueinander liegen. Nunmehr
wird zwischen den Leiterdrähten IU und dem Streifen 11 Druck
ausgeübt derart, daß die Leiterdrähte IU in das Beschichtungsharz 13 bis auf die gewünschte Tiefe oder Dicke eingebettet
werden, wobei über die Länge der Leiterdrähte 11 keine Unterbrechung ihrer Kontinuität auftritt.
Das auf diese Weise erhaltene zusammengesetzte Band 10 wird nunmehr auf eine Temperatur abkühlen gelassen, die unterhalb
der Erweichungstemperatur des thermoplastischen Harzes liegt. Hiernach ist das zusammengesetzte Band 10 für den Gebrauch
bereit, oder auch dafür bereit, auf Spulen zwecks Lagerung aufgewickelt zu werden.
In Fig. 3 ist ein einkerniges Energiekabel 15 dargestellt, welches beispielsweise für mittlere Spannungen geeignet ist
und bei welchem die konzentrische Abschirmung 16 aus einem zusammengesetzten Band 10 gemäß der Erfindung gebildet ist,
das in Längsschlauchgestalt oder Längsrohrgestalt um den Kern
17 herum aufgebracht ist. Es ist zu bemerken, daß die Erfindung ebenso gut bei mehrkernigen Kabeln anwendbar ist, in welchem
Fall so viele konzentrische Abschirmungen verwendet werden, wie Phasen oder Kerne vorhanden sind.
Der Kern 17 des Kabels gemäß Fig. 3 umfaßt einen Leiter 18,
eine erste halbleitende Schicht 19, eine extrudierte Isolierschicht 20 aus einem polymeren Material, beispielsweise Äthylen-Propylen-Kautschuk oder ein thermoplastisches Polymeres, und
eine zweite halbleitende Schicht 21.
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Die konzentrische Abschirmung 16, die mit einem zusammengesetzten
Band 10 gemäß den Fig. 1 und 2 ausgeführt ist, ist so auf das Kabel aufgebracht, daß die Leiterdrähte IU sich auf
der Innenseite befinden, so daß der Aluminiumstreifen 12 sich auf der Außenseite befindet.
Da die Leiterdrähte 14 über ihre Länge in nicht geradliniger
Anordnung bzw. mit nicht geradlinigem Verlauf vorhanden sind, beispielsweise mit zickzack-förmigem Verlauf, gewelltem Verlauf,
sinusförmigem Verlauf usw. mit Bezug auf die Länge des Bandes, können die Leiterdrähte IU ohne Beanspruchung bleiben, wenn
das Kabel 15 mit beispielsweise engen Biegungen oder Krümmungen verlegt wird, wobei dann bei jeder Biegung oder Krümmung auf
der Außenseite große Zugbeanspruchungen, und auf der Innenseite große Biegebeanspruchungen am Kabel auftreten. Wie gesagt,
werden dadurch die Leiterdrähte 14 nicht unter Spannung gesetzt.
Ober der konzentrischen Abschirmung 16 befindet sich ein extrudierter Mantel 22, der vorzugsweise aus einem isolierenden
thermoplastischen Material besteht.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird auch die
Außenfläche der Abschirmung 16, d.h. die dem Mantel 22 zugewandte Fläche beschichtet. Diese Beschichtung wird ausgeführt
unter Verwendung von Materialien, die so behandelt sind, daß sie an dem Material des Mantels 22 anhaften, um diesen an die
Abschirmung 16 zu binden.
Beispielsweise sollte bei Verwendung eines Mantels 22 aus Polyäthylen die Beschichtung der Außenfläche der Abschirmung
16 vorzugsweise aus Polyäthylen bestehen. Für einen Mantel 22 aus Polyvinylchlorid sollte die Beschichtung ebenfalls aus
Polyvinylchlorid bestehen. Hierdurch wird : natürlich nicht ausgeschlossen, daß irgendein anderes Material, welches von
dem Material des Mantels 22 verschieden ist, genauso gut ver-
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wendet werden kann, so lange der Zweck erreicht wird, eine feste Verbindung oder Bindung zwischen der Abschirmung 16
und dem Mantel 22 herzustellen.
Das Anbringen des zusammengesetzten Bandes 10 in Längsrichtung um den Kern 17 des Kabels 15 (s. Fig. 3) zur Bildung der konzentrischen
Abschirmung 16 erfordert keine Dreheinrichtung, so daß die Anbringung außerordentlich einfach ist im Vergleich
zu einer Arbeitsweise, bei welcher die um den Kern herum angebrachte konzentrische Abschirmung aus schraubenlinienförmig
gewickelten Bändern besteht, wie sie bisher für Energiekabel verwendet wird. Die Längsanbringung des zusammengesetzten
Bandes 10, bei welcher das Band 10 einfach um den Kern 17 des Kabels 15 herumgelegt wird, kann in der gleichen Fertigungsstraße
stattfinden, in welcher die Isolierung 20 und der Mantel 22 mittels Extrudierens aufgebracht werden, wie es in der
Technik der Herstellung von Telefonkabeln bekannt ist.Dies bedeutet, daß der Leiter 18 durch einen ersten Extrudierkopf
hindurchgeht, in welchem die Schichten 19, 20 und 21 extrudiert werden. Auf den auf diese Weise gebildeten Kern 17 wird das
zusammengesetzte Band 10 in Längsrichtung aufgebracht. Gleichzeitig wird mittels einer Formungseinrichtung das Band 10 zu
Schlauchform oder Rohrform gestaltet, um die konzentrische Abschirmung 16 zu bilden. Der mit der Abschirmung 16 versehene
Kern 17 geht dann durch einen zweiten Extrudierkopf hindurch, in welchem der Mantel 22 extrudiert wird.
Die Fertigungsstraße mit den beiden Extrudierköpfen und die
Beschichtungsmaschine sind nicht dargestellt, da sie für sich bekannt sind.
Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen möglich.
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Leerseite
Claims (13)
- PatentansprücheΙ.1 Zusammengesetztes Band unbestimmter Länge, insbesondere zur Bildung einer konzentrischen Abschirmung eines Energiekabels , welches eine extrudierte Isolierung aufweist, insbesondere für Mittelspannungskabel, gekennzeichnet durch einen Streifen (12) aus gut leitendem Material, der an wenigstens einer Fläche eine Beschichtung (13) aus einem thermoplastischen Harz aufweist, und durch eine Mehrzahl von homogenen Leiterdrähten(lU), die in gleichen Abständen voneinander und parallel zueinander in Längsrichtung ohne Unterbrechung ihrer Kontinuität in die Beschichtung des Streifens über eine Tiefe oder Dicke eingebettet sind, die gleich wenigstens einem Teil des Durchmessers der Drähte ist.
- 2. Zusammengesetztes Band nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbettungsdicke zwischen 10 % und 70 % des Durchmessers der Leiterdrähte (14) beträgt.
- 3. Zusammengesetztes Band nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbettungsdicke 50 % des Durchmessers der Leiterdrähte (IU) beträgt.
- 4. Zusammengesetztes Band nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterdrähte (14) in die Beschichtung (13) aus thermoplastischem Harz derart eingebettet sind, daß sie sich mit dem gut leitenden Material des Streifens (12) in Berührung befinden.
- 5. Zusammengesetztes Band nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das gut leitende Material für den Streifen (12) Aluminium ist.809809/1078 eD«=rTEDOWGlNAL INSPECTED
- 6. Zusanunengesetztes Band nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Harz Polyäthylen ist.
- 7. Zusammengesetztes Band nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterdrähte (14) aus Kupfer gebildet sind.
- 8. Zusammengesetztes Band nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterdrähte (14) mit nicht geradlinigem Verlauf angeordnet sind.
- 9. Zusammengesetztes Band nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterdrähte (14) in Zickzack-förmigem Verlauf gelegt sind.
- 10. Zusammengesetztes Band nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterdrähte (14) mit sinusförmigem Verlauf gelegt sind.
- 11. Verfahren zum Herstellen eines zusammengesetzten Bandes wenigstens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Harz der Beschichtung auf die Erweichungstemperatur erhitzt wird, gleichzeitig auf die beschichtete Flache die Leiterdrähte in Längsrichtung des Streifens mit dem gewünschten Verlauf derart angeordnet werden, daß die Leiterdrähte sich in gleichen Abständen voneinander und parallel zueinander befinden, und daß Druck zwischen den Leiterdrähten und dem Streifen derart ausgeübt wird, daß die Leiterdrähte über die gewünschte Tiefe oder Dicke ohne Unterbrechung der Kontinuität in das thermoplastische Harz eingebettet werden.
- 12. !Zusanunengesetztes Band nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß es als konzentrische Abschirmung an einem einkernigen oder mehrkernigen Energiekabel mit109809/1078extrudierter Isolierung, vorzugsweise ein Mittelspannungskabel oder Niederspannungskabel, welches einen extrudierten Mantel aus vorzugsweise thermoplastischem Material aufweist; in Längsschiauchform oder Längsrohrform angeordnet ist.
- 13. Zusammengesetztes Band nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß es derart angeordnet ist, daß die Leiterdrähte (IH) nach innen gewandt sind.1·». Zusammengesetztes Band nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die nach außen gerichtete Fläche des zusammengesetzten Bandes mit einer Beschichtung versehen ist, die aus einem Material gebildet ist, die für das Verbinden der Abschirmung mit dem Mantel (22) geeignet ist.809809/1078
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