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EP1041585A2 - Flexible elektrische Starkstromleitung - Google Patents

Flexible elektrische Starkstromleitung Download PDF

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Publication number
EP1041585A2
EP1041585A2 EP00400619A EP00400619A EP1041585A2 EP 1041585 A2 EP1041585 A2 EP 1041585A2 EP 00400619 A EP00400619 A EP 00400619A EP 00400619 A EP00400619 A EP 00400619A EP 1041585 A2 EP1041585 A2 EP 1041585A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
core
wires
energy
braid
line
Prior art date
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Granted
Application number
EP00400619A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1041585A3 (de
EP1041585B1 (de
Inventor
Gert Dipl.-Ing. Warden
Hildegard Mertens
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nexans SA
Original Assignee
Alcatel CIT SA
Alcatel SA
Nexans SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Alcatel CIT SA, Alcatel SA, Nexans SA filed Critical Alcatel CIT SA
Publication of EP1041585A2 publication Critical patent/EP1041585A2/de
Publication of EP1041585A3 publication Critical patent/EP1041585A3/de
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B9/00—Power cables
    • H01B9/003—Power cables including electrical control or communication wires
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/17—Protection against damage caused by external factors, e.g. sheaths or armouring
    • H01B7/18—Protection against damage caused by wear, mechanical force or pressure; Sheaths; Armouring
    • H01B7/1895—Internal space filling-up means

Definitions

  • the invention relates to a flexible electrical power line consisting of a central core, energy cores stranded around the core and at least one also around the core stranded control line, in which the energy wires have a flexible electrical conductor with insulation and braid over it Shield formed from metallic wires are attached (DE-U-296 13 870).
  • Such power lines are used, for example, for energy supply portable consumers are used, who go back and forth in predetermined ways be moved. Such consumers are, for example, motors from Transport trolleys, tool slides or cranes.
  • the power lines are too can be used when an easily manufactured, flexible connection to consumers a voltage source is required, which should also be easy to dismantle.
  • On A special application is the power supply of those in the waiting position Aircraft that supply energy from the tarmac when the engines are switched off become.
  • the control line contained in the power lines can be used for transmission of control signals are used by which the corresponding devices embossed functions can be activated.
  • the core of the control line consisting of several electrically insulated conductors arranged. This allows a control line with a larger number of conductors mechanically well protected in the cross section of the power line.
  • the control line can be made from a braid Be surrounded by copper wires. There is also no information about its structure made as about the braid surrounding the energy veins as a shield.
  • the invention has for its object the power line described above while maintaining their good flexibility so that they can be used even at higher levels Frequencies does not bother.
  • this power line can also be used Data are transmitted, for example measurement data.
  • the intended one Data line is surrounded by a braid with a very high optical coverage, so that interference with data transmission due to radio frequency fields or energy can be largely excluded.
  • Using higher frequencies in the order of 400 Hz mentioned can be for example the torque of connected to the power line better control electric motors.
  • the energy veins themselves from are surrounded by a mesh with a very high optical coverage, so that too interference radiation emanating from the same can be largely excluded can.
  • Fig. 1 shows a cross section through a power line according to the invention.
  • Fig. 2 to 5 details of the power line in enlarged views.
  • the heavy current line shown in cross section in FIG. 1 is used, for example, for Energy supply and for the control and monitoring of a transport trolley for a blast furnace. In addition to the necessary electrical properties for this Use also requires resistance at higher temperatures.
  • the power line has four energy wires 1 and two control lines 2, all of them are stranded around a central core 3. At least one control line 2 to be available. In the between the energy wires 1 and the control lines 2 remaining outer gussets are five data lines 4 and one for example an ethylene-propylene terpolymer (EPDM) existing filling element 5 arranged. If there are fewer than five data lines 4, one becomes corresponding larger number of filling elements 5 used.
  • the energy wires 1, control lines 2, data lines 4 and filling element 5 existing line core is from one Surround inner jacket 6. Over the inner jacket 6 are one as a torsion protection serving, for example consisting of a cord 7 and a Outer jacket 8 attached.
  • the individual wires of the conductor 9 and the metal wires of the braid 11 are preferably made of copper.
  • the braid 11 has a flat pitch angle that lies between 50 ° and 60 °, molded around the insulated conductor 9. This results in a linear coverage of over 60%, which corresponds to an optical coverage of over 80%.
  • the corresponding Energy core 1 is therefore very flexible and also at frequencies of the order of magnitude of 400 Hz electrically almost tight.
  • the Pitch 11 of the braid 11 at 53 °. This results in an optical coverage of 85%.
  • control lines 2 have six wires insulated, for example, with EPDM 12, which is stranded around a support member 13 surrounded by an EPDM layer are.
  • the external dimensions of the control lines 2 advantageously correspond to the External dimensions of the energy wires 1.
  • the core 3 has a central tension element 14, which is surrounded by an envelope 15 is surrounded.
  • the casing 15 consists of a cross-linkable or vulcanizable Material such as rubber. It is networked in the finished power line.
  • the Envelope 15 has indentations 16 over the entire axial length of the core 3 provided that the contour of the respective lying in one of the indentations 16 Energy core 1 corresponds.
  • the tension element 14 consists, for example, of one of Glass thread surrounded by aramid threads.
  • the data lines 4 have four wires 17, twisted together which a shielding braid 18 and a jacket 19 are attached.
  • the wires 17 are conventional wires known from telecommunications with one for example insulation made of polyethylene.
  • the jacket 19 is made for example from EPDM.
  • the braid 18 has a flat pitch angle applied, which is between 50 ° and 60 °. It has an optical coverage of at least 85%. In a preferred embodiment, the pitch angle of the Braid 18 at 54 °. The optical coverage is then 90%.
  • the inner jacket 6 consists of crosslinkable or vulcanizable material, such as for example a polychloroprene mixture.
  • the braiding 7 is an open braid executed. It is integrated in the outer jacket 8, which is also made of a polychloroprene mixture can exist.
  • the power line according to the invention is manufactured, for example, as follows:

Landscapes

  • Insulated Conductors (AREA)
  • Communication Cables (AREA)

Abstract

Es wird eine flexible elektrische Starkstromleitung angegeben, die aus einem zentralen Kern (3), um den Kern herumverseilten Energieadern (1) und mindestens einer ebenfalls um den Kern (3) herumverseilten Steuerleitung (2) besteht. Die Energieadern (1) haben einen flexiblen elektrischen Leiter, über dem eine Isolierung und eine als Geflecht aus metallischen Drähten ausgebildete Abschirmung angebracht sind. Zusätzlich ist mindestens eine Datenleitung (4) vorgesehen, die von einem als Abschirmung dienenden Geflecht aus metallischen Drähten mit einer optischen Bedeckung von mindestens 85 % umgeben ist. Das Geflecht der Abschirmung der Energieadern (1) hat eine optische Bedeckung von mindestens 80 %. Beide Geflechte sind mit einem flachen, zwischen 50° und 60° liegenden Steigungswinkel aufgebracht. Der Kern (3) weist ein zentrales Zugelement auf, über dem eine Umhüllung aus einem vernetzbaren Material angebracht ist, welche für jede herumverseilte Energieader (1) eine der Kontur derselben angepaßte, sich über die ganze axiale Länge des Kerns (3) erstreckende Eindellung hat. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine flexible elektrische Starkstromleitung, bestehend aus einem zentralen Kern, um den Kern herumverseilten Energieadern und mindestens einer ebenfalls um den Kern herumverseilten Steuerleitung, bei welcher die Energieadern einen flexiblen elektrischen Leiter haben, über dem eine Isolierung und eine als Geflecht aus metallischen Drähten ausgebildete Abschirmung angebracht sind (DE-U-296 13 870).
Derartige Starkstromleitungen werden beispielsweise zur Energieversorgung ortsveränderlicher Verbraucher eingesetzt, die auf vorgegebenen Wegen hin- und herbewegt werden. Solche Verbraucher sind beispielsweise Motoren von Transportwagen, Werkzeugschlitten oder Kränen. Die Starkstromleitungen sind auch dann einsetzbar, wenn ein leicht herstellbarer, flexibler Anschluß von Verbrauchern an eine Spannungsquelle benötigt wird, der ebenso leicht wieder abbaubar sein soll. Ein spezieller Anwendungsfall ist hier die Stromversorgung von in Warteposition befindlichen Flugzeugen, die bei abgeschalteten Triebwerken vom Rollfeld aus mit Energie versorgt werden. Die in den Starkstromleitungen enthaltene Steuerleitung kann zur Übertragung von Steuersignalen eingesetzt werden, durch welche den entsprechenden Geräten eingeprägte Funktionen aktiviert werden können.
Bei der bekannten Starkstromleitung nach der eingangs erwähnten DE-U-296 13 870 ist die aus mehreren elektrisch isolierten Leitern bestehende Steuerleitung im Kern angeordnet. Dadurch kann eine Steuerleitung mit einer größeren Anzahl von Leitern mechanisch gut geschützt im Querschnitt der Starkstromleitung untergebracht werden. Zur elektrischen Abschirmung kann die Steuerleitung von einem Geflecht aus Kupferdrähten umgeben sein. Über dessen Aufbau sind ebenso keine Angaben gemacht, wie über das die Energieadern als Abschirmung umgebende Geflecht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs geschilderte Starkstromleitung unter Beibehaltung ihrer guten Flexibilität so zu gestalten, daß sie auch bei höheren Frequenzen nicht stört.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst,
  • daß zusätzlich mindestens eine Datenleitung vorgesehen ist, die von einem als Abschirmung dienenden Geflecht aus metallischen Drähten mit einer optischen Bedeckung von mindestens 85 % umgeben ist, das einen flachen, zwischen 50° und 60° liegenden Steigungswinkel hat,
  • daß das Geflecht der Abschirmung der Energieadern eine optische Bedeckung von mindestens 80 % hat und mit einem flachen, zwischen 50° und 60° liegenden Steigungswinkel aufgebracht ist und
  • daß der Kern ein zentrales Zugelement aufweist, über dem eine Umhüllung aus einem vernetzbaren Material angebracht ist, welche für jede herumverseilte Energieader eine der Kontur derselben angepaßte, sich über die ganze axiale Länge des Kerns erstreckende Eindellung hat.
Mit dieser Starkstromleitung können neben Energie und Steuerbefehlen zusätzlich auch Daten übertragen werden, beispielsweise Meßdaten. Die dafür vorgesehene Datenleitung ist von einem Geflecht mit sehr hoher optischer Bedeckung umgeben, so daß eine Störung der Datenübertragung durch hochfrequente Felder oder Energie weitestgehend ausgeschlossen werden kann. Das gilt insbesondere für hochfrequente Ströme mit einer Frequenz von beispielsweise 400 Hz, die über die in der gleichen Starkstromleitung angeordneten Energieadern übertragen werden. Bei Verwendung höherer Frequenzen in der Größenordnung der erwähnten 400 Hz läßt sich beispielsweise das Drehmoment von an die Starkstromleitung angeschlossenen elektrischen Motoren besser steuern. Hinzu kommt, daß die Energieadern selbst von einem Geflecht mit einer sehr hohen optischen Bedeckung umgeben sind, so daß auch eine von denselben ausgehende Störstrahlung weitestgehend ausgeschlossen werden kann. Trotz der elektrisch dichten Geflechte der Abschirmungen bleibt die Starkstromleitung insgesamt gut flexibel und auf Dauer biegefest, da beide Geflechte mit flachem Steigungswinkel ausgeführt sind. Die gute Biegbarkeit der Starkstromleitung wird durch die spezielle Ausbildung des Kerns unterstützt, in dessen dem jeweiligen herumverseilten Element angepaßte Eindellungen diese Verseilelemente beim Biegen der Starkstromleitung gleiten können. Die Starkstromleitung ist darüberhinaus durch das Zugelement des Kerns auch bei größeren Zugbelastungen geschützt.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in den Zeichnungen dargestellt.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Starkstromleitung nach der Erfindung.
Fig. 2 bis 5 Einzelheiten der Starkstromleitung in vergrößerten Darstellungen.
Die in Fig. 1 im Querschnitt dargestellte Starkstromleitung dient beispielsweise zur Energieversorgung sowie zur Steuerung und Überwachung eines Transportwagens für einen Hochofen. Neben den notwendigen elektrischen Eigenschaften ist für diesen Einsatzfall auch Beständigkeit bei höheren Temperaturen erforderlich.
Die Starkstromleitung weist vier Energieadern 1 und zwei Steuerleitungen 2 auf, die alle um einen zentralen Kern 3 herumverseilt sind. Es soll mindestens eine Steuerleitung 2 vorhanden sein. In den zwischen den Energieadern 1 und den Steuerleitungen 2 verbleibenden Außenzwickeln sind fünf Datenleitungen 4 und ein beispielsweise aus einem Ethylen-Propylen-Terpolymer (EPDM) bestehendes Füllelement 5 angeordnet. Wenn weniger als fünf Datenleitungen 4 vorhanden sind, wird eine entsprechend größere Anzahl von Füllelementen 5 eingesetzt. Die aus Energieadern 1, Steuerleitungen 2, Datenleitungen 4 und Füllelement 5 bestehende Leitungsseele ist von einem Innenmantel 6 umgeben. Über dem Innenmantel 6 sind eine als Torsionsschutz dienende, beispielsweise aus einer Kordel bestehende Umflechtung 7 und ein Außenmantel 8 angebracht.
Die Energieadern 1 haben gemäß Fig. 2 einen flexiblen, aus Einzeldrähten aufgebauten Leiter 9, der von einer beispielsweise aus EPDM bestehenden Isolierung 10 umgeben ist. Über der Isolierung 10 ist ein aus Metalldrähten bestehendes, als Abschirmung dienendes Geflecht 11 angebracht. Die Einzeldrähte des Leiters 9 und die Metalldrähte des Geflechts 11 bestehen vorzugsweise aus Kupfer.
Das Geflecht 11 ist mit einem flachen Steigungswinkel, der zwischen 50° und 60° liegt, um den isolierten Leiter 9 herumgeformt. Das ergibt eine lineare Bedeckung von über 60 %, die einer optischen Bedeckung von über 80 % entspricht. Die entsprechende Energieader 1 ist dadurch gut flexibel und auch bei Frequenzen in der Größenordnung von 400 Hz elektrisch nahezu dicht. In bevorzugter Ausführungsform liegt der Steigungswinkel des Geflechts 11 bei 53°. Das ergibt eine optische Bedeckung von 85 %.
Die Steuerleitungen 2 weisen gemäß Fig. 3 sechs beispielsweise mit EPDM isolierte Adern 12 auf, die um ein von einer EPDM-Schicht umgebendes Tragorgan 13 herumverseilt sind. Die Außenabmessungen der Steuerleitungen 2 entsprechen mit Vorteil den Außenabmessungen der Energieadern 1.
Der Kern 3 hat gemäß Fig. 4 ein zentrales Zugelement 14, das von einer Umhüllung 15 umgeben ist. Die Umhüllung 15 besteht aus einem vernetzbaren bzw. vulkanisierbaren Material, wie beispielsweise Gummi. Sie ist in der fertigen Starkstromleitung vernetzt. Die Umhüllung 15 ist auf der ganzen axialen Länge des Kerns 3 mit Eindellungen 16 versehen, die der Kontur der jeweiligen, in einer der Eindellungen 16 liegenden Energieader 1 entspricht. Das Zugelement 14 besteht beispielsweise aus einem von Aramidfäden umgebenen Glasfaden.
Die Datenleitungen 4 haben gemäß Fig. 5 vier miteinander verseilte Adern 17, über denen ein der Abschirmung dienendes Geflecht 18 und ein Mantel 19 angebracht sind. Die Adern 17 sind übliche, aus der Nachrichtentechnik bekannte Adern mit einer beispielsweise aus Polyethylen bestehenden Isolierung. Der Mantel 19 besteht beispielsweise aus EPDM. Das Geflecht 18 ist mit einem flachen Steigungswinkel aufgebracht, der zwischen 50° und 60° liegt. Es hat eine optische Bedeckung von mindestens 85 %. In bevorzugter Ausführungsform liegt der Steigungswinkel des Geflechts 18 bei 54°. Die optische Bedeckung beträgt dann 90 %.
Der Innenmantel 6 besteht aus vernetzbarem bzw. vulkanisierbarem Material, wie beispielsweise einer Polychloropren-Mischung. Die Umflechtung 7 ist als offenes Geflecht ausgeführt. Sie ist im Außenmantel 8 integriert, der ebenfalls aus einer Polychloropren-Mischung bestehen kann.
Die Starkstromleitung nach der Erfindung wird beispielsweise wie folgt hergestellt:
Zunächst werden deren Einzelelemente vorgefertigt. Die Energieadern 1, die Steuerleitungen 2 und die Datenleitungen 4 sowie das Füllelement 5 werden dann um den Kern 3 herumverseilt. Die Energieadern 1 drücken sich dabei in die Oberfläche der Umhüllung 15 desselben ein, so daß sich die Eindellungen 16 ergeben. Jede Eindellung 16 paßt dadurch in der Kontur genau zu ihrer Energieader 1. Danach werden die Datenleitungen 4 und das Füllelement 5 aufgebracht. Um die so fertiggestellte Leitungsseele wird der Innenmantel 6 mittels eines Extruders herumgeformt. Nach Aufbringung der als Torsionsschutz dienenden Umflechtung 7 wird der Außenmantel 8 ebenfalls mittels eines Extruders aufgebracht. Durch die beim Extrudieren von Innenmantel 6 und Außenmantel 8 entstehende Wärme wird die Umhüllung 15 des Kerns 3 vulkanisiert. Deren Material wird dadurch mechanisch stabilisiert, so daß auch die Eindellungen 16 stabil sind. Sie dienen dann beim Biegen der Starkstromleitung als Gleitflächen für die Energieadern 1.

Claims (6)

  1. Flexible elektrische Starkstromleitung, bestehend aus einem zentralen Kern, um den Kern herumverseilten Energieadern und mindestens einer ebenfalls um den Kern herumverseilten Steuerleitung, bei welcher die Energieadern einen flexiblen elektrischen Leiter haben, über dem eine Isolierung und eine als Geflecht aus metallischen Drähten ausgebildete Abschirmung angebracht sind, dadurch gekennzeichnet,
    daß zusätzlich mindestens eine Datenleitung (4) vorgesehen ist, die von einem als Abschirmung dienenden Geflecht (18) aus metallischen Drähten mit einer optischen Bedeckung von mindestens 85 % umgeben ist, das einen flachen, zwischen 50° und 60° liegenden Steigungswinkel hat,
    daß das Geflecht (11) der Abschirmung der Energieadern (1) eine optische Bedeckung von mindestens 80 % hat und mit einem flachen, zwischen 50° und 60° liegenden Steigungswinkel aufgebracht ist und
    daß der Kern (3) ein zentrales Zugelement (14) aufweist, über dem eine Umhüllung (15) aus einem vernetzbaren Material angebracht ist, welche für jede herumverseilte Energieader (1) eine der Kontur derselben angepaßte, sich über die ganze axiale Länge des Kerns (3) erstreckende Eindellung (16) hat.
  2. Leitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (15) des Kerns (3) aus Gummi besteht.
  3. Leitung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steigungswinkel des Geflechts (11) der Energieadern (1) etwa bei 53° liegt.
  4. Leitung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steigungswinkel des Geflechts (18) der Datenleitung (4) bei etwa 54° liegt.
  5. Leitung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugelement (14) des Kerns (3) ein von Aramidfäden umgebener Glasfaden ist.
  6. Verfahren zur Herstellung einer Leitung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
    daß Energieadern (1), Steuerleitung (2), Datenleitung (4) und Füllelement (5) um den mit einer unvernetzten Umhüllung (15) versehenen Kern (3) herumverseilt werden und
    daß beim anschließenden Aufbringen von Innenmantel (6), Umflechtung (7) und Außenmantel (8) das Material der Umhüllung (15) vernetzt wird.
EP00400619A 1999-04-01 2000-03-07 Flexible elektrische Starkstromleitung Expired - Lifetime EP1041585B1 (de)

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