DE102006015878B4

DE102006015878B4 - Flexible elektrische Steuerleitung

Info

Publication number: DE102006015878B4
Application number: DE102006015878.4A
Authority: DE
Inventors: Walter Winkelbauer; Frank Müller; Heinz Willi Hamacher
Original assignee: Nexans SA
Current assignee: Nexans SA
Priority date: 2006-04-05
Filing date: 2006-04-05
Publication date: 2015-12-17
Anticipated expiration: 2026-04-06
Also published as: DE102006015878A1; KR101284285B1; KR20070100166A

Abstract

Flexible elektrische Steuerleitung, bei der auf ein Zentralelement (1) mindestens eine Lage von Steueradern (2a, 3a) aufgeseilt ist, welche von einem Außenmantel (9) umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, – dass das Zentralelement (1) zumindest ein Aderpaar (1a, 1b) umfaßt, wobei jede Ader des Aderpaares (1a, 1b) aus einem Kernelement (10) aus einem zugfesten Kunststoff, einer auf das Kernelement (10) aufgeseilten Lage aus metallischen Drähten (11) sowie einer umhüllenden Schicht (12) aus einem kompressiblen Isolierwerkstoff besteht, – dass die Adern des Aderpaares (1a, 1b) mit einer Schlaglänge von 20 D bis 40 D miteinander verseilt sind, wobei D der Außendurchmesser des Aderpaares ist, – dass das Zentralelement (1) von einem Mantel (1f) aus Kunststoff umhüllt ist und – dass zwischen dem Aderpaar (1a, 1b) und dem Mantel (1f) eine Bandierung (1e) aus einem aus Polyethylentherephthalat bestehenden Spinnvlies angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine flexible elektrische Steuerleitung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der EP 0 178 249 B1 ist eine flexible elektrische Steuerleitung bekannt, bei der auf ein als Tragorgan ausgebildetes Kernelement mehrere Aderbündel aufgeseilt sind, bei der jedes Aderbündel aus einem Kernelement mit darauf aufgeseilten Adern besteht und bei der die aus dem Tragorgan und den Adern gebildete Seele mit einer Bespinnung und einem Kunststoffmantel umgeben ist. Einsatzgebiete für solche Leitungen sind Containerverladeeinrichtungen (Spreader-Leitung). Um die Führbarkeit der Leitung bei Einwirkung von Windkräften zu verbessern und damit den Einsatz einer solchen Leitung als Spreader-Leitung zu ermöglichen, besteht das als Tragorgan ausgebildete Kernelement aus einem Verband von umflochtenen Bleischnüren, auf den ein Geflecht aus zugfesten Kunststofffäden aufgebracht ist. Das Kernelement jedes Aderbündels besteht aus einer umflochtenen Bleischnur und in den äußeren Zwickelräumen der Seele sind ebenfalls umflochtene Bleischnüre angeordnet. Durch die umflochtenen Bleischnüre wird eine Erhöhung des Eigengewichtes bewirkt, ohne deren Strömungswiderstand in Querrichtung spürbar zu vergrößern oder deren Flexibilität zu verringern.
Die US 2,900,437 A beschreibt eine flexible elektrische Leitung mit isolierten elektrischen Leitern, welche von einem Außenmantel umgeben sind. Sie hat ein Zentralelement, das zwei miteinander verseilte Adern und zwei als Füllmaterial dienende Stränge aufweist. Jede Ader des Aderpaares besteht aus einem Kernelement aus einem zugfesten Kunststoff, einer aufgeseilten Lage aus metallischen Drähten und einer umhüllenden Schicht aus einem kompressiblen Isolierwerkstoff sowie einer darüber angeordneten dünnen Schicht aus einem Material das gegen Öl, Licht und Ozon beständig ist. Das Zentralelement ist von einem Mantel aus Kunststoff umhüllt und zwischen dem Aderpaar und dem Mantel ist eine Bandierung aus einem Fasermaterial angeordnet.
Aus der DE 33 36 616 A1 geht eine trommelbare Steuerleitung hervor, wie sie in Container-Verladeeinrichtungen eingesetzt wird. Diese Leitung wird beim Betrieb des Hebezeugs einer solchen Einrichtung ständig auf und abgetrommelt oder über einen Trichter abgelegt und wieder aufgenommen. Sie wird dabei über eine größere Höhe senkrecht frei durch die Luft geführt. Bei heftigen Winden kann es dabei zu starken Ausbiegungen der Leitung kommen, die den Bewegungsablauf der Leitung behindern. Zur Lösung der geschilderten Probleme wird bei einer trommelbaren Leitung mit in wenigstens zwei Verseillagen verseilten Verseilelementen, bei der die erste Verseillage um ein Tragorgan mit einem Stahlseil angeordnet ist, vorgeschlagen, dass in wenigstens einer Verseillage Verseilelemente vorgesehen sind, die aus einer umflochtenen Bleischnur, aus einer die Bleischnur umgebenden extrudierten Umhüllung auf Polyamid- oder Polyester-Basis und aus zwischen der Bleischnur und der Umhüllung längseinlaufend angeordneten Rovings auf Aramid-Basis bestehen. Die Rovings auf Aramid-Basis tragen sowohl zur Erhaltung der Flexibilität der Leitung als auch zur Erhaltung der erforderlichen Zugfestigkeit bei.
In der DE 91 08 768 U1 ist ein flexibles elektrisches Kabel bzw. eine flexible elektrische Leitung beschrieben, welche beispielsweise drei als isolierte Leiter ausgeführte, miteinander verseilte Adern aufweist, die von einem gemeinsamen, aus Isoliermaterial bestehender Außenmantel umgeben sind. Die Schlaglänge, mit der die Adern verseilt sind, liegt zwischen 25 mm und 60 mm.
Die DE 39 11 978 A1 beschreibt eine Kupferleiter-Leitung für Industrieelektronik im Starkstrombereich. Sie weist in ihrer Seele einen aus isolierten Leitern bestehenden Verseilverband mit einer Bewicklung auf, die aus Polyethylenterephthalat-Folie und Vlies-Band besteht, welche schraubenförmig auf die Seele aufgebracht ist.
Aus der DE 10 2004 041 452 A1 geht eine elektrische Leitung mit mindestens einem elektrischen Leiter hervor, der einen zugfesten, nicht metallischen Kern aufweist. Der Kern besteht beispielsweise aus Aramid. Um den Kern sind zwei Lagen von metallischen Drähten angebracht, die von einer Isolierung umgeben sind.
Die DE 103 15 609 A1 beschreibt ein Datenübertragungskabel, das in seiner Seele zwei als isolierte Leiter ausgeführte Adern und zwei strangförmige Füllelemente aufweist, die miteinander verseilt sind. Die Seele ist von mehreren Schichten und einem Mantel aus Isoliermaterial umgeben. Eine der Schichten besteht aus einem als Trennschicht dienenden Polyestervlies oder aus Zellulosepapier.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine flexible elektrische Steuerleitung bereitzustellen, mit welcher es möglich ist, eine in-situ-Messung der an der Leitung angreifenden Zugkräfte durchzuführen, und anhand der Meßwerte eine Regelung der Wickelgeschwindigkeit, mit welcher die Leitung während des Betriebs auf eine Trommel aufgewickelt und von derselben abgewickelt wird, herbeizuführen.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 erfaßten Merkmale gelöst.
Neben den sich aus der Aufgabenstellung direkt ergebenden Vorteilen hat diese Steuerleitung den weiteren Vorteil, dass höhere Wickelgeschwindigkeiten erreicht werden. Darüberhinaus wird auch eine Erhöhung der Standzeiten der Leitung sowie des gesamten Systems erreicht.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den 1 und 2 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben.
1 zeigt eine trommelbare elektrische Steuerleitung, welche ein Zentralelement 1 aufweist, um welches eine erste Lage 2 von Steueradern 2a als Verseilelemente herumgeseilt ist. Um die erste Lage 2 ist eine weitere Lage 3 von Steueradern 3a als Verseilelemente herumgewickelt. Die aus dem Zentralelement 1 und den Lagen 2 und 3 bestehende Kabelseele ist von einem Mantel 4 umgeben.
Jede Steuerader 2a und 3a weist – wie an sich bekannt – einen nicht näher bezeichneten, zentral angeordneten elektrischen Leiter, beispielsweise einen feindrähtigen Kupferleiter, sowie eine nicht näher bezeichnete Isolierung, z. B. auf der Basis Ethylen-Propylen-Kautschuk auf. Zwischen der Lage 2 und der Lage 3 aus Steueradern befindet sich eine Trennschicht 5 aus einem Spinnvlies aus Polyethylentherephthalat (PETP). Die Schlaglänge der einzelnen Steueradern beträgt in etwa das 8-fache des Verseildurchmessers.
Über der Lage 3 aus Steueradern 3a ist noch zumindest eine Bandierung 6 ebenfalls aus einem PETP-Spinnvlies angeordnet. Bevorzugt werden jedoch zwei mit gegenläufiger Schlagrichtung aufgebrachte Bandierungen aus einem PETP-Spinnvlies aufgebracht.
Die Bandierung 6 ist von einem Innenmantel 7 aus einer extrudierten Gummimischung umhüllt. Innerhalb der Wandung des Innenmantels 7 ist ein Geflecht 8 aus Polyesterfäden als Torsionsschutz vorgesehen.
Als Außenmantel 9 dient eine extrudierte Schicht, die ebenfalls aus einem Werkstoff auf der Basis von Gummi bzw. Kautschuk besteht.
Das Zentralelement 1 besteht aus einem Aderpaar 1a und 1b, welches gemeinsam mit zwei Zwickelausfüllungen 1c und 1d verseilt ist, die mit Vorteil aus PETP-Zwirnen bestehen. Das so gebildete Verseilelement ist von einer Bandierung 1e aus einem PETP-Spinnvlies umgeben. Als äußere Umhüllung dient ein extrudierter Mantel 1f aus Kunststoffmaterial, der kompressibel ist.
Die Spinnvliese dienen dazu, ein Gleiten der jeweils benachbarten Lagen bzw. Schichten gegeneinander zu ermöglichen.
Die in 2 dargestellte Ader 1a bzw. 1b besteht aus einem Kernelement 10 aus einem zugfesten Kunststoff. Bevorzugt wird hierfür Aramid eingesetzt, das unter dem Handelsnamen „Kevlar” auf dem Markt erhältlich ist. Auf das Kernelement 10 ist eine Vielzahl von metallischen Drähten 11 aus Kupfer aufgeseilt. Die Drähte 11 weisen bevorzugt einen Durchmesser von 0,2 mm bis 0,3 mm auf. Ihre Anzahl liegt zwischen 20 und 60. Über der Lage aus Drähten 11 befindet sich eine Schicht 12, die aus einem kompressiblen, elastisch verformbaren Werkstoff besteht. Bevorzugt besteht die Schicht 12 aus einem Ethylen-Propylen-Kautschuk.
Die Schlaglänge der Adern 1a und 1b sowie der Zwickelausfüllungen 1c und 1d beträgt zwischen 20 D bis 40 D, wobei D der Außendurchmesser des Aderpaares ist.
Bei der beschriebenen Steuerleitung dienen die Steueradern 2a und 3a der Steuerung der Arme des Spreaders.
Beim Herauf- und Herunterfahren des Spreaders ist die Steuerleitung unterschiedlich großen Zugkräften ausgesetzt.
Ursächlich für diese Zugkräfte ist u. a. das Eigengewicht der Steuerleitung, welche auf eine oberhalb des Spreaders befindliche Trommel auf- bzw. von dieser abgewickelt wird.
Durch die sich ständig ändernden, an der Leitung angreifenden Zugkräfte verändert sich der Abstand der Leiter der Adern 1a und 1b. Wenn die Leiter stromdurchflossen sind, d. h. an eine Spannungsquelle angeschlossen sind, dann ändert sich auch die Kapazität des Aderpaares 1a und 1b. Die Änderung der Kapazität wird gemessen und als Regelgröße für die Regelung der Wickelgeschwindigkeit der Trommel verwendet, auf welche die Steuerleitung aufgewickelt ist.

Claims

Flexible elektrische Steuerleitung, bei der auf ein Zentralelement (1) mindestens eine Lage von Steueradern (2a, 3a) aufgeseilt ist, welche von einem Außenmantel (9) umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, – dass das Zentralelement (1) zumindest ein Aderpaar (1a, 1b) umfaßt, wobei jede Ader des Aderpaares (1a, 1b) aus einem Kernelement (10) aus einem zugfesten Kunststoff, einer auf das Kernelement (10) aufgeseilten Lage aus metallischen Drähten (11) sowie einer umhüllenden Schicht (12) aus einem kompressiblen Isolierwerkstoff besteht, – dass die Adern des Aderpaares (1a, 1b) mit einer Schlaglänge von 20 D bis 40 D miteinander verseilt sind, wobei D der Außendurchmesser des Aderpaares ist, – dass das Zentralelement (1) von einem Mantel (1f) aus Kunststoff umhüllt ist und – dass zwischen dem Aderpaar (1a, 1b) und dem Mantel (1f) eine Bandierung (1e) aus einem aus Polyethylentherephthalat bestehenden Spinnvlies angeordnet ist.
Steuerleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernelement (10) aus Aramid besteht.
Steuerleitung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die metallischen Drähte (11) der Adern (1a, 1b) Kupferdrähte mit einem Durchmesser von 0,2 mm bis 0,3 mm sind, wobei in jeder Ader eine Anzahl von 30 bis 50 Kupferdrähten angeordnet ist.
Steuerleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Aderpaar (1a, 1b) gemeinsam mit zwei Zwickelausfüllungen (1c, 1d) verseilt ist.
Steuerleitung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwickelausfüllungen (1c, 1d) aus Zwirnen aus Polyethylentherephthalat bestehen.
Steuerleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steueradern (2a, 3a) in zwei Lagen (2, 3) um das Zentralelement (1) herumverseilt sind, wobei zwischen den beiden Lagen (2, 3) eine Lage (5) aus einem aus Polyethylentherephthalat bestehenden Spinnvlies angeordnet ist.
Steuerleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass über der äußeren Lage (3) der Steueradern (30) eine Bandierung (6) aus einem aus Polyethylentherephthalat bestehenden Spinnvlies angeordnet ist.
Steuerleitung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandierung (6) von einem Innenmantel (7) mit einer Wandung umgeben ist, innerhalb welcher ein Torsionsschutz (8) in Form von Polyesterfäden angeordnet ist.