DE2801231C2

DE2801231C2 - Mit Isoliermaterial ummanteltes Starkstromkabel

Info

Publication number: DE2801231C2
Application number: DE19782801231
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dipl.-Ing. 8000 München Oestreich
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1978-01-12
Filing date: 1978-01-12
Publication date: 1983-05-11
Also published as: DE2801231A1

Description

Die Erfindung betrifft ein mit mehrschichtigem, elastomerem Isoliermaterial ummanteltes Starkstromkabel, dessen Adern mit kurzer Schlaglänge verseilt sind, bei dem in wenigstens einem der zwischen den Kabeladern gebildeten Außenzwickel ein Lichtwellenleiter-Fasern enthaltendes Verseilelement untergebracht ist.

Es besteht oft der Wunsch, in Starkstromkabeln, zum Beispiel Baggerkabeln, Strossenkabeln oder dergleichen Steuersignale zu übertragen. Derartige Kabel führen Betriebsspannungen von zum Beispiel 6 bis kV. Ihre Adern sind zum Beispiel mit Äthylen-Propylen-Dien-Kautschuk isoliert, einzeln statisch geschirmt, enthalten Kupferlitzen als Leitermaterial und sind mit sehr kurzem Schlug verseilt, um dem Kabel oder dergleichen eine hohe Flexibilität zu verleihen. Die Durchmesser der Kabel können bis zum Beispiel mm betragen, während der Aderdurchmesser kaum unf;r 15 mm liegt. Die Zwickel werden gewöhnlich mit Kunststoff ausgespritzt; deren Füllmaterial wird zusammen mit dem Außenmantelmaterial kontinuierlich bei bis 200° C vernetzt.

Die Dehnung eines Kabels kann im Betrieb und auch schon beim Vernetzungsprezeß einige Prozent betragen, da die Aderisolierungen elastisch deformierbar sind; außerdem kann die Kupferlitze selbst um einige Promille nachgeben. Wärmedehnungen sind bei dem fertigen Kabel außerdem noch zu berücksichtigen.

Bei dem aus der DE-OS 24 30 857 bekannten optischen Kabel sind optische Adern, die jeweils aus einer Glasfaser und aus einer geschäumten Kunststoffhülle bestehen, um ein zentrales, zugfestes, metallenes Element angeordnet und gemeinsam von einem Kunststoffmantel umgeben. Das zentrale zugfeste Element kann zum Beispiel aus einem Stahlkern mit einer zusammendrückbaren Überzugsschicht aus Kunststoff bestehen. Die zusammendrückbare Schicht bringt den Vorteil mit sich, daß bei Zugbeanspruchung dieses optischen Leitkörpers ein gewisser Teil der

to Querkräfte absorbiert wird, Die optischen Fr sern sind dabei einzeln oder in Bündeln direkt auf dem zugfesten Kern aufgeseilt, so daß für Ausgleichsvorgänge allein dessen zusammendrückbare Oberzugsschicht zur Verfügung steht Bei größeren mechanischen Beanspru- chungen, wie sie zum Beispiel bei Starkstromkabeln unvermeidbar sind, können auf diese Weise die Lichtwellenleiter nicht ausreichend geschützt werden.

Aus dem deutschen Gebrauchsmuster 73 28 070 ist ein zweischichtig ummanteltes Starkstromkabel mit in den Zwickeln der isolierten Energieleiter angeordneten Steuerleitungen zum Oberwachen und Schalten von Starkstromnetzen bekannt Als Steuerleitungen dienen hier Lichtleitfasern, die nur mit einer einfachen Schutzhülle umgeben sind, die fest auf den Lichtleitfa-

2ϊ sern aufsitzt Ein zusätzlicher Schutz der empfindlichen Lichtwellenleiterfasern ist nicht vorgesehen. Da die Lichtwellenleiter in der in den Zwickeln vorhandenen Füllmasse eingebettet liegen, werden die mechanischen Beanspruchungen des Kabels in starkem Maße auf die

μ optischen Fasern übertragen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, die in Starkstromkabeln untergebrachten Lichtwellenleiter-Elemente möglichst weitgehend gegen mechanische Beanspruchungen zu sichern.

J5 Die gestellte Aufgabe wird bei einem Starkstromkabel der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst daß das in den Zwickeln liegende Verseilelement aus einem zentral liegenden, mit einem Fluor-Copolymer umgebenen zugfesten Kernelement besteht, daß hierauf schlauchiörmige, mehrschichtige Kunststoffhüllen aufgeseilt sind, daß in den Kunststoffhüllen mindestens eine Lichtwdlenleiterfaser lose angeordnet ist, und daß als äußere Hülle ein erster Schlauch aus vorgerecktem aromatischem Polyamid

-*5 und ein lose diesen umgebender zweiter Schlauch aus einem fluorierten Äthylen-Propylen-Copolymer vorgesehen ist.

Die Erfindung gibt also ein in einem Starkstromkabel mitverseilbarts und zur Gewinnung weiterer ausnutzba rer Überlänge in sich verseiltes Lichtwellenleiter-Ver seilelement an, bei dem Längenänderungen des Starkstromkabels automatisch durch Radiusänderungen der losen Lichtwellenleiter-Faser und des lose angeordneten zweiten (Außen-)Schlauches partiell kompensiert werden können. Diese Kompensation macht sich besonders bemerkbar bei Kabeln, die mit einer relativ kurzen Schlaglänge verseilte Adern enthalten. Dabei wird bereits berücksichtigt, daß die maximal in einem Lichtwellenleiter-Element unterbringbare Faser-Über länge ca. 1% beträgt, wenn es für sich auf einem geeigneten Kern verseilt wird. Beini Aufbau der Liehtwellenleiterader soll aber beachtet werden, daß eine derartige Ader nicht z>· dick wird, da sie ja im Außenzwickel der Kabeladern untergebracht werden

*>5 muß. Die Erfindung geht auch von der Überlegung aus, daß die in dem Starkstromkabel bei Zugbeanspruchung auftretende Längsdehnung in dem artfremden Lichtwel- !enleiterverseilelement unzulässige Zugbeansprtichun-

gen heTorrufen würde, die auch durch besonders kräftige zugfeste Elemente in diesen, die Lichtwellenleiter enthaltenden Verseilelementen nicht allein aufgefangen werden könnten.

In vorteilhafter Weise werden die mehrschichtigen Kunststoffhollen, in denen die Lichtwellenleiter-Fasern untergebracht werden, aus einer ersten Schicht aus Äthylenmonochlor-Trifluoräthylen, aus einer zweiten Schicht aus Polyäthylen-Terephthalat und aus einer dritten Schicht aas einem fluorierten Äthylen-Propylen-Copolymer aufgebaut Durch die besondere Wahl der verwendeten Kunststoffe wird berücksichtigt, daß die Bauelemente des die Lichtwellenleiter-Fasern enthaltenden Starkstromkabels den Vernetzungstemperaturen, die bei der Herstellung des Kabels verwendet werden müssen, für die Zeit der Einwirkung gewachsen sind und daß Deformationen an den Bauelementen weitgehend reversibel sind Aus diesem Grunde ist es besonders vorteilhaft die Hüllen sowohl der die Lichtwellenleiter-Fasern enthaltenden Adern als auch die äußere lose Halle des Verseilelementes mit einer zusätzlichen Hülle aus fluoriertem Polyäthyler-Propylen-CopoIymer zu versehen. Die die Lichtwellenleiter-Fasern enthaltenden Adern und das zugfeste Kernelement sind in vorteilhafter Weise gemeinsam lose in einem fluorierten Äthylen-Propylen-Copolymer-Schlauch untergebracht um Ausgleichsbewegungen des Lichtwellenleiter-Seiles beim Biegen des Kabels möglich zu machen. Von Vorteil ist es auch, daß dieser Schlauch nur wenig an dem ihn umgebenden Gummi haftet

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand eines in der Figur dargestellten Verseilelementes näher erläutert. Es ist nur der Aufbau der in einem gemeinsamen Außenschlauch untergebrachten Lichtwellenleiter-Adern gezeigt wobei das zugehörige Starkstromkabel der Einfachheit halber nicht dargestellt ist

Das Verseilelement besteht aus einem zugfesten Kernelement I₁ das beispielsweise durch einen Federstahldraht gebildet werden kann. Dieses Kernelement ist aufgedickt mit einer Kunststoffschicht 2, insbeaonde re mit einem fluorierten Äthylen-Propylen-Copolymer, eine Schicht, die als Polster gegenüber den um sie herum verseilten Lichtwellenleiter-Aderelemente dient Die Aderelemente enthalten vorteilhafterweise eine dreischichtige Hülle, deren innere Schicht 5 insbesondere aus Äthyl enmonochlor-Trifluoräthylen besteht, wie es beispielsweise unter dem Handelsnamen HALAR bekannt ist Die mittlere Hülle 4 dieser dreischichtigen Anordnung besteht in vorteilhafter Weise aus Polyäthylen-Tereplhthalat und die äußere Schicht 3 aus fluoriertem Polyäthylen-Propylen-Copolymer. Die Figur läßt erkennen, daß alle fünf dreischichtigen Lichtwellenleiter-Aderelemente mit Lichtwellenleiter-Fasern 6 belegt sind. Es kann auch eine davon blind ausgebildet sein, das heißt sie enthält keine Lichtwellen-Ieiter-Faser. Die Lichtwellenleiter-Aderelemente sind

-o mit relativ kurzem Schlag um das Kernelement 1, 2 verseilt Um das so gebildete Bauelement mechanisch fester zu machen, wird dieses Gebilue mit einer Bewehrung 7 aus vorgerecktem aromatischem Polyamid versehen, wie es beispielsweise unter dem Hahdelsnamen »KEVLAR« vertrieben wird. Um Ausgleic''L<ibewegungen des Lichtwellenleiter-Verseilelementes beim Biegen des Kabels möglich zu machen, wird das bewehrte Aufbauelement in einem weiteren Schlauch 8 lose untergebracht der vorzugsweise aus

in einem fluorierten Äthylen-Propyien-Copclymer besteht Dieses Material bringt den Vorteil mit sich, daß der Schlauch 8 nur wenig an dem ihn umgebenden Gummi des Kabels haftet. Die Figur läßt den Abstand zwischen der Kunststoffbewehrung 7 und dem äußeren

^J5 Schlauch 8 erkennen.

Es kann von besonderem Vorteil sein, wenn die Starkstromkabeladern vor ihrer Verseilung einen Stahllitzenikern erhalten, um so die Aderdehnung des Kabels zu reduzieren.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Mit mehrschichtigem, elastomerem Isoliermaterial ummanteltes Starkstromkabel, dessen Adern mit kurzer Schlaglänge verseilt sind, bei dem in wenigstens einem der zwischen den Kabeladern gebildeten Außenzwickel ein Lichtwellenleiter-Fasern enthaltendes Verseilelement untergebracht ist, dadurch gekennzeichnet,

daß das in den Zwickeln liegende Verseilelement aus einem zentral liegenden, mit einem Fluor-Copolymer (2) umgebenen zugfesten Kernelement (1) besteht,

daß hierauf schlauchförmige, mehrschichtige Kunststoffhüllen (3,4,5) aufgeseilt sind, daß in den Kunststoffhüllen (3,4,5) mindestens eine Lichtwellenleiter-Faser (6) lose angeordnet ist, und daß als äußere Hülle ein erster Schlauch (7) aus vorgerecktem aromatischem Polyamid und ein lose diesen umgebender zweiter Schlauch (8) aus einem fluorierten Äthylen-Propylen-Copolymer vorgesehen ist

2. Starkstromkabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mehrschichtige Kunststoffhülle (3,4, 5) des Lichtwellenleiter (6) enthaltenden Verseilelementes aus einer ersten Schicht (5) aus Äthylenmonochlor-Trifluoräthylen, aus einer zweiten Schicht (4) aus Polyäthyleci-Terephthalat und aus einer dritten Schicht (3) aus einem fluorierten Äthylen-Propylen-Copolymer besteht.

3. Starkstromkabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Starkstromkabeladern einen Stahllitzenkern enthalten.