DE3919880C2

DE3919880C2 - Multi-core flexible electrical cable for energy transmission

Info

Publication number: DE3919880C2
Application number: DE19893919880
Authority: DE
Inventors: Juergen Kuhls
Original assignee: Kabelmetal Electro GmbH
Current assignee: Kabelmetal Electro GmbH
Priority date: 1989-06-19
Filing date: 1989-06-19
Publication date: 1994-10-20
Anticipated expiration: 2009-06-20
Also published as: DE3919880A1

Description

Die vorliegende Erfindung geht aus von einem mehradrigen flexiblen elektrischen Kabel zur Energieübertragung nach der Gattung des Patentanspruches 1 (DE-AS 11 14 554).The present invention is based on a multi-core flexible electrical cables for energy transmission the genus of claim 1 (DE-AS 11 14 554).

Flexible elektrische Kabel der genannten Art, die als sogenannte trommelbare Leitungen zur Energieversorgung ortsveränderlicher Verbraucher eingesetzt werden, sind erhöhten mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt. Das gilt insbesondere dann, wenn solche Kabel beispielsweise in Bergwerksbetrieben zur Stromversorgung von Schrämmaschinen oder Fahrzeugen eingesetzt werden. In den von den Energieadern gebildeten Zwickeln angeordnete Steuer- oder Meldeadern sind wegen ihres verhältnismäßig geringen Querschnitts und ihrer relativ weit von der Kabelachse entfernten Lage mechanisch am stärksten gefährdet. Hinzu kommt, daß bei Biegebeanspruchungen des Kabels die Steuer- oder Meldeadern zwischen den Energieadern festgeklemmt und damit bei der Biegung des Kabels über ein zulässiges Maß hinaus gedehnt werden können. Der überdehnte Kupferleiter dieser Melde- oder Steueradern geht nach Umkehr der Bewegungsrichtung nicht mehr in seine ursprüngliche Lage zurück, sondern korbt auf, so daß er bei einer mehrfachen Hin- und Herbewegung zerstört wird. Hierzu tragen insbesondere die in vielen Fällen auftretenden sehr hohen Stauch- und Zugbeanspruchungen des Kabels bei.Flexible electrical cables of the type mentioned as so-called reelable lines for energy supply portable consumers are used exposed to increased mechanical stress. The applies especially when such cables, for example in mining companies for the power supply of Cutting machines or vehicles are used. In the gussets formed by the energy wires Tax or reporting wires are proportionate because of them small cross section and its relatively far from that Mechanically strongest at risk. In addition, the bending stresses of the The control or signaling wires between the Energy wires clamped and thus when the Cables are stretched beyond a permissible level can. The overstretched copper conductor of this signaling or Control veins do not go after reversing the direction of movement more in its original position, but baskets on so that it moves back and forth several times gets destroyed. The many in particular contribute to this Cases of very high upsetting and Tensile loads on the cable.

Um diese Schwierigkeiten zu überwinden, hat man bereits als Leiter für die Steuer- oder Meldeadern sogenannte Geflechtleiter verwendet, die aus hochfesten Stahldrähten sowie Kupferdrähten aufgebaut sind. Nachteilig hierbei ist, daß mit steigender Zugfestigkeit, d. h. mit steigendem Stahlanteil und wachsender Stahlfestigkeit solche Geflechtleiter immer steifer und schwerer werden. Hinzu kommt, daß bei einem Bruch einzelner Stahldrähte deren Enden infolge ihrer Steifigkeit die umgebende Isolierung durchdringen und Anlaß zu weiteren Störungen im Kabel selbst sind.To overcome these difficulties, one already has as a head for the control or reporting wires so-called Braided conductors are used, which are made of high-strength steel wires as well as copper wires are constructed. The disadvantage here is that with increasing tensile strength, i.e. H. With increasing steel content and increasing steel strength such braids are becoming increasingly stiffer and heavier. In addition, in the event of breakage of individual steel wires the ends of which, due to their rigidity, are the surrounding ones Penetrate insulation and cause further interference are in the cable itself.

Aus der DE-OS 33 41 091 ist ein mehradriges flexibles Kabel mit in den Zwickeln der Hauptadern angeordneten Steuer- oder Meldeadern bekannt, die aus einem Kern und einem um diesen Kern herum angeordneten Leiter aus einer Vielzahl von Einzeldrähten bestehen. Um die Gleitfähigkeit der Adern gegeneinander und gegenüber dem Mantel zu erhöhen, können Schmiermittel, beispielsweise Öl- oder Graphitmischungen, in den Zwickeln verwendet werden. Solche Schmier- oder Gleitmittel ermöglichen eine Hin- und Herbewegung der Steuer- oder Meldeadern, jedoch sind große Mengen Schmier- oder Gleitmittels erforderlich, um den gewünschten Effekt über lange Zeiträume sicherzustellen. Wegen der besonderen Verarbeitungsmaßnahmen für die Schmier- oder Gleitmittel wird zudem der Fertigungsablauf des Kabels negativ beeinflußt.DE-OS 33 41 091 is a multi-core flexible Cable with arranged in the gussets of the main wires Control or reporting cores known from a core and a conductor arranged around this core from a Large number of individual wires exist. To the Slidability of the veins against and against the Coat can increase lubricants, for example Oil or graphite mixtures used in the gussets become. Such lubricants or lubricants allow one Floating control or reporting wires, however are large quantities of lubricants or lubricants required to achieve the desired effect over long Ensure periods. Because of the special Processing measures for the lubricants or lubricants the manufacturing process of the cable also becomes negative influenced.

Eine Schlauchleitung zur Stromversorgung beweglicher Verbraucher, deren Steueradern in einem die Zwickelräume wenigstens teilweise ausfüllenden, elektrisch leitfähigen und gleitfähigen Material eingebettet sind, ist aus der DE-GM 78 07 518 bekannt. A flexible hose for power supply Consumers whose tax cores in one of the gusset rooms at least partially filling, electrically conductive and slidable material is embedded from the DE-GM 78 07 518 known.

In der DE-AS 11 14 554 ist ein mehradriges flexibles Kabel beschrieben, in dessen Zwickeln Steueradern mit einem als Drahtschlauch ausgebildeten Leiter angeordnet sind. Jeder Leiter ist von einem rohrförmigen Stahldrahtgeflecht als Umhüllung mit Spiel umgeben, um die Dehnungsfähigkeit des Leiters nicht einzuschränken. Diese Stahldrahtumhüllungen schränken aber die Flexibilität der Steueradern ein und können die Isolierungen der Hauptadern beschädigen.DE-AS 11 14 554 is a multi-core flexible Cable described, in the gusset control wires with a conductor designed as a wire hose are. Each conductor is tubular Steel wire mesh as a sheath surrounded with play around do not limit the stretchability of the conductor. These steel wire jackets limit the Flexibility of the tax cores and can Damage the insulation of the main wires.

Ein Kabel mit einem feuchtigkeitsempfindlichen Kern, einer darüber aufgebrachten Hülle aus mehreren Lagen von mit Kunststoffen kaschierten Metallfolien und einem Kunststoffmantel ist Gegenstand der DE-PS 8 75 378. Die Metallfolien sind dabei in gegenläufiger Wickelrichtung aufgebracht.A cable with a moisture sensitive core, a covering of several layers of with plastic laminated metal foils and a Plastic jacket is the subject of DE-PS 8 75 378. Die Metal foils are in the opposite winding direction upset.

Die DE-PS 5 30 502 beschreibt eine bewegliche Starkstromanschlußleitung, bei der jeder Stromleiter für sich in einen seine eigentliche Isolierung bildenden Schlauch aus Gummi bewegbar und auswechselbar eingezogen ist. Mehrere solcher Schläuche können miteinander verseilt und von Isolier- und Schutzhüllen umschlossen sein.DE-PS 5 30 502 describes a movable Power line, where each conductor for form into its actual isolation Rubber hose movable and interchangeably retracted is. Several such hoses can be connected to each other stranded and enclosed by insulating and protective sleeves his.

Ausgehend von dem aus der DE-AS 11 14 554 bekannten mehradrigen flexiblen elektrischen Kabel liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die in dem Kabel befindlichen Steuer- oder Meldeadern auch bei extremen Biegebeanspruchungen des Kabels dauerhaft zu schützen und dabei die Flexibilität der Adern selbst zu erhalten.Starting from that known from DE-AS 11 14 554 multi-core flexible electrical cable is the Invention based on the task in the cable located control or signaling wires even in extreme To permanently protect the cable from bending stresses to maintain the flexibility of the wires themselves.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1.This object is achieved according to the invention by characterizing features of claim 1.

Die aus einer Bewicklung der Steuer- oder Meldeadern aus mindestens zwei Lagen formstabiler, einander überlappender Kunststoffbänder mit von Lage zu Lage gegenläufiger Wickelrichtung gebildete selbsttragende, rohrförmige Hülle führt zu einer Art Torsionsschutzrohr, in dem die jeweilige Steuer- oder Meldeader gleitbar und sicher geführt ist. Ein Festklemmen dieser Adern durch die miteinander verseilten Energieadern des Kabels während der im Betrieb auftretenden Biegebeanspruchungen ist ausgeschlossen. Denn nach der jeweiligen Biegebeanspruchung gleitet die Steuer- oder Meldeader innerhalb der rohrförmigen Hülle unbeschädigt in ihre Ausgangslage zurück. Wesentlich für die Erfindung ist demnach die geschaffene Möglichkeit einer Relativbewegung zwischen der Steuer- oder Meldeader und der sie umgebenden Bewicklung, wobei diese als gleichsam selbsttragende Form die mechanischen Kräfte aufnimmt z. B. für den Fall, daß die Steuer- oder Meldeader über die Bewicklung zwischen den Energieadern festgeklemmt wird. Um dies zu erreichen, reicht es aber nicht aus, z. B. die Steuer- oder Meldeader mit einem gleitfähigen Band zu umspinnen, vielmehr ist erforderlich, daß mindestens zwei Lagen eines formstabilen Kunststoffbandes verwendet werden, die durch die Art der kreuzweisen Wicklung einander abstützen und so zu einer in sich formstabilen und dabei flexiblen Hülle führen.That from a winding of the control or reporting wires at least two layers more stable in shape, each other overlapping plastic straps with from layer to layer self-supporting, counter-winding direction tubular shell leads to a kind of torsion protection tube, in which the respective control or reporting wire can be slid and is safely managed. Clamping these wires through the stranded energy wires of the cable during the bending stresses that occur during operation is excluded. Because according to the respective Bending stress slides the control or signaling wire undamaged inside the tubular shell Starting position back. It is essential for the invention therefore the created possibility of a relative movement between the tax or reporting wire and the it surrounding wrapping, these being as it were self-supporting form absorbs the mechanical forces z. B. in the event that the tax or reporting wire via the Winding is clamped between the energy wires. To achieve this, it is not enough, e.g. B. the Control or signaling wire with a slidable tape spinning, rather it is required that at least two Layers of a dimensionally stable plastic tape used be by the type of crosswise winding support each other and thus form a stable shape and lead flexible sleeve.

Dazu trägt insbesondere auch bei, daß in Weiterführung des Erfindungsgedankens die Überlappung der Kunststoffbänder mindestens 20% beträgt.This also contributes in particular to the continuation of the inventive concept the overlap of Plastic straps is at least 20%.

Wie bereits ausgeführt, ist der Durchmesser der üblichen Steuer- bzw. Meldeadern klein gegenüber dem Durchmesser der mitverseilten Energieadern, wodurch die Gefahr noch erhöht wird, daß die Steuer- oder Meldeadern zwischen den Energieadern festgeklemmt werden. Nach einem weiteren Erfindungsgedanken beträgt deshalb bei einem Durchmesser der Steuer- oder Meldeadern von 2-10 mm, vorzugsweise 3-6 mm, die Überlappung der Bandkanten der Kunststoffbänder 30-40%. Damit ist auch für diesen geringen Aderdurchmesser ein ausreichender Schutz innerhalb des Energiekabels gewährleistet.As already stated, the diameter is the usual one Control or signaling wires small compared to the diameter of the stranded Energy veins, which increases the risk that the Control or signaling wires clamped between the energy wires become. According to another inventive concept therefore with a diameter of the control or signaling wires of 2-10 mm, preferably 3-6 mm, the overlap of the Band edges of the plastic bands 30-40%. That is also for this one Adequate protection with a small wire diameter guaranteed within the power cable.

Mitunter kann es wünschenswert sein, daß die zusätzlichen Adern, d. h. die Steuer- bzw. Meldeadern nach außen abgeschirmt sind. Für diesen Fall kann man in Weiterbildung der Erfindung auch so vorgehen, daß mindestens eines der die rohrförmige Hülle bildenden Kunststoffbänder mit einem Metall beschichtet ist. Diese Metallschicht könnte beispielsweise die äußere Oberfläche der Bewicklung bilden, während die übrigen Bänder beziehungsweise Bandlagen mit den unbeschichteten Flächen aneinandergrenzen. Wesentlich ist auch hier, daß die innerste, d. h. die der Isolierung der Steuer- oder Meldeader zugekehrte Bandfläche unbeschichtet bleibt, um die innere Ader nicht durch eine erhöhte Reibung bei Biegebeanspruchungen zu gefährden.Sometimes it may be desirable that the additional Veins, d. H. the control or signaling wires to the outside are shielded. In this case you can in Development of the invention also proceed so that at least one of those forming the tubular shell Plastic straps are coated with a metal. This For example, metal layer could be the outer surface of the wrapping form while the remaining tapes or tape layers with the uncoated surfaces adjoin. It is also important here that the innermost, d. H. the isolation of the tax or Meldeader facing strip surface remains uncoated to the inner vein does not contribute to increased friction Endangering bending stress.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß die Steuer- oder Meldeadern innerhalb der Bewicklung nur dann gleitbar geführt und damit gegen äußere mechanische Kräfte ausreichend geschützt sind, wenn die Bewicklung sich nicht fest, d. h. gleitfest der Aderoberfläche anpaßt. Aus diesem Grund sind für die Zwecke der Erfindung auch nicht beliebige Kunststoffbänder einsetzbar, sondern nur solche, die von sich aus ausreichend formstabil sind. Solche Bänder können z. B. auf der Basis Polyester hergestellt sein. Bekannt sind solche Kunststoffbänder aus Polyethylenterephthalat, wie sie unter dem Markennamen "Hostaphan" im Handel erhältlich sind.The invention is based on the consideration that the tax or Signal wires can only be slid within the winding guided and thus against external mechanical forces are adequately protected if the wrapping is not firmly, d. H. adapts to the wire surface in a slip-resistant manner. Out for this reason are not for the purposes of the invention any plastic straps can be used, only those which are inherently sufficiently stable. Such Tapes can e.g. B. made on the basis of polyester his. Such plastic tapes are known Polyethylene terephthalate as sold under the brand name "Hostaphan" are commercially available.

Wesentlich für die Erfindung ist, daß mindestens zwei Lagen aus formstabilen Kunststoffbändern durch eine kreuzweise Bewicklung, d. h. mit unterschiedlicher Schlagrichtung, in eine kraftschlüssige Verbindung gebracht werden. Dabei bleibt der Kraftschluß auch erhalten, wenn bei Biegebeanspruchungen des Kabels bzw. der Steuer- oder Meldeadern die einzelnen Lagen bzw. die einzelnen Windungen jeder Lage der formstabilen Kunststoffbänder gegeneinander schieben. Der Kraftschluß, der zwischen den einzelnen Lagen besteht, kann in Weiterführung der Erfindung noch dadurch erhöht werden, daß die Kunststoffbänder auf der dem jeweils benachbarten Band zugekehrten Oberfläche profiliert sind. Eine solche Profilierung kann darin bestehen, daß die jeweiligen Oberflächen Rillen, Noppen oder Riefen aufweisen, es kann aber auch eine isolierende Beschichtung sein, die den Reibungsfaktor zwischen den aufeinanderliegenden Bandwicklungen oder Bandlagen erhöht.It is essential for the invention that at least two Layers of dimensionally stable plastic straps through a cross winding, d. H. with different Direction of impact, in a non-positive connection to be brought. The adhesion remains obtained if the cable or the control or reporting wires the individual layers or the individual Turns of every position of the dimensionally stable plastic tapes push against each other. The adhesion between the individual layers can continue the Invention can be further increased in that the Plastic tapes on the adjacent tape facing surface are profiled. Such Profiling can consist of the respective Surface grooves, pimples or grooves, it can but also an insulating coating that the Friction factor between the two Tape windings or tape layers increased.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen die Fig. 1 eine erfindungsgemäß ausgebildete vieradrige trommelbare Niederspannungsleitung sowie die Fig. 2 eine in einer rohrförmigen Hülle geführte Steuer- oder Meldeader.An embodiment of the invention is shown in simplified form in the drawing and explained in more detail in the following description. They show: Fig. 1 is a four-wire reeling inventively constructed low voltage line, and Fig. 2, a guided in a tubular sheath control or alarm wire.

Als Litzenleiter ausgebildete Leiter 1 des Kabels sind von der Isolierung 2, z. B. aus einem Natur- oder Synthesekautschuk oder auch aus einem sogenannten thermoplastischen Kautschuk, umgeben. Über der Isolierung 2 befindet sich eine z. B. mit der Isolierung nicht verschweißte, durch Extrusion aufgebrachte äußere Leitschicht 3. Mit 4 sind Steueradern bezeichnet. Sie bestehen z. B. aus einem inneren Kernstrang 5 aus einem hochzugfesten isolierenden Material, einer darüber aufgeseilten Lage aus leitfähigen Drähten, die einen Leiter 6 bilden, sowie einer darüber aufgebrachten Isolierung 7. Um bei Biegebeanspruchungen eines derartigen Kabels, die während des Betriebes einer solchen, auch als trommelbare Leitung bezeichneten Anordnung, ständig auftreten, ein Festklemmen der Steueradern 4 durch die Energieadern zu vermeiden, weisen alle Steueradern 4 über der Isolierung eine zusätzliche Bewicklung 8 auf. Diese Bewicklung 8 besteht, wie insbesondere die Fig. 2 in einem gegenüber der Fig. 1 vergrößerten Maßstab zeigt, aus einer Bewicklung aus formstabilen Kunststoffbändern 9 und 10 beispielsweise aus Polyethylenterephthalat, die im sogenannten Kreuzschlag gewickelt sind und durch diese Art der Wicklung sowie durch die formstabile Eigenschaft der Bänder selbst eine selbsttragende Hülle oberhalb der Isolierung 7 bilden, so daß die Steuerader 4 in dieser Hülle gleitbar geführt ist. Bei dem erwähnten Festklemmen der Steueradern 4 in den Zwickeln der Energieadern wird dann zwar die äußere Hülle möglicherweise gehalten, die Steuerader 4 selbst kann aber den Biegebewegungen des Kabels folgen, ohne daß der Leiter 6 nicht mehr reversibel gereckt wird. Da für die Zwecke der Erfindung Folien verwendet werden, die eine geringe Dicke aufweisen, beispielsweise in einer Größenordnung von 50 µm, bleibt die Flexibilität der Steuerader 4 selbst erhalten.Conductor 1 of the cable designed as a stranded conductor are isolated from the insulation 2 , e.g. B. from a natural or synthetic rubber or from a so-called thermoplastic rubber, surrounded. Over the insulation 2 there is a z. B. not welded to the insulation, applied by extrusion outer conductive layer. 3 With 4 control wires are designated. They exist e.g. B. from an inner core strand 5 made of a high tensile insulating material, a layer of conductive wires which form a conductor 6 , and an insulation 7 applied thereover. In order to avoid jamming of the control wires 4 by the energy wires when bending such a cable, which occurs constantly during the operation of such an arrangement, also referred to as a reelable cable, all control wires 4 have an additional winding 8 over the insulation. This wrapping 8 , as shown in particular in FIG. 2 on an enlarged scale compared to FIG. 1, consists of a wrapping of dimensionally stable plastic strips 9 and 10, for example of polyethylene terephthalate, which are wound in the so-called cross lay and by this type of winding and by the Dimensionally stable property of the tapes themselves form a self-supporting sheath above the insulation 7 , so that the control wire 4 is slidably guided in this sheath. When the control wires 4 are clamped in the gussets of the energy wires, the outer sheath may then be held, but the control wire 4 itself can follow the bending movements of the cable without the conductor 6 no longer being reversibly stretched. Since foils which have a small thickness, for example in the order of 50 μm, are used for the purposes of the invention, the flexibility of the control wire 4 itself is retained.

Wie die Fig. 1 weiter verdeutlicht, wird die aus den genannten Einzelelementen bestehende Seele von einer gemeinsamen Aderumhüllung 11 oder einem Innenmantel aus einem vulkanisierten Gummi umgeben, der von einem gegen äußere Einflüsse widerstandsfähigen Außenmantel 12 überdeckt ist. Mit 13 ist ein sogenannter Kernstrang bezeichnet, ein das Innere der Seele ausfüllender Kunststoffstrang. Sind die Leiter der Steuer- oder Meldeadern durch Stahl- oder Textileinlagen in ihrer Zugkraft ertüchtigt, wird durch die Gleitmöglichkeit in der formstabilen rohrförmigen Hülle nach der Erfindung ein besserer Längenausgleich ermöglicht und ein Einziehen/Verlagern dieser Adern in Richtung Kernstrang 13 verhindert.As is further illustrated in FIG. 1, the core consisting of the individual elements mentioned is surrounded by a common core sheath 11 or an inner jacket made of vulcanized rubber, which is covered by an outer jacket 12 that is resistant to external influences. With 13 a so-called core strand is designated, a plastic strand filling the inside of the soul. If the conductors of the control or signaling wires are strengthened in their tensile strength by steel or textile inserts, the possibility of sliding in the dimensionally stable tubular casing according to the invention enables better length compensation and prevents these wires from being drawn in / displaced in the direction of the core strand 13 .

Claims

1. Multi-core flexible electrical cable for energy transmission with in-wire gussets, a conductor ( 6 ) and an insulation ( 7 ) applied thereon having control or signaling wires ( 4 ), each of the control or signaling wires ( 4 ) slidable in a tubular sleeve is guided, characterized in that the tubular casing made of a wrapping ( 8 ) applied over the insulation ( 7 ) from at least two layers of dimensionally stable, overlapping plastic strips ( 9 , 10 ) with opposite winding direction from layer to layer, which form a self-supporting shell , consists.

2. Cable according to claim 1, characterized in that the overlap of the plastic strips ( 9 , 10 ) is at least 20%.

3. Cable according to claim 2, characterized in that the overlap of the tape edges of the plastic tapes ( 9 , 10 ) 30-40% with a diameter of the control or signaling wires ( 4 ) of 2-10 mm, preferably 3-6 mm .

4. Cable according to claim 1 or 2, characterized in that at least one of the plastic strips ( 9 , 10 ) is metal-coated.

5. Cable according to one of claims 1 to 4, characterized by plastic straps ( 9 , 10 ) based on polyester.

6. Cable according to claim 5, characterized in that the plastic strips ( 9 , 10 ) consist of polyethylene terephthalate.

7. Cable according to one of claims 1 to 6, characterized in that the plastic strips ( 9 , 10 ) are profiled on the surface facing the respectively adjacent plastic strip ( 9 or 10 ).