DE4244202A1 - Mehradriges flexibles Energiekabel mit integriertem Datenübertragungselement - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein mehradriges flexibles elektrisches Energiekabel, insbesondere eine Leitungstrosse, bei dem in den durch den Verseilverband der Speiseadern gebildeten Zwickeln Datenübertragungs­ elemente angeordnet sind.

Flexible elektrische Kabel, die beispielsweise als sogenannte trommelbare Leitungen zur Energieversorgung ortsveränderlicher Verbraucher eingesetzt werden, sind im Betrieb erhöhten mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt. Während des Auf- bzw. Abwickelns solcher Kabel oder Leitungen wirken erhebliche Stauch- und Zugkräfte auf das Kabel ein, die zu einem großen Problem insbesondere dann werden können, wenn solche Kabel oder Leitungen Datenübertragungsleiter enthalten. So ist es beispielsweise bekannt (DE-PS 38 10 714), bei einem mehradrigen flexiblen Starkstromkabel in einem der äußeren Zwickel der Energieadern Lichtwellenleiter anzuordnen. Um diese Elemente gegen äußere mechanische Beanspruchungen, aber auch gegen die bei der Herstellung solcher Kabel benötigten hohen Vernetzungstemperaturen zu schützen, ist z. B. der die Lichtwellenleiter aufnehmende Aderzwickel zu über 50% des Zwickelvolumens mit Jutefäden oder ähnlichem Polstermaterial ausgefüllt.

Eine solche Maßnahme stellt jedoch einen zusätzlichen Mehraufwand bei der Herstellung solcher Kabel dar, solche Schutzmaßnahmen führen darüberhinaus zu einer Vergrößerung der Abmessungen der Kabelseele und damit zur Vergrößerung des Gesamtaußendurchmessers, was sich bei dem oft nur engen zur Verfügung stehenden Raum der Auf- und Abwickelspulen äußerst nachteilig bemerkbar macht. Als nachteilig wird bei solchen flexiblen Energiekabeln mit integriertem Datenübertragungselement außerdem angesehen, daß im Falle eines Bruchs eines Lichtwellenleiters ein sehr hoher Reparaturaufwand am Kabel erforderlich ist. Einen hohen Aufwand erfordert auch das Anpassen an geänderte Betriebsverhältnisse.

Bei der Anordnung von Steueradern im Schutzleiter sind keine definierten und optimierten Übertragungswerte, z. B. Wellenwiderstand und Dämpfung gegeben. Solche Adern sind daher nur für einfachste Übertragung, beispielsweise von "Ein" und "Aus"-Befehlen geeignet.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu finden, auch in mechanisch hoch beanspruchten elektrischen Energiekabeln für eine optimale Datenübertragung bei problemloser Anschlußtechnik zu sorgen.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß die Datenübertragungselemente unsymmetrische elektrische Hochfrequenzadern sind, deren Außenleiter gleichzeitig Schutzleiterfunktion für das Energiekabel ausüben. Aufgrund der für den Schutzleiter des Energiekabels benötigten, im Verhältnis zum Datenübertragungselement großen Leitquerschnitte besitzt das erfindungsgemäße Datenübertragungselement optimale Übertragungseigenschaften, die Dämpfung einer solchen Hochfrequenzader ist wesentlich reduziert. Die Hochfrequenzader hat darüberhinaus einen geringen Platzbedarf, was den äußeren Abmessungen des Kabels insgesamt zugute kommt. Die Anschlußtechnik für das Datenübertragungselement ist einfach in der Ausgestaltung und problemlos zu handhaben, ebenso die Reparatur bei Leitungen für den Trommelbetrieb. Die Erfindung gestattet es darüberhinaus, die Schutzleiter sowohl für die Belange der Hochfrequenzrückleitung als auch den Anforderungen der Energieübertragungstechnik entsprechend zu optimieren. Das ergibt langlebige, dem rauhen Betrieb auch bei ortsveränderlichen Verbrauchern angepaßte Kabelkonstruktionen. Eine Anpassung der Wellenwiderstände der Datenübertragungsleiter z. B. auf 50 oder 75 Ohm, aber auch auf jeden anderen Wellenwiderstand ist problemlos möglich.

Wie bereits ausgeführt, kommt es für die gattungsgemäßen Kabel darauf an, daß sie ausreichend flexibel sind, d. h., eine große Dauerbiegefestigkeit auch unter schwierigsten Bedingungen aufweisen. Diese Aufgabe haben nicht nur die Speiseadern zu erfüllen, die aus diesem Grunde aus Einzeldrähten aufgebaut sind, beansprucht wird in jedem Fall in hohem Maße auch das Datenübertragungselement, das in der Kabelseele angeordnet ist. Dies ist ein Grund dafür, daß man zweckmäßig den Außenleiter der Hochfrequenzader aus einer Kupferlitze herstellt.

Der geforderten hohen Flexibilität von Energiekabeln mit integriertem Datenübertragungselement kommt ferner zugute, wenn der Innenleiter der Hochfrequenzader ebenfalls mehrdrähtig ausgebildet ist. Damit ist das Datenübertragungselement mechanisch ausreichend gegen mögliche mechanische Beanspruchungen geschützt, die bei solchen Kabeln geforderte hohe Betriebssicherheit ist gegeben. Als Werkstoffe für den Innenleiter finden Stahl- oder Kupferlegierungen eine bevorzugte Verwendung, ebenso können Mischaufbauten oft vorteilhaft sein.

Die Erfindung sei anhand der in der Figur als Ausführungsbeispiel dargestellten dreiadrigen Leitungstrosse für eine Betriebsspannung bis 35 kV näher erläutert.

Die drei miteinander verseilten Speise- oder Energieadern sind mit 1 bezeichnet, sie bestehen im wesentlichen aus dem Kupferleiter 2, der zweckmäßig aus feindrähtigen, verzinnten Einzeldrähten besteht. Darüber befindet sich die innere Leitschicht 3 aus einem geeigneten leitfähigen Gummimaterial, die von der Isolierhülle 4, z. B. aus einem Ethylen-Propylen-Kautschuk, überdeckt ist. Die äußere Leitschicht 5 der Energie- oder Speiseadern besteht ebenfalls aus einem leitfähigen Gummi, die beiden Leitschichten 3 und 5 sowie die isolierende Hülle 4 sind vorteilhaft gemeinsam extrudiert und anschließend vernetzt.

Das Ausführungsbeispiel zeigt in den durch den Verseilverband der Energie- oder Speiseadern gebildeten Zwickeln jeweils ein Datenübertragungselement. Diese Datenübertragungselemente sind im Gegensatz zu bisher üblichen Lichtwellenleiterübertragungselementen unsymmetrische elektrische Hochfrequenzadern 6 z. B. mit einem Kupferinnenleiter 7, der wegen der hohen mechanischen Beanspruchung solcher Kabel im Betrieb vorteilhaft ebenfalls mehrdrähtig ausgebildet ist, sowie einer darüber aufgebrachten Isolierung 8 aus einem zur Hochfrequenzübertragung geeigneten Isoliermaterial, beispielsweise auch in geschäumter Form. Mit 9 ist der als Rückleiter dienende Außenleiter der Hochfrequenzader bezeichnet, entsprechend der geforderten hohen Flexibilität solcher Kabel wird man ihn zweckmäßig aus einer Kupferlitze herstellen. Diese kann z. B. aus feindrähtigen verzinnten Kupferdrähten bestehen.

Entsprechend der Erfindung bildet der Außenleiter 9 gleichzeitig den auf die drei Datenübertragungselemente 6 aufgeteilten Schutzleiter des Kabels, d. h. der Außenleiter 9 eines jeden Datenübertragungselementes 6 ist identisch mit einem Schutzleiterelement. Dies führt verständlicherweise zu einem geringen Platzbedarf, die äußeren Abmessungen des Kabels werden nicht vergrößert. Anschlußtechnik und ggf. notwendige Reparaturen sind einfach durchzuführen. Das erfindungsgemäße Kabel ist daher besonders geeignet für alle die Anwendungsfälle, wo aus Platz- oder Schutzgründen die unterschiedlichen Übertragungswege miteinander zu koppeln sind, z. B. als Trommelleitung für Kräne oder Bagger.

Der Außenleiter 9 jeder Hochfrequenzader 6 ist von einer Hülle 10 aus einem leitfähigen gummielastischen Werkstoff überdeckt ist. Über der aus den Energie- oder Speiseadern 1 sowie den Hochfrequenzadern 6 bestehenden Kabelseele ist der die Zwickel weiter füllende Innenmantel 11 vorgesehen, der äußere Schutzmantel ist mit 12 bezeichnet, er kann beispielsweise aus chloriertem Gummi, wie Polychloropren, bestehen und damit eine gute Ölbeständigkeit und Flammwidrigkeit aufweisen.

Claims (6)

1. Mehradriges flexibles elektrisches Energiekabel, insbesondere Leitungstrosse, bei dem in den durch den Verseilverband der Speiseadern gebildeten Zwickeln Datenübertragungselemente angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenübertragungselemente unsymmetrische elektrische Hochfrequenzadern sind, deren Außenleiter gleichzeitig Schutzleiterfunktion für das Energiekabel ausüben.

2. Energiekabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sein Schutzleiter auf die Anzahl der Außenleiter der Datenübertragungselemente aufgeteilt ist.

3. Energiekabel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenleiter der Hochfrequenzader aus einer Kupferlitze besteht.

4. Energiekabel nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenleiter der Hochfrequenzader aus Stahl besteht.

5. Energiekabel nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet daß der Innenleiter der Hochfrequenzader aus einer Kupferlegierung besteht.

6. Energiekabel nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet daß der Innenleiter der Hochfrequenzader mehrdrähtig ausgebildet ist.