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Verfahren zur Herstellung von feuerfesten Leitungen.
Man hat bereits isolierte elektrische Leiter hergestellt, bei denen die Kabelseele von der äusseren metallischen Umhüllung durch einen festen, pulverförmigen Körper isoliert ist. Bei diesen bekannten Verfahren werden vorbereitete Anfangsstücke verwendet, deren ursprüngliche Abmessungen derart gewählt sind, dass sie nach einem Zieh-und Streckprozess die endgültigen Abmessungen zu liefern
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Aber mit diesen bisher angewendeten Herstellungsverfahren konnten keine Leiter oder Kabel erhalten werden, deren elektrischen Eigenschaften zufriedenstellend sind und die namentlich ausser einem vollkommen homogenen Dielektrikum eine genaue Zentrierung der Kabelseele aufweisen, gleichgültig, ob diese Seele voll oder unterteilt ist oder ob sie aus einem oder mehreren Leitern besteht.
Man kann nach diesen Verfahren auch keine Kabel herstellen, die einen hohen kilometrischen Isolationswiderstand aufweisen.
Ferner gestatteten die Verfahren nicht die Herstellung von Heizdrähten mit einer von sehr feinen Metalldrähten mit geringer Dehnung gebildeten Seele, welche auf ihrer ganzen Länge sowohl bezüglich ihres äusseren Durchmessers als auch hinsichtlich der Kompaktheit des Isoliermittels und der thermischen Leitfähigkeit vollkommen gleichmässig ausgebildet ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft nun ein Herstellungsverfahren, mit dem diese Mängel behoben und Erzeugnisse erhalten werden können, deren Merkmale sich deutlich von den bisher hergestellten Erzeugnissen unterscheiden.
Die Erfindung besteht in erster Linie darin, dass eine vollständige Entwässerung des Dielektrikums vorgenommen wird, indem man dieses von seinem gesamten Wassergehalt, sei es Konstitutions-, Kristalloder Imprägnierungswasser, befreit, und dass man vorzugsweise das in dieser Weise vorbehandelte Anfangsstück dicht abschliesst, bevor man es den mechanischen Bearbeitungen unterwirft. Es konnte nämlich festgestellt werden, dass man durch absolute Trocknung des Dielektrikums Isolierungswiderstände von erheblich höherer Grössenordnung erzielen kann als mit demselben, aber unvollkommen entwässerten Dielektrikum. Auf diese Weise gelingt es also, eine ganz neue Art von Leitern herzustellen.
Diese Entwässerung und anderseits die Unveränderlichkeit des Leiters ermöglicht ferner die Erzielung einer neuen, sehr wertvollen Eigenschaft, der Unverbrennbarkeit. Darunter ist zunächst zu verstehen, dass der Leiter ohne Schaden eine hohe Temperatur auszuhalten vermag, bei welcher im Falle einer unvollständigen Entwässerung infolge der Anwesenheit von Wasserdampf, der durch das zusammengepresste, wegen seiner grossen Länge undurchlässige Isoliermittel eingeschlossen wäre, die Gefahr eines Aufplatzens der Umhüllung bestehen würde. Ferner ist darunter zu verstehen, dass man praktisch den Leiter ohne Gefahr oder Nachteile irgendwelcher Art einer Temperatur auszusetzen vermag, oberhalb welcher die Metalle der Umhüllung und der Leiterseele anbrennen oder schmelzen würden.
Die erfindungsgemässen Drähte oder Kabel halten diese Temperatur aus, während alle andern, nach bisher bekannten Verfahren hergestellten Leiter mit elektrischer Isolierung zerstört werden würden.
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verdichtetem Zustand in das Anfangsstück eingeführt wird. Durch diesen Grenzdruck wird der Isolierstoff in den Zustand der Grenzdichtigkeit, d. h. der grösstmöglichen Dichtigkeit oder Kompaktheit, gebracht, die für den verwendeten Isolierstoff von besonderer Bedeutung ist. Versuche haben ergeben, dass für jeden Isolierkörper ein Grenzdruck existiert, bei dessen Erhöhung die Dichte des Isolierstoffes praktisch nicht mehr zunimmt, wobei einer Erhöhung des Druckes nur mehr eine sehr kleine Verringerung des Volumens entspricht.
Wenn das Dielektrikum in das Anfangsstüek in diesem Zustand grösster Dichte eingeführt wird, vermeidet man die ganz umsonst gemachte Arbeit, das Anfangsstück zu strecken, bis der Isolierstoff den Grad der Genzdichte erreicht hat, das ist jener Grad, von dem an das Strecken aller Teile des Anfangsstücke und insbesondere der Seele einander proportional erfolgt.
Vorzugsweise wird der Isolierstoff in Form von unter dem Grenzdruck verdichteten und voll-
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Dies kann entweder in der Weise geschehen, dass man das entwässerte Pulver in dem Anfangsstüek rings um die Kabelseele festrüttelt oder vorzugsweise, indem man es unter hohem Druck zu Formlingen zusammenpresst, die darauf rings um die Seele in das Anfangsstück eingesetzt werden.
Bei der Herstellung von Leitungsdrähten wird das Anfangsstück, nachdem es in dieser Weise
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hämmern und Ziehen bestehen, so dass eine sehr grosse Länge erreicht werden kann.
Bei der Herstellung von Heizdrähten, bei denen die angewandte Kabelseele von sehr feinen Metalldrähten mit schwacher Dehnung soll gebildet werden können, wird dagegen für die Seele des Anfangsstücke eine Dicke gewählt, die nahe gleich dem endgültigen Durchmesser ist, und die Dehnung durch Ziehen wird so gering gehalten, wie es die Natur des Widerstandsdrahtes, welcher die Seele bildet, erfordert.
Das Verfahren gemäss der Erfindung ergibt neuartige technische Erzeugnisse, nämlich elektrische Leiter mit einer zusammenhängenden Metallumhüllung, einer ganzen oder unterteilten Kabelseele mit einem oder mehreren metallischen Leitern und mit einem zwischengesetzten Isoliermittel, wie Magnesiumoxyd oder Steatit, der vollkommen entwässert, homogen und kompakt ist. Der kilometrische Isolationswiderstand und die Wärmeleitfähigkeit sind dabei sehr hoch.
Durch das erfindungsgemässe Verfahren erhält man weiters ein Heizkabel mit geradliniger Seele, einem entwässerten feuerfesten Isolierstoff und einer Metallumhüllung von genau gleichbleibendem Durchmesser und Querschnitt und konstanter Wärmeleitfähigkeit, wobei insbesondere an derart
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form der Erfindung beschrieben werden.
Der benutzte Isolierstoff ist pulverförmiges 1\fagnesiumoxyd, das im übrigen durch andere mineralische oder künstliche Isolierstoffe, wie Steatit, ersetzt werden könnte.
Dieser Isolierstoff wird entweder in pulverförmigem Zustand oder vorzugsweise in Gestalt von Formlingen, z. B. in Kerzenform, die aus diesem Pulver gepresst sind, einer vollständigen Entwässerung unterworfen, welche bis zum Verschwinden der letzten Spuren Wasser, ganz gleich ob es sich um Kompositions-, Kristallisations- oder Imprägnierungswasser handelt, getrieben werden soll. Praktisch setzt man die Trocknung bis über den Punkt hinaus fort, von dem an das Gewicht des Isolierstoffs sich nicht mehr ändert.
Eine Wärmebehandlung, die gute Ergebnisse im Falle von Magnesiumoxyd liefert, besteht in einem dreistündigen Erhitzen auf 600 .
Der Isolierstoff wird in die Umhüllung des Anfangsstücks eingeführt, wobei man alle erforderlichen Vorsichtsmassnahmen trifft, um eine Wiederaufnahme von Feuchtigkeit zu verhindern. Zu diesem
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Das fertige Anfangsstück wird dann in einem Ofen während einiger Minuten auf eine erhöhte Temperatur erhitzt, und es wird ferner vorzugsweise dicht verschlossen, um jegliche Veränderung während der späteren Behandlungen zu verhüten.
Zu diesem Zweck kann man das Anfangsstück durch Asbestscheiben und eine Metallseheibe abschliessen und am Rand mittels eines Gegenhalters od. dgl. einfassen.
Erfindungsgemäss wird der Isolierstoff in die Umhüllung des Anfangsstücks mit einer solchen Kompaktheit eingeführt, dass die von aussen auf die Umhüllung ausgeübten Drucke auf die Kabelseele
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hältnis bleiben.
Unter den verschiedenen untersuchten Isolierstoffe fand man, dass für Magnesiumoxyd der günstigste Druck 4000 cm=, für Steatit 1000 Ag/c beträgt.
Dieses Verdichten des Isolierstoffs kann in verschiedener Weise vorgenommen werden, u. zw. entweder indem-man den Isolierstoff zu Formlingen unter hohem Druck verpresst oder indem man in unmittelbar im Anfangsstück verdichtet oder auf irgendeine andere geeignete Weise.
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Bei der Herstellung von Leitern, wie sie beispielsweise zur elektrischen Energieübertragung dienen, ist es wünschenswert, Kabel von sehr grosser Länge zu erhalten ; die Kabelseele'wird dann aus einem Metall hergestellt, der eine sehr grosse Dehnung erfahren kann.
Das fertige Anfangsstück wird darauf in mehreren aufeinanderfolgenden Stufen einem Zieh-
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dichtung des Dielektrikums erhaltenen Eigenschaften des Anfangsstücks ermöglichen die Erzielung erheblicher Dehnungen, wobei das Verhältnis der Bemessungen der Kabelseele, der Isolierschicht und des Rohrmantels gleichbleibt.
Die in dieser Weise gewonnenen Leiter unterscheiden sich von den bisher hergestellten Kabeln sowohl durch ihre Struktur als auch durch ihre Eigenschaften. Sie enthalten nämlich ein vollkommen entwässertes Dielektrikum von grosser Kompaktheit und von sehr feinem Korn, das bei hohem Druck zusammengepresst wurde ; daher ist das Dielektrikum sehr homogen und isotrop.
Ferner besitzen die erfindungsgemässen Kabel einen kilometrischen Isolationswiderstand von viel höherer Grössenordnung als die bisher hergestellten Leiter. Dieser Widerstand liegt erheblich über 10. 000 Megohm, und es wurde bei einem Kabel, bei welchem der innere Durchmesser des Rohrmantels 6 mm und der Durchmesser der Kabelseele 1-6 mm betrug, ein Isolationswiderstand von mehr als 12. 000 Megohm festgestellt.
Ganz allgemein liegt der spezifische Widerstand des Isolierstoffs bei 20 C für Magnesiumoxyd über 6 x 106 Megohm pro Quadratzentimeter Querschnitt des Isoliermittels und pro Zentimeter Länge.
Für den oben erwähnten Kabeltyp erreicht der spezifische Widerstand 12 x 108 Megohm pro Quadratzentimeter und pro Zentimeter.
Ausserdem befindet sich der Isolierstoff in dem Kabel in einem sehr homogenen und sehr kompakten Zustand, was sich für Magnesiumoxyd durch eine Dichte von etwa 2'3 ausdrückt.
Die Wärmeleitfähigkeit des Isolierstoffs schliesslich erreicht und übersteigt sogar 0'015 Watt pro Zentimeter Länge und pro Grad. Für das oben angegebene Beispiel wurde gefunden, dass sie höher als 0-025 Watt ist.
Das Verfahren gemäss der Erfindung ergibt ein neuartiges technisches Erzeugnis, nämlich ein mit einem zusammengepressten und entwässerten Dielektrikum gefüttertes Anfangsstück, das seinerseits zweckmässig an seinen Enden dicht geschlossen ist, um jegliche Wiederaufnahme von Wasser während seiner späteren Bearbeitungen zu verhüten.
Bei der Anwendung des Verfahrens zur Herstellung von Heizdrähten soll die benutzte Kabelseele von sehr feinen metallischen Drähten mit schwacher Dehnung hergestellt werden können. Der Isolierstoff wird dabei in das Anfangsstüek in Form von zusammengepressten Formlingen eingesetzt, die rings um den zentralen Draht angeordnet werden. Das Anfangsstück wird (nach vollständiger Entwässerung) einer vorherigen Aushämmerung unterworfen ; diese Massnahme ist unbedingt erforderlich, um alle Formlinge ganz zu zermalmen und den Isolierstoff in den gesuchten Zustand überzuführen, wobei dieser Zustand durch die gleichmässige Kompaktheit des Isoliermittels auf der ganzen Länge des Leiters sowie durch seine Homogenität und seine Isotropie gekennzeichnet wird.
Es ist ersichtlich,
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Umhüllung des Heizkabels zentriert ist und dass dieser Draht bis zur Beendigung dieses Vorgangs keinerlei Dehnung erfährt. Man kann sich im übrigen leicht selbst davon überzeugen, indem man seine Länge nach dieser Vorbehandlung mit seiner anfänglichen Länge vergleicht.
Das Heizkabel wird darauf einem Ziehprozess unterworfen, wodurch entweder die Kompaktheit ein wenig erhöht wird, damit diese die Grenzdichtigkeit erreicht, ohne sie aber zu überschreiten oder wobei diese Grenzdichtigkeit leicht überschritten wird, derart, dass der Widerstandsdraht der gewünschten Dehnung unterworfen wird, die so gering, wie gewünscht, sein kann. In diesem letzteren Falle wird man den Streckprozess anhalten, wenn die Dehnung des Widerstandsdrahtes einen Wert erreicht hat,
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heitsbereich gelassen wird.
Das in dieser Weise erhaltene Kabel kennzeichnet sich durch eine vollkommen gerade Seele, die genau in dem Metallmantel zentriert ist, von dem sie durch ein pulverförmiges, feuerfestes Dielektrikum isoliert ist, das zusammengepresst und vollständig entwässert ist.
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Seele sich in einem Zustand befindet, der beliebig weit von ihrer Bruchdehnung entfernt ist ; abgesehen von diesem Vorteil ist auch die Dichtigkeit des Isolierstoffs sehr hoch, der Temperaturausgleich zwischen
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