CH683213A5

CH683213A5 - Halogenfreies, elektrisches Kabel mit Isolations- und/oder Funktionserhalt.

Info

Publication number: CH683213A5
Application number: CH221291A
Authority: CH
Inventors: Ulrich Jung; Hans Briker; Juergen Strauss; Andre Bissig
Original assignee: Daetwyler Ag
Priority date: 1991-07-24
Filing date: 1991-07-24
Publication date: 1994-01-31

Description

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CH 683 213 A5

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Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Kabel mit Isolations- und/oder Funktionserhalt, welches mindestens eine Ader mit einem ein- oder mehrdrähtigen Kupferleiter, eine die einzelne Ader umhüllende Isolierung sowie eine auf die Isolierung aufgebrachte Bandage umfasst, wobei die Bandage von einem Mantel aus halogenfreiem Polymer umhüllt ist.

Kabel mit sogenanntem Isolationserhalt werden nach einer internationalen Vorschrift (IEC 331) unter Flammeinwirkung mit einer Prüftemperatur von etwa 750°C während einer Zeitdauer von 180 Minuten geprüft.

Eine weitere Vorschrift (DIN 4102 Teil 12) besteht darin, dass das Kabel einer Prüfung auf Funktionserhalt unterzogen wird. Hierbei wird das Kabel gemäss einer sogenannten Einheits-Temperatur-Zeitkurve (ETK) während einer Zeitdauer von 90 Minuten, bei welcher eine Temperatur von etwa 1000° erreicht wird, entsprechend auf mechanische Einflüsse beansprucht und dabei die erforderliche Sicherheit hinsichtlich eines etwaigen Kurzschlusses oder einer Unterbrechung des Stromflusses (Leiterunterbruch) überprüft.

Die bekannten, auf Isolationserhalt überprüften Kabel gewährleisten nicht den gewünschten und erforderlichen Funktionserhalt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kabel der genannten Art bezüglich des konstruktiven Aufbaus sowie der verwendeten Isoliermaterialien dahingehend zu verbessern, dass sowohl die Vorschriften auf Isolations- und/oder Funktionserhalt als auch eine ausreichende Flexibilität des Kabels gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die einzelne Ader

- eine den ein- oder mehrdrähtigen Kupferleiter umhüllende und aus einem aus Glasfaserband sowie Glimmerplättchen gebildeten Trägermaterial bestehende erste Bandage,

- eine auf die erste Bandage aufgebrachte Isolierung aus halogenfreiem Polymer, sowie

- eine auf die Isolierung aufgebrachte zweite Bandage aus Glasgarn umfasst, wobei die einzelne Ader oder ein aus mehreren Adern gebildetes Aderbündel zusätzlich von einer hochtemperaturbeständigen Gewebebandage sowie von dem Mantel aus halogenfreiem Polymer umhüllt ist.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen und den einzelnen Patentansprüchen.

Die Erfindung wird nachstehend mit Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 ein in Ansicht und teilweise aufgesprengt dargestelltes erstes Ausführungsbeispiel eines Kabels,

Fig. 2 das in Draufsicht und im Schnitt dargestellte Kabel gemäss Fig. 1, und

Fig. 3 ein in Draufsicht und im Schnitt dargestelltes zweites Ausführungsbeispiel eines Kabels.

Fig. 1 und Fig. 2 zeigt als erstes Ausführungsbeispiel ein in der Gesamtheit mit 50 bezeichnetes und mit mehreren Adern versehenes Kabel, welches in Fig. 1 in Ansicht und teilweise aufgesprengt und in Fig. 2 in Schnitt-Draufsicht dargestellt ist. In Fig. 1 sind die einzelnen Elemente des Kabels 50 schematisch und zur besseren Darstellung derselben nur teilweise, d.h., in axialer Richtung des Kabels 50 gesehen, stufenartig abgesetzt dargestellt.

Das Kabel 50 umfasst im wesentlichen eine erste Ader 10, eine zweite Ader 20, eine dritte Ader 30 sowie eine vierte Ader 40. Die einzelnen Adern 10, 20, 30 und 40 bilden zusammen ein in der Gesamtheit mit 25 bezeichnetes Aderbündel.

In gebündeltem Zustand ist zwischen den Adern 10, 20, 30 und 40, wie in Fig. 2 dargestellt, eine zentrische, in axialer Richtung des Kabels 50 orientierte Ausnehmung 6 vorgesehen. Am äusseren Umfang des Aderbündels 25 sind weiterhin verteilt angeordnete und ebenfalls in axialer Richtung des Kabels 50 orientierte Ausnehmungen 7, 7'; 8, 8' vorgesehen. Die gleichmässig am Umfang verteilten und korrespondierend zueinander angeordneten Ausnehmungen 7, 7' und 8, 8' sind im wesentlichen keil- oder zwickeiförmig ausgebildet. In den einzelnen Ausnehmungen 6 und 7, 7' sowie 8, 8' des Aderbündels 25 ist jeweils ein sogenannter Abstandhalter oder Beilauf 1, 2, 3, 4 und 5 angeordnet.

Wie in Fig. 2 in grösserem Massstab dargestellt ist der erste Abstandhalter 1, im Profilquerschnitt des Kabels 50 gesehen, zentrisch zwischen den Adern 10, 20, 30 und 40 und die anderen Abstandhalter 2, 3, 4 und 5 gleichmässig am Umfang des Aderbündels 25 verteilt angeordnet.

Das aus dem Abstandhalter 1 und den einzelnen, jeweils mit ihrem äusseren Umfang peripherisch aneinanderliegenden Adern 10, 20, 30 und 40 bestehende Aderbündel 25 sowie die entsprechend zugeordneten äusseren Abstandhalter 2, 3, 4 und 5 werden in an sich bekannter Weise miteinander verseilt und bilden danach, wie in Fig. 2 dargestellt, eine theoretische, etwa kreisförmige Umfangslinie K.

Auf das aus den einzelnen Elementen 1, 2, 3, 4 und 5 sowie 10, 20, 30 und 40 gebildete Aderbündel 25 wird mit entsprechenden Mitteln nach dem Verseilen oder aber gleichzeitig während des Verseilens eine Bandage 45 aufgebracht.

Auf die Bandage 45 wird anschliessend, in nicht dargestellter Weise, beispielsweise durch ein an sich bekanntes Extrudier-Verfahren, ein aus halogenfreiem Polymer bestehender Mantel 46 aufgebracht. Das Kabel 50, welches die einzelnen Elemente 1, 2, 3, 4, 5 und 10, 20, 30, 40 sowie 45, 46 umfasst, bildet, wie etwa in Fig. 1 dargestellt, eine in sich geschlossene Einheit.

Nachstehend wird als Ausführungsbeispiel der Aufbau der einen Ader 20 beschrieben, welche wie in Fig. 2 in grösserem Massstab dargestellt, die Elemente 21, 22, 23 und 24 umfasst.

Die Ader 20 hat einen ein- oder mehrdrähtigen, in nicht näher dargestellter Weise verseilten Kupferleiter 21, auf welchem beispielsweise in einzelnen Verfahrensschritten und mit nicht dargestellten Mit5

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teln eine erste Bandage 22, eine Isolierung 23 sowie zweite Bandage 24 aufgebracht wird. Die beiden Bandagen 22 und 24 können hierbei beispielsweise als Gewebeband, Geflecht, Matte oder dergleichen ausgebildet sein.

Die erste Bandage 22 ist eine sogenannte, an sich bekannte Glimmerbandage (Micatape), welche sich im wesentlichen aus einem Trägermaterial, bestehend aus Glasfaserband mit Glimmerplättchen, zusammensetzt.

Die Isolierung 23 besteht beispielsweise aus geeignetem, halogenfreiem Polymer, vorzugsweise aus Silikon-Material mit äusserst beständiger Silici-um-Sauerstoffkette. Dieses Silikon-Material zersetzt sich bei einer etwaigen Einwirkung durch Hitze (Pyrolyse) in ein elektrisch nicht leitendes Siliciumdio-xid, wobei der dabei entstehende Rückstand noch eine gegen dynamische Beanspruchungen beständige Funktion der Isolation 23 gewährleistet.

Die zweite Bandage 24 dient als sogenannte zweite Flammbarriere und gewährleistet eine mechanische Stabilisierung der gegebenenfalls durch Einwirkung von Hitze zersetzten Isolierung 23, wodurch eine zu einem Kurzschluss führende Berührung der Adern untereinander verhindert wird. Die zweite Bandage 24 besteht aus einem an sich bekannten Glasgarn, insbesondere einem E-Glasgarn in Form eines Gewebebandes, eines Geflechtes oder einer Matte.

An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass die anderen Adern 10, 30 und 40 mit den einzelnen Kupferleitern 11, 31 und 41 sowie den nicht näher bezeichneten Elementen analog der Ader 20 mit den vorstehend beschriebenen Elementen 21, 22, 23 und 24 ausgebildet sind.

Nachstehend wird der Aufbau des in Fig. 2 im Profilquerschnitt dargestellten Abstandhalters 1 beschrieben:

Der als Ausführungsbeispiel dargestellte Abstandhalter 1 umfasst im wesentlichen eine Kordel 1" sowie einen Mantel V. Der Mantel 1' besteht hierbei vorzugsweise aus einem hitzebeständigen Kunststoff, wie Silikon oder dergleichen, wobei die Kordel 1" beispielsweise aus einer geeigneten Glasfaser besteht. Die nicht näher beschriebenen Abstandhalter 2, 3, 4 und 5 mit den entsprechenden Elementen 2', 2"; 3', 3"; 4', 4" sowie 5' ,5" sind analog ausbildet.

Die einzelnen Abstandhalter 1, 2, 3, 4 und 5 gewährleisten zusätzlich den Abstand der einzelnen Adern 10, 20, 30 und 40 untereinander sowie eine Stabilisierung.

Die das gesamte Kabelbündel 25 umhüllende Bandage 45 ist beispielsweise ein Gewebeband oder dergleichen, welches im wesentlichen aus sogenannten und an sich bekannten E-Glasfilamenten aufgebaut ist und zur Erhöhung des Schmelzpunktes sowie zur Erreichung einer Hochtemperatur-Be-ständigkeit beispielsweise chemisch behandelt wird.

Bei der chemischen Behandlung werden die niedrigschmelzenden Komponenten in einem geeigneten Säurebad oder dergleichen aus den einzelnen Glasfilamenten herausgelöst. Diese chemische Behandlung kann an den einzelnen Glasfilamenten, oder aber auch an einem fertigen Gewebeband oder einer Matte erfolgen. Die derart im Säurebad behandelten Glasfilamente werden zur Verbesserung der mechanischen und handhabungsabhängigen Eigenschaften mit entsprechenden Mitteln imprägniert und konserviert.

Der vorzugsweise in an sich bekanntem Extru-dier-Verfahren auf die Bandage 45 aufgebrachte und das Kabel 50 nach aussen abschliessende Mantel 46 besteht in an sich bekannter Weise aus einem halogenfreien Polymer.

In Fig. 3 ist als zweites Ausführungsbeispiel ein in der Gesamtheit mit 50' bezeichnetes Kabel im Profilquerschnitt dargestellt und man erkennt einen im Zentrum des Kabels 50' in einer in axialer Richtung des Kabels 50' orientierten Ausnehmung 61 angeordneten Abstandhalter 51 sowie mehrere, gleichmässig verteilt angeordnete Adern 10', 20', 30' und 40'. Der Aufbau und die Beschaffenheit der nicht näher bezeichneten Elemente des Abstandhalters 51 entsprechen analog dem vorstehend beschriebenen Abstandhalter mit den Elementen 1' und 1".

Abweichend von dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 und Fig. 2, wird bei diesem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 3 die Bandage 45' ohne Abstandhalter auf das Aderbündel 25' aufgebracht. Auf die Bandage 45' wird eine Aderumhüllung 62 aufgebracht, durch welche ein weitgehend kreisförmiger Profilquerschnitt erreicht wird. Die Aderumhüllung 62 besteht vorzugsweise aus einem halogenfreien Polymer. Auf die Aderumhüllung 62 wird ein an sich bekannter konzentrischer Leiter 60 aufgebracht, welcher sich weitgehend in die Aderumhüllung 62 eindrückt. Auf den konzentrischen Leiter 60 wird ein das Kabel 50' nach aussen hin abschliessender Mantel 46' aufgebracht. Die Bandage 45' sowie der Mantel 46' entsprechen ihrer Funktion und Beschaffenheit den vorstehend in Verbindung mit Fig. 1 und Fig. 2 beschriebenen Teilen 45 und 46.

Die in Fig. 3 in Verbindung mit der Ader 20' bezeichneten Elemente 21', 22', 23' und 24' entsprechen in ihrer Anordnung und Beschaffenheit den in Verbindung mit Fig. 2 beschriebenen Elementen 21, 22, 23 und 24.

Bei den vorstehend beschriebenen Kabeln 50 oder 50' besteht mindestens die als erste Flammbarriere vorgesehene Glasgewebebandage 45 oder 45' aus chemisch behandelten E-Glasfilamenten.

Claims

Patentansprüche

1. Elektrisches Kabel mit Isolations- und/oder Funktionserhalt, welches mindestens eine Ader mit einem ein- oder mehrdrähtigen Kupferleiter, eine die einzelne Ader umhüllende Isolierung sowie eine auf die Isolierung aufgebrachte Bandagierung umfasst, wobei die Bandagierung von einem Mantel aus halogenfreiem Polymer umhüllt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelne Ader

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- eine auf die Isolierung aufgebrachte zweite Bandage aus Glasgarn umfasst, wobei die einzelne Ader oder ein aus mehreren Adern (10, 20, 30, 40) gebildetes Aderbündel (25) zusätzlich zu dem aus halogenfreiem Polymer bestehenden Mantel (46) von einer hochtemperaturbeständigen Gewebebandage (45) umhüllt ist.

2. Elektrisches Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die die einzelne Ader oder das aus mehreren Adern (10', 20', 30', 40') gebildete Aderbündel (25') umhüllende hochtemperaturbeständige Gewebebandage (45') von einer Umhüllung (62) aus halogenfreiem Polymer umhüllt ist, wobei auf die Umhüllung (62) ein konzentrischer Leiter (60) aufgebracht ist, welcher von dem aus halogenfreiem Polymer bestehenden Mantel (46') umhüllt ist.

3. Elektrisches Kabel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens in dem in axialer Richtung des Aderbündels (25 oder 25') orientierten Zentrum (6 oder 61) des Aderbündels (25 oder 25') ein als Beilauf mit den einzelnen Adern verseilter Abstandhalter (1 oder 51) angeordnet ist.

4. Elektrisches Kabel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Aderbündel (25) zusätzlich zu dem im Zentrum (6) angeordneten Abstandhalter (1) mit weiteren, als Beilauf mit Adern (10, 20, 30, 40) verseilte Abstandhalter (2, 3, 4, 5) versehen ist, welche in den von den einzelnen Adern (10, 20, 30, 40) gebildeten und gleichmässig am Umfang verteilten Ausnehmungen (7, 7'; 8, 8') angeordnet sind.

5. Elektrisches Kabel nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der einzelne Abstandhalter (1, 2, 3, 4, 5 und 51) mindestens eine von einem Silikon-Mantel umhüllte Kordel, vorzugsweise eine Glasfaser-Kordel aufweist.

6. Elektrisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewebebandage (45 oder 45') aus E-Glasfilamenten besteht, welchen die niedrigschmelzenden Komponenten entzogen sind.

7. Elektrisches Kabel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die E-Glasfilamente zur Erhöhung der mechanischen und handhabungsabhängigen Eigenschaften imprägniert und konserviert sind.

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