CH708104A2 - Abgedichtetes Leiterkabel. - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen verlitzten Leiter (2), der eine spezifische Anzahl von Drähten einer ersten Art (5) umfasst, die, wenn man einen Querschnitt des verlitzten Leiters betrachtet, in einem hexagonalen Muster um einen mittleren Draht herum in mindestens zwei Schichten angeordnet sind. Die Drähte, die an den Knoten des hexagonalen Musters angeordnet sind, sind Drähte einer zweiten Art, die im Prinzip einen kleineren Durchmesser als die Drähte der ersten Art aufweisen. Die Zwischenräume (10) zwischen den ersten und den zweiten Drähten sind mit einem Dichtungsmittel (3) ausgefüllt.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein verlitzes Leiterkabel.

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK

[0002] Die DE 2 444 360 wurde am 25.03.1976 im Namen der Siemens AG veröffentlicht und beschreibt ein längs abgedichtetes Kommunikationskabel. Die Druckschrift zeigt Kabel, die einzelne Drähte oder Gruppen von Drähten umfassen, die in mehreren konzentrischen Schichten ausgerichtet sind, wobei die Drähte derselben Schicht gleiche Abstände zur Mittelachse des Kabels aufweisen. Daher weist die leitende Seele des Drahts eine im Wesentlichen runde Form auf. Die leitende Seele ist mit einem isolierenden Kunststoffmantel überzogen. Ein Dichtungsmittel wird mit speziellen Mitteln eingefüllt, die sich in den Lücken zwischen den leitenden Drähten befinden.

[0003] Die US 5 151 143 wurde am 29.09.1992 im Namen von lan Downie veröffentlicht und beschreibt ein für Feuchtigkeit undurchlässiges elektrisches Kabel. Das Kabel umfasst einen mittleren Draht, um den herum mindestens eine Schicht von Drähten schraubenförmig gewickelt ist. Der mittlere Draht kann ein einzelner Draht oder ein verlitzter Draht sein. Alle Drähte, die zu derselben Schicht gehören, haben im Wesentlichen den gleichen Abstand von der mittleren Schicht. Die sich ergebende verlitzte leitende Seele ist mit einem isolierenden Kunststoffmantel überzogen. Die Lücken zwischen den leitenden Drähten werden mit einem Dichtungsmittel ausgefüllt, indem ein Vakuum an einem Ende des Kabels angelegt wird, während das andere Ende an ein Reservoir eines flüssigen Füllstoffs angeschlossen wird.

[0004] Die US 4 471 161 wurde am 11.09.1984 im Namen der Essex Group Inc. veröffentlicht und beschreibt eine Leiterlitze. Die Unilay-Kabelseele umfasst eine dichte hexagonale Packung aus Drähten mit einer mittleren Seele und zwei umgebenden schraubenförmig gestalteten Schichten. Die äusserste Schicht umfasst insgesamt zwölf Drähte mit kreisförmigen Querschnitten - sechs Drähte, die den gleichen Durchmesser aufweisen wie die Drähte, die für die Seele und die erste Schicht verwendet werden, und zusätzlich sechs Drähte mit einem Durchmesser, der kleiner ist als der Durchmesser der anderen Drähte. In der äussersten Schicht sind die beiden Drahtarten in Umfangsrichtung abwechselnd angeordnet, was zu einem nahezu kreisförmigen Querschnitt der Kabelseele führt.

[0005] Die US 5 496 969 wurde am 05.03.1996 im Namen der Ceeco Machinery Manufacturing Ltd. veröffentlicht und zeigt einen konzentrischen komprimierten verlitzten Unilay-Leiter. Erfindungsgemäss ist die Anzahl der Drähte in angrenzenden Schichten in dem verlitzten Leiter ganzzahlig und durch keine gemeinsame Zahl ausser der Ganzzahl Eins teilbar. Kombiniert mit der radialen Kompression spezifischer Drahtschichten wird es daher möglich, einen Leiter mit einem konstanten kreisförmigen Querschnitt zu erstellen.

[0006] Die JP 1 302 615 wurde am 06.12.1989 im Namen der Hitachi Cable Ltd. veröffentlicht und beschreibt einen vollständig komprimierten Leiter mit hexagonaler Konfektionierung. Um ein Schlängeln und Anschwellen der Kabel zu verhindern, die zu einer uneinheitlichen Kompression der Drähte führen können, werden Drähte mit kleineren Durchmessern an den Knoten der äussersten hexagonal gestalteten Drahtschicht platziert.

[0007] Die US 5 696 352 wurde am 09.12.1997 im Namen der Whitaker Corporation veröffentlicht und zeigt einen mehrfach verlitzten Leiter. Die Litzen weisen um ihren Umfang herum Verzahnungen auf, um Rutschbewegungen (Verschiebungen) zwischen angrenzenden Litzen zu unterbinden, z.B. wenn sie für Schneidklemmkontakte (IDC) verwendet werden.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

[0008] Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Leiterkabel mit einer verlitzten Leiterseele bereitzustellen, das eine gute mechanische Flexibilität, eine hohe Formbeständigkeit seines Querschnitts aufweist und das in einer Längsrichtung mit einer minimalen Menge eines Dichtungsmaterials abgedichtet werden kann.

[0009] Längsseitig abgedichtete Leiterkabel werden bei vielen verschiedenen Anwendungen verwendet, bei denen die Verbreitung von Fluid und Feuchtigkeit innerhalb des Kabels zu verhindern ist, z.B. wie bei einer Fahrzeugverkabelung. Ein üblicherweise verwendeter Lösungsansatz, um das Eindringen von Fluiden in eine Kabelseele und die Verbreitung von Fluid innerhalb einer verlitzten Seele zu verhindern, besteht darin, die Hohlräume (Zwischenräume) in der Seele mit einem Füllmaterial auszufüllen. Derartige Füllstoffe behindern gewöhnlich den Stoffaustausch der Fluide, indem sie die Diffusion sowie Kapillareffekte in Längsrichtung des Kabels unterdrücken. In vielen Fällen werden spezielle Arten von Fetten oder gelartige Materialien als Füllstoffe verwendet. Ein grösseres Problem, das sich aus der Verwendung derartiger Füllstoffe ergibt, besteht darin, dass ihre Schmiereigenschaften die Reibung an den Kontaktflächen zwischen den einzelnen Drähten der Kabelseele verringern.

[0010] Falls derartige Schmierfüllstoffe in herkömmliche verlitzte Drahtseelenmodelle eingebracht werden, neigen die einzelnen Einzeldrähte dazu, sich zu verschieben, sobald externe Kräfte darauf einwirken. Insbesondere neigen herkömmliche verlitzte Leiter, die aus einer einzigen Drahtart (mit einem vorgegebenen Radius) aufgebaut sind, dazu, in ein dichteres hexagonales Muster zusammenzufallen, wobei die Drähte in den Zwischenrillen aufgenommen werden, die durch die Drähte der Schicht darunter gebildet werden. Jedoch sind derartige Leiter aussen nicht mehr rund.

[0011] Insbesondere Kabel, die einer Verdrehung ausgesetzt werden, neigen zu derartigen Verschiebungen der Drähte. Neben der Instabilität können diese Änderungen der Form eines Kabeldurchschnitts unerwünschte Änderungen der elektrischen Charakteristiken eines Leiterkabels verursachen. Ferner erschwert es die sich ergebende hexagonale Form eines verlitzten Leiters, ein Kabel mit einem Mantel zu überziehen, wie etwa um einen kreisförmigen Kabelquerschnitt zu erhalten. Dies führt zu einer nicht konstanten Dicke des Kabels, das die geringste Dicke in der Nähe der Knoten der hexagonal angeordneten äussersten Drähte einer Litze aufweist. Derartige Mäntel neigen zum Versagen, da an den Knoten die Mindestwanddicke nicht erreicht wird. Daher ist insgesamt viel Material für einen Mantel notwendig, um ein Kabel mit einer gewissen Mindestmanteldicke zu erzielen.

[0012] Aus dem Stand der Technik sind mehrere Modelle von formstabilen verlitzten Drahtseelen bekannt, wie etwa Seale, Filier, Warrington und Warrington-Seale. Diese Arten von verlitzten Drähten bestehen jedoch alle aus einer relativ grossen Anzahl einzelner Drähte mit unterschiedlichen Durchmessern. Daher wird die Herstellung auf Grund der Lagerhaltung verschiedener Drahtarten und der Vorbereitung der Maschinen kostspielig. Zusätzlich sind viele der üblicherweise verwendeten Füllmaterialien relativ kostspielig, und daher werden Seelenmodelle mit minimalen Hohlräumen zwischen den einzelnen Drähten benötigt.

[0013] Das neuartige Konzept der vorliegenden Erfindung stellt nicht nur ein Kabelseelenmodell (Architektur) bereit, das einen formstabilen Querschnitt aufweist, wobei die stabile Kabelseele zusätzlich aus einer minimalen Anzahl, d.h. aus nur zwei verschiedenen, Arten von Einzeldrähten aufgebaut sein kann, sondern es ist auch durch einen geringen abzudichtenden Hohlraum gekennzeichnet. Das sich ergebende Kabel bietet ein platzsparendes Modell und dadurch reduziert sich die Menge des Füllmaterials. Ein weiterer Vorteil ist die Einfachheit des Verfahrens zum Herstellen eines formstabilen Kabels, was sich positiv auf die Kosten für die Fertigung auswirkt.

[0014] Im Gegensatz zu Leitern, die aus dem Stand der Technik bekannt sind, bietet ein erfindungsgemässes Verfahren den Vorteil, verlitzte Leiter zu erzielen, die einen ausreichend kreisförmigen Querschnitt aufweisen, indem eine spezifische Anzahl von zwei verschiedenen Arten (Gruppen) von Drähten kombiniert wird. Die Drähte unterscheiden sich hauptsächlich durch ihren Querschnitt.

[0015] Bei einer bevorzugten Ausführungsform weisen die ersten und die zweiten Drähte beide kreisförmige Querschnitte auf, bevor sie verdichtet werden. Die Drähte der ersten Art weisen einen grösseren Durchmesser (d.h. Radius R1) auf, und die Drähte der zweiten Art weisen einen kleineren Durchmesser (d.h. Radius R2) auf. Die Drähte werden in einem Durchgang verlitzt und werden dann während des Verlitzens oder danach auf kontrollierte Art und Weise verformt. Während in einer Querschnittsansicht die Drähte der ersten Art in einem hexagonalen Muster angeordnet sind, das den grössten Teil der Geometrie bereitstellt, sind sechs Drähte der zweiten Art an den sechs Knoten des hexagonalen Musters der ersten Drähte angeordnet. Es ist üblich, dass die sechs Drähte der zweiten Art den Bereich der Knoten vor dem Verlitzen nicht ausfüllen. Dies wird durch eine kontrollierte Verformung und Verdichtung der frisch verlitzten Drähte überwunden.

[0016] Wenn man in einer eingebauten Position (d.h. in dem verlitzten Kabel) einen Querschnitt betrachtet, sind die sechs Drähte der zweiten Art an den Knoten der hexagonal konfektionierten Drähte anstelle der Drähte der ersten Art angeordnet. Die Drähte der zweiten Art sind zwischen mindestens drei Drähten der ersten Art angeordnet und berühren diese in einer Endposition an drei Positionen entlang ihrer äusseren Form. Durch diesen Kontakt werden die Drähte der ersten Art seitlich auf definierte Art und Weise abgestützt und es wird eine unerwünschte Verformung des Querschnitts vermieden.

[0017] Bei der beschriebenen Ausführungsform wird durch Verdichten die äussere Form der Drähte auf kontrollierte Art und Weise verformt. Während des Prozesses des Verdichtens geht es nicht darum, die Drähte derart zu verformen, dass sie den sich ergebenden Querschnitt ganz ausfüllen. Stattdessen geht es darum, dass ein gewisser Zwischenraum verfügbar bleibt. Dieser Raum (wenn man das fertige Produkt betrachtet) wird mit einem Dichtmittel ausgefüllt, das eine Verbreitung von Flüssigkeit und Feuchtigkeit in Längsrichtung verhindert. Bei einer Ausführungsform nimmt der Zwischenraum von 2 % bis 20 % der Fläche des Querschnitts des verlitzten Leiters ein. Durch Verdichten der Drähte des verlitzten Leiters reduziert sich der Durchmesser des Leiters.

[0018] Um ein dichtes hexagonales Konfektionierungsmuster zu erzielen, sind die mehreren Drahtschichten, die an die mittlere Schicht angrenzen, in die gleiche Richtung orientiert (Unilay).

[0019] Bei einer Ausführungsform sind sechs Drähte an sechs Knoten einer hexagonal gestalteten zweiten Schicht Drähte der zweiten Art, die in der radialen Richtung der Kabelseele durch Kompression vor und/oder während und/oder nach dem Verlitzungsprozess verformt werden, so dass die Lücken zu den angrenzenden Drähten der ersten Art derselben Schicht auf definierte Art und Weise reduziert werden. Gleichzeitig verringert sich die Gesamtfläche des Querschnitts der Kabelseele. Die sechs Positionen zwischen den sechs Knoten der zweiten Schicht sind von Drähten der ersten Art belegt, so dass diese Art der Seelenauslegung mit 1 + 6 + (6 + 6) identifiziert werden kann. Mit anderen Worten: In einer Schnittansicht sind die Drähte bei dieser Ausführungsform im Wesentlichen wie in einer dichten hexagonalen Zylinderpackung positioniert, die entlang der Achse des mittleren Zylinders, bzw. des mittleren Drahts, verdreht ist.

[0020] Alternativ oder zusätzlich werden die Drähte der ersten und/oder der zweiten Art vor dem Legen (Schliessen) der Drähte der äussersten Schicht verformt, z.B. nachdem sie von einer Spule abgenommen wurden und bevor sie in ein Schliesswerkzeug eintreten. Alternativ oder zusätzlich können sich die Drähte der ersten und zweiten Art bereits in einer verformten Form befinden, wenn sie von einer Spule abgenommen werden. Alternativ oder zusätzlich werden die Drähte der ersten und/oder der zweiten Art verformt, während sie in das Schliesswerkzeug eintreten und/oder sich innerhalb des Schliesswerkzeugs befinden. Wenn sie im Innern des Schliesswerkzeugs verformt werden, kann eine Verformung der anderen Drähte gemäss der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Verformung der Drähte der ersten und zweiten Art auch ausgeführt werden, nachdem die Kabelseele das Schliesswerkzeug verlassen hat. Daher kann die Verformung der Drähte der ersten und zweiten Art in einem einzigen Schritt oder allmählich in mehreren Schritten ausgeführt werden.

[0021] Die Verformung findet bevorzugt statt, indem die Drähte gleichzeitig durch ein ortsfestes oder bewegbares Werkzeug (Kaliber, Schablone) gehen, in dem sie kontrollierbar verformt werden. Das Werkzeug kann das einzige Schliesswerkzeug der Verlitzmaschine sein. Alternativ oder zusätzlich kann ein zusätzliches Werkzeug oder können mehrere zusätzliche Werkzeuge zwischen den Vorratsspulen, von denen Drähte entnommen werden, und dem Schliesswerkzeug positioniert werden. Gegebenenfalls können die Drähte vor und/oder während und/oder nach dem Verformungsprozess wärmebehandelt werden. Alternativ oder zusätzlich können alle oder einige Drähte durch einen Heiss- oder Kaltwalzprozess vor und/oder nach dem Verlitzen verformt werden. Die Verformung durch einen Walzprozess oder Durchgang durch ein Werkzeug kann unter Verwendung eines Schmiermittels ausgeführt werden. Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird der Füllstoff als Schmiermittel verwendet.

[0022] Für eine verlitzte Seele mit beispielsweise 19 Drähten können die Drähte von drei mehrfach gewickelten Vorratsspulen, auf denen jeweils sechs Drähte aufgewickelt sind, und von einer einfach gewickelten Vorratsspule abgewickelt werden. Die einfach gewickelte Vorratsspule kann als Vorrat für den mittleren Draht verwendet werden. Eine mehrfach gewickelte Vorratsspule kann als Vorrat für die sechs Drähte der zweiten Art verwendet werden, wohingegen die beiden anderen mehrfach gewickelten Spulen als Vorrat für die sechs Drähte der inneren Schicht und die sechs Drähte der äusseren Schicht verwendet werden können. Somit kann die Grösse der ganzen Anlage reduziert werden, und das Risiko eines Drahtbruchs kann verringert werden.

[0023] Durch den Verformungsprozess gemäss der Erfindung sind die Drähte der zweiten Art derart gestaltet, dass sie mindestens teilweise den Raum zwischen den Drähten der ersten Art der äussersten Drahtschicht ausfüllen. Im Idealfall bilden sie in einer Schnittansicht drei Kontaktzonen, mit denen sie die Drähte der ersten Art berühren jeweils eine Kontaktfläche mit angrenzenden Drähten der ersten Art derselben Schicht und eine Kontaktfläche mit den angrenzenden Drähten der ersten Art der Schicht darunter. Dadurch stützen sie die angrenzenden Drähte seitlich, reduzieren den Zwischenraum zwischen den Drähten und verhindern eine unerwünschte Verformung, indem sie die Drähte der ersten Art in einer vorgesehenen Position «blockieren». Gleichzeitig sind die Knoten der hexagonal gestalteten äussersten Schicht abgeschrägt, was zu einem nahezu kreisförmigen Querschnitt der Kabelseele führt.

[0024] Mit anderen Worten wird bei einer Ausführungsform der hexagonale Querschnitt einer dichten Konfektionierung von kreisförmigen Drähten mit den Durchmessern R1 etwa einer kreisförmigen Form genähert, indem die sechs Drähte in den sechs Knoten der äussersten Schicht von Drähten durch sechs Drähte mit einem kleineren Durchmesser R2 ersetzt werden, die in der radialen Richtung des sich ergebenden verlitzten Leiters verformt sind.

[0025] Bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung umfasst die verlitzte Seele einen mittleren Draht sowie zwei Schichten von Drähten, die um die Seele herum in einer dichten hexagonalen Konfektionierung gewickelt sind, wobei alle davon Drähte der ersten Art sind. Diese zweite Ausführungsform der Erfindung umfasst zusätzlich eine dritte Schicht von Drähten, die schraubenförmig um die zweite Drahtschicht gewickelt werden. Analog zur ersten Ausführungsform der Erfindung besteht die dritte (äusserste) Schicht aus zwölf Drähten der ersten Art, die ebenfalls gemäss der dichten hexagonalen Konfektionierung positioniert sind, und aus sechs Drähten der zweiten Art, die in den sechs Knoten (Ecken) der äussersten Schicht positioniert sind, wobei alle Drähte der zweiten Art in der radialen Richtung des sich ergebenden verlitzten Leiters verformt werden.

[0026] Um einen erfindungsgemässen verlitzten Leiter zu erzeugen, kann man Verlitzmaschinen mit einem Schliesswerkzeug oder mehreren Schliesswerkzeugen und einer Legscheibe (Drahtführung) oder mehreren Legscheiben verwenden. Bei einer Ausführungsform kann der verlitzte Leiter hergestellt werden, indem nur ein Schliesswerkzeug und eine Legscheibe verwendet werden.

[0027] Bei einer Ausführungsform der Erfindung kann das Verdrillen des verlitzten Leiters unter Verwendung einer einfach oder mehrfach verdrillenden Maschine ausgeführt werden.

[0028] Um die Zwischenräume zwischen den Drähten mit einem Füllmaterial auszufüllen, kann man das Zusammenfügen und Schliessen der einzelnen Drähte in einem Schliesswerkzeug ausführen, das teilweise oder ganz in das Füllmaterial eingetaucht ist. Alternativ oder zusätzlich können die Drähte vor oder nach dem Durchgang durch ein Schliesswerkzeug überzogen werden, um zusätzliche Funktionen für spezielle Zwecke zu erreichen. Alternativ oder zusätzlich kann der verlitzte Leiter auch mit dem Füllmaterial imprägniert werden, nachdem er ein Schliesswerkzeug verlassen hat. Um den Füllprozess zu verbessern, kann der verlitzte Leiter und/oder der Füllstoff auf eine spezifische Temperatur erhitzt werden. Nach dem Füllprozess kann der verlitzte Leiter durch ein oder mehrere zusätzliche Werkzeuge gegeben werden, um überflüssiges Füllmaterial von der peripheren Oberfläche des verlitzten Leiters zu entfernen. Bei einer Ausführungsform der Erfindung kann das Füllmaterial von der peripheren Oberfläche des Leiters entfernt werden. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung enthalten die Zwischenrillen auf der peripheren Oberfläche des verlitzten Leiters noch etwas Füllmaterial. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird das Füllmaterial auf der peripheren Oberfläche durch ein anderes Füllmaterial ersetzt, das z.B. für das Auftragen eines Mantels besser geeignet sein kann.

[0029] Um ein Leiterkabel zu erzeugen, kann der verlitzte Leiter in mindestens einem Umspritzprozess und/oder mindestens einem Wickelprozess mit einem Mantel überzogen werden. Der Mantel kann eine oder mehrere Schichten umfassen. Daher kann ein verlitzte Leiter direkt nach seiner Herstellung einer Umspritzstrasse (Kabelumspritzmaschine) zugeführt werden. Alternativ kann er zuerst gelagert werden und dann einer Umspritzstrasse zugeführt werden. Bei einer Ausführungsform der Erfindung kann der verlitzte Leiter auf eine gewisse Temperatur abgekühlt werden, nachdem er mit dem Füllmaterial ausgefüllt wurde und bevor er der Umspritzstrasse zugeführt wird, um die Viskosität des Füllmaterials zu erhöhen und somit ein Auslaufen zu verhindern.

[0030] Normalerweise umfasst ein verlitzter Leiter gemäss der vorliegenden Erfindung Drähte der ersten Art und 6 Drähte der zweiten Art, die an den äusseren Knoten angeordnet sind. Dabei ist n die Anzahl der äusseren Schichten, die den mittleren Draht umgeben (wobei n > 1).

[0031] Eine Ausführungsform eines verlitzten Leiters gemäss der Erfindung kann man wie folgt beschreiben. Der verlitzte Leiter umfasst eine spezifische Anzahl einer ersten Drahtart, die, wenn man sich einen Querschnitt des verlitzten Leiters ansieht, in einem hexagonalen Muster um einen mittleren Draht herum in mindestens zwei Schichten angeordnet ist. In Abhängigkeit von dem Anwendungsgebiet können die Drähte der ersten Art selber verschiedene Durchmesser im Verhältnis zu zwei angrenzenden Schichten aufweisen. Die Drähte, die an den Knoten angeordnet sind, welche die äussere Geometrie des Querschnitts des hexagonalen Musters bilden, bestehen aus Draht der zweiten Art, der im Prinzip einen kleineren Durchmesser aufweist als die Drähte der ersten Art. Die Zwischenräume zwischen den ersten und den zweiten Drähten werden mit einem Dichtungsmittel ausgefüllt, wie zuvor beschrieben. In Abhängigkeit von dem Modell können die Drähte der ersten und/oder der zweiten Art in dem verlitzten Leiter einen nicht kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Der nicht kreisförmige Querschnitt kann sich aus einem Verformungsprozess ergeben, indem der Leiter durch ein Schliesswerkzeug oder ein ähnliches Werkzeug gezogen wird. Die Drähte der ersten und/oder der zweiten Art können vor dem Verlitzen einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Andere Formen, z.B. oval, können jedoch geeignet sein. Gute Ergebnisse können erreicht werden, wenn der oder die Zwischenräume, der bzw. die mit Dichtungsmittel ausgefüllt ist bzw. sind, von 2 % bis 20 % der Fläche des Querschnitts einnimmt bzw. einnehmen. Normalerweise weisen die Drähte der zweiten Art in einer eingebauten Position jeweils drei Kontaktzonen auf, über die sie mit benachbarten Drähten der ersten Art interagieren können. Die Drähte der ersten Art können in dem verlitzten Leiter einen im Allgemeinen hexagonalen Querschnitt aufweisen, der sich aus der kontrollierten Verformung gemäss der hier beschriebenen Erfindung ergibt. Gegebenenfalls können die Drähte der ersten Art der äussersten Schicht durch Drähte einer dritten Art ersetzt werden, wobei die Drähte der dritten Art einen im Prinzip grösseren Durchmesser als die Drähte der ersten Art aufweisen.

[0032] Bei einer Ausführungsform weisen die Drähte der ersten Art einen Durchmesser in dem Bereich von 0,05 mm bis 3,0 mm auf. Die Drähte der zweiten Art weisen einen Durchmesser auf, der in dem Bereich des 0,5 bis 0,95-fachen des Durchmessers der Drähte der ersten Art liegt. Gute Ergebnisse können erreicht werden, wenn die Drähte der zweiten Art einen Durchmesser aufweisen, der in dem Bereich des 0,82 bis 0,9-fachen des Durchmessers der Drähte der ersten Art liegt. Falls die Drähte der ersten Art der äussersten Schicht durch Drähte einer dritten Art ersetzt werden, weisen die Drähte der dritten Art bei der hier besprochenen Ausführungsform einen Durchmesser auf, der in dem Bereich des 1,02 bis 1,2-fachen des Durchmessers der Drähte der ersten Art liegt. In Abhängigkeit von dem Anwendungsgebiet können andere Durchmesser und Verhältnisse geeignet sein.

[0033] Das Dichtungsmittel ist ein Fett und/oder ein Öl und/oder ein Kunststoffmaterial. Gegebenenfalls ist die äussere Oberfläche mit einem Mantel überzogen, der mindestens eine Schicht eines elektrisch isolierenden Materials umfasst.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

[0034] Die hier beschriebene Erfindung wird aus der nachstehend angegebenen ausführlichen Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen besser verständlich werden, die nicht als die Erfindung einschränkend anzusehen sind, die in den beiliegenden Ansprüchen beschrieben wird. Es zeigen: Fig. 1 schematisch eine Verlitzvorrichtung in einer perspektivischen Ansicht; Fig. 2A ein Detail A gemäss Fig. 1 ; Fig. 2B schematisch eine Verlitzvorrichtung von vorne; Fig. 3 schematisch eine Ausführungsform eines Kabels in einer perspektivischen Ansicht. Der Mantel und der Füllstoff sind an einem Ende des Kabels teilweise entfernt, um den Füllstoff und die verlitzte Leiterseele zu zeigen; Fig. 4 ein Detail B gemäss Fig. 3 ; Fig. 5 eine Schnittansicht C des Kabels gemäss Fig. 3 ; Fig. 6 eine Schnittansicht einer Ausführungsform eines Kabels; Fig. 7 eine Schnittansicht einer Ausführungsform eines Kabels; Fig. 8 schematisch eine Ausführungsform eines Kabels in einer perspektivischen Ansicht. Ein Teil des Kabelmantels wurde entfernt, um die verlitzte Leiterseele zu zeigen; Fig. 9 eine Schnittansicht D des Kabels gemäss Fig. 8 ; Fig. 10 (a) ein Schnittbild eines herkömmlichen verlitzten Leiters und (b) den Umriss des Schnittbilds; Fig. 11 (a) ein Schnittbild eines verlitzten Leiters gemäss der Erfindung und (b) den Umriss des Schnittbilds; Fig. 12 (a) ein Schnittbild eines verlitzten Leiters gemäss der Erfindung und (b) den Umriss des Schnittbilds.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

[0035] Die vorstehende Kurzdarstellung, sowie die folgende ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen, werden nach dem Durchlesen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen besser verständlich werden. Zum Zweck der Erläuterung der Erfindung wird derzeit eine Ausführungsform bevorzugt, bei der die gleichen Bezugszeichen in allen verschiedenen Ansichten der Zeichnungen ähnliche Teile darstellen, wobei es sich jedoch versteht, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten spezifischen Verfahren und Mittel eingeschränkt ist.

[0036] Fig. 1 zeigt schematisch eine Verlitzvorrichtung 20 zur Herstellung einer verlitzten Leiterseele mit 19 Drähten in einer perspektivischen Ansicht. Fig. 2A zeigt ein Detail A aus Fig. 1 . Die Verlitzvorrichtung 20 umfasst mindestens eine Legscheibe 22, welche die getrennten Drähte der ersten Art 5 und die Drähte der zweiten Art 6, die aus einer Drahtzuführung 21 durch die Öffnungen 23 kommen, bis zu einem Schliesswerkzeug 24 führt, wo sie zu einem verlitzten Draht zusammengefügt werden. Die Drähte der ersten Art 5 und der zweiten Art 6 der äussersten Schicht sind abwechselnd angeordnet, wie in Fig. 2B zu sehen. Der Draht der ersten Art 5 weist einen Radius R1 auf, der grösser ist als der Radius R2 des Drahts der zweiten Art 6. Das Konzept, das zur Ausrichtung der Drähte 5, 6 verwendet wird, ist ähnlich wie ein möglichst dicht gepacktes hexagonales Gitter aus Zylindern. Wie in Fig. 2A gezeigt, sind der mittlere Draht und die umgebende erste Schicht sechs Drähte der ersten Art 5 (Drähte mit unschraffierten Querschnitten in dieser Figur), die nur geringfügig verformt werden können. In Fig. 2 bis 9 sind nur geringfügig verformte Drähte schematisch mit kreisförmigen Querschnitten angedeutet, was angibt, dass sie einen kreisförmigen Querschnitt oder nur einen geringfügig verformten Querschnitt aufweisen können. Die äussere (zweite) Schicht von Drähten besteht aus sechs Drähten der ersten Art 5 (die geringfügig verformbar sind) und aus sechs verformten Drähten der zweiten Art 6 ́ (schraffiert), die abwechselnd positioniert sind. Die Drähte der ersten Art 5 der zweiten Schicht sind im Wesentlichen derart positioniert, dass jeder davon in Oberflächenkontakt mit zwei Drähten der ersten Art 5 der ersten Schicht von Drähten steht. Die verformten Drähte der zweiten Art 6 ́ der zweiten Schicht sind im Wesentlichen derart positioniert, dass sie in Oberflächenkontakt mit nur einem Draht der ersten Art 5 der ersten Schicht von Drähten und mit zwei Drähten der ersten Art 5 der äussersten Schicht stehen.

[0037] Fig. 3 zeigt ein Leiterkabel 1 mit einer verlitzten Seele 2, einem Füllstoff 3 und einem Mantel 4. Der Mantel 4 sowie der Füllstoff 3 wurden zum Teil entfernt, um den inneren Aufbau des Kabels sichtbar zu machen. Die verlitzte Seele weist einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt auf und besteht aus insgesamt 19 einzelnen Drähten, wie in Fig. 5 zu sehen. Fig. 4 zeigt ein Detail B gemäss Fig. 3 und bildet ab, dass der Füllstoff nicht nur die ansonsten hohlen Zwischenräume 10 (gewöhnlich auch als Zwickel oder Zwischenräume bezeichnet) im Innern der verlitzten Seele 2 zwischen den einzelnen Drähten ausfüllen kann, sondern auch mindestens teilweise die äussere Oberfläche der verlitzten Seele 2 überziehen kann. Der Mantel kann eine oder mehrere konzentrische Schichten umfassen. Fig. 5 zeigt den Querschnitt C gemäss Fig. 3 und bildet eine mögliche Ausführungsform einer verlitzten Seele 2 sowie eines möglichen Leiterkabels 1 gemäss der Erfindung ab. Die verlitzte Seele 2 umfasst einen mittleren Draht 7, der ein Draht der ersten Art 5 mit einem Radius R1 ist, der geringfügig verformbar ist. Dieser mittlere Draht 7 ist von einer ersten im Wesentlichen hexagonal gestalteten Schicht von sechs Drähten der ersten Art 5 umgeben, die schraubenförmig um den mittleren Draht 7 herum gewickelt sind, der geringfügig verformt sein kann. Angrenzend an und konzentrisch zu dieser ersten Schicht von Drähten befindet sich eine zweite im Wesentlichen hexagonal gestaltete Schicht von Drähten. Die sechs Drähte in den sechs Eckpositionen (Knoten) der zweiten hexagonal gestalteten Schicht sind verformte Drähte der zweiten Art 6 ́, wohingegen die sechs Drähte zwischen den Eckpositionen (Knoten) Drähte der ersten Art 5 sind, die ebenfalls geringfügig verformbar sind. Somit ist die Anordnung der verlitzten Seele 21 + 6 + (6 + 6). Wie in Fig. 5 zu sehen, sind alle Zwischenräume 10 zwischen den Drähten mit dem Füllstoff 3 ausgefüllt, wobei es sich um ein Fett und/oder ein Öl und/oder ein Gel und/oder einen Kunststoff handeln kann.

[0038] Fig. 6 zeigt eine andere Ausführungsform eines leitenden Kabels, das eine verlitzte Seele 2, einen Füllstoff 3 und einen Mantel 4 umfasst. Es kann auch einen Füllstoff 3 umfassen, der sich in den Zwischenräumen 10 zwischen den einzelnen Drähten der verlitzten Seele 2 und zwischen der verlitzten Seele und dem Mantel 2 befindet. Die verlitzte Seele 2 umfasst einen mittleren Draht 7 und zwei konzentrische und im Wesentlichen hexagonal gestaltete Schichten von Drähten, die um den mittleren Draht 7 herum gewickelt sind, von denen alle Drähte der ersten Art 5 sind, die geringfügig verformt sein können. Analog zu der zuvor beschriebenen Ausführungsform mit zwei Schichten sind die Drähte in den Knoten der äussersten (dritten) hexagonalen Schicht gecrimpte Drähte der zweiten Art 6 ́, wohingegen alle anderen Drähte der dritten hexagonalen Schicht Drähte der ersten Art 5 sind, was zu einer Anordnung 1 +6 + 12 + (12 + 6) führt.

[0039] Fig. 7 zeigt eine dritte Ausführungsform der Erfindung mit vier konzentrischen, im Wesentlichen hexagonalen Schichten von Drähten mit der Anordnung 1 +6 + 12 + 18 + (18 + 6). Wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen sind die sechs Knoten der äussersten Schicht durch verformte Drähte der zweiten Art 6 ́ eingenommen. Zusätzlich können die zwölf Drähte der ersten Art 5 ́ in der äussersten Schicht, die neben den sechs Drähten der zweiten Art 6 ́ liegen, durch Anwenden eines teilweisen Abplattungs- oder Crimpprozesses erheblich verformt werden. Somit kann die Annäherung des Querschnitts der verlitzten Seele an eine Kreisform verbessert werden. Derartige teilweise Verformungsprozesse der Drähte der ersten Art 6 können ausgeführt werden, bevor die Drähte in ein Schliesswerkzeug eintreten, und/oder während sie in ein Schliesswerkzeug eintreten, und/oder während sie sich im Innern eines Schliesswerkzeugs befinden, und/oder wenn sie ein Schliesswerkzeug verlassen, und/oder nachdem sie ein Schliesswerkzeug verlassen haben.

[0040] Fig. 8 zeigt eine andere Ausführungsform eines Leiterkabels, bei welcher der Füllstoff 3 nur auf die Zwischenräume (Zwickel) zwischen den einzelnen Drähten eingeschränkt ist. Wie im Querschnitt D zu sehen, der in Fig. 9 gezeigt wird, steht der Mantel 4 im Wesentlichen in direktem Kontakt mit der ganzen peripheren Oberfläche des verlitzten Leiters, einschliesslich der Zwischenrillen. Erfindungsgemäss kann diese Art von Mantel für alle zuvor beschriebenen Arten/Ausführungsformen von verlitzten Seelen verwendet werden.

[0041] Fig. 10 zeigt eine Litze von 19 Drähten aus dem Stand der Technik, die einen mittleren Draht 7, sechs Drähte einer ersten (inneren) Schicht und zwölf Drähte einer zweiten (äusseren) Schicht, die um den mittleren Draht 7 auf nicht hexagonale Art und Weise verdrillt sind, umfasst, was zu einem im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt führt. Wie in der Mikrographie (a) und auch im Umriss (b) zu sehen, sind die Zwischenräume 10 zwischen den Drähten relativ gross.

[0042] Fig. 11 zeigt eine Litze aus 19 Drähten gemäss der Erfindung, bei der das Füllmaterial nicht zu sehen ist. Die Litze umfasst nur zwei verschiedene Drahtarten, was die Herstellung erheblich leichter macht, als wenn drei verschiedene Drahtarten verwendet werden. Der mittlere Draht 5 ́, 7 und die anderen Drähte 5 ́, ausser denen Drähten 6 ́ in den sechs Knoten der hexagonalen zweiten Schicht, bestehen aus verformtem Draht der ersten Art, der durch radiale Kompression verformt wurde. Die gesamte Litze wurde in der radialen Richtung komprimiert, was zu Verformungen der Querschnitte der einzelnen Drähte führt. Derartige Drähte des verlitzten Leiters sind stabil ausgerichtet. Wie z.B. in dem Umriss (b) zu sehen, umfasst diese Art von Litze auch eine dichte Packung mit relativ geringem Gesamtzwischenraum 10.

[0043] Fig. 12 (a) zeigt einen anderen verlitzten Leiter gemäss der Erfindung. Die Litze besteht aus 19 Drähten, einschliesslich eines mittleren Drahts 7 und sechs Drähten 5 ́ mit dem gleichen Durchmesser wie der mittlere Draht 7 in einer ersten Schicht. Ferner umfasst der verlitzte Leiter eine zweite (äusserste) Schicht, die sechs Drähte 6 ́ mit einem Durchmesser, der kleiner als der Durchmesser des mittleren Drahts 7 ist, und sechs verformte Drähte 8 ́ einer dritten Drahtart mit einem Durchmesser, der grösser als der Durchmesser des mittleren Drahts 7 ist, umfasst. Die gesamte Litze wurde in der radialen Richtung komprimiert, was zu Verformungen der Querschnitte der einzelnen Drähte führt. Die Drähte dieser Art von verlitztem Leiter sind stabil ausgerichtet. Wie es beispielsweise auch im Umriss (b) zu sehen ist, umfasst diese Art von Litze eine dichte Packung mit relativ geringem Gesamtzwischenraum 10.

BEZUGSZEICHENLISTE

[0044] 1 Kabel 2 Verlitzter Leiter (Bündel dünner Drähte) 3 Dichtungsmittel (Füllmaterial) 4 Mantel 5 Draht der ersten Art (dünner einzelner Draht) 6 Draht der zweiten Art (dünner einzelner Draht) 5 ́ Verformter Draht der ersten Art 6 ́ Verformter Draht der zweiten Art 7 Mittlerer Draht 8 ́ Verformter Draht der dritten Art 10 Zwischenräume 20 Verlitzvorrichtung 21 Drahtzuführung 22 Legscheibe (Drahtführung) 23 Öffnungen 24 Schliesswerkzeug

Claims (18)

1. Verlitzter Leiter (2), umfassend: a. eine spezifische Anzahl von Drähten einer ersten Art (5), die, wenn man einen Querschnitt des verlitzten Leiters betrachtet, in einem hexagonalen Muster um einen mittleren Draht herum in mindestens zwei Schichten angeordnet sind, b. wodurch die Drähte, die an den Knoten des hexagonalen Musters angeordnet sind, Drähte einer zweiten Art (6) sind, die im Prinzip einen kleineren Durchmesser aufweisen als die Drähte der ersten Art; c. und wobei die Zwischenräume (10) zwischen den ersten und den zweiten Drähten mit einem Dichtungsmittel (3) ausgefüllt sind.

2. Verlitzter Leiter (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drähte der ersten (5) und der zweiten (6) Art in dem verlitzten Leiter (2) einen nicht kreisförmigen Querschnitt aufweisen.

3. Verlitzter Leiter (2) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der nicht kreisförmige Querschnitt aus einem Verformungsprozess ergibt, indem der Leiter durch ein Schliesswerkzeug (24) gezogen wird.

4. Verlitzter Leiter (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drähte der ersten Art (5) vor dem Verlitzen einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen.

5. Verlitzter Leiter (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drähte der zweiten Art (6) vor dem Verlitzen einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen.

6. Verlitzter Leiter (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum (10) von 2% bis 20% der Querschnittsfläche einnimmt.

7. Verlitzter Leiter (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drähte der zweiten Art (6, 6 ́) jeweils drei Kontaktzonen aufweisen, mit denen sie mit benachbarten Drähten der ersten Art (5, 5 ́) interagieren.

8. Verlitzter Leiter (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drähte der ersten Art (5 ́) in dem verlitzten Leiter einen allgemein hexagonalen Querschnitt aufweisen.

9. Verlitzter Leiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drähte der ersten Art (5, 5 ́) der äusseren Schicht durch Drähte einer dritten Art (8 ́) ersetzt werden, wobei die Drähte der dritten Art (8 ́) im Prinzip einen grösseren Durchmesser aufweisen als die Drähte der ersten Art (5, 5 ́).

10. Verlitzter Leiter (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drähte der ersten Art (5) einen Durchmesser in dem Bereich von 0,05 mm bis 3,0 mm aufweisen.

11. Verlitzter Leiter (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drähte der zweiten Art (6) einen Durchmesser aufweisen, der in dem Bereich des 0,5 bis 0,95-fachen des Durchmessers der Drähte der ersten Art (5) liegt.

12. Verlitzter Leiter (2) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Drähte der dritten Art (8 ́) einen Durchmesser aufweisen, der in dem Bereich des 1,02 bis 1,2-fachen des Durchmessers der Drähte der ersten Art (5) liegt.

13. Verlitzter Leiter (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungsmittel (3) ein Fett und/oder ein Öl und/oder ein Kunststoffmaterial ist.

14. Verlitzter Leiter (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass seine äussere Oberfläche mit einem Mantel (4) überzogen ist, der mindestens eine Schicht eines elektrisch isolierenden Materials umfasst.

15. Verlitzter Leiter (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er insgesamt 19 oder 37 oder 61 Drähte (5, 5 ́, 6, 6 ́) umfasst.

16. Verlitzter Leiter (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drähte der ersten und/oder der zweiten Art (5, 5 ́, 6, 6 ́) aus einem Material aus der Gruppe der folgenden Materialien bestehen: Aluminium, Aluminiumlegierung, Kupfer, Kupferlegierung.

17. Verlitzter Leiter (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drähte der zweiten Art (6) aus einem Material bestehen, das einen anderen Elastizitätsmodul aufweist als das Material, aus dem die Drähte der ersten Art (5) bestehen.

18. Verlitzter Leiter (2) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Elastizitätsmodul der Drähte der zweiten Art (6) geringer ist als der Elastizitätsmodul der Drähte der ersten Art (5).