DE102006025269A1

DE102006025269A1 - Flexible electrical cable

Info

Publication number: DE102006025269A1
Application number: DE200610025269
Authority: DE
Inventors: Ferdinand Grögl; Thomas Mann
Original assignee: Nexans SA
Current assignee: Nexans SA
Priority date: 2006-05-31
Filing date: 2006-05-31
Publication date: 2007-12-06
Also published as: EP1863040A2; EP1863040A3

Abstract

Es wird eine flexible elektrische Leitung mit mindestens zwei elektrischen Adern (1, 2, 3) angegeben, von denen jede einen von einer Isolierung (4) umgebenen Litzenleiter (5) aufweist und die in einer Seele (7) zusammengefaßt sind, welche von einer Schutzhülle umgeben ist. Die Schutzhülle weist eine die Seele (7) umgebende Schicht (8) aus ungesintertem Polytetrafluorethylen auf, über der ein dieselbe fest umschließendes Geflecht (9) aus hochfesten und abriebfesten Fäden mit einer optischen Bedeckung von mindestens 90% angebracht ist.It is a flexible electrical line with at least two electrical wires (1, 2, 3) indicated, each of which has a stranded conductor (5) surrounded by an insulation (4) and which are combined in a soul (7), which of a Protective cover is surrounded. The protective cover has a layer (8) of unsintered polytetrafluoroethylene surrounding the core (7), over which a braiding (9) of high-strength and abrasion-resistant threads with an optical coverage of at least 90% is fixed.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine flexible elektrische Leitung mit mindestens zwei elektrischen Adern, von denen jede einen von einer Isolierung umgebenen Litzenleiter aufweist und die in einer Seele zusammengefaßt sind, welche von einer Schutzhülle umgeben ist ( DE 100 36 610 A1 ).The invention relates to a flexible electrical line with at least two electrical wires, each of which has a stranded conductor surrounded by an insulation and which are combined in a soul, which is surrounded by a protective cover ( DE 100 36 610 A1 ).

Derartige flexible Leitungen können beispielsweise als Verbindungsleitungen zwischen ortsveränderlichen Verbrauchern und einer Spannungs- bzw. Signalquelle eingesetzt werden. Sie dienen dann beispielsweise als Verbindungsleitungen für Kräne, Werkzeugmaschinen und Roboter. Die Leitungen können aber auch in der Medizintechnik oder als Verbindungsleitungen in Kraftfahrzeugen verwendet werden. Sie sollen bei allen möglichen Anwendungen mechanisch hoch belastbar sein und in einem weiten Temperaturbereich flexibel bleiben, der beispielsweise zwischen –90°C und +200°C liegt.such flexible cables can For example, as connecting lines between portable Consumers and a voltage or signal source can be used. They then serve, for example, as connecting lines for cranes, machine tools and robots. The lines can but also in medical technology or as connecting cables in Motor vehicles are used. They should be at all possible Applications are mechanically high load capacity and in a wide temperature range remain flexible, for example, between -90 ° C and + 200 ° C.

Die bekannte Leitung nach der eingangs erwähnten DE 100 36 610 A1 ist für den Einsatz in Schleppketten bestimmt. Die Isolierung der Adern ist zweischichtig ausgeführt. Die beiden Schichten bestehen aus unterschiedlichen Materialien auf der Basis von Polypropylen. Die beiden miteinander verseilten Adern sind von einem die Zwickel zwischen denselben ausfüllenden Innenmantel umgeben. Über dem Innenmantel ist ein äußerer Mantel aus einem hochwertigen Isoliermaterial angeordnet. Er besteht beispielsweise aus einem thermoplastischen Elastomer.The well-known line after the above-mentioned DE 100 36 610 A1 is intended for use in drag chains. The insulation of the wires is designed in two layers. The two layers are made of different materials based on polypropylene. The two stranded cores are surrounded by a gusset between them filling inner sheath. Over the inner jacket, an outer jacket made of a high-quality insulating material is arranged. It consists for example of a thermoplastic elastomer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs beschriebene Leitung so zu gestalten, daß sie in einem weiten Temperaturbereich einsetzbar ist, eine hohe mechanische Festigkeit hat, abriebfest ist und preiswert hergestellt werden kann.Of the Invention is based on the object described above To shape the line so that it can be used in a wide temperature range, a high mechanical Has strength, is abrasion resistant and can be manufactured inexpensively can.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Schutzhülle eine die Seele umgebende Schicht aus ungesintertem Polytetrafluorethylen aufweist, über der ein dieselbe fest umschließendes Geflecht aus hochfesten und abriebfesten Fäden mit einer optischen Bedeckung von mindestens 90% angebracht ist.These Task is according to the invention solved by that the cover a layer of unsintered polytetrafluoroethylene surrounding the core has, over the one tightly enclosing the same Braid made of high-strength and abrasion-resistant threads with an optical covering of at least 90%.

Die Schutzhülle dieser Leitung besteht im wesentlichen aus ungesintertem Polytetrafluorethylen (PTFE). Diese PTFE-Schicht ist nahezu vollständig von einem ebenfalls zur Schutzhülle gehörenden hochfesten und abriebfesten Geflecht umgeben. Durch das PTFE kann die Leitung unter allen denkbaren Umweltbedingungen eingesetzt werden, da dieses Material gegen alle bekannten Materialien beständig ist, und zwar in einem großen Temperaturbereich von beispielsweise –90°C bis +200°C. Die Leitung ist trotz des an sich als steif bekannten Materials „PTFE" hoch flexibel, da die die Seele umgebende Schicht aus ungesintertem und daher noch relativ weichem PTFE besteht. Dadurch bedingt können die hochfesten und abriebfesten Fäden des Geflechts die PTFE-Schicht sehr fest umschließen, wobei sich die Fäden in die Schicht eindrücken können und dann quasi in das PTFE eingebettet sind. Die Leitung ist durch das Geflecht außerdem insgesamt gegen mechanische Belastungen, insbesondere gegen Abrieb, geschützt.The cover This line consists essentially of unsintered polytetrafluoroethylene (PTFE). This PTFE layer is almost completely of a too cover belonging high-strength and abrasion-resistant braid surrounded. Through the PTFE, the line be used under all conceivable environmental conditions, since this Material resistant to all known materials, in one huge Temperature range of for example -90 ° C to + 200 ° C. The line is despite the in itself known as rigid material "PTFE" highly flexible, since the soul surrounding layer made of unsintered and therefore still relatively soft PTFE. Thereby conditionally the high strength and abrasion resistant threads of the braid the PTFE layer enclose very tight where are the threads press in the layer can and then almost embedded in the PTFE. The line is through the braid as well altogether against mechanical loads, in particular against abrasion, protected.

Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in den Zeichnungen dargestellt.embodiments of the subject invention are shown in the drawings.

Es zeigen:It demonstrate:

1 einen Querschnitt durch eine Leitung nach der Erfindung. 1 a cross section through a conduit according to the invention.

2 eine Seitenansicht der Leitung mit abschnittsweise entfernten Schichten der Schutzhülle. 2 a side view of the line with sections removed layers of the protective cover.

3 und 4 Querschnitte durch gegenüber 1 abgewandelte Leitungen. 3 and 4 Cross sections through opposite 1 modified cables.

Die Leitung nach 1 hat drei miteinander verseilte Adern 1, 2 und 3, von denen jede einen von einer Isolierung 4 umgebenen elektrischen Leiter 5 aufweist. Die Zwischenräume (Zwickel) zwischen den Adern 1, 2 und 3 sind mit aus Isoliermaterial bestehendem Füllmaterial 6 so ausgefüllt, daß sich insgesamt eine Seele 7 mit zumindest annähernd kreisrundem Querschnitt ergibt. Die Seele 7 ist von einer Schutzhülle umgeben, die aus einer Schicht 8 aus ungesintertem PTFE und einem dieselbe umgebenden Geflecht 9 besteht. Über dem Geflecht 9 kann zusätzlich eine dünne Schutzschicht 10 angebracht sein.The line after 1 has three wires twisted together 1 . 2 and 3 each one of which is insulated 4 surrounded electrical conductor 5 having. The gaps (gusset) between the wires 1 . 2 and 3 are filled with insulating material 6 filled so that in total one soul 7 with at least approximately circular cross-section results. The soul 7 is surrounded by a protective cover, which consists of a layer 8th of unsintered PTFE and a surrounding braid 9 consists. Over the network 9 Can additionally a thin protective layer 10 to be appropriate.

Die Leitung soll mindestens zwei Adern haben, die miteinander verseilt sein können. Die Adern können aber auch parallel zueinander in der Seele 7 angebracht sein und dabei beispielsweise in Form einer Flachleitung in einer gemeinsamen Umhüllung miteinander verbunden sein.The cable should have at least two wires that can be stranded together. The veins can also be parallel to each other in the soul 7 be attached and thereby be connected to each other, for example in the form of a flat cable in a common enclosure.

Die Leiter 5 der Adern 1, 2 und 3 sind als flexible Litzenleiter ausgeführt, deren Einzeldrähte aus Kupfer bestehen können. Als Einzeldrähte können aber auch von einer Kupferschicht umgebene Stahldrähte eingesetzt werden. Die Einzeldrähte können um einen hochfesten Kerndraht 11 herum angeordnet sein, der beispielsweise aus einem Chrom/Nickel-Stahl besteht. Ein so gebildeter Litzenleiter kann versilbert oder vernickelt sein.The ladder 5 the veins 1 . 2 and 3 are designed as flexible stranded conductors whose individual wires can be made of copper. As individual wires but also surrounded by a copper layer steel wires can be used. The individual wires can be around a high-strength core wire 11 be arranged around, which consists for example of a chromium / nickel steel. A stranded conductor formed in this way can be silver-plated or nickel-plated.

Die Isolierung 4 der Adern 1, 2 und 3 kann aus einem temperaturbeständigen Isoliermaterial bestehen, wie beispielsweise Ethylentetrafluorethylen (ETFE), Fluorethylenpropylen (FEP), PTFE oder Polyfluoralkoxy (PFA).The insulation 4 the veins 1 . 2 and 3 may be made of a temperature resistant insulating material such as ethylene tetrafluoroethylene (ETFE), fluoroethylene propylene (FEP), PTFE or Po lyfluoroalkoxy (PFA).

Das Füllmaterial 6 kann beispielsweise ein Material auf Basis von Silikon sein und durch Extrusion aufgebracht sein. In den Zwickeln zwischen den Adern 1, 2 und 3 kann aber auch aus PTFE bestehendes Füllgarn angeordnet sein.The filling material 6 For example, it may be a silicone based material and applied by extrusion. In the gussets between the veins 1 . 2 and 3 but can also be arranged PTFE existing filling yarn.

Die Schicht 8 besteht mit Vorteil aus mindestens einer bandförmigen Folie aus ungesintertem PTFE, die überlappend um die Seele 7 herumgewickelt ist, und zwar vorzugsweise mit einer Überlappung von etwa 50%. Es können aber auch zwei oder mehr Folien für die Schicht 8 verwendet werden. Im Ausführungsbeispiel nach 2 sind zwei Folien 12 und 13 aus ungesintertem PTFE für die Schicht 8 eingesetzt, die mit Überlappung um die Seele 7 bzw. um die zuvor aufgebrachte Folie herumgewickelt sind. Die beiden Folien 12 und 13 können entsprechend 2 mit gleichem Wickelsinn aufgewickelt sein. Dabei werden zweckmäßig die Überlappungsbereiche der unteren Folie 12 durch die darüber liegende Folie 13 so abgedeckt, daß die Überlappungsbereiche beider Folien in axialer Richtung gegeneinander verschoben sind. Die beiden Folien 12 und 13 können aber auch mit entgegengesetztem Wickelsinn aufgewickelt werden. Sie haben beispielsweise eine zwischen 25 μm und 200 μm liegende Dicke. Ihre Breite kann zwischen 1,5 mm und 5,0 mm liegen. Sie können aber beispielsweise bei großen Verseildurchmessern auch wesentlich breiter sein, beispielsweise bis zu 80 mm.The layer 8th is advantageously made of at least one band-shaped sheet of unsintered PTFE, which overlaps around the soul 7 around, preferably with an overlap of about 50%. But it can also be two or more films for the layer 8th be used. In the embodiment according to 2 are two slides 12 and 13 made of unsintered PTFE for the layer 8th used that overlap with the soul 7 or are wrapped around the previously applied film. The two slides 12 and 13 can accordingly 2 be wound up with the same sense of winding. In this case, the overlap areas of the lower film are useful 12 through the overlying film 13 Covered so that the overlapping areas of both films are shifted in the axial direction against each other. The two slides 12 and 13 but can also be wound up with opposite winding sense. For example, they have a thickness lying between 25 μm and 200 μm. Their width can be between 1.5 mm and 5.0 mm. But they can also be much wider, for example, with large diameters, for example, up to 80 mm.

Das Geflecht 9 aus hochfesten Fäden wird unter fester Anlage an der Schicht 8 aus ungesintertem PTFE aufgebracht, und zwar vorzugsweise so, daß die Fäden zumindest geringfügig in die äußere Folie 13 der Schicht 8 eindringen. Das Geflecht 9 ist so dicht ausgeführt, daß sich eine optische Bedeckung der Schicht 8 von mindestens 90% ergibt. Die optische Bedeckung liegt mit Vorteil bei 93% bis 95%. Die Fäden des Geflechts 9 bestehen beispielsweise aus einem Aramidgarn, das von einer Hülle aus gegen hohe Temperaturen beständigem Material, insbesondere PEEK (Polyetheretherketon), umgeben ist. Statt des Aramidgarns können auch ein Stahldraht oder ein Garn aus Kohlefaser verwendet werden. Der Durchmesser von Aramidgarn kann zwischen 0,1 mm und 0,3 mm liegen. Bei Stahldraht kann er zwischen 0,08 mm und 0,2 mm betragen. Die Hülle kann eine Wandstärke von 50 μm haben. Die Fäden des Geflechts 9 werden zweckmäßig mit einer sehr kurzen Steigung, die einem zwischen 35° und 65° zur Leitungsachse liegenden Flechtwinkel entspricht, auf die Schicht 8 aufgebracht. Der Flechtwinkel beträgt mit Vorteil 54°.The braid 9 made of high-strength threads is under firm attachment to the layer 8th made of unsintered PTFE, preferably so that the threads at least slightly into the outer film 13 the layer 8th penetration. The braid 9 is made so dense that an optical covering of the layer 8th of at least 90%. The optical coverage is advantageously 93% to 95%. The threads of the braid 9 consist for example of an aramid yarn, which is surrounded by a shell of high-temperature resistant material, in particular PEEK (polyetheretherketone). Instead of the aramid yarn, a steel wire or a carbon fiber yarn may be used. The diameter of aramid yarn can be between 0.1 mm and 0.3 mm. For steel wire, it can be between 0.08 mm and 0.2 mm. The shell may have a wall thickness of 50 microns. The threads of the braid 9 are expediently with a very short pitch, which corresponds to a braid angle lying between 35 ° and 65 ° to the line axis, on the layer 8th applied. The braiding angle is advantageously 54 °.

Durch die enge Umschließung der Schicht 8 durch das Geflecht 9 ergibt sich ein feuchtigkeitsdicht abgeschlossener und abriebfester Aufbau der Schutzhülle. Über der so geschaffenen Schutzhülle kann als sehr dünne Schutzschicht 10 ein sogenanntes Nano-Beschichtungsmaterial auf PTFE-Basis aufgebracht sein. Ihre Dicke kann je nach Leitungsdurchmesser zwischen 50 nm und 30 μm, vorzugsweise 20 μm, betragen. Sie kann der zusätzlichen Abdichtung dienen und bietet auch die Möglichkeit einer farblichen Kennzeichnung der Leitung. Dabei kann sie farblos oder auch farbig, vorzugsweise schwarz, ausgeführt sein. Schicht 8, Geflecht 9 und Schutzschicht 10 sind gegen nahezu alle organischen und synthetisch hergestellten Medien, wie Öle, Säuren, Laugen, Kaltreiniger, beständig. Die zusätzliche Schutzschicht 10 kann darüber hinaus auch wasserabweisend ausgeführt sein.Due to the tight enclosure of the layer 8th through the network 9 results in a moisture-proof finished and abrasion resistant construction of the protective cover. Over the thus created protective cover can be used as a very thin protective layer 10 a so-called nano-coating material may be applied based on PTFE. Depending on the diameter of the pipe, its thickness may be between 50 nm and 30 μm, preferably 20 μm. It can serve the additional sealing and also offers the possibility of a colored marking of the line. It may be colorless or colored, preferably black. layer 8th , Braid 9 and protective layer 10 are resistant to almost all organic and synthetically produced media, such as oils, acids, alkaline solutions, cold cleaners. The additional protective layer 10 In addition, it can also be made water-repellent.

Die einzelnen Elemente und Schichten der Leitung nach den 3 und 4 sind analog zu der Leitung nach den 1 und 2 aufgebaut. Die Leitung nach 3 weist vier Adern 14, 15, 16 und 17 mit einem Litzenleiter 5 auf, die um ein zugfestes Kernelement 18 herumverseilt sind. Auch diese Leitung weist einschließlich des Füllmaterials 6 eine zumindest annähernd kreisrunde Seele 7 auf, über welcher die Schicht 8, das Geflecht 9 und gegebenenfalls die Schutzschicht 10 angebracht sind.The individual elements and layers of the pipe after the 3 and 4 are analogous to the line after the 1 and 2 built up. The line after 3 has four wires 14 . 15 . 16 and 17 with a stranded conductor 5 on, which is a tensile core element 18 are twisted around. This line also includes the filling material 6 an at least approximately circular soul 7 on top of which the layer 8th , the braid 9 and optionally the protective layer 10 are attached.

Der im Vorangehenden geschilderte Aufbau der Leitung gilt grundsätzlich auch für die Leitung nach 4. Sie hat drei Adern 19, 20 und 21, von denen jede von einem elektrischen Schirm 22 umgeben ist. Der Schirm 22 kann beispielsweise aus einer überlappt gewickelten, kunststoffkaschierten Metallfolie mit der Metallschicht außen oder auch aus einer Kupferdraht-Umseilung mit einer Oberflächenbedeckung von mindestens 90%, optimal 95%, bestehen. Die geschirmten Adern 19, 20 und 21 sind im verseilten Zustand in Kontakt zueinander. Zur sicheren elektrischen Durchverbindung kann in mindestens einem der Zwickel zwischen den Adern eine Kupferlitze 23 angeordnet sein, die an den beiden Schirmen 22 der benachbarten Adern anliegt. Direkt über dem Verseilband aus den geschirmten Adern 19, 20, 21 kann eine Bewicklung aus einer halbleitenden Kunststofffolie aufgebracht sein. Sie kann aus einer halbleitenden, überlappt gewickelten PTFE-Folie bestehen.The structure of the line described above also applies in principle to the line according to 4 , She has three veins 19 . 20 and 21 each of which is powered by an electric umbrella 22 is surrounded. The screen 22 can for example consist of an overlapped wound, plastic-laminated metal foil with the metal layer outside or even from a copper wire umseilung with a surface coverage of at least 90%, optimally 95% exist. The shielded wires 19 . 20 and 21 are in the stranded state in contact with each other. For secure electrical connection can in at least one of the gusset between the wires a copper wire 23 be arranged at the two screens 22 adjacent to the adjacent wires. Directly above the stranded wire from the shielded wires 19 . 20 . 21 For example, a winding made of a semiconductive plastic film can be applied. It can consist of a semiconducting, overlap-wound PTFE film.

Über den verseilten Adern 19, 20 und 21 ist eine Isolierschicht 24 angeordnet, die entweder aus einer mehrlagigen Bewicklung aus Kunststofffolien, z. B. gesinterte und oder ungesinterte PTFE-Folien, oder aus einer extrudierten Schicht, z. B. aus Silikon, bestehen kann. Die Isolierschicht 24 stellt eine definierte Spannungsfestigkeit zwischen den Schirmen 22 der Adern 19, 20 und 21 und einem Gesamtschirm 25 sicher, der über der Isolierschicht 24 angebracht ist. Der Gesamtschirm 25 kann beispielsweise als Kupferdrahtgeflecht mit einer optischen Bedeckung von mindestens 85%, optimal 90%, ausgeführt sein. Über dem Gesamtschirm 25 ist die aus der Schicht 8 und dem Geflecht 9 bestehende Schutzhülle angeordnet. Auch hier kann die zusätzliche Schutzschicht 10 angebracht sein.Over the stranded wires 19 . 20 and 21 is an insulating layer 24 arranged, which consists either of a multilayer winding of plastic films, for. As sintered and or unsintered PTFE films, or from an extruded layer, for. B. silicone, may exist. The insulating layer 24 provides a defined dielectric strength between the screens 22 the veins 19 . 20 and 21 and a total screen 25 sure, that over the insulating layer 24 is appropriate. The overall screen 25 can for example be designed as a copper wire mesh with an optical coverage of at least 85%, optimally 90%. Above the overall screen 25 is the one out of the shift 8th and the braid 9 existing protective cover arranged. Again, the extra protective layer 10 to be appropriate.

Die Leitung nach der Erfindung kann insbesondere in der Ausführungsform nach 4 beispielsweise als Hochtemperatur-Sicherheitsleitung für Hybridantriebe von Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, z. B. als Hochspannungsmotor- oder Generatorleitung oder in 2-adriger flacher Form als Hochspannungsbatterieleitung. Die in der Leitung vorhandenen Aderschirme können für Schutzleitersysteme oder auch für spezielle Sensorsysteme mit einer angelegten Niedervolt-Hilfsspannung eingesetzt werden. Bei Verletzung der Leitung, z. B. bei einem Durchstechen, führt ein Kurzschluß zwischen den Schirmen der Leitung zu einem sicheren Abschaltvorgang. Durch die Einzeladerschirmung ist auch jede Phase der Leitung sicher geschützt.The line according to the invention, in particular in the embodiment according to 4 For example, as a high-temperature safety line for hybrid drives of motor vehicles are used, for. B. as Hochspannungsmotor- or generator line or in 2-wire flat form as high voltage battery line. The wire shields in the cable can be used for protective conductor systems or for special sensor systems with an applied low-voltage auxiliary voltage. In case of violation of the line, z. B. in a puncture, a short circuit between the screens of the line leads to a safe shutdown. The single core shielding ensures that every phase of the cable is safely protected.

Claims

Flexible electric wire having at least two electrical wires, each of which has a stranded conductor surrounded by an insulation and which are combined in a soul, which is surrounded by a protective sheath, characterized in that the protective sheath a the soul ( 7 ) surrounding layer ( 8th ) of unsintered polytetrafluoroethylene, over which the same firmly enclosing braid ( 9 ) made of high-strength and abrasion-resistant threads with an optical coverage of at least 90%.

Cable according to claim 1, characterized in that the layer ( 8th ) consists of unsintered polytetrafluoroethylene of at least one band-shaped film which overlaps around the soul ( 7 ) is wrapped around.

Cable according to claim 1, characterized in that the layer ( 8th ) of unsintered polytetrafluoroethylene from at least two tape-shaped films ( 12 . 13 ), which overlap around the soul ( 7 ) or are wrapped around the respective previously applied film.

Cable according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the wires ( 1 . 2 . 3 ) are stranded together.

Lead according to one of Claims 1 to 3, characterized that the Veins in a common cladding are arranged parallel next to each other.

Cable according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the films ( 12 . 13 ) are applied with the same sense of winding, wherein the overlapping areas of the respective inner film are covered by the respectively overlying film.

Cable according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the films ( 12 . 13 ) are applied in opposite Wickelsinn.

Cable according to one of claims 1 to 7, characterized in that the braid ( 9 ) has a braid angle which is between 35 ° and 65 °, preferably at 50 °.

Cable according to one of claims 1 to 8, characterized in that above the soul ( 7 ) an overall electrical screen ( 25 ) is attached.

Cable according to one of Claims 1 to 9, characterized in that above the braid ( 9 ) an additional protective layer ( 10 ), which has a layer thickness between 10 nm and 30 μm, preferably 20 μm.

Cable according to Claim 10, characterized in that the protective layer ( 10 ) is colorless.

Cable according to Claim 10, characterized in that the protective layer ( 10 ) is executed in color, preferably black.