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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kabel und insbesondere auf ein abgeschirmtes elektrisches Kabel.
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3 zeigt ein bekanntes Kabel, das der Norm DIN (= Deutsche Industrienorm) VDE (= Verband der Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik) 0250-204 für eine isolierte Starkstromleitung entspricht.
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Das Kabel 300 weist einen Mantel 301 aus PVC (= Polyvinylchlorid), eine Abschirmung 302 aus Polyethylen, das einseitig mit Aluminium beschichtet ist, einen Beidraht 303 aus Kupfer, eine Zwickelfüllung 304 aus beispielsweise Kreide, einen Phasenleiter 305 aus Kupfer mit einer Isolation 306 aus PVC, einen Neutralleiter 307 aus Kupfer mit einer Isolation 308 aus PVC und einen Schutzleiter 309 aus Kupfer mit einer Isolation 310 aus PVC auf.
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Der Beidraht 303 dient zur Erdung der Abschirmung 302. Mit der Zwickelfüllung 304 wird unter anderem die Beanspruchung des Kabels 300 beispielsweise bei einem Einziehen des Kabels 300 in Kabelschächte und bei starken Richtungsänderungen, wie zum Beispiel Krümmungen, des Kabels 300 reduziert.
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Ein Nachteil des Kabels 300 von 3 besteht darin, dass das Einbringen der Abschirmung 302 und des Beidrahts 303 in das Kabel 300 ein aufwendiges Herstellungsverfahren erfordert und einen höheren Materialaufwand, z. B. an Kupfer oder anderen Metallen, mit sich bringt.
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Ein weiterer Nachteil des Kabels 300 von 3 besteht darin, dass eine Installation des Kabels 300 mit einem hohen Anklemm- und Verdrahtungsaufwand verbunden ist und ein zusätzlicher Aufbau eines Abschirmungserdungssystems einen Mehraufwand bedeutet.
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Die
DE 102 00 051 A1 beschreibt ein Niederspannungskabel, das einen Mantel, Adern, die mit einer Isolierung ummantelt sind, eine Erdungsader ohne eine Isolierung und einen Füllstoff aus einem Material mit einer hohen elektrischen Leitfähigkeit, der mit der Erdungsader in Kontakt ist, aufweist.
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Ein Nachteil des beschriebenen Niederspannungskabels besteht darin, dass die Erdungsader unzureichend vor einer Beschädigung geschützt ist.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Kabel zu schaffen, das vor eine Beschädigung besser geschützt ist.
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Diese Aufgabe wird durch ein Kabel nach Anspruch 1 gelöst.
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Die Erfindung schafft ein Kabel mit einem Mantel, mindestens zwei voneinander elektrisch isolierten Leitern, die in einer Längsrichtung innerhalb des Mantels verlaufen, einem Schutzleiter, der nicht elektrisch isoliert ist, einer Abschirmung, die einen elektrisch leitfähigen Füllstoff aufweist, der sich innerhalb des Mantels befindet und die mindestens zwei voneinander elektrisch isolierten Leiter und den Schutzleiter zwischen dem Mantel und den mindestens zwei voneinander elektrisch isolierten Leitern und dem Schutzleiter umgibt, wobei der Schutzleiter einen elektrisch leitfähigen Schutzmantel aufweist.
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Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der Schutzleiter besser vor einer Beschädigung, insbesondere einer mechanischen Beschädigung, durch Reibung, Knicken etc. geschützt ist und damit die Betriebssicherheit erhöht ist.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der leitfähige Füllstoff und somit die Abschirmung des Kabels auf eine einfache Art und Weise durch den Schutzleiter geerdet wird.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Abschirmung des Kabels einfach aufgebaut ist, wobei insbesondere auf einen Beidraht verzichtet werden kann, wodurch auch der Anklemm- und Verdrahtungsaufwand reduziert wird.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass wenn ein Kabel durch äußere Einwirkung beschädigt wird, zum Beispiel angebohrt, durch Lebewesen angenagt etc. wird, zuerst ein vorgeschaltetes Schutzelement, zum Beispiel ein Fehlerstromschutzschalter, Leitungsschutzschalter, Spannungsschutzschalter, eine Leitungssicherung etc., ausgelöst wird. Hierdurch können unter anderem Brände mit Personen- und Sachschäden vermieden werden. Bei einer inneren Beschädigung, zum Beispiel einem zu kleinen Krümmungsradius, einer Alterung der Isolation etc., werden die genannten Schutzelemente ebenfalls ausgelöst.
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In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des in Anspruch 1 angegebenen Kabels.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Kabels gemäß der Erfindung ist der elektrisch leitfähige Füllstoff pulverförmig.
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Ein Vorteil dieser bevorzugten Weiterbildung des Kabels gemäß der Erfindung besteht darin, dass ein pulverförmiger Füllstoff in vielen Arten zur Verfügung steht und einfach zu verarbeiten ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des Kabels gemäß der Erfindung ist der elektrisch leitfähige Füllstoff in einem nicht mehr fließfähigen Medium aufgenommen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des Kabels gemäß der Erfindung ist der elektrisch leitfähige Füllstoff ein nicht mehr fließfähiges Medium.
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Ein Vorteil dieser bevorzugten Weiterbildungen des Kabels gemäß der Erfindung besteht darin, dass der Mantel des Kabels üblicherweise bei der Herstellung leichter mit dem elektrisch leitfähigen Füllstoff, hier mit dem nicht mehr fließfähigen Medium, ausgefüllt werden kann und auch bei dauerhafter Verwendung und insbesondere hoher Beanspruchung des Kabels weniger Lücken in dem elektrisch leitfähigen Füllstoff entstehen. Auch verbleibt der elektrisch leitfähige Füllstoff bei dem an den Längsenden des Kabels offenem Mantel in dem Mantel und tritt daraus nicht aus.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des Kabels gemäß der Erfindung ist das nicht mehr fließfähige Medium Kunststoff.
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Ein Vorteil dieser bevorzugten Weiterbildungen des Kabels gemäß der Erfindung besteht darin, dass Kunststoffe in vielen Variationen und mit unterschiedlichen Verformbarkeiten vorliegen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des Kabels gemäß der Erfindung ist der elektrisch leitfähige Füllstoff in einem weniger fließfähigen Medium aufgenommen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des Kabels gemäß der Erfindung ist der elektrisch leitfähige Füllstoff ein weniger fließfähiges Medium.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des Kabels gemäß der Erfindung weist das weniger fließfähige Medium Paste, Fett und/oder Öl auf.
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Ein Vorteil dieser bevorzugten Weiterbildungen des Kabels gemäß der Erfindung besteht darin, dass der Mantel des Kabels üblicherweise bei der Herstellung leichter mit dem elektrisch leitfähigen Füllstoff, hier mit dem weniger fließfähigen Medium, ausgefüllt werden kann und auch bei dauerhafter Verwendung und insbesondere hoher Beanspruchung des Kabels Lücken in dem elektrisch leitfähigen Füllstoff durch ein Nachfließen leichter ausgeglichen werden können.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des Kabels gemäß der Erfindung weist der elektrisch leitfähige Füllstoff Grafit, Ruß, elektrisch leitfähiges Polymer, Metall, Zinkoxid, eine Mischung aus Zinksulfid und Kupfersulfid, Ferrit, ferrithaltigen Zellstoff, Stoffe zur Reduzierung eines magnetischen Felds, Kreide und/oder andere Beistoffe auf.
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Ein Vorteil dieser bevorzugten Weiterbildung des Kabels gemäß der Erfindung besteht darin, dass es eine große Auswahl an elektrisch leitfähigen Füllstoffen gibt.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des Kabels gemäß der Erfindung weist der elektrisch leitfähige Füllstoff ferner brandhemmende und/oder wasserschützende Stoffe auf.
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Ein Vorteil dieser bevorzugten Weiterbildung des Kabels gemäß der Erfindung besteht darin, dass der elektrisch leitfähige Füllstoff als lediglich ein Element auf einfache Weise zusätzlich andere Funktionen übernehmen kann.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des Kabels gemäß der Erfindung weist der elektrisch leitfähige Schutzmantel des Schutzleiters Kunststoff auf.
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Ein Vorteil dieser bevorzugten Weiterbildungen des Kabels gemäß der Erfindung besteht darin, dass Kunststoffe in vielen Variationen und mit unterschiedlichen Leitfähigkeiten vorliegen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des Kabels gemäß der Erfindung weist mindestens der Schutzleiter Einzeldrähte auf.
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Ein Vorteil dieser bevorzugten Weiterbildungen des Kabels gemäß der Erfindung besteht darin, dass das Kabel flexibler ist und insbesondere der Schutzleiter durch seinen leitfähigen Schutzmantel trotzdem vor einem Auseinandergehen oder Bruch seiner Einzeldrähte bewahrt ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des Kabels gemäß der Erfindung sind mindestens die mindestens zwei voneinander elektrisch isolierten Leiter verdrillt.
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Ein Vorteil dieser bevorzugten Weiterbildung des Kabels gemäß der Erfindung besteht darin, dass ein magnetisches Feld, d. h. ein magnetisches Gleich- oder Wechselfeld, weiter reduziert werden kann.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1A und 1B eine Seitenansicht und eine Schnittansicht entlang einer Linie IB-IB' in 1A eines ersten Ausführungsbeispiels eines Kabels gemäß der Erfindung;
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2 eine Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Kabels gemäß der Erfindung; und
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3 ein bekanntes Kabel.
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1A und 1B zeigen eine Seitenansicht und eine Schnittansicht entlang einer Linie IB-IB' in 1A eines ersten Ausführungsbeispiels eines Kabels gemäß der Erfindung. Das Kabel 100 weist einen Mantel 101, einen elektrisch leitfähigen Füllstoff 104, einen eindrähtigen bzw. massiven Phasenleiter 105 mit einer elektrischen Isolation 106, einen massiven Neutralleiter 107 mit einer elektrischen Isolation 108 und einen massiven Schutzleiter 109 mit einem elektrisch leitfähigen Schutzmantel 111 auf.
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Der Phasenleiter 105 mit der elektrischen Isolation 106, der Neutralleiter 107 mit der elektrischen Isolation 108 und der Schutzleiter 109 mit dem elektrisch leitfähigen Schutzmantel 111 erstrecken sich in einer Längsrichtung des Kabels 100 innerhalb des Mantels 101. Der Phasenleiter 105 mit der elektrischen Isolation 106, der Neutralleiter 107 mit der elektrischen Isolation 108 und der Schutzleiter 109 mit dem leitfähigen Schutzmantel 111 sind getrennt voneinander innerhalb des Mantels 101 geeignet angeordnet. Der elektrisch leitfähige Füllstoff 104 ist in der Längsrichtung des Kabels 100 in den Mantel 101 gefüllt und umgibt den Phasenleiter 105 mit der elektrischen Isolation 106, den Neutralleiter 107 mit der elektrischen Isolation 108 und den Schutzleiter 109 mit dem leitfähigen Schutzmantel 111. Der elektrisch leitfähige Füllstoff 104 berührt dabei die elektrischen Isolationen 106 und 108 und den elektrisch leitfähigen Schutzmantel 111 direkt.
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Der elektrisch leitfähige Füllstoff 104 wirkt als eine Abschirmung für die Leiter 105, 107 und evtl. den Schutzleiter 109, mit der unter anderem ohne Last bestehende dominierende elektrische Wechselfelder und durch die Leiter während des Betriebs erzeugte magnetische Wechselfelder abgeschirmt werden. Durch den mit einem elektrisch leitfähigen Schutzmantel 111 versehenen Schutzleiter 109 erfolgt eine Erdung des elektrisch leitfähigen Füllstoffs 104.
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Das Kabel 100 von 1 wird aufgrund der massiven Leiter 105, 109 und 107 im Wesentlichen für Elektroinstallationen verschiedenster Art verwendet.
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2 zeigt eine Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Kabels gemäß der Erfindung. Das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ähnlich aufgebaut wie das erste Ausführungsbeispiel und bei funktionsgleichen Elementen mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Es sind lediglich die Unterschiede der Ausführungsbeispiele beschreiben.
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Im Gegensatz zu dem ersten Ausführungsbeispiel sind der Phasenleiter 105, der Neutralleiter 107 und der der Schutzleiter 109 Litzen, die aus Einzeldrähten aufgebaut sind und mit einer elektrischen Isolation 106 und 108 bzw. einem elektrisch leitfähigen Schutzmantel 111 versehen sind.
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Das Kabel 100 von 2 ist aufgrund der Litzen im Vergleich zu dem Kabel 100 von 1 flexibel und insbesondere für Verlängerungskabel, Anschlusskabel von elektrischen Geräten, wie Stehlampen, Computer, Staubsauger etc., geeignet.
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Bei beiden Ausführungsbeispielen besteht der Mantel 101 vorzugsweise aus PVC und alternativ aus einem anderen Kunststoff oder elektrisch isolierenden Material wie beispielsweise thermoplastischem Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), thermoplastischem Ethylvinylacetat (EVA), Fluorkunststoff, halogenfreiem Material, vernetztem Thermoplast, Naturkautschuk, synthetischem Kautschuk und/oder einem anderen Elastomer. Die elektrischen Isolationen 106 und 108 bestehen vorzugsweise aus PVC und alternativ aus einem anderen Kunststoff oder elektrisch isolierenden Material wie beispielsweise thermoplastischem Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), thermoplastischem Ethylvinylacetat (EVA), Fluorkunststoff, vernetztem Thermoplast, Naturkautschuk, synthetischem Kautschuk und/oder einem anderen Elastomer.
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Der elektrisch leitfähige Schutzmantel 111 des Schutzleiters 109 besteht vorzugsweise aus leitfähigem PVC und alternativ aus einem anderen leitfähigen Kunststoff oder leitfähigen Material wie beispielsweise leitfähigem thermoplastischen Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyamid (PA), wie z. B. Polyamid 12 (PA 12), thermoplastischen Ethylvinylacetat (EVA), Fluorkunststoff, vernetztem Thermoplast, Naturkautschuk, synthetischem Kautschuk und/oder einem anderen Elastomer. Der Schutzmantel 111 weist zur Herstellung seiner elektrisch Leitfähigkeit Grafit, Ruß, elektrisch leitfähiges Polymer, und/oder Metall etc. auf. Der Schutzmantel 111 ist vorzugsweise gefärbt, beispielsweise gelb und grün, um den Schutzleiter 109 als solchen zu kennzeichnen, wie es durch diverse Normen, zum Beispiel VDE-Normen, vorgeschrieben ist.
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Die Leiter 105, 107 und der Schutzleiter 109 bestehen vorzugsweise aus Kupfer und alternativ aus einem anderen Metall, zum Beispiel Aluminium, einer Metalllegierung oder einem elektrisch leitfähigen Material, wie elektrisch leitfähige Kohlenstofffasern etc.
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Der elektrisch leitfähige Füllstoff 104 ist bei einer Alternative der Erfindung pulverförmig und weist vorzugsweise Grafit und alternativ oder zusätzlich Ruß, elektrisch leitfähiges Polymer, Metall, Zinkoxid, eine Mischung aus Zinksulfid und Kupfersulfid, Ferrit, ferrithaltigen Zellstoff, Stoffe zur Reduzierung eines magnetischen Felds, wie magnetische oder magnetisierbare, Stoffe, Kreide und/oder andere bekannte Beistoffe auf.
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Bei weiteren Alternativen der Erfindung ist der elektrisch leitfähige Füllstoff 104 in einem nicht mehr fließfähigen Medium aufgenommen oder ist ein leitfähiges oder mit einem leitfähigen Stoff versetztes nicht mehr fließfähiges Medium. Das nicht mehr fließfähige Medium ist vorzugsweise ein Kunststoff, wie z. B. thermoplastisches Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyamid (PA), wie z. B. Polyamid 12 (PA 12), thermoplastisches Ethylvinylacetat (EVA), Fluorkunststoff, vernetzter Thermoplast, synthetischer Kautschuk und/oder eine anderes Elastomer, und alternativ ein verfestigtes Naturharz, Naturkautschuk etc.
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Bei anderen Alternativen der Erfindung ist der elektrisch leitfähige Füllstoff 104 in einem weniger fließfähigen Medium aufgenommen oder ist ein leitfähiges oder mit einem leitfähigen Stoff versetztes weniger fließfähiges Medium. Das weniger fließfähige Medium ist vorzugsweise eine Paste, Fett, Öl etc.
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Der leitfähige Stoff ist vorzugsweise Grafit und alternativ oder zusätzlich Ruß, Metall, Zinkoxid, eine Mischung aus Zinksulfid und Kupfersulfid, Ferrit, ferrithaltiger Zellstoff, ein Stoff zur Reduzierung eines magnetischen Felds, wie magnetische oder magnetisierbare, Stoffe, Kreide und/oder ein anderer bekannter Beistoffe.
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Bei alternativen Ausführungsbeispielen der Erfindung sind die Leiter 106, 108, 111 des Kabels 100 zur Reduzierung des magnetischen Felds zusätzlich verdrillt.
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Bei weiteren alternativen Ausführungsbeispielen der Erfindung ist das Kabel ein Kabel einer anderen Kabelart, wie zum Beispiel ein Gleichstromkabel, ein Ethernet-Netzwerkkabel (Ethernet), und/oder ein Kabel mit einer anderen Zahl von Leitern, Mänteln und/oder einem anderen Querschnitt, wie zum Beispiel einem kreisförmigen, quadratischen, rechtwinkligen etc. Querschnitt.
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Bei weiteren alternativen Ausführungsbeispielen sind eine oder mehrere Leitungen des Kabels flexibel ausgeführt, wobei die Flexibilität durch Einzeldrähte der Leiter wie in 1 und/oder durch andere Materialien, Querschnitte etc. der Leiter erreicht wird.
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Bei weiteren alternativen Ausführungsbeispielen der Erfindung haben alle Leiter oder ein Teil der Leiter eine gemeinsame Isolation, wie zum Beispiel bandförmig angeordnete Leiter mit einer gemeinsamen PVC-Isolation, und sind von dem Füllstoff umgeben.
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Bei weiteren alternativen Ausführungsbeispielen der Erfindung weist der elektrisch leitfähige Füllstoff zusätzlich brandhemmende, wasserschützende, wie zum Beispiel quellfähige, Stoffe auf. Beispiele dazu sind Glasfaserstücke aus Silizium- oder Boroxid.
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Zum Anschluss der Kabel 100 gemäß der Erfindung an elektrische Geräte, Schaltschränke etc. muss der elektrisch leitfähige Schutzmantel 111 des Schutzleiters 109 mit einer elektrisch isolierenden Hülle oder einem elektrisch isolierenden Schlauch, beispielsweise einem Schrumpfschlauch versehen werden, um Kurzschlüsse etc. zu vermeiden. Eine solche Hülle etc. ist zur Kennzeichnung des Schutzleiters vorzugsweise gefärbt, z. B. gelb und grün.
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Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben ist, ist dieselbe darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.
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Bezugszeichenliste
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- 100, 300
- Kabel
- 101, 301
- Mantel
- 104
- Füllstoff
- 105, 305
- Phasenleiter
- 106, 306
- Isolation
- 107, 307
- Neutralleiter
- 108, 308
- Isolation
- 109, 309
- Schutzleiter
- 111
- Schutzmantel
- 302
- Abschirmung
- 303
- Beidraht
- 304
- Zwickelfüllung
- 310
- Isolation
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Norm DIN (= Deutsche Industrienorm) VDE (= Verband der Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik) 0250-204 [0002]
