DE102017210096A1

DE102017210096A1 - Datenkabel für explosionsgefährdete Bereiche

Info

Publication number: DE102017210096A1
Application number: DE102017210096.6A
Authority: DE
Inventors: Uwe Rudolf; Maik Stratmann; Benedikt Engler
Original assignee: Leoni Kabel GmbH
Current assignee: Bizlink Industry Germany GmbH
Priority date: 2017-06-16
Filing date: 2017-06-16
Publication date: 2018-12-20
Anticipated expiration: 2037-06-17
Also published as: DE102017210096B4; CN110914926A; US20200194145A1; US10930415B2; CN110914926B; WO2018228911A1

Abstract

Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Datenkabel. Ein Ausführungsbeispiel des Datenkabels weist mindestens ein Aderpaar und einen das mindestens eine Aderpaar umhüllenden Kabelmantel auf. Das mindestens eine Aderpaar weist zwei in Längsrichtung des Datenkabels miteinander verseilte Adern auf. Zwischen dem mindestens einen Aderpaar und dem Kabelmantel bestehende Hohlräume sind zumindest teilweise mit einem Füllstoff gefüllt. Der Füllstoff weist eine derartige Viskosität auf, dass er in dem Datenkabel derart haftet, dass er bei einem vorgegebenen Druckunterschied zwischen einem Ende des Datenkabels und einem anderen Ende des Datenkabels zumindest nahezu vollständig in dem Datenkabel verbleibt.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Datenkabel.
Datenkabel zur Übertragung von Daten (nachfolgend zumeist kurz als Datenkabel bezeichnet) kommen in verschiedensten technischen Anwendungen zum Einsatz. Ein Datenkabel ist ein Medium zur Übertragung von Signalen, d.h. die Daten werden für gewöhnlich mit Hilfe von Signalen als Datensignale übertragen. Grundsätzlich kann die Übertragung auf elektrischer Basis (elektrisches Datenkabel), optischer Basis (optisches Datenkabel) oder einer Kombination aus beidem (für gewöhnlich als Hybridkabel, manchmal auch Kombinationskabel bezeichnet) erfolgen.
Ein bekanntes Datenkabel, zum Beispiel mit den Übertragungseigenschaften der Kategorie 6, 6_A oder 7 nach International Electrotechnical Commission (IEC) 61156-5, hat folgenden typischen Aufbau: Es weist vier verseilte Aderpaare auf, wobei jede Ader mit einem geschäumten Dielektrikum versehen ist, das sehr empfindlich auf mechanischen Querdruck reagiert. Jedes Aderpaar ist mit einem elektrischen Schirm, z.B. einem Folienschirm, umhüllt. Die vier geschirmten Aderpaare sind miteinander verseilt. Der Verseilverbund ist mit einem elektrischen Schirm, z.B. einem Flechtschirm, umhüllt. Das Gesamtgebilde wird von einem extrudierten Kabelmantel umhüllt.
Der beschriebene Aufbau verfügt im Querschnitt konstruktionsbedingt über eine erhebliche „Freifläche“, die luftdurchlässig ist. Diese „Freifläche“ führt dazu, dass Luft von einem Ende zum anderen Ende durch das Kabel fließen kann. Dies ist jedoch gerade in explosionsgeschützten Bereichen sowie bei der Verlegung von Kabeln aus explosionsgeschützten Bereichen in nicht explosionsgeschützte Bereiche unerwünscht.
Aus dem Bereich der Starkstromkabel oder der Instrumentationskabel ist ein Verfahren bekannt, um diese „Freiflächen“ erheblich zu reduzieren. Dabei wird eine Füllmischung unter erheblichem Druck auf dem Verseilverbund extrudiert. Dies führt einerseits zur Auffüllung dieser „Freiflächen“ mit der Füllmischung, andererseits werden die entsprechenden Aufbauelemente des Kabels durch den Extrusionsdruck meist erheblich verformt. Dies ist auch notwendig, um die „Freiflächen“, die sich in tieferen Verseillagen und im Zentrum des Verseilverbundes befinden, weitgehend zu schließen.
Für Datenkabel ist diese Verfahrensweise hingegen nicht anwendbar, weil durch eine Extrusion von Füllmischungen unter erhöhtem Druck die geschäumten dielektrischen Isolationsschichten der Datenpaare und/oder die elektrischen Schirme um die Aderpaare irreparabel verformt werden würden. Dies würde zur Verschlechterung bis hin zum Verlust der elektrischen Übertragungseigenschaften von Datenkabeln führen.
Es besteht ein Bedarf an Datenkabeln, die besser geeignet sind, sowohl in explosionsgeschützten Bereichen verlegt werden zu können als auch in solchen Bereichen, die aus explosionsgeschützten Bereichen in nicht explosionsgeschützte Bereiche führen.
Hierfür wird ein Datenkabel bereitgestellt, das mindestens ein Aderpaar und einen das mindestens eine Aderpaar umhüllenden Kabelmantel aufweist. Das mindestens eine Aderpaar weist zwei in Längsrichtung des Datenkabels miteinander verseilte Adern auf. Zwischen dem mindestens einen Aderpaar und dem Kabelmantel bestehende Hohlräume sind zumindest teilweise mit einem Füllstoff gefüllt. Der Füllstoff weist eine derartige Viskosität auf, dass er in dem Datenkabel derart haftet, dass er bei einem vorgegebenen Druckunterschied zwischen einem Ende des Datenkabels und einem anderen Ende des Datenkabels zumindest nahezu vollständig in dem Datenkabel verbleibt. Beispielsweise kann der Füllstoff eine derartige Viskosität aufweisen, dass er in dem Datenkabel derart haftet, dass er bei einem vorgegebenen Druckunterschied zwischen einem Ende des Datenkabels und einem anderen Ende des Datenkabels vollständig in dem Datenkabel verbleibt. Unter einem Aderpaar eines Datenkabels kann hier ein Aderpaar verstanden werden, das sich durch technische Übertragungseigenschaften wie zum Beispiel Impedanz, Dämpfung, Rückflussdämpfung, Nahnebensprechen oder Fernnebensprechen definiert.
Anders ausgedrückt, wird die Viskosität des Füllstoffs derart gewählt, dass der Füllstoff im Datenkabel haftet und bei einem definierten Druckunterschied zwischen den beiden Kabelenden nicht heraus gedrückt wird. Idealerweise ist der Füllstoff leicht im Rahmen der Kabelfertigung verarbeitbar. Der Füllstoff kann ferner eine derartige Viskosität aufweisen, dass es während des Verarbeitungsprozesses des Füllstoffs und/oder im Laufe der Kabelnutzung nicht zu einer Verformung der Aderdielektrika (des jeweiligen Dielektrikums um die Adern) und des geometrischen Aufbaus des mindestens einen Aderpaars (das auch als Datenübertragungspaar bezeichnet werden kann) kommt. Als Füllstoff kann beispielsweise eine (hoch-)viskose Flüssigkeit als Füllstoff eingesetzt werden. Mit Hilfe dieses Füllstoffs können in dem Datenkabel ohne den Einsatz des Füllstoffs bestehende Hohlräume zumindest teilweise gefüllt werden. In Querschnittsansicht des Datenkabels können die Hohlräume auch als „Freiflächen“ oder „Zwickel“ bezeichnet werden.
Mit Hilfe der beschriebenen Ausgestaltung kann als wichtige Eigenschaft des Datenkabels erreicht werden, dass durch das Datenkabel möglichst wenig Gas zwischen verschiedenen Bereichen, beispielsweise den beiden Endes, des Datenkabels ausgetauscht werden kann. Beispielsweise können Gasaustritte aus nichtexplosionsgefährdeten Bereichen in explosionsgefährdete Bereiche über Datenkabel mit höheren Übertragungsraten minimiert oder sogar verhindert werden. Ferner können Gasaustritte aus explosionsgeschützten Bereichen in nichtexplosionsgeschützte Bereiche über Datenkabel mit höheren Übertragungsraten minimiert oder sogar verhindert werden. Dies wird dadurch erreicht, dass Hohlraumvolumina innerhalb des Datenkabels zumindest verringert und idealerweise minimiert werden. Anders ausgedrückt wird eine Kabelkonstruktion bereitgestellt, die nur über geringe oder minimale Hohlraumvolumina (Freiflächen im Kabelquerschnitt) verfügt. Mit Hilfe dieser Kabelkonstruktion kann zudem der Fluss von Wasser oder anderen flüssigen Medien durch das Datenkabel minimiert oder sogar verhindert werden. Bei vielen Anwendungen stellt Wasser im Kabel ein Problem dar. Bei dem Datenkabel kann es sich um ein elektrisches Datenkabel handeln.
Unter der oben genannten Verseilung (auch oftmals als Verdrillung bezeichnet) wird das Gegeneinanderverwinden und das schraubenförmige/wendelförmige Umeinanderwickeln von Fasern oder Drähten verstanden. Bei einer verdrillten Leitung tauschen die einzelnen Leiter eines Stromkreises in ihrem Verlauf ihren Platz zueinander. Bei der Verseilung von Kabeln werden einzelne Drähte, Adern oder Drahtbündel gegeneinander verdrillt. Sie werden schraubenförmig um eine Verseilungsachse / um ein Verseilungszentrum gewickelt. Durch die Verseilung/Verdrillung wird die gegenseitige Beeinflussung von elektrischen Leitern reduziert. Die Verseilung/Verdrillung ist eine wirksame Maßnahme zur Reduktion induktiv eingekoppelter Gegentaktstörungen. In Bezug auf das mindestens eine Aderpaar bedeutet dies, dass die jeweiligen zwei Adern des mindestens einen Aderpaars schraubenförmig in Längsrichtung um eine Verseilungsachse / um ein Verseilungszentrum gewickelt sind.
Das mindestens eine Aderpaar kann zur Datenübertragung ausgebildet sein. Beispielsweise kann jede Ader des mindestens einen Aderpaars jeweils zu Übertragung von Daten ausgebildet sein.
In einem Ausführungsbeispiel ist jede Ader des mindestens einen Aderpaars von einem geschäumten oder massiven Dielektrikum umgeben. In diesem Fall kann der Füllstoff eine derartige Viskosität aufweisen, dass der Füllstoff zwar an dem Dielektrikum anliegt oder haftet aber zumindest nahezu keine Verformung des Dielektrikums um die jeweilige Ader eintritt. Genauer gesagt weist jede Ader ein leitfähiges Element als Leiter auf, welches von einem geschäumten oder massiven Dielektrikum umgeben. Das heißt, jede Ader weist einen Leiter und ein den Leiter umgebendes oder umhüllendes geschäumtes oder massives Dielektrikum auf oder ist daraus gebildet.
Die Wanddicke und/oder der Verschäumungsgrad des jeweiligen Dielektrikums können an den Füllstoff angepasst sein. Das in den ungefüllten Hohlräumen befindliche Gas, z.B. Luft, fließt in die Übertragungseigenschaften des Datenkabels ein. Durch Einbringen des Füllstoffs in die Hohlräume, beispielsweise einer viskosen Flüssigkeit, verändern sich die Übertragungseigenschaften des Datenkabels, beispielsweise die Übertragungseigenschaften des mindestens einen Aderpaars. Dies gilt sowohl für geschäumte als auch für massiv ausgeführte Dielektrika. Um diese Änderung zu minimieren und beispielsweise die im Standard IEC 61156-5 vorgegebenen Übertragungseigenschaften zu erzielen, können die Wanddicke des Dielektrikums und/oder der Verschäumungsgrad entsprechend angepasst werden. Beispielsweise können die Wanddicke des Dielektrikums und/oder der Verschäumungsgrad im Vergleich zu der Wanddicke und/oder dem Verschäumungsgrad bei ungefüllten Hohlräumen verändert werden.
In einer ersten möglichen Ausgestaltung kann das mindestens eine Aderpaar von einem fluiddichten elektrischen Schirm umhüllt sein. Der fluiddichte elektrische Schirm kann derart ausgebildet sein, dass er ein Einbringen des Füllstoffs in einen durch den fluiddichten elektrischen Schirm begrenzten Hohlraum zumindest weitestgehend verhindert. Diese Ausgestaltung kann insbesondere bei geringen Druckunterschieden zwischen den Enden des Datenkabels von bis zu 1 bar als einfache Realisierung eingesetzt werden. Bei derartig geringen Druckunterschieden ist die Durchflussmenge an Gas, z.B. Luft, durch den entsprechenden Hohlraum so gering / nicht derart signifikant. Dies gilt umso mehr, wenn sich der elektrische Schirm, z.B. Folienschirm, dicht an den Verseilverbund des beispielsweise eine elliptische Form aufweisenden Aderpaars anpasst und dadurch der Hohlraum zwischen dem elektrischen Schirm und dem Aderpaar reduziert wird.
In einer zweiten möglichen Ausgestaltung kann das mindestens eine Aderpaar von einem fluiddurchlässigen elektrischen Schirm umhüllt sein. Der fluiddurchlässige elektrische Schirm kann derart ausgebildet sein, dass er ein Einbringen des Füllstoffs in einen durch den fluiddurchlässigen elektrischen Schirm begrenzten Hohlraum gestattet. Nach Erhärten des Füllstoffs kann der fluiddurchlässige elektrische Schirm verhindern, dass der Füllstoff wieder austritt. Zusätzlich besteht die Möglichkeit mindestens eine weitere Folie (welchen Materials auch immer) über diesem Schirm aufzubringen, um ein auslaufen zu verhindern. Ferner kann der ausgehärtete Füllstoff an dem Aderpaar wie beschrieben haften.
In einer möglichen Realisierung ist es denkbar, dass der Füllstoff bei Raumtemperatur die Viskosität aufweist. Es ist möglich, dass der Füllstoff bei Raumtemperatur sowohl in einem Zustand ist, dass er verarbeitet werden kann als auch in einem Zustand ist, in dem er in dem Datenkabel wie beschrieben haftet. Anders ausgedrückt kann der Füllstoff bei Raumtemperatur die notwendige Viskosität für den Verarbeitungsprozess als auch für den dauerhaften Einsatz in dem Datenkabel aufweisen. Wie beschrieben ist der Füllstoff, beispielsweise das Fluid, derart ausgestaltet, dass es im Datenkabel haftet und bei einem definierten Druckunterschied zwischen den beiden Kabelenden nicht heraus gedrückt wird. Ferner ist es idealerweise leicht im Rahmen der Kabelfertigung verarbeitbar. Hierfür ist je nach den Anforderungen an den Druckunterschied zwischen den beiden Kabelenden und den Anforderungen aus dem Produktionsprozess heraus der Einsatz eines Füllstoffes, z.B. eines Fluides, möglich, das bei Raumtemperatur bereits die notwendige Viskosität für den Verarbeitungsprozess als auch für den dauerhaften Einsatz der benötigten Haftung besitzt.
In einer anderen möglichen Realisierung ist es denkbar, dass der Füllstoff bei einer über Raumtemperatur, beispielsweise in einem Bereich ab der Raumtemperatur bis 300°C, liegenden Temperatur die Viskosität aufweist. Die Temperatur kann den gesamten Extrusionstemperaturbereich von Kunststoffen umfassen, d.h. bis zu 300 °C, zum Beispiel für Flourpolymere, je nach Material aber auch 45°C oder 60°C. Es besteht also die Möglichkeit einen Füllstoff, z.B. ein Fluid, einzusetzen, der während des Verarbeitungsprozesses durch Erhitzen zur notwendigen Viskosität geführt wird und danach erkaltet. Hier ist jedoch darauf zu achten, dass der erkaltete Füllstoff, z.B. das erkaltete Fluid, der dann wie eine extrudierte Füllmischung wirkt, durch die entstandene mechanische Festigkeit nicht zu einer Deformation der Dielektrika und damit zu einer Beeinträchtigung der Übertragungseigenschaften der Aderpaare / Datenpaare führt. Dies kann durch geeignete Maßnahmen, wie z.B. die oben genannte Anpassung der Wanddicke und/oder des Verschäumungsgrads, erfolgen.
Die mit dem Füllstoff gefüllten Hohlräume können beispielsweise vollvolumig mit dem Füllstoff ausgefüllt sein. Gemäß einem Beispiel können alle der ohne Füllstoff vorhandenen Hohlräume nach dem Einbringen des Füllstoffs vollvolumig ausgefüllt sein. Gemäß einem anderen Beispiel kann ein Teil der ohne Füllstoff vorhandenen Hohlräume nach dem Einbringen des Füllstoffs vollvolumig ausgefüllt sein. Anders ausgedrückt kann der einzubringende Füllstoff, z.B. das einzubringende Fluid, zumindest einige, beispielsweise aber auch alle Hohlräume (im Kabelquerschnitt Freiflächen), vollvolumig ausfüllen. Hierbei wird in dem Produktionsprozess beispielsweise sichergestellt, dass der Füllstoff, z.B. das Fluid, bis zum Aufbringen des Kabelmantels nicht aus dem Verseilverbund wieder heraus läuft.
Die Viskosität kann in Abhängigkeit des vorgegebenen Druckunterschieds und/oder der Verarbeitungstemperatur gewählt sein. Anders ausgedrückt kann ein Füllstoff eingesetzt werden, dessen Viskosität für den vorgegebenen Druckunterschied und/oder die Verarbeitungstemperatur derart geeignet ist, dass er in dem Datenkabel derart haftet, dass er bei einem vorgegebenen Druckunterschied zwischen einem Ende des Datenkabels und einem anderen Ende des Datenkabels zumindest nahezu vollständig in dem Datenkabel verbleibt.
Gemäß einem Beispiel kann bei einem Druckunterschied bis zu 1 bar und einer Verarbeitungstemperatur von 120°C die Viskosität in einem Bereich von 10 mPas bis 10³ mPas, beispielsweise bei 10² mPas, liegen. Gemäß einem weiteren Beispiel kann bei einem Druckunterschied mehr als 1 bar und einer Verarbeitungstemperatur von 120°C die Viskosität in einem Bereich von 10⁴ mPas bis 10⁸ mPas liegen. Die entsprechenden Viskositätswerte bei niedrigeren Temperaturen, zum Beispiel Raumtemperatur, liegen dann entsprechend höher.
Rein beispielhaft seien hier als möglicher Füllstoff Telefonkabelfett TW 3090 oder Oppanol ® B12N genannt.
Die Hohlräume können einen ersten Hohlraum aufweisen. Der erste Hohlraum kann nach außen begrenzt sein durch einen innerhalb des Kabelmantels liegenden, beispielsweise an den Kabelmantel angrenzenden, elektrischen Gesamtschirm und einen elektrischen Schirm um das mindestens eine Aderpaar.
Die Hohlräume können ferner mindestens einen zweiten Hohlraum aufweisen. Der mindestens eine zweite Hohlraum ist begrenzt durch einen elektrischen Schirm um das mindestens eine Aderpaar und die Außenseite der Dielektrika um jede der Adern des mindestens einen Aderpaars.
Das mindestens eine Aderpaar kann als mehrere Aderpaare, beispielsweise zwei, vier, acht oder mehr als acht Aderpaare, ausgebildet sein. Die mehreren Aderpaare können in Längsrichtung des Datenkabels miteinander verseilt sein und dadurch einen Verseilverbund bilden. Auch ist eine Ausführung als sogenannter „Sternvierer“ denkbar, d.h. vier miteinander verseilte Adern (zwei Paare, jedoch nicht paarweise). Sternvierer sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden daher an dieser Stelle nicht weiter beschrieben.
Die Anzahl der zweiten Hohlräume kann der Anzahl des mindestens einen Aderpaars entsprechen. Beispielsweise können im Falle von vier Aderpaaren vier zweite Hohlräume bestehen. Jeder dieser zweiten Hohlräume kann begrenzt sein durch den elektrischen Schirm um das entsprechende Aderpaar und die Außenseite der Dielektrika um jede der Adern dieses Aderpaars.
Gemäß der oben genannten ersten möglichen Ausgestaltung, bei der das mindestens eine Aderpaar von einem fluiddichten elektrischen Schirm umhüllt ist, bleibt der mindestens eine zweite Hohlraum z.B. vollständig ungefüllt. Gemäß der oben genannten zweiten möglichen Ausgestaltung, bei der das mindestens eine Aderpaar von einem fluiddurchlässigen elektrischen Schirm umhüllt ist, wird der mindestens eine zweite Hohlraum durch Einbringen des Füllstoffs gefüllt, wie z.B. vollständig gefüllt.
Die vorliegende Offenbarung soll weiter anhand von Figuren erläutert werden. Diese Figuren zeigen schematisch:

1 eine mögliche Ausgestaltung eines Datenkabels gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel; und
2 eine mögliche Ausgestaltung eines Datenkabels gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.

Im Folgenden werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, spezifische Details dargelegt, um ein vollständiges Verständnis der vorliegenden Offenbarung zu liefern. Es ist einem Fachmann jedoch klar, dass die vorliegende Offenbarung in anderen Ausführungsbeispielen verwendet werden kann, die von den nachfolgend dargelegten Details abweichen können. Beispielsweise werden im Folgenden spezifische Konfigurationen und Ausgestaltungen eines Datenkabels beschrieben, die nicht als einschränkend anzusehen sind. Ferner sind verschiedene Anwendungsgebiete des Datenkabels denkbar.
1 zeigt ein Datenkabel 1. Das Datenkabel 1 aus 1 weist, rein beispielhaft und ohne auf die gezeigte Anzahl beschränkt zu sein, vier Aderpaare 30 als ein Beispiel für mindestens ein in dem Datenkabel vorhandenes Aderpaar 30 auf. Jedes der vier Aderpaare 30 weist zwei in Längsrichtung des Datenkabels miteinander verseilte Adern 10 auf. Eine Ader 10 ist gebildet aus einem Leiter (reines Metall), welcher von einem Dielektrikum (Isolation) umgeben ist. Zusammen mit der Isolation bildet der Leiter eben diese Ader 10. Jede Ader 10 (jede Einzelleitung zur Datenübertragung samt Isolation) ist umhüllt von einem Dielektrikum 20 zur Isolation einer Ader 10 eines Aderpaars 30 von einer benachbarten Ader 10 des Aderpaars 30. Jedes der Aderpaare 30 ist von einem elektrischen Schirm 40, beispielsweise einem Folienschirm umgeben oder umhüllt. Das Aderpaar 30 samt elektrischem Schirm 40 kann auch als Datenpaarelement 60 bezeichnet werden. Die vier geschirmten Aderpaare 40 (Datenpaarelemente 60) sind miteinander verseilt. In dem Ausführungsbeispiel aus 1 liegt dieser vier Datenpaarelemente 60 an einem im Querschnitt gesehen mittigen Innenelement oder Zentralelement an und sind um dieses als Verseilungszentrum dienende Innenelement verseilt. Der sich aus der Verseilung ergebende Verseilverbund ist von einem elektrischen Gesamtschirm 80, beispielsweise einem Folienschirm, umgeben oder umhüllt. Das hieraus gebildete Gesamtgebilde, d.h. auch die vier Aderpaare 40, sind von einem beispielsweise extrudierten Kabelmantel 100 umgeben oder umhüllt.
Innerhalb des Datenkabels 1, d.h. innerhalb des Kabelmantels 100 und des elektrischen Gesamtschirms 80, existieren gasgefüllte, z.B. luftgefüllte, Hohlräume. Im Querschnitt zeigen sich diese Hohlräume als Freifläche. In 1 ist eine dieser Freiflächen mit dem Bezugszeichen 70 bezeichnet. Das heißt, der beschriebene Aufbau des Datenkabels 1 verfügt im Querschnitt konstruktionsbedingt über eine erhebliche „Freifläche“, die gasdurchlässig, z.B. luftdurchlässig, ist. Die Freiflächen werden häufig auch als „Zwickel“ bezeichnet.
In bekannten Datenkabeln sind die mit den Bezugszeichen 50 und 90 versehenen Bereiche ebenfalls als solche Freiflächen ausgebildet. Diese Freiflächen führen dazu, dass Gas, z.B. Luft, von einem Ende zum anderen Ende durch das Datenkabel 1 fließen kann. Dies ist jedoch gerade in explosionsgeschützten Bereichen sowie bei der Verlegung von Kabeln aus explosionsgeschützten Bereichen in nicht explosionsgeschützte Bereiche unerwünscht.
Hingegen sind in dem Ausführungsbeispiel aus 1 die mit den Bezugszeichen 50 und 90 versehenen Bereiche mit einem Füllstoff / einer Füllmischung versehen. Das heißt, zwischen jedem der Aderpaare 30 und dem Kabelmantel 100, genauer gesagt dem elektrischen Gesamtschirm 80, bestehende Hohlräume sind zumindest teilweise mit einem Füllstoff / einer Füllmischung gefüllt. Anders ausgedrückt, zumindest ein Teil der in dem Datenkabel 1 bestehenden Hohlräume / Freiflächen sind mit einem Füllstoff / einer Füllmischung gefüllt. In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist rein beispielhaft und ohne hierauf beschränkt zu sein der Bereich 90 mit einem Füllstoff gefüllt. Der Bereich 90 wird nach außen durch den Kabelmantel 100, genauer gesagt durch den elektrischen Gesamtschirm 80, begrenzt. Ferner sind vier mit dem Bezugszeichen 50 versehene Bereiche mit Füllstoff gefüllt. Jeder dieser Bereiche 50 gehört zu einem der Datenpaarelemente 60. Nach außen wird jeder dieser Bereiche 50 von dem zugehörigen elektrischen Schirm 40 und nach innen wird jeder dieser Bereiche 50 von der Außenseite des zugehörigen Aderpaars 30 (der Außenseite der zugehörigen Dielektrika 20) begrenzt. In dem Beispiel aus 1 ist die Freifläche 70 rein beispielhaft ungefüllt. Alternativ kann auch der Bereiche 70 zumindest teilweise mit einem Füllstoff gefüllt sein.
Da ein um die einzelnen Aderpaare 30 vollflächig umlegter elektrischer Paarschirm die Verfüllung der Freiflächen zwischen den einzelnen Aderpaaren 30 / in den einzelnen Datenpaarelementen 60 weitgehend verhindern würde, wird in dem Ausführungsbeispiel aus 1 jeweils ein elektrischer Schirm 40 eingesetzt, der für den Füllstoff zumindest in seinem Zustand während der Einbringung / während der Verarbeitung durchlässig ist. Daher kann jeder der elektrischen Schirme 40 als ein fluiddurchlässiger Flechtschirm zur elektrischen Paarschirmung ausgebildet sein.
Zum einen wirkt der Füllstoff damit von dem Bereich 90 in radialer Richtung auf jeden der elektrischen Schirme 40 ein. Zum anderen wirkt der Füllstoff von jedem der Bereiche 50 in radialer Richtung auf die jeweiligen Dielektrika 20 der zugehörigen Adern 10 ein. Bei den Dielektrika 20 kann es sich jeweils um ein geschäumtes oder ein massives Dielektrikum 20 handeln. Insbesondere geschäumte Dielektrika 20 aber auch massive Dielektrika 20 reagieren empfindlich auf mechanischen Querdruck. Ein zu hoher mechanischer Querdruck würde beispielsweise die (geschäumten) Dielektrika 20, d.h. die dielektrischen Isolationsschichten, der Datenpaare / Aderpaare 30 irreparabel verformen. Dies würde zur Verschlechterung bis hin zum Verlust der Übertragungseigenschaften der Adern 10 und damit der Aderpaare 30 führen.
Wie bereits genannt, weist der Füllstoff eine derartige Viskosität auf, dass er in dem Datenkabel 1 derart haftet, dass er bei einem vorgegebenen Druckunterschied zwischen einem Ende des Datenkabels 1 und einem anderen Ende des Datenkabels 1 zumindest nahezu vollständig in dem Datenkabel 1 verbleibt. Die Enden des Datenkabels 1 sind als Enden in Längsrichtung des Datenkabels zu verstehen. Der Füllstoff kann hierbei als (hoch-)viskose Flüssigkeit ausgeführt sein. Die Viskosität des Füllstoffs wird derart gewählt, dass er einerseits im Datenkabel 1 haftet und bei einem definierten Druckunterschied zwischen den beiden Kabelenden nicht heraus gedrückt wird. Ferner sollte der Füllstoff leicht im Rahmen der Kabelfertigung verarbeitbar sein.
Je nach Druckunterschied zwischen den beiden Kabelenden und den Anforderungen aus dem Produktionsprozess heraus ist der Einsatz eines Fluides möglich, das bei Raumtemperatur bereits die notwendige Viskosität für den Verarbeitungsprozess als auch für den dauerhaften Einsatz besitzt. Es besteht aber auch die Möglichkeit, ein Fluid einzusetzen, das während des Verarbeitungsprozesses durch Erhitzen zur notwendigen Viskosität geführt wird und danach erkaltet. Bei letzterem ist darauf zu achten, dass das erkaltete Fluid, das dann wie eine extrudierte Füllmischung wirkt, durch die entstandene mechanische Festigkeit nicht zu einer Deformation der Dielektrika 20 und damit zu einer Beeinträchtigung der Übertragungseigenschaften der Datenpaare 30 führt.
Zu den Anforderungen aus dem Produktionsprozess heraus gehört es zum Beispiel, dass das einzubringende Fluid einerseits möglichst alle Hohlräume (Freiflächen im Kabelquerschnitt) beispielsweise vollvolumig ausfüllt, andererseits aber auch, dass das Fluid bis zum Aufbringen des Kabelmantels nicht aus dem Verseilverbund wieder heraus läuft. Die Viskosität des Füllmaterials richtet sich bei der Lösung nach den zu erwartenden Druckunterschieden zwischen dem explosionsgeschützten Bereich und dem nicht-explosionsgeschützten Bereich. Der Wert kann bei geringen Druckunterschieden von weniger als 1 bar in der Größenordnung von 10² mPas (bei einer Vergleichstemperatur von 120 °C während der Verarbeitung) und bei höheren Druckunterschieden im Bereich von bis zu 10⁵ bis 10⁷ mPas (bei einer Vergleichstemperatur von 120 °C während der Verarbeitung) liegen. Die entsprechenden Viskositätswerte bei niedrigeren Temperaturen, zum Beispiel Raumtemperatur, liegen dann entsprechend höher. Als Beispielmaterial für niedrige Druckunterschiede könnte das Telefonkabelfett TW 3090 eingesetzt werden; für höhere Druckunterschiede eignet sich zum Beispiel Oppanol ® B12N. Auch der Einsatz anderer weicher (hochviskose) Füllmischungen ist möglich.
Wie skizziert sollte, um eine Verschlechterung der Übertragungseigenschaften möglichst zu vermeiden, der Füllstoff sowohl während des Verarbeitungsprozesses als auch im Laufe der Kabelnutzung nicht zu einer Verformung der Aderdielektrika 20 und des geometrischen Aufbaus der Datenübertragungspaare 30 führen.
Die Datenübertragungspaare 30 sind wie oben skizziert aufgebaut. Um negative Einflüsse auf die Übertragungseigenschaften beispielsweise durch Verformung der Dielektrika 20 zu verringern oder sogar gänzlich zu vermeiden, können die Wanddicke des jeweiligen Dielektrikums 20 und/oder der Verschäumungsgrad des jeweiligen Dielektrikums 20 (im Falle eines geschäumten Dielektrikums 20) angepasst werden (im Vergleich zu einer Ausgestaltung mit ungefüllten Freiflächen). Dies beruht darauf, dass das sich in den Freiflächen befindliche Gas (z.B. Luft) entscheidend in die Übertragungseigenschaften einfließt. Mit der Nutzung eines Füllstoffs wie einer viskosen Flüssigkeit verändern sich die Übertragungseigenschaften des Datenübertragungspaares 30. Um jedoch die zum Beispiel im Standard IEC 61156-5 vorgegebenen Übertragungseigenschaften zu erzielen, können die Wanddicke des Dielektrikums 20 und/oder der Verschäumungsgrad eines geschäumten Dielektrikums 20 angepasst werden. Beispielsweise kann die Wanddicke des Dielektrikums 20, unabhängig davon ob als geschäumtes oder als massives Dielektrikum 20 ausgeführt, erhöht werden, um einer Verformung entgegenzuwirken. Ferner kann der Grad der Verschäumung (Verschäumungsgrad) eines Dielektrikums 20 reduziert werden, um einer Verformung entgegenzuwirken. Der Füllstoff beeinflusst die elektrischen Übertragungseigenschaften der Datenpaare 30. Da die Dielektrizitätskonstante von Luft etwa 1 ist und die der Füllstoffe größer 1 ist, muss entweder über die Wanddicke des Dielektrikums (der Isolationsschicht) und/oder den Schäumungsgrad des Dielektrikums gewährleistet werden, dass beim Ersetzen der Luft durch den Füllstoff im Kabel die Übertragungseigenschaften wieder auf das Ursprungsmaß , wie sie mit Luft waren, zurückgeführt werden. Durch die Erhöhung des Schäumgrades wird die Ader empfindlicher. Daher muss der Verschäumungsgrad reduziert werden, um einer Verformung entgegen zu wirken.
In 2 ist ein Datenkabel 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel gezeigt. Das Datenkabel 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel basiert auf dem Datenkabel 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel aus 1. Die mit den gleichen Bezugszeichen versehenen Komponenten der Datenkabel 1 aus den 1 und 2 entsprechen einander. Im Gegensatz zu dem Datenkabel 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel sind die vier Bereiche 50 ungefüllt und werden daher als vier zweite Freiflächen 55 (vier zweite Hohlräume) bezeichnet. Dies wird dadurch erreicht, dass die elektrischen Schirme 40 um die Aderpaare als fluiddichte Schirme 40 ausgebildet sind, die ein Eindringen des Füllstoffs in die Freiflächen 55 verhindern.
Das zweite Ausführungsbeispiel kann als vereinfachtes Ausführungsbeispiel angesehen, welches beispielsweise bei geringen Druckunterschieden zwischen den Enden des Datenkabels 1 verwendet werden kann. Da bei geringen Druckunterschieden die Durchflussmenge an Gas, z.B. Luft, durch die Freiflächen 55 geringer ist und als nicht signifikant angesehen werden kann, kann ein fluiddichter elektrische Schirm 40, z.B. ein fluiddichter Folienschirm, um ein jeweiliges Aderpaar 30 (Datenübertragungspaar) verwendet werden. Der fluiddichte elektrische Schirm 40, z.B. der fluiddichte Folienschirm, kann sich zudem dicht an den Verseilverbund des Aderpaars 30 (welches zumindest nahezu eine elliptische Form aufweist) anpassen, was wiederum die Durchflussmenge an Gas, z.B. Luft, reduziert.
Mit Hilfe der Ausgestaltungen aus den 1 und 2 werden Gasaustritt aus Datenkabeln, die in explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt oder verlegt werden sollen, verringert oder sogar verhindert.

Claims

Datenkabel aufweisend: - mindestens ein Aderpaar mit zwei in Längsrichtung des Datenkabels miteinander verseilten Adern; und - einen das mindestens eine Aderpaar umhüllenden Kabelmantel; wobei zwischen dem mindestens einen Aderpaar und dem Kabelmantel bestehende Hohlräume zumindest teilweise mit einem Füllstoff gefüllt sind, wobei der Füllstoff eine derartige Viskosität aufweist, dass er in dem Datenkabel derart haftet, dass er bei einem vorgegebenen Druckunterschied zwischen einem Ende des Datenkabels und einem anderen Ende des Datenkabels zumindest nahezu vollständig in dem Datenkabel verbleibt.
Datenkabel nach Anspruch 1, wobei jede Ader des mindestens einen Aderpaars von einem geschäumten oder massiven Dielektrikum umgeben ist, wobei der Füllstoff eine derartige Viskosität aufweist, dass zumindest nahezu keine Verformung des Dielektrikums um die jeweilige Ader eintritt.
Datenkabel nach Anspruch 2, wobei die Wanddicke und/oder der Verschäumungsgrad des jeweiligen Dielektrikums an den Füllstoff angepasst sind.
Datenkabel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das mindestens eine Aderpaar von einem fluiddichten elektrischen Schirm umhüllt ist, der ein Einbringen des Füllstoffs in einen durch den fluiddichten elektrischen Schirm begrenzten Hohlraum zumindest weitestgehend verhindert.
Datenkabel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das mindestens eine Aderpaar von einem fluiddurchlässigen elektrischen Schirm umhüllt ist, der ein Einbringen des Füllstoffs in einen durch den fluiddurchlässigen elektrischen Schirm begrenzten Hohlraum gestattet.
Datenkabel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Füllstoff bei Raumtemperatur die Viskosität aufweist.
Datenkabel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Füllstoff bei einer über Raumtemperatur, beispielsweise in einem Bereich ab Raumtemperatur bis 300°C, liegenden Temperatur die Viskosität aufweist.
Datenkabel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die mit dem Füllstoff gefüllten Hohlräume vollvolumig ausgefüllt sind.
Datenkabel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Viskosität in Abhängigkeit des vorgegebenen Druckunterschieds und/oder der Verarbeitungstemperatur gewählt ist.
Datenkabel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Viskosität bei einem Druckunterschied von bis zu 1 bar und einer Verarbeitungstemperatur von 120°C in einem Bereich von 10 mPas bis 10³ mPas, beispielsweise bei 10² mPas, liegt und die Viskosität bei einem Druckunterschied von mehr als 1 bar und einer Verarbeitungstemperatur von 120°C in einem Bereich von 10⁴ mPas bis 10⁸ mPas liegt.
Datenkabel nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Hohlräume einen ersten Hohlraum aufweisen, der nach außen begrenzt wird durch einen innerhalb des Kabelmantel liegenden elektrischen Gesamtschirm.
Datenkabel nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Hohlräume mindestens einen zweiten Hohlraum aufweisen, der begrenzt wird durch einen elektrischen Schirm um das mindestens eine Aderpaar und die Außenseite der Dielektrika um jede der Adern des mindestens einen Aderpaars.
Datenkabel nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das mindestens eine Aderpaar als mehrere Aderpaare ausgebildet ist, wobei die mehreren Aderpaare in Längsrichtung des Datenkabels miteinander verseilt sind und dadurch einen Verseilverbund bilden.