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Die Erfindung betrifft eine Kabelisolierung, insbesondere zum nachträglichen thermischen Isolieren eines Kabels. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Kabelisolierung, insbesondere zur nachträglichen thermischen Isolierung eines Kabels.
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Kabel, beispielsweise Stromkabel oder Steuerleitungen von Elektronik, können mit einer äußeren Hülle gegen erhöhte Umgebungstemperaturen geschützt werden, was auch als thermische Isolation bezeichnet werden kann. Eine solche Isolierung kann je nach Anwendungsfall auch erst nachträglich vorgesehen werden, beispielsweise wenn ein nur geringfügig thermisch isoliertes Kabel in einem Inneren eines Ofens verbaut werden soll, beispielweise zur Stromversorgung einer Innenraumbeleuchtung. Zu diesem Zweck kann ein schlauchförmiger Isolierkörper einer Kabelisolierung beispielsweise entlang einer Längsrichtung eines Kabels mit seiner inneren Öffnung über das Kabel geschoben werden.
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Je nach Anwendungsfall, beispielsweise bei einem bereits montierten Kabel, kann ein solches Draufschieben auf das Kabel jedoch umständlich oder sogar unmöglich sein. In diesem Falle ist es beispielsweise vorgesehen, dass der Isolierkörper in Umfangsrichtung einen Schlitz aufweist, durch welchen das zu isolierende Kabel hindurchgeführt werden kann. Der Isolierkörper der Kabelisolierung kann also in diesem Fall quer zu Längsrichtung des Kabels auf dieses aufgeschoben werden. Zu diesem Zweck sollte die Kabelisolierung eine gewisse Flexibilität aufweisen, damit der Schlitz ausreichend weit zur Anordnung des Kabels im Inneren des Isolierkörpers aufgebogen werden kann. Für eine besonders gute Isolierung sollte sich der Isolierkörper nach dem Anordnen des Kabels in dessen Inneren wieder möglichst weit zurückverformen, damit der Schlitz möglichst klein oder sogar vollständig geschlossen ist.
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Um dies zu erreichen, wird beispielsweise als Isolierkörper ein Polyesterband verwendet, in welchem ein Schrumpffaden angeordnet ist. Bevor ein solches Polyesterband an einem Kabel zur dessen Isolierung angeordnet wird, ist es dabei als im Wesentlichen flaches Element ausgebildet. Erst durch eine Erwärmung des Schrumpffadens krümmt sich dieser und bewirkt damit ein Einrollen des Polyesterbands in einen schlauchförmigen Zustand. So verbleibt die Isolierung sicher an dem zu isolierenden Kabel.
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Nachteilig ist dabei jedoch die geringe Temperaturbeständigkeit des Polyesterbandes und insbesondere auch des Schrumpffadens, welche sich beispielsweise bei Temperaturen von mehr als 150° C zersetzen können. Darüber hinaus ist zur Montage einer solchen Kabelisolierung ein zusätzlicher Montageschritt des Erwärmens des Schrumpffadens notwendig. Dadurch ist die Kabelisolierung aufwändig zu montieren. Darüber hinaus kann es durch die notwendige Erwärmung des Schrumpffadens sowohl zu einer thermischen Beschädigung des zu isolierendenden Kabels als auch von gegebenenfalls noch nicht geschützten, temperaturempfindlichen angrenzenden weiteren Komponenten kommen.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kabelisolierung zur thermischen Isolierung eines Kabels zu schaffen, welche besonders temperaturbeständig ist und besonders einfach zu montieren ist. Weiterhin ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen einer Kabelisolierung zu schaffen, welche besonders temperaturbeständig ist und besonders einfach zu montieren ist.
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Diese Aufgabe und andere Aufgaben werden erfindungsgemäß durch eine Kabelisolierung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Zudem werden diese Aufgaben durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltung mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben, wobei vorteilhafte Ausgestaltung der Kabelisolierung als vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens und umgekehrt anzusehen sind.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Kabelisolierung, welche im Folgenden auch einfach als Isolierung bezeichnet werden kann. Die Kabelisolierung ist dabei besonders geeignet zur nachträglichen thermischen Isolierung eines Kabels. Die Kabelisolierung umfasst einen zwischen einem ausgerollten Zustand und eingerollten Zustand verformbaren Isolierkörper, wobei der Isolierkörper im eingerollten Zustand im Wesentlichen schlauchförmig zur Umhüllung eines Kabels entlang dessen kompletten Umfangs und entlang wenigstens eines Teilbereichs dessen Längserstreckung geformt ist, und welcher im ausgerollten Zustand entlang seiner Längserstreckung einen Schlitz aufweist, durch welchen ein Kabel zu dessen Umhüllung im eingerollten Zustand des Isolierkörpers anordbar ist. Der Isolierkörper umfasst dabei wenigstens eine Faserschicht, welche wenigstens einen ersten Teilbereich in Umfangsrichtung mit einer geringeren Dicke als einen zweiten Teilbereich in Umfangsrichtung aufweist, wodurch sich der Isolierkörper selbsttätig aus dem ausgerollten Zustand in den eingerollten Zustand verformt. Der Dickenunterschied der Faserschicht in Umfangsrichtung bewirkt ein selbsttätiges Einrollen des Isolierkörpers. Das Verformen aus dem ausgerollten Zustand in den eingerollten Zustand wird auch als Einrollen bezeichnet oder auch als Einrollen in Umfangsrichtung. Umgekehrt wird ein Verformen aus dem eingerollten Zustand in den ausgerollten Zustand auch als Ausrollen bezeichnet. Eine solche, sich selbsttätig einrollende Kabelisolierung wird auch als in sich rollende Isolierung bezeichnet. Der ausgerollte Zustand kann auch als abgewickelter Zustand bezeichnet werden. Der Isolierkörper kann sich dabei entlang der gesamten Längserstreckung des zu isolierenden Kabels erstrecken oder auch nur entlang eines besonders temperaturgefährdeten Teilbereichs der Längserstreckung des Kabels.
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Vorteilhaft an dieser Kabelisolierung ist zudem, dass auf den zusätzlichen Montageschritt des Erwärmens eines Schrumpffadens verzichtet werden kann. Gleichzeitig kann die Kabelisolierung so besonders temperaturbeständig sein, da nicht notwendigerweise mehr ein thermisch reaktives (im Sinne von sich in einer bestimmten Art unter Erwärmung verformendes) Material für einen Teil der Kabelisolierung verwendet werden muss. Auf einen Schrumpffaden kann verzichtet werden. Dadurch ist es ohne Weiteres möglich, eine in sich rollende Kabelisolierung zu schaffen, mittels welcher beispielsweise PVC-Kabel nachträglich gegen Temperaturen mit stellenweise über 300°C isoliert werden können.
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Die Umfangsrichtung der Kabelisolierung kann insbesondere durch den eingerollten Zustand und/oder die Schlauchform des Isolierkörpers vorgegeben sein und einer Umfangsrichtung des zu isolierenden Kabels entsprechen. Ein Umfang der Kabelisolierung kann sich insbesondere auf den eingerollten Zustand beziehen, wobei ein Innenumfang eines schlauchförmigen Innenraums des Isolierkörpers im Wesentlichen einem Außendurchmesser des zu isolierenden Kabels entsprechen kann. Durch das selbsttätige Einrollen kann sich dabei der Isolierkörper auch an den Durchmesser des zu isolierenden Kabels anpassen. Im ausgerollten Zustand kann die Umfangsrichtung einer Querrichtung entsprechen, welche dann vorzugsweise rechtwinklig zu einer Längsrichtung ist, welche insbesondere einer Längsrichtung des zu isolierenden Kabels entsprechen kann. Die Dicke ist eine Materialstärke des Isolierkörpers und/oder einer Faserschicht in radialer Richtung im eingerollten Zustand, welche auch einer Materialstärke quer zur Haupterstreckungsebene im ausgerollten, insbesondere flach ausgerollten Zustand des Isolierkörpers entsprechen kann. Im eingerollten Zustand kann die Dicke der Faserschicht für unterschiedliche Umfangsbereiche also in einer radialen Richtung gemessen werden. Eine Längserstreckung der Kabelisolierung und/oder des Isolierkörpers kann ebenso einer Längserstreckung des zu isolierenden Kabels entsprechen. Die Kabelisolierung ist sowohl zur nachträglichen thermischen Isolierung eines Kabels als auch zur allgemeinen Isolierung eines Kabels geeignet. Die Kabelisolierung kann auch die Aufgabe einer elektrischen Isolierung und/oder eines mechanischen Schutzes übernehmen.
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Im Falle einer gleichmäßig geformten Faserschicht kann die Dicke jedes Umfangsbereichs der radialen Erstreckung der Faserschicht des Isolierkörpers im eingerollten Zustand in diesem Bereich und/oder einer Materialstärke der Faserschicht im ausgerollten Zustand in diesem Bereich entsprechen. Bei dem Isolierkörper kann es auch vorgesehen sein, dass sich mehrere Teilbereiche unterschiedlicher Dicke miteinander abwechseln. Davon unabhängig können jedoch die Faserschicht selbst und deren Dicke aufgrund deren Faserstruktur, beispielsweise vorgegeben durch deren Webung, Flechtung, oder Strickung variieren. Beispielsweise kann die Faserstruktur der Faserschicht einen regelmäßigen, reliefartigen Dicken-Verlauf erzeugen. Diese Reliefstruktur entspricht nicht den unterschiedlich dicken Teilbereichen, welche ein selbsttätiges Einrollen bewirken. Die Faserstruktur ist dabei insbesondere an einem regelmäßigen, sich wiederholenden Dicken-Verlauf und/oder räumlicher Anordnung der Fasern zu erkennen oder auch an jeweiligen symmetrischen Strukturen. Jeder Teilbereich kann also eine gleichmäßige und/oder symmetrische Faserstruktur aufweisen. Beispielsweise kann eine Faserschicht eine gleichmäßig geformte Webschicht aufweisen, bei welcher alle Fasern im Wesentlichen in ähnlicher Richtung orientiert sind. Diese Faserschicht kann jedoch auch beispielsweise zusätzlich zu dieser gleichmäßigen Webschicht eine weitere Webschicht aufweisen, bei welcher beispielsweise miteinander verflochtene Fasern quer zur Hauptverlaufsrichtung der gleichmäßigen Webschicht verlaufen und welche in regelmäßigen Abständen voneinander angeordnete Stränge umfasst. Dadurch ergibt sich eine Reliefstruktur der Faserschicht mit regelmäßigem, zahnförmigen Dicken-Profil, welche so noch kein selbsttätiges Einrollen des Isolierkörpers bewirkt. Erst durch eine Dickenänderung dieser Reliefstruktur in Umfangsrichtung wird das selbsttätige Einrollen bewirkt, insbesondere durch eine Änderung einer durchschnittlichen Dicke. Dafür kann die Faserschicht beispielsweise in dem ersten, dünneren Teilbereich in Umfangsrichtung mehr Fasern, dickere Fasern, und/oder eine andere Faserstruktur aufweisen, beispielsweise eine andere Webung, Strickung oder Flechtung, als der zweite, dickere Teilbereich der Faserschicht. Die Dicke der Faserschicht in den jeweiligen Teilbereichen unterschiedlicher Dicke kann insbesondere auch als durchschnittliche Dicke einer Faserstruktur verstanden werden.
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Selbstverständlich kann die Faserschicht nicht nur einen ersten, dünneren Teilbereich und einen zweiten, dickeren Teilbereich zum Erzeugen des selbsttätigen Einrolleffekts umfassen, sondern eine Vielzahl von ersten und zweiten Teilbereichen und/oder auch eine Vielzahl unterschiedlich dicker Teilbereiche, sofern weiter ein selbsttätiges Einrollen des Isolierkörpers bewirkt wird. Darüber hinaus kann der Isolierkörper auch zusätzliche Schichten umfassen, insbesondere mehrere Faserschichten. Dabei kann lediglich eine Faserschicht einen ersten, dünneren Teilbereich und einen zweiten, dickeren Teilbereich zum selbsttätigen Einrollen umfassen, aber auch mehrere oder alle dieser Faserschichten. Dadurch lässt sich insbesondere die Kraft, mit welcher sich der Isolierkörper einrollt, festlegen. Damit kann auch festgelegt werden, wie sicher die Kabelisolierung an dem zu isolierenden Kabel gehalten ist und wie viel Kraft bzw. Aufwand notwendig ist, den Isolierkörper auszurollen, um diesen an dem Kabel anzubringen.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Kabelisolierung ist es vorgesehen, dass der dünnere, erste Teilbereich in Umfangsrichtung in einen ersten Endbereich des Isolierkörpers ausgebildet ist und der dickere, zweite Teilbereich in einem in Umfangsrichtung dem ersten Endbereich gegenüberliegenden zweiten Endbereich. Dabei kann es sich vorzugsweise um jeweilige Endbereiche in Umfangsrichtung handeln. Eine solche Anordnung der beiden Teilbereiche bewirkt ein besonders gutes Einrollen. Üblicherweise ist dabei der erste, dünnere Endbereich im eingerollten Zustand des Isolierkörpers bei einer radialen Überlappung der jeweiligen Endbereiche innen angeordnet. Die beiden Endbereiche können bis zu einer Mitte in Umfangsrichtung des Isolierkörpers reichen, wobei die Faserschicht dann eine im Wesentlichen diskrete Dickenänderung in der Mitte aufweisen kann. Alternativ kann die Faserschicht auch eine im Wesentlichen kontinuierliche Dickenänderung aufweisen. Dadurch kann eine besonders gleichmäßige Einrollkraft über den gesamten Umfang bewirkt werden. Auch kann eine quasi-kontinuierliche Dickenänderung vorgesehen sein, beispielsweise indem jeder Faserstrang in Längsrichtung eine andere Dicke aufweist. Bei der quasi-kontinuierlichen Dickenänderung kann jeder Faserstrang in Längserstreckung einem anderen Teilbereich entsprechen. Insbesondere kann die Dicke dabei von einem Endbereich zu einem gegenüberliegenden Endbereich gleichmäßig abnehmen. Der erste Teilbereich und der zweite Teilbereich sind in diesem Fall als jeweilige Teilbereiche zu verstehen, deren jeweilige Dicken miteinander verglichen werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Kabelisolierung ist es vorgesehen, dass sich jeweilige Endbereiche in Umfangsrichtung der Faserschicht im eingerollten Zustand des Isolierkörpers wenigstens teilweise überlappen. Diese beiden Endbereiche können dabei wenigstens teilweise dünneren und dickeren Teilbereichen entsprechen. In radialer Richtung im eingerollten Zustand gibt es somit in wenigstens einem Teilbereich eine Überlappung der Faserschicht, so dass das zu isolierende Kabel radial nach außen hier von effektiv wenigstens zwei Faserschichten isoliert wird. Dadurch ist die thermische Isolation besonders hoch, insbesondere kann eine Leckage an einem Schlitz des Isolierkörpers so besonders gut reduziert oder verhindert werden. Für ein besonders gutes thermisches Isolieren des Kabels kann dieses auch mehrfach von dem Isolierkörper umwickelt sein.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Kabelisolierung ist es vorgesehen, dass die Dicke der Faserschicht entlang der Umfangsrichtung von dem ersten Teilbereich und/oder ersten Endbereich des Isolierkörpers zu dem zweiten Teilbereich und/oder dem in Umfangsrichtung dem ersten Endbereich gegenüberliegenden zweiten Endbereich kontinuierlich und/oder in diskreten Schritten zunimmt. Wie bereits erläutert, bewirkt die kontinuierliche Dickenänderung ein besonders gutes Einrollen und eine besonders gleichmäßige Einrollkraftverteilung, wodurch die Kabelisolierung besonders einfach an dem zu isolierenden Kabel anzubringen ist. Eine diskrete Dickenänderung ist dagegen besonders kostengünstig zu fertigen. Dabei sind auch Mischformen vorsehbar, bei denen die Einrollkräfte des Isolierkörpers bezüglich einer einfachen Montage und/oder sicheren Haltung am zu isolierenden Kabel besonders bedarfsgerecht eingestellt werden können. Beispielsweise bei einer vorgesehenen mehrfachen Umwicklung des zu isolierenden Kabels durch den Isolierkörper kann ein im eingerollten Zustand innenliegender Bereich eine besonders starke Einrollkraft und damit Haltekraft aufweisen, um die Isolierung besonders sicher an dem Kabel zu halten. Jeweilige äußere Wicklungen können dagegen schwächere Einrollkräfte erzeugen, so dass diese besonders einfach für eine Montage ausgerollt werden können. Insbesondere in einem Überlappungsbereich können dabei kostengünstige diskrete Dickensprünge der Faserschicht vorgesehen werden, ohne dass hier die thermische Isolierung des Kabels an der Stelle des dünneren Teilbereichs verringert ist.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Kabelisolierung ist es vorgehen, dass die Faserschicht Glasseide, wenigstens eine Glasfaser, wenigstens eine Basaltfaser und/oder wenigstens eine Keramikfaser umfasst, insbesondere dass die Faserschicht aus Glasseide und/oder aus einer oder mehreren Glasfasern, Basaltfasern und/oder Keramikfasern besteht. Glasfaser ist dabei ein besonders temperaturbeständiger und kostengünstiger Werkstoff. Basaltfasern sind besonders leicht. Keramikfasern zeichnen sich durch eine extrem hohe Temperaturbeständigkeit und eine hohe mechanische Widerstandsfähigkeit aus. Auch Glasseide ist kostengünstig und sehr temperaturbeständig, zudem kann mit Glasseide gegenüber herkömmlichen Glasfasern bei gleichem Platzbedarf und/oder Gewicht eine höhere Isolationswirkung erzielt werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Kabelisolierung ist es vorgesehen, dass die Faserschicht gewebt, geflochten und/oder gestrickt ist. Eine gewebte Faserschicht ist nicht dehnfähig, insbesondere ausgereckt, und bei einer Webung ist eine Dickenvarianz der Faserschicht besonders kostengünstig herstellbar. Eine geflochtene Faserschicht hat eine gut geschlossene Oberfläche, wodurch das Kabel auch vor Fluiden geschützt werden kann und ist nur wenig dehnfähig. Außerdem ist die geflochtene Faserschicht weniger empfindlich gegenüber Verschmutzungen. Eine gestrickte Faserschicht hat den Vorteil einer hohen Dehnfähigkeit. Dabei ist es auch vorstellbar, innerhalb einer Faserschicht Webung, Flechtung und/oder Strickung miteinander zum wenigstens teilweisen Erreichen der vorher genannten Vorteile zu kombinieren. Alternativ oder zusätzlich können auch mehrere, wenigstens zum Teil unterschiedlich gefertigte Faserschichten vorgesehen sein. Beispielsweise kann der Isolierköper eine erste, gewebte Faserschicht umfassen, bei welcher die Dickenvarianz kostengünstig vorgesehen wurde. Zusätzlich kann der Isolierkörper dazu eine zweite Faserschicht umfassen, welche beispielsweise geflochten ist und im eingerollten Zustand radial außenseitig an der ersten Faserschicht angeordnet ist. Diese zweite Faserschicht kann dabei zur Kostenersparnis beispielsweise keine Dickenvarianz aufweisen und gleichzeitig den Isolierkörper und damit auch das Kabel besser vor Verschmutzungen, beispielsweise durch Fluide, schützen.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Kabelisolierung ist es vorgesehen, dass in einer Faserstruktur der Faserschicht wenigstens ein federndes Fadenelement, insbesondere ein Metallfaden, angeordnet ist, welches im Wesentlichen in Umfangsrichtung des Isolierkörpers verläuft und das selbsttätige Verformen aus dem ausgerollten Zustand in den eingerollten Zustand aufgrund der unterschiedlich dicken Teilbereiche verstärkt. Dieses federnde Fadenelement kann beispielsweise in der Faserschicht mit eingeflochten, eingewebt und/oder eingestrickt sein. Dadurch werden jeweilige Einrollkräfte aufgrund der Dickenvarianz der Faserschicht zusätzlich verstärkt.
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Das Fadenelement ist dabei vorzugsweise bereits entsprechend des eingerollten Zustands vorgekrümmt. Im Gegensatz zu einem Schrumpffaden ist damit nicht erst eine Erwärmung des Fadenelements zum Bewirken des selbsttätigen Einrollens des Isolierkörpers notwendig.
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Die Faserstruktur kann beispielsweise auch als Webung bezeichnet werden. Das federnde Fadenelement kann beispielsweise in Zwischenlücken der Faserstruktur eingewebt sein, alternativ oder zusätzlich kann das federnde Fadenelement aber auch unmittelbar im Faserstrang der Faserstruktur mit eingebracht sein. Beispielsweise kann das federnde Fadenelement auch eine einzelne Faser in einer regelmäßigen Faserschicht ersetzen, beispielsweise eine oder mehrere Glasseidenfasern. Das federnde Fadenelement kann dabei auch eine Krümmung aufweisen, welche dem eingerollten Zustand entspricht und flexibel in den ausgerollten Zustand verformt werden.
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Vorzugsweise umfasst der Isolierkörper eine Mehrzahl von federnden Fadenelementen, welche in Längsrichtung des Isolierkörpers voneinander beabstandet angeordnet sind. Damit kann das Einrollen über die gesamte Längserstreckung unterstützt werden. Vorteilhafterweise ist das federnde Fadenelement als Metallfaden ausgebildet, da es so besonders temperaturbeständig ist. Alternativ kann das federnde Fadenelement auch beispielsweise aus einem Kunststoff gebildet sein, insbesondere einem hochtemperaturbeständigen Kunststoff, wodurch die Isolierung dann besonders leicht ist.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Kabelisolierung ist es vorgesehen, dass das wenigstens eine federnde Fadenelement entlang der Umfangsrichtung des Isolierkörpers in radialer Richtung und/oder in Längsrichtung des Isolierkörpers mäandriert. Das federnde Fadenelement so besonders gut eine einrollende Kraft bewirken und der Isolierkörper kann dennoch leicht ausgerollt werden, ohne dass es dabei zu einer unerwünschten Verformung der Faserschicht aufgrund einer Streckung des Fadenelements kommt, da die Mäandrierung eine Längenänderung der Faserschicht beim Ausrollen kompensieren kann. Beispielsweise kann die Kompensation bei einem nicht streckbaren federnden Fadenelement durch eine Glättung oder Verstärkung der Mäandrierung bei Verformung des Isolierkörpers erfolgen.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Kabelisolierung ist es vorgesehen, dass die Faserschicht wenigstens teilweise imprägniert ist und/oder mit wenigstens einer Beschichtung versehen ist, welche im eingerollten Zustand radial außen und/oder radial innen angeordnet ist. Die Imprägnierung und/oder Beschichtung kann insbesondere zur Faserbindung dienen, so dass der Isolierkörper vor einem Ausfransen oder anderweitigen Beschädigungen einzelner Fasern geschützt ist. Insbesondere kann der Isolierkörper so schnittfest sein, dass heißt ohne ein Ausfransen schneidend bearbeitet werden. Eine Imprägnierung und/oder Beschichtung lediglich radial außen ist dabei besonders kostengünstig und leicht und eine Beschichtung sowohl radial innen als auch radial außen und/oder eine ganzheitliche Imprägnierung der Faserschicht resultiert in einem besonders robusten Isolierkörper. Mittels der Beschichtung kann das Kabel zudem zusätzlich isoliert werden, insbesondere kann der Isolierkörper damit fluiddicht sein und/oder eine erhöhte elektrische Isolierung aufweisen. Bei der Beschichtung kann es sich vorzugsweise um eine Silikonbeschichtung handeln, welche lebensmittelecht sein kann. Sie kann als Liquid Silicon Rubber flüssig aufgetragen werden und/oder in einem Tauchbad aufgebracht werden. Alternativ kann eine Beschichtung auch aus High Temperature Vulcanized Silicon bestehen und im Wesentlichen als festes Material aufgetragen werden, z.B. mittels eines Extrusionsverfahrens. Mittels einer solchen Beschichtung ist der Isolierkörper besonders widerstandsfähig gegen Abrieb. Eine radial innenseitige Beschichtung der Faserschicht ist vor besonders hohen Temperaturen bereits durch die Faserschicht selbst geschützt. Radial außen schützt eine Beschichtung die Faserschicht besonders gut vor mechanischer Beschädigung. Die Beschichtung kann dabei auch als eine zweite Schicht des Isolierkörpers bezeichnet werden.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Kabelisolierung, insbesondere zum Herstellen einer nachträglichen thermischen Isolierung eines Kabels. Die Kabelisolierung umfasst einen Isolierkörper mit einer Faserschicht, wobei der Isolierkörper zwischen einem ausgerollten Zustand und einem eingerollten Zustand verformbar ist, wobei der Isolierkörper im eingerollten Zustand im Wesentlichen schlauchförmig zur Umhüllung eines Kabels entlang dessen Umfangs und entlang wenigstens eines Teilbereichs dessen Längserstreckung geformt ist, und welcher im ausgerollten Zustand entlang seiner Längserstreckung einen Schlitz aufweist, durch welchen ein Kabel zu dessen Umhüllung im eingerollten Zustand des Isolierkörpers anordbar ist.
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Bei dem Verfahren ist es vorgesehen, dass die Faserschicht des Isolierkörpers mit wenigstens einem ersten Teilbereich in Umfangsrichtung in einem zweiten Teil der Umfangsrichtung hergestellt wird, wobei der erste Teilbereich mit einer geringeren Dicke hergestellt wird als der zweite Teilbereich, wodurch sich der fertig hergestellte Isolierkörper selbsttätig aus dem ausgerollten Zustand in den eingerollten Zustand verformt. Die Dicke kann dabei insbesondere einer durchschnittlichen Dicke der Faserschicht, insbesondere einer gleichmäßig geformten Faserschicht, in jedem Teilbereich entsprechen. Die Dicke der Faserschicht kann sich dabei auch kontinuierlich in Umfangsrichtung ändern. Vorzugsweise wird die Faserschicht mittels eines Webprozesses, Flechtprozesses, und/oder Strickprozesses hergestellt.
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Das Verfahren gemäß dem zweiten Erfindungsaspekt eignet sich also zur Herstellung einer Kabelisolierung gemäß dem ersten Erfindungsaspekt. Die sich aus der Kabelisolierung gemäß dem ersten Erfindungsaspekt ergebenen Merkmale und Vorteile sind der Beschreibung des ersten Erfindungsaspekts zu entnehmen, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Erfindungsaspekts als vorteilhafte Ausgestaltung des zweiten Erfindungsaspekts und umgekehrt anzusehen sind.
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Die Faserschicht und/oder gegebenenfalls der gesamte Isolierkörper kann als Flachmaterial hergestellt werden, aus dem jeweilige sich selbst eindrehende bzw. einrollende Teilstücke in der benötigten Größe herausgeschnitten werden können. Bei einem solchen Zuschneiden ist dann in Umfangsrichtung des Isolierkörpers die jeweilige Dickenvarianz für das selbsttätige Einrollen vorzusehen. In einer kostengünstigen und einfach zuschneidbaren Form hat das Flachmaterial dabei bereits die Breite der Umfangserstreckung des jeweiligen zugeschnittenen Isolierkörpers und nur die Längserstreckung wird bedarfsgerecht zugeschnitten. Insbesondere bei einer kontinuierlichen Dickenänderung in Umfangsrichtung kann das Flachmaterial jedoch auch in Umfangsrichtung nahezu beliebig zugeschnitten werden, ohne dass es zu einem Verlust der selbsttätigen Einrollwirkung kommt. Dadurch kann die Isolierung besonders einfach an unterschiedliche Kabeldurchmesser angepasst werden.
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Vorzugsweise kann es bei dem Verfahren vorgesehen sein, dass ein federndes Fadenelement, insbesondere ein Metallfaden, in der Faserstruktur des Fadenelements angeordnet wird, dass im Zusammenwirken mit der Faserstruktur der Faserschicht ein Einrollen des Isolierkörpers in seiner Umfangsrichtung verstärkt. Dafür kann das federnde Fadenelement insbesondere in die Faserstruktur mit eingewoben, eingeflochten und/oder eingestrickt werden.
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Ein weiterer Aspekt betrifft ein Montageverfahren für die Kabelisolierung gemäß dem ersten Erfindungsaspekt und/oder für die Kabelisolierung, welche gemäß dem Verfahren nach dem zweiten Erfindungsaspekt hergestellt wurde. Die sich aus der Verwendung der entsprechenden Kabelisolierung ergebenen Merkmale und Vorteile sind den Beschreibungen des ersten und/oder des zweiten Erfindungsaspekts zu entnehmen, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Erfindungsaspekts und des zweiten Erfindungsaspekts als vorteilhafte Ausgestaltung des weiteren Aspekts und umgekehrt anzusehen sind.
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Für die Montage der Kabelisolierung wird diese soweit ausgerollt, dass sich eine Schlitzbreite in Umfangsrichtung ergibt, welche wenigstens dem Durchmesser des zu isolierenden Kabels entspricht. Anschließend wird das Kabel durch diesen Schlitz hindurchgeführt und/oder die Kabelisolierung mit dem Schlitz über das Kabel gestülpt. Anschließend wird die Kabelisolierung losgelassen, so dass es zu einem selbsttätigen Einrollen des Isolierkörpers um das Kabel kommt. Dabei wickelt sich die Kabelisolierung so um das Kabel, dass der Schlitz im Wesentlichen geschlossen ist und das Kabel in Umfangsrichtung vollständig umhüllt. Dadurch wird gleichzeitig eine Haltekraft erzeugt, mittels welcher die Kabelisolierung sicher an dem Kabel gehalten ist. Die Haltekraft kann dabei so groß sein, dass es nicht mehr zu einem ungewollten Verschieben der Kabelisolierung in Längserstreckung des Kabels kommen kann.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Dabei zeigt:
- 1 in einer schematischen Schnittansicht eine Kabelisolierung mit einem verformbaren Isolierkörper in einem eingerollten Zustand; und
- 2 in einer schematischen Schnittansicht die Kabelisolierung gemäß 1, wobei der Isolierköper in einem ausgerollten Zustand gezeigt ist.
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1 und 2 zeigen jeweils in einer schematischen Schnittansicht eine Kabelisolierung 10 zum nachträglichen thermischen Isolieren eines Kabels. Zusätzlich kann die Kabelisolierung 12 das Kabel auch elektrisch isolieren und/oder vor mechanischen Einwirkungen, wie beispielsweise Abrieb schützen. Die Kabelisolierung umfasst dabei einen zwischen einem ausgerollten Zustand und eingerollten Zustand verformbaren Isolierkörper 12. Der Isolierkörper 12 ist dabei in 1 in einer Schnittansicht quer zu seiner Längserstreckung im eingerollten Zustand gezeigt, in welchem der Isolierkörper 12 im Wesentlichen in einer schlauchförmigen Form zur Umhüllung eines Kabels entlang dessen kompletten Umfangs und entlang wenigstens eines Teilbereichs dessen Längserstreckung geformt ist. Dabei ist es vorgesehen, dass das Kabel in dem Innenraum 14, welcher durch die schlauchförmige Form des Isolierköpers 12 im eingerollten Zustand gebildet wird, angeordnet wird. Der Isolierkörper 12 umgibt dabei das Kabel in dem Innenraum 14 radial nach außen, wobei die radiale Richtung in 1 als der von dem ungefähren Mittelpunkt M ausgehende Pfeil 16 gekennzeichnet ist. Die Umfangsrichtung ist zudem in 1 mit dem Doppelpfeil 18 gekennzeichnet, und entspricht im Wesentlichen einer Umfangsrichtung des in dem Innenraum 14 anordbaren Kabels.
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In dessen ausgerollten Zustand weist der Isolierkörper 12 entlang seiner Längserstreckung einen Schlitz auf, durch welchen das zu isolierende Kabel zu dessen Umhüllung im eingerollten Zustand, wie in 1 gezeigt, anordbar ist. 2 zeigt dabei einen ausgerollten Zustand des Isolierkörpers mit einem Schnitt entlang dessen Längserstreckung, wobei der Isolierkörper 12 im ausgerollten Zustand vollständig flach geformt wurde. Der Schlitz entspricht im ausgerollten Zustand nun im Wesentlichen der kompletten Unterseite des so ausgerollten Isolierkörpers 12.
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Wird ein Kabel in den Innenraum 14 des Isolierkörpers 12 angeordnet, so verbleibt zwischen zwei Endbereichen in Umfangsrichtung des Isolierkörpers kein Freiraum 20 mehr, wie dieser in 1 noch zu erkennen ist. Stattdessen legt sich eine innere Wicklung des Isolierkörpers 12 radial außenseitig an dem Kabel an und ein radial überlappender Teilbereich 22 des Isolierkörpers 12 liegt an dieser ersten Wicklung radial außenseitig an, so dass der Freiraum 20 geschlossen ist und es dort zu keiner zusätzlichen thermischen Leckage kommen kann.
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Wie weiterhin zu erkennen ist, umfasst der Isolierkörper 12 wenigstens eine Faserschicht 24, welche wenigstens einen ersten Teilbereich in Umfangsrichtung mit einer geringeren Dicke als einen zweiten Teilbereich in Umfangsrichtung aufweist, wodurch sich der Isolierkörper selbsttätig aus dem ausgerollten Zustand in den eingerollten Zustand verformt. Im gezeigten Beispiel ist die Faserschicht 24 beispielsweise in einem Endbereich 26 dicker als an einem zweiten, in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Endbereich 28. Der dünnere Endbereich 28 kommt dabei üblicherweise bei einem Loslassen des Isolierkörpers 12 im ausgerollten Zustand beim selbstständigen Einrollen radial innenseitig zum Liegen. Vorliegend ist die Faserschicht 24 in dem dickeren Teilbereich 26 beispielsweise 3,5 mm dick und dem dünneren Teilbereich 28 3 mm dick. In 2 ist dabei die dickere Dicke durch Pfeil 30 und die dünnere Dicke durch Pfeil 32 markiert. Im vorliegenden Beispiel ändert sich dabei die Dicke der Faserschicht 24 in Umfangsrichtung kontinuierlich. Die Umfangsrichtung entspricht dabei in 2 der Quererstreckung, welche hier ebenfalls durch Pfeil 18 gekennzeichnet ist. Die Kabelisolierung 12 erstreckt sich in die Blattebene hinein bzw. aus dieser hinaus. Die Länge der Kabelisolierung 10 entspricht der vorgesehenen Länge, in welcher das Kabel thermisch isoliert werden soll.
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Die Faserschicht 24 ist im vorliegenden Beispiel als Glasseidenfaserschicht ausgebildet, welche besonders leicht und besonders temperaturunempfindlich ist. Beispielsweise kann mittels der vorliegenden Kabelisolierung 10 ein Kabel vor Umgebungstemperaturen von bis zu 300°C geschützt werden. Die Faserschicht 24 ist dabei mittels eines Webverfahrens hergestellt worden, wodurch die Faserschicht 24 bereits ausgereckt und nicht dehnfähig ist und wodurch eine besonders kostengünstige Fertigung von Dickenvarianzen, insbesondere kontinuierlicher Dickenvariationen möglich ist.
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In der Faserschicht 24 sind mehrere in Umfangsrichtung voneinander beabstandete federnde Fadenelemente 34 eingearbeitet. Diese federnden Fadenelemente verstärken zusätzlich das selbsttätige Einrollen des Isolierkörpers 12, ohne dass diese, wie beispielsweise ein Schrumpffaden, dazu erwärmt werden müssen. Vorliegend sind die federnden Fadenelemente 34 als Metallfäden ausgebildet, welche eine besonders hohe Kraft erzeugen können und besonders temperaturunempfindlich sind. In radialer Richtung und in Längsrichtung verlaufen die federnden Fadenelemente 34 dabei mäandrierend, um die selbst einrollende Funktion des Isolierkörpers 12 besonders gut zu unterstützen und um einen ungewollten Verzug der Faserschicht 24 bei deren Verformung, beispielsweise durch eine Krümmung, aufgrund der nicht dehnfähigen Metallfäden zu verhindern.
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Die radiale Richtung im eingerollten Zustand, welche in 1 durch Pfeil 16 markiert ist, entspricht im flach ausgerollten Zustand gemäß 2 der Dickenrichtung quer zur Haupterstreckung und ist deswegen in 2 ebenfalls durch einen Pfeil markiert, dort allerdings durch den Doppelpfeil 36. Die Dicke der Faserschicht 24 ist dabei als durchschnittliche Dicke eines Teilbereichs zu verstehen und nicht als relative, sich wiederholende gleichförmige Dickenänderung einer regelmäßig geformten Faserstruktur, welche beispielsweise aufgrund ihrer Webart jeweils regelmäßig aufeinanderfolgende dickere und dünnere Mikroteilbereiche aufweisen kann (vorliegend nicht dargestellt).
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Vorliegend umfasst der Isolierkörper 12 zudem eine zweite Schicht in Form einer Beschichtung 36. Bei der Beschichtung 36 handelt es sich um High Temperature Vulcanized Silicon, welches als im Wesentlichen festes Material mittels eines Extrusionsverfahrens auf einer Seite der Faserschicht 24 aufgetragen wurde. Bei dieser Seite handelt es sich um die radial äußere Seite des Isolierkörpers 12 im eingerollten Zustand, wie in 1 zu erkennen ist. Die Beschichtung schützt die Faserschicht 24 vor mechanischen Beschädigungen und einem Ausfransen jeweiliger einzelner Fasern. Die Beschichtung 36 erlaubt eine Schnittfestigkeit des Isolierkörpers 12, wodurch dieser auf eine gewünschte Länge, insbesondere eine gewünschte Längserstreckung, zugeschnitten werden kann, wobei nur besonders wenige oder keine Fasern aus der Faserschicht 24 verloren gehen und die Arbeitsumgebung verunreinigen können. Zudem schützt die Beschichtung 36 die Faserschicht 24 vor Abrieb. Das verwendete Material ist dabei besonders temperaturbeständig. Alternativ könnte die Beschichtung 36 auch aus Liquid Silicon Rubber hergestellt werden, welches auf die Faserschicht 24 flüssig aufgetragen werden kann oder in einem Tauchbad eingebracht werden kann. Eine solche Beschichtung ist besonders kostengünstig.
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Für das Anordnen der Kabelisolierung 10 an einem Kabel ist es nicht notwendig, den Isolierkörper 12 in den vollständig flachen Zustand, wie dieser in 2 gezeigt ist, auszurollen. Ein solcher vollständig flacher Zustand ist jedoch besonders vorteilhaft, um den Isolierkörper 12 in eine gewünschte Größe zurechtschneiden zu können. Zum Anordnen der Kabelisolierung 10 ist es lediglich notwendig, den Isolierkörper 12 aus dem eingerollten Zustand gemäß 1 soweit auszurollen, dass der dort markierte Freiraum 20 wenigstens einen Schlitzdurchmesser aufweist, welcher dem Durchmesser des zu isolierenden Kabels entspricht. Anschließend kann das Kabel durch diesen Freiraum 20 bzw. den Schlitz hindurch gefädelt werden, so dass das Kabel in den Innenraum 14 angeordnet ist. Nach einem Loslassen des Isolierkörpers 12 rollt dieser sich selbsttätig soweit ein, dass er im Wesentlichen anliegend als Umhüllung des Kabels zur Ruhe kommt. Dadurch ist das Kabel dann besonders gut thermisch isoliert und gleichzeitig die Kabelisolierung 10 ohne weitere Befestigungsmittel an dem Kabel gehalten.
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Dabei ist es nicht notwendig, den Isolierkörper 12 gleichzeitig entlang seiner gesamten Länge soweit aufzubiegen, dass der gesamte zu isolierende Längsbereich des Kabels auf einmal in den Innenraum 14 eingefädelt werden kann. Stattdessen kann der Isolierkörper 12 auch jeweils nur in einem Teilbereich entlang der Längserstreckung aufgebogen werden und das Kabel nach und nach an dem jeweiligen aufgebogenen Teilbereich eingefädelt werden.
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Die Kabelisolierung 10 ist besonders vorteilhaft durch ihre hohe Temperaturbeständigkeit. Gegenüber beispielsweise einem Polyesterband mit Schrumpffaden kann eine Temperaturbeständigkeit von 300°C oder mehr erreicht werden. Insbesondere muss kein Schrumpffaden vorgesehen werden, welcher durch solch hohe Temperaturen beschädigt werden kann. Zusätzlich ist kein Erwärmungsschritt notwendig, um die Kabelisolierung 10 zu montieren. Zudem ist es möglich, die Kabelisolierung 10 auch leicht zu demontieren und wiederzuverwenden. Damit ist die Kabelisolierung 10 mit dem selbsteinrollenden Glasseidengewebe auch besonders wartungsfreundlich.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kabelisolierung
- 12
- Isolierkörper
- 14
- Innenraum
- 16
- Pfeil
- 18
- Doppelpfeil
- 20
- Freiraum
- 22
- Teilbereich
- 24
- Faserschicht
- 26
- Endbereich
- 28
- Endbereich
- 30
- Pfeil
- 32
- Pfeil
- 34
- federndes Fadenelement
- 36
- Beschichtung
- M
- Mittelpunkt
