DE1039113B - Biegsames, elektrisches Kabel - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein biegsames, elektrisches Kabel, das als Anschlußkabel eines beweglichen Stromleiters, z. B. einer beweglichen Elektrode für Elektroofen, eine feste und eine bewegliche Anschlußstelle besitzt, bei dem ferner um einen runden Kern aus hochelastischem Material mehrere biegsame Einzelleiter verseilt angeordnet sind und das einen in Kabellängsrichtung etwa im Kern verlaufenden, dort eingebetteten Metallflachkörper enthält.

Es sind bereits ölkabel mit hochelastischem Kern und einem um diesen Kern verseilten Leiter bekannt, doch enthalten diese Kabel in dem hochelastischen Kern hohle Gebilde, z. B. ein abgeflachtes Rohr, das als Puffer zur Aufnahme der Ausdehnungsbewegung des Öls bei Erwärmung des Kabels dient. Diese Kabel sind aber nicht biegsam und daher z. B. als Anschlußkabel beweglicher Elektroden bei Elektroofen nicht geeignet. Bei den Elektroofen ist es außerdem erwünscht, daß die zum Zwecke der Beweglichkeit der Elektroden biegsam ausgebildeten Kabel frei tragend einen mehr oder weniger großen Zwischenraum zwischen ihren beiden Befestigungsstellen überbrücken.

Derartige Kabel, die einerseits die Beweglichkeit ihrer einen Anschlußstelle gewährleisten und andererseits zwischen dieser und der zweiten, feststehenden Anschlußstelle sich selbst frei tragend erstrecken, sind bisher nicht bekannt. Zwar kennt man Kabel, welche in Kabellängsrichtung einen etwa im Kern verlaufenden dort eingebetteten Flachkörper enthalten. Jedoch dient dieser Flachkörper dazu, die beiderseits desselben angeordneten Stromleiter elektrisch voneinander zu trennen. Dieser Isolierflachstreifen zwischen den beiden Stromleitern besteht naturgemäß aus einem Isoliermaterial, welches in jeder Richtung biegsam ist und damit nicht zur Versteifung des Kabels bzw. zu dessen sich selbst frei tragender Einspannung beitragen kann. Auch diese bekannten Kabel sind z. B. als Anschlußkabel einer beweglichen Elektrode für Elektroofen mit einer festen und einer beweglichen Anschlußstelle ungeeignet, da sie einerseits zwei Stromleiter besitzen und andererseits in jeder Richtung biegsam sind, so daß sie zwischen ihren beiden Einspannstellen nicht frei tragend angeordnet werden können.

Ziel der Erfindung ist daher ein biegsames, elekirisches Kabel, das zwischen seinen beiden Anschlußstellen sich selbst frei tragend eingespannt werden kann und trotzdem eine gewisse Beweglichkeit der einen Anschlußstelle gewährleistet. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß als Metallflachkörper ein in der Kabelmitte eingebettetes biegsames Metallband angeordnet ist, das die Biegsamkeit des Kabels zwischen seinen Einspannstellen nur in einer bestimmten Ebene zuläßt, während es in anderen Biegsames, elektrisches Kabel

Anmelder:

Shawinigan Chemicals Limited,
Montreal, Quebec (Kanada)

Vertreter: Dr.-Ing. E. Hoffmann, Patentanwalt,
München 22, Widenmayerstr. 34

Beanspruchte Priorität:
Kanada vom 18. Februar 1953

Milton Eaton, Shawinigan Falls, Quebec (Kanada),
ist als Erfinder genannt worden

Ebenen zur Versteifung des Kabels beiträgt. Bei Verwendung eines solchen Kabels als Anschlußkabel einer beweglichen Elektrode für Elektroofen mit einer festen und einer beweglichen Anschlußstelle wird einerseits eine ausreichende Beweglichkeit der Elektrode und andererseits eine derartige Stabilität des Kabels gewährleistet, daß es zwischen seinen beiden Einspannstellen sich selbst frei tragend angeordnet werden kann.

Zwecks näherer Erläuterung der Erfindung werden im folgenden einige in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt eines vollständigen, mit einem Kanal für die Kühlflüssigkeit versehenen Kabels,

Fig. 2 eine Schnittansicht eines Kabelendes mit Einzelheiten einer geeigneten Anschlußklemme und einer Klemmverbindung.

Fig. 3 weitere Einzelheiten und einen Schnitt einer anderen Ausführungsform der Klemmverbindung und

Fig. 4 und 5 in schematischer Darstellung einen Calciumkarbidofen mit biegsamen Kabeln gemäß der Erfindung.

Aus Fig. 1, die einen Querschnitt eines neuen wassergekühlten biegsamen Kabels darstellt, ergibt sich die Anordnung der Hauptteile des Kabels. Um einen Kern 35 aus elastischem Material, beispielsweise Neopren, herum ist ein biegsamer Leiter 34 verseilt. In der Mitte des Kerns 35 ist ein biegsames Metallband 36 eingebettet, das entweder flach oder in seiner Querrichtung gewellt sein kann. Ein äußeres biegsames Rohr 32, dessen Innendurchmesser größer ist als der Außendurchmesser des Leiters 34, begrenzt einen Raum 40 für den Durchtritt einer Kühlflüssig-

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keit. Das biegsame Rohr 32 kann aus Metall bestehen, z. B. aus einem nahtlosen biegsamen Rohr oder aus einem nichtmetallischen Material, beispielsweise aus Neopren. Für die Wahl des Materials ist in erster Linie die Temperatur maßgebend, der das Kabel ausgesetzt ist. Wenn das biegsame Rohr 32 aus Metall besteht, ist es vorzuziehen, eine Ummantelung 37 aus einem biegsamen hitzebeständigen bzw. feuerfesten Material, beispielsweise aus Asbest, vorzusehen, um eine Lichtbogenbildung zu verhindern, die sonst auftreten kann, wenn das Kabel Berührung mit anderen Gegenständen erhält, die ein abweichendes elektrisches Potential haben. Die äußere Ummantelung wird, wie Fig. 3 zeigt, durch eine Klemme 38 oder durch andere geeignete Mittel gehalten. Bei der Herstellung hat es sich als zweckmäßig erwiesen, das biegsame Metallband 36 zusammen mit dem elastischen Material 35 durch ein Mundstück zur Bildung eines Kerns von kreisförmigem Querschnitt zu pressen. Der Kern kann hierbei mit einem Band 41 (Fig. 2 und 3) umwickelt ao werden, das diesen während der nachfolgenden Bearbeitungsvorgänge, die vor dem Verseilen des biegsamen Leiters um den Kern herum erforderlich sein können, beispielsweise beim Vulkanisieren des elastischen Kerns, fest zusammenhält. Der biegsame Leiter 34 kann mit einem nicht scheuernden Band 43 umwickelt sein, das durch eine Drahtumwicklung 44 oder durch andere geeignete Mittel gehalten wird, um zu verhindern, daß der Kanal für die Kühlflüssigkeit blockiert wird. Dieses Band hat die Aufgabe, einen Verschleiß infolge Relativbewegung zwischen dem biegsamen Leiter und dem äußeren biegsamen Rohr zu verhindern und die Litzen des Leiters zusammenzuhalten. Vorzugsweise soll das Band porös und widerstandsfähig gegen heißes Wasser, z. B. ein Band aus Glasfasern, sein. Gegebenenfalls kann irgendein nicht scheuerndes hitzebeständiges Material, z. B. Neopren, in der Weise verwendet werden, daß Leiter und Rohr nicht miteinander in Berührung kommen, ohne daß dabei der Kanal für die Kühlflüssigkeit verengt oder blockiert wird.

Das biegsame Kabel ist in der üblichen Weise mit Metallklemmen versehen, z. B. mit einem Teil 30 (Fig. 2 und 3), der gewöhnlich aus Kupfer besteht, und dessen eines Ende zur elektrischen und mechanisehen Verbindung mit dem mit einem elastischen Kern versehenen biegsamen Leiter ausgebildet ist, während sein anderes Ende zur Verbindung mit einer in Fig. 2 bzw. 3 gezeigten Klemmenfassung 18 bzw. 19 dient. Das biegsame Rohr 32 ist an den Klemmen befestigt, wobei Kanäle 29 und 31 mit dem Raum 40 für die Durchleitung von Wasser oder einer anderen Kühlflüssigkeit in Verbindung stehen. Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform ist der mit einem Kern versehene Leiter 34 im Aufnahmeende der Klemme bei 39 und das biegsame Rohr 32 mit der Klemme 30 bei 33 verlötet. Der Leiter kann in den Klemmen jedoch auch durch andere geeignete Mittel befestigt sein, beispielsweise mit Hilfe einer Klemmverbindung, wenn das biegsame Rohr aus nichtmetallischem Material besteht.

Es gibt Fälle, bei denen eine Flüssigkeitskühlung der biegsamen Verbindungen nicht erforderlich ist und die Verbindungen keinen hohen Umgebungstemperaturen ausgesetzt sind, z. B. bei elektrischen Schweiß anlagen und bei den meisten Lichtbogenofen. In den Fällen, in denen keine Flüssigkeitskühlung notwendig ist, können die Kabel lediglich aus einem biegsamen Leiter mit einem elastischen Kern und mit Klemmen ohne Kühlflüssigkeitskanäle bestehen. 7«

Das biegsame Metallband in der Mitte des Kerns hat die Aufgabe, das Kabel selbsttragend zu machen, wenn es, wie in Fig. 5 gezeigt, mit einem nach oben gewölbten Bogen 16 eingebaut ist. In dieser Lage macht das biegsame Metallband das Kabel in einer senkrechten durch seine Mitte gelegten und in seiner Längsrichtung verlaufenden Ebene biegsam und in irgendeiner Querrichtung starr.

Fig. 4 und 5, welche die Verwendung des neuen Kabels in einem Calciumkarbidofen darstellen, zeigen, daß der durch einen Transformator 2 gelieferte niedergespannte Strom durch miteinander verdrillte (wechselweise Plus und Minus) Zuführungsleitungen 3 zugeführt wird, welche soweit als möglich um den Ofen herum bis zu Stellen geführt sind, von welchen aus die gesonderten Verbindungen mit den Elektroden so kurz als möglich sind. Von diesen Stellen aus wird der Strom den Kontaktschuhen 10 durch schwere Kupferrohre 7, 8 und 9 und über die vorangehend beschriebenen biegsamen Kabel 16 sowie durch schwere Kupferrohre 19 zugeleitet. Ein Klemmring 14 und Klemmschrauben 15 dienen zur Bildung eines wirksamen Kontaktes zwischen den Kontaktschuhen 10 und den Elektroden 11, 12 und 13. Die Kontaktschuhe 10 sind mit Metallzylindern 25 mechanisch verbunden, die die Elektroden umgeben und Teile des Elektrodenregelgetriebes bilden, welches in der durch die Teile 26 angegebenen Richtung wirkt. Der Belastungsstrom wird durch Heben oder Senken der Elektroden geregelt, wobei deren Eindringtiefe in die aus Kalk und Koks bestehende Ofenbeschickung bei entsprechenden Veränderungen im elektrischen Widerstand der Beschickung erhöht oder vermindert wird. Die biegsamen Zuführungsleitungen 16 passen sich den Bewegungen der Elektroden an. Die schweren Rohre 7, 8, 9 und 19, die Kontaktschuhe 10 und der Klemmring 14 sowie die biegsamen Kabel 16 sind wassergekühlt, damit sie der Ofenhitze Widerstand leisten können.

Die Höhenlage der waagerechten Verbindungen zwischen den miteinander verdrillten Zuführungsleitungen 3 (Fig. 5) und der Elektrode 13 wird durch den für den Betrieb des Ofens unter ihnen erforderlichen Spielraum bestimmt. Da das Kabel 16 selbsttragend ist, wenn seine Klemmen so angeordnet sind, daß es in Form eines nach oben gekrümmten Bogens gehalten wird, kann es in der angegebenen Weise eingebaut werden. Um denselben Spielraum mit einem hängenden Kabel zu erzielen, müßten die miteinander verdrillten Zuführungsleitungen 3 sowie das waagerechte Rohr höher gelegt und die Länge des Rohres 19 vergrößert werden. Hieraus ergibt sich, daß durch das neue Kabel die Möglichkeit geschaffen wird, die Länge und damit die Reaktanz des elektrischen Stromkreises zu vermindern. Ferner wird durch die Verlängerung der miteinander verdrillten Zuführungsleitungen zur Herabsetzung der Länge der gesonderten Verbindungen auch die Reaktanz des elektrischen Stromkreises gegenüber der eines Karbidofens der üblichen Art vermindert, bei welchem sich die biegsamen Teile der Verbindungen zu den Elektroden außerhalb des Ofens befinden. Es wurde z. B. festgestellt, daß die Reaktanz bei 60 Hz für Karbidöfen üblicher Bauart und einem Leistungsverbrauch von 12000 kW etwa 1400 Mikroohm beträgt, während sie bei Verwendung der in Fig. 4 dargestellten Verbindungen sich nur auf etwa 800 Mikroohm beläuft.

Aus der Anordnung des elastischen Kerns in der Mitte des Kabels und durch die Verseilung des biegsamen Leiters um den Kern herum, so daß die Ge-

samtlänge jedes Elements des mit einem Kern versehenen Leiters (mit Ausnahme der elastischen Teile des Kerns) unverändert bleibt, unabhängig davon, wie das Kabel in der durch die lange Achse des Streifens und eine zu seiner Querachse senkrechten Linie bestimmten Ebene gebogen oder in Schleifen gelegt ist, ergeben sich zahllose Vorteile, welche für den Fachmann ohne weiteres ersichtlich sind.

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Claims (4)

PatentanspbOche:

1. Biegsames, elektrisches Kabel, das als Anschlußkabel eines beweglichen Stromleiters, z. B. einer beweglichen Elektrode für Elektroöfen, eine feste und eine bewegliche Anschlußstelle besitzt, bei dem ferner um einen runden Kern aus hochelastischem Material mehrere biegsame Einzelleiter verseilt angeordnet sind und das einen in Kabellängsrichtung etwa im Kern verlaufenden, dort eingebetteten Metallflachkörper enthält, dadurch gekennzeichnet, daß als Metallflachkörper ein in der Kabelmitte eingebettetes biegsames Metallband (36) angeordnet ist, das die Biegsamkeit des Kabels zwischen seinen Einspannstellen nur in einer bestimmten Ebene zuläßt, während es in anderen Ebenen zur Versteifung des Kabels beiträgt.

2. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Metallflachkörper (36) enthaltende Kabelseele von einem biegsamen, vorzugsweise metallischen Rohr (32) zur Durchleitung von Kühlflüssigkeit umgeben ist und daß an den Kabelenden solche metallische Anschlußklemmen für den elektrischen Strom angeordnet sind, die zugleich den Zusammenhalt der verschiedenen Elemente des Kabels bewirken und bzw. oder als Anschlüsse für die Kühlflüssigkeit dienen (Fig. 2 und 3).

3. Kabel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß über dem biegsamen Kühlrohr (32) eine Ummantelung (37) aus feuerfestem Material angeordnet ist.

4. Kabel nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung einer gegenseitigen Berührung zwischen dem den Metallflachkörper (36) kreisförmig umschließenden Leiter (34) und dem konzentrisch darüber angebrachten Kühlrohr (32) ein nicht scheuerndes Material so angeordnet ist, daß es den freien Durchgang der Kühlflüssigkeit nicht behindert.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 474 566, 571 049, 711922, 855 594;

USA.-Patentschrift Nr. 2 504 777.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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