DE1084797B - Verfahren zum Wasserabweisendmachen eines mit Mineralien isolierten elektrischen Kabels - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf mit mineralischen Isolierstoffen abisolierte elektrische Kabel, d. h. auf isolierte elektrische Kabel derjenigen Gattung, bei welcher ein oder mehrere elektrische Leiter (wobei die Bezeichnung »Leiter« auch für Leiter mit hohem Widerstand gilt, die als Heizleiter dienen) in ■— und isoliert durch — verdichtetes pulverisiertes feuerfestes Material, üblicherweise Magnesium oder Talkum oder ein Gemisch von Talkum und Bentonit eingebettet sind und welche in einer Hülle aus einem Metall mit hohem Schmelzpunkt, im allgemeinen Kupfer oder Aluminium, eingeschlossen sind. Bei dem oder den Verfahren für die Herstellung solcher Kabel muß ein feuerfestes Material, welchem die Feuchtigkeit entzogen ist, verwendet werden, es kann aber auch ein feuerfestes Material in angefeuchtetem Zustand, aus dem die Feuchtigkeit nachfolgend entfernt wird, um eine Isolierung mit dem gewünschten hohen Leistungswiderstand zu erreichen, zur Verwendung kommen. Außerdem ist es erforderlich, die Enden derartiger Kabel abzudichten, damit keine Luftfeuchtigkeit in das Kabel und längs desselben einzudringen vermag.

Es ist bereits bekannt, das Eindringen in bzw. Durchsickern von Feuchtigkeit längs derartiger Kabel durch Imprägnieren oder Tränken der mineralischen Isolierung mit gewissen wasserabweisenden Verbindungen zu verhindern; aber diese Vorschläge haben offenbar keinen wirtschaftlichen Erfolg gehabt, wahrscheinlich aus dem Grunde, daß, um wirksam zu sein, die gesamte Länge des Kabels derart behandelt werden muß, und dies kann nur während seiner Herstellung erfolgen, bei welcher ein Erhitzen der verdichteten mineralischen Isolierung in der Kabelhülle auf Temperaturen im Bereich von 600° C erforderlich ist.

Es ist bekannt, das Tränken vorgeformter Bauteile aus Isolierstoff zur Verwendung bei der Herstellung von mit Mineralien isolierten Kabeln mit natürlichen oder synthetischen Kohlenwasserstoffverbindungen, beispielsweise Mineralölen, oder mit wachsähnlichen Materialien, beispielsweise Paraffin, Polyvenylverbindungen, Vaselin oder Äthylenpolymerisaten, zum Auffüllen der Hohlräume in der Isolation derartiger Kabel vorzunehmen. Weiterhin ist bekannt, daß mit Mineralien isolierte Kabel dann, wenn die Kabel nachfolgend keiner Wärmebehandlung ausgesetzt werden, durch Imprägnieren bzw. Tränken des mineralischen Isolierstoffes mit Silikonmaterial feuchtigkeitsabweisend gemacht werden können. Es ist bislang jedoch als unmöglich angesehen worden, die mineralische Isolierung eines mit Mineralien isolierten Kabels zeitlich vor dem Glühen des Kabels mit Silikonöl oder -fett zu tränken, da angenommen wurde, daß das Glühverfahren eine Dissoziation bzw. einen Zerfall des Silikonöles und/oder -fettes zur Folge haben würde und Verfahren zum Wasserabweisendmachen eines mit Mineralien isolierten

elektrischen Kabels

Anmelder:

British Insulated Callender's Cables
Limited, London

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Schubert, Patentanwalt,
Siegen, Oranienstr. 14

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 8. August 1956

Edward Henry Reynolds, London,

Mark Edward Adrian Read, Broadgreen, Liverpool,

und Eric Hitchen, Thooihill, Southampton

(Großbritannien),
sind als Erfinder genannt worden

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somit eine Herabsetzung seiner feuchtigkeitsabweisenden Eigenschaften auf Grund dessen, daß das Silikonöl und/oder -fett zumindest teilweise in Siliziumdioxyd umgewandelt wird, bewirken würde.

Es hat sich jedoch herausgestellt, daß es möglich ist, das dielektrische Material bzw. den Isolierstoff eines mit Mineralien isolierten Kabels mit Silikonölen und -fetten zu imprägnieren, und daß die feuchtig- keitsabweisenden Eigenschaften, die dem elektrischen Material verliehen werden, nicht nur durch die längere Wärmebehandlung des Kabelrohmaterials zum Zweck des Ausglühens oder für andere Zwecke nicht beeinträchtigt werden, sondern offensichtlich wesentlich verbessert werden. Das überrascht angesichts der Tatsache, daß die dabei auftretenden Temperaturen beträchtlich höher sind als — in einigen Fällen doppelt so hoch wie — die allgemein noch als sicher angesehenen Höchsttemperaturen für diese Öle und Fette.

Bei einem Verfahren zum Wasserabweisendmachen eines mit Mineralien isolierten elektrischen Kabels durch Tränken bzw. Imprägnieren mit Silikonöl und/ oder Silikonfett wird daher erfindungsgemäß das Silikonöl und/oder -fett in die Kabelumhüllung oder den

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Kabelmantel zeitlich vor dem Einfüllen des mine rauschen Isolierstoffes in die Umhüllung oder während dieses Einfüllvorgangs zugesetzt und das SiIikonöl und/oder -fett während des oder der nachfolgenden Glühverfahren verdampft.

Durch die Erfindung wird demnach ein mit Mineralien isoliertes elektrisches Kabel mit feuchtigkeitsabweisenden Eigenschaften geschaffen, welches ein Dielektrikum hat, das mit Silikonöl und/oder -fett imprägniert ist. Der Ausdruck »imprägniert« bedeutet in diesem Zusammenhang nicht, daß alle Zwischenräume zwischen den Teilchen der mineralischen Isolierung mit Silikonöl und/oder -fett gefüllt sein müssen. Auf Grund der hohen Kosten der Silikonöle und -fette wird es vorgezogen, nicht mehr als 5% Gewichtsanteile Silikonöl und/oder -fett, bezogen auf das Gewicht der mineralischen Isolierung, zu verwenden; im allgemeinen liegt der günstigste Bereich zwischen 2 und 5%. In einigen Fällen jedoch, insbesondere für Kabel mit kleinem Durchmesser, sind weniger als 2% Gewichtsanteile brauchbar. Es wird angenommen, daß die Wirkung durch Verdampfen des Öles oder Fettes während der Wärmebehandlung und durch nachfolgende Kondensation als Film von molekularer Stärke auf den einzelnen Teilchen der Isolierung hervorgerufen wird.

Für einige Verwendungszwecke kann das Silikonöl und/oder -fett in einem Lösungsmittel gelöst werden, beispielsweise in Azeton, Methyl-Äthyl-Keton, Toluol, Benzol oder Mischungen dieser Lösungsmittel.

Wenn das mineralische Isolierstoffpulver in den Zwischenraum zwischen einem oder mehreren elektrischen Leitern und einem Metallrohr gefüllt und gestopft wird, und zwar als Vorbereitung" zum Strecken oder Ziehen des Verbundkörpers, um dadurch seinen Querschnitt zu verringern und den Körper zwecks Herstellung eines Kabels mit gewünschtem Querschnitt zu verlängern, kann das Silikonöl oder verflüssigte Silikonfett oder eine Lösung von Silikonöl oder Silikonfett tropfenweise zugefügt oder auch in gesprühter Form, während das Rohr gefüllt wird, eingebracht oder die Innenwandung des Rohres durch Beschichten oder schichtweises Auftragen mit derartigem öl oder Fett vorbehandelt werden. Alternativ kann man einen atomisierten bzw. feinstverteilten Sprühstrahl des Öles oder verflüssigten Fettes oder einer Lösung des Öles oder Fettes auf das Isolierungspulver spritzen, wenn es aus dem Trockenofen kommt.

Wenn die mineralische Isolierung um einen Leiter in einem feuchten bildsamen Zustand aufgespritzt bzw. aufgezogen und an Ort und Stelle in seiner Hülle getrocknet wird, kann das Silikonöl oder -fett in die bildsame Isolierung eingemischt werden, bevor dieselbe in die Strangpresse gefüllt wird, oder es kann in den Zylinder der Strangpresse eingespritzt werden, so daß es auf seinem Wege nach der Düse der Strangpresse im Rohmaterial verteilt wird.

Eine so gleichmäßig wie mögliche Verteilung des Silikonfettes oder-Öles in der mineralischen Isolierung hat sich als vorteilhaft erwiesen.

Die Erfindung soll nunmehr an Hand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnung näher erläutert werden, und zwar zeigt

Fig. 1 einen schematisch dargestellten Schnitt durch ein Gerät zum Einfüllen von mineralischem Isolierpulver und Silikonflüssigkeit in den Zwischenraum zwischen einer Metallstange und einem Metallrohr,

Fig. 2 einen Teilaufriß eines Metallrohres zur Verwendung bei der Herstellung von mit Mineralien isolierten Kabeln,

Fig. 3 einen Schnitt durch ein Gerät zum Spritzen von Silikonflüssigkeit auf mineralisches Isolierpulver, während letzteres aus einem Trockenofen kommt, während

Fig. 4 einen Schnitt durch eine mineralischen Isolierstoff verarbeitende Strangpresse, welche mit einer Vorrichtung für das Einspritzen von Silikonflüssigkeit in den Zylinder der Strangpresse versehen ist, wiedergibt.

ίο Bei der in Fig. 1 gezeigten Anordnung ist ein Metallrohr 1 koaxial in einem Metallrohr 2 gelagert, und der Zwischenraum zwischen den beiden wird mit mineralischem Isolierstoff gefüllt, welcher durch Schwerkraft von einem Trichterbehälter 3 her über ein Ventil4 und Rohr5 zugeführt wird. Ein Schlagkolben6. der einen Kopf 7 aufweist, welcher mit geringem Spiel in das Metallrohr paßt, führt eine Hin- und Herbewegung aus, die ihm durch eine doppelt wirkende Vorrichtung 8 übermittelt wird, welche einen in einem Zylinder arbeitenden Kolben hat, wobei Luft unter Druck in den Zylinder, und zwar alternativ an die beiden Seiten des Kolbens, geleitet wird. Mineralischer Isolierstoff fällt durch den Spielraum zwischen dem Schlagkolben und dem Metallrohr 2 und wird ver-

a₅ mittels des Schlagkolbenkopfes um den axial angeordneten Leiter gepreßt. Gleichzeitig wird Silikonflüssigkeit aus einem Vorratsbehälter 9 über ein Ventil 10 und Rohr 11 zugeführt, welche dann aus einer durch das freie Ende des Rohres gebildeten oder an diesem Ende befestigten Düse austritt. Die Silikonflüssigkeit wird durch die Düse in Form eines Sprühstrahls oder tropfenweise in das Metallrohr abgegeben, wodurch sie den mineralischen Isolierstoff, während letzterer das Rohr hinunterfällt, imprägniert.

Statt die Silikonflüssigkeit und den mineralischen Isolierstoff gleichzeitig in das Metallrohr einzubringen, kann man das Rohr auch vorbehandeln, wie in Fig. 2 gezeigt ist, die ein auf seiner Innenwand mit Silikonflüssigkeit 12 überzogenes Metallrohr 2 veranschaulicht. Der Überzug kann dadurch erhalten werden, daß ein mit Silikonflüssigkeit imprägnierter Lappen durch das Rohr hindurchgezogen wird, der eine dünne Schicht der Flüssigkeit auf der Innenwandung zurückläßt.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Anordnung wird mineralisches Isolierstoffpulver von einem Glühofen 13 her über ein Ventil 14 nach einem Vorrats-Trichterbehälter 15 geliefert. Eine Düse 16 ist durch das Ende eines Rohres 17 gebildet oder an diesem Ende befestigt und derart angeordnet, daß sie eine Silikonflüssigkeit von niedrigem Viskositätsgrad oder eine Lösung eines Silikonfettes oder -Öles von höherem Viskositätsgrad auf das Pulver während seines Weges vom Ofen zum Trichterbehälter sprüht, wobei die Silikonflüssigkeit aus einem Vorratsbehälter 18 vermittels einer Pumpe 19 nach dem Rohr geliefert wird.

Fig. 4 zeigt eine Querhaupt-Strangpresse zur Verwendung bei der Herstellung von mit mineralischem isoliertem Kabel. Mineralischer Isolierstoff in feuchtem Zustand wird aus einem Trichterbehälter 20 in den Zylinder 21 der Maschine geliefert. Er wird auf einen elektrischen Leiter 22 aufgespritzt, der sich mit gleichbleibender Geschwindigkeit durch ein Rohr 23 bewegt, dessen Achse lotrecht zur Achse der Schraube 24 der Strangpreßmaschine liegt. Silikonflüssigkeit wird in den Zylinder der Strangpresse vermittels einer durch das Ende des Rohres 26 gebildeten oder an demselben angebrachten Düse 25 eingespritzt, wobei die Silikonflüssigkeit vermittels einer Pumpe 27 von einem Vorratsbehälter 28 her über das Ventil 29 nach der

Düse gepumpt wird. Bei diesem Verfahren der Herstellung mit Mineralien isolierter Kabel wird der von feuchtem mineralischem Isolierstoff umgebende Leiter im allgemeinen nachfolgend in eine Hülle eingebracht und in dieser Hülle getrocknet.

Für den erfindungsgemäßen Zweck kann man Methyl-Siloxan-Polymerisate und Phenyl-Methyl-Siloxane verwenden. In jedem der beiden Fälle ist es vorteilhaft, ein Polymerisat mit dem höchsten Molekulargewicht, welches bequem zu behandeln ist, zu verwenden. Zwei Beispiele für geeignete Methyl-Siloxan-Polvmerisate sind die von Midland Silicone Ltd. als M.S. 200/100 und M.S. 200/1000 hergestellten. Ein Beispiel eines Phenyl-Methyl-Siloxan-Polymerisats ist das von Midland Silicones Ltd. als M.S. 510 hergestellte.

Es hat sich herausgestellt, daß Magnesiumoxyd dann, wenn es mit ungefähr 1 % Gewichtstanteil Silikonflüssigkeit M.S. 200/1000 vermischt ist, bei Zimmertemperatur und relativer Feuchtigkeit von 30% während einer Einwirkungszeit bis hinauf zu 170 Stunden nur halb so viel Feuchtigkeit wie das unbehandelte Material aufnimmt. Die durch die Erfindung erreichte feuchtigkeitsabweisende Wirkung, durch Beimischung einer Silikonflüssigkeit in das Magnesium und der darauffolgenden Erwärmung auf eine hohe Temperatur in einem durch den Kabelmantel bestimmten begrenzten Raum, ist viel größer, wie die folgenden Versuchsergebnisse beweisen: Ein 1,8288 m (6 Fuß) langes Kupferrohrstück mit einem Durchmesser von 12,7 mm, das einen mittigen Draht enthielt, wurde mit getrocknetem Magnesium gefüllt, und während dieses Vorgangs wurde Silikonöl der von Midland Silicone Ltd. als M. S. 200/100 verkauften Sorte in gesteuerten Schüssen beigemischt, wobei das Verhältnis des verwendeten Öles 10 g auf 2 englische Pfund Magnesium betrug. Das gefüllte Rohr wurde gezogen und viermal bei ungefähr 600° C zwei Stunden lang in einer leicht reduzierenden Atmosphäre ausgeglüht.

Das hergestellte Muster wurde 2 Wochen lang unverschlossen bzw. offengelassen und auf Isolierung geprüft. Der Isolierungswiderstand betrug noch mehrere hundert Megohm. Ein ähnliches unbehandeltes Muster wurde geschnitten und V2 Stunde lang unverschlossen belassen. Sein Isolierungswiderstand betrug weniger als 1000 Ohm.

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Wasserabweisendmachen eines mit Mineralien isolierten elektrischen Kabels durch Tränken bzw. Imprägnieren mit Silikonöl und/oder Silikonfett, dadurch gekennzeichnet, daß das Silikonöl und/oder -fett in die Kabelumhüllung oder den Kabelmantel zeitlich vor dem Einfüllen des mineralischen Isolierstoffes in die Umhüllung oder während dieses Einfüllvorgangs zugesetzt wird und daß das Silikonöl und/oder -fett während des oder der nachfolgenden Glühverfahren verdampft wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Silizium- bzw. Silikonöl- und/ oder -fettgehalt weniger als 2 % Gewichtsanteil des mineralischen Isolierstoffes beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Silizium- bzw. Silikonöl- und/ oder -fettgehalt 2 bis 5% Gewichtsanteil des mineralischen Isolierstoffes beträgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Silizium- bzw. Silikonmaterial ein Methyl-Siloxan-Polymerisat ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Silikonmaterial ein Phenol-Methyl-Siloxan ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das Silikonöl und/oder -fett während des Einfüllens der Mineralisolation in die Umhüllung zugesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Silikonöl und/oder -fett tropfenweise oder gewissermaßen

. als Sprühregen zugesetzt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand der Umhüllung mit einem Überzug von Silikonöl und/oder -fett zeitlich vor dem Einfüllen der Mineralisolierung versehen wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Silizium- bzw. Silikonöl und/ oder -fett auf das mineralische Isolierungspulver gesprüht wird, während letzteres aus einem Trockenofen in das Rohr übergebracht wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Silizium- bzw. Silikonöl und/ oder -fett in Form einer Lösung verwendet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem mineralisches Isolierpulver in einem feuchten bildsamen Zustand um einen Leiter herumgespritzt bzw. ausgezogen, mit einer Metallhülle versehen und dann an Ort und Stelle innerhalb seiner Hülle getrocknet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Silizium- bzw. Silikonöl und/oder -fett in das mineralische Isolierpulver gemischt wird, bevor die Masse um den Leiter herum ausgespritzt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem mineralische Isolierungspulver in einem feuchten bildsamen Zustand um einen Leiter herumgespritzt, mit einer Metallhülle versehen und dann an Ort und Stelle innerhalb seiner Hülle getrocknet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Silizium- bzw. Silikonöl und/oder -fett mit dem Pulver zusammen in die Strangpresse gefüllt und/oder in den Zylinder der Strangpresse zwischen der Ladeöffnung und der Spritzdüse eingespritzt wird, so daß es sich in dem Material während seiner Bewegung nach der Spritzdüse hin verteilt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 890 979;
französische Patentschriften Nr. 1 027 437,
327.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 009 549/321 6.