DE1274704B

DE1274704B - Method of manufacturing electrical cables

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Publication number: DE1274704B
Application number: DEP26035A
Authority: DE
Original assignee: Pirelli SpA
Current assignee: Pirelli and C SpA
Priority date: 1959-11-14
Filing date: 1960-11-14
Publication date: 1968-08-08
Also published as: GB921453A; ES262851A1

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. Cl.:Int. Cl .:

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HOIbHOIb

Deutsche Kl.: 21c-7/01 German class: 21c-7/01

P 12 74 704.5-34 (P 26035)P 12 74 704.5-34 (P 26035)

14. November 1960November 14, 1960

8. August 1968August 8, 1968

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines hitzebeständigen und gegen Wasser und Wasserdampf unter Druck undurchlässigen ein- oder mehradrigen elektrischen Kabels, dessen Leiter mit Bändern aus gesintertem Polytetrafluoräthylen isoliert sind.The invention relates to a method for producing a heat-resistant and against water and Water vapor under pressure impermeable single or multi-core electrical cable, the conductor with Sintered polytetrafluoroethylene tapes are insulated.

Elektrische Kabel dieser Art werden heute beispielsweise bei Öl- oder geothermischen Bohrungen allgemein verwendet.Electrical cables of this type are used today, for example, in oil or geothermal drilling commonly used.

Das für diesen Zweck am besten geeignete Material ist Polytetrafluoräthylen, da dieses Kunstharz ein sehr hohes chemisches Widerstandsvermögen und einen guten Widerstand gegen die Quellwirkung der Erdöle hat; außerdem wird es durch Wasserdampf nicht angegriffen und hat insbesondere eine sehr hohe Molekularstabilität, die es ermöglicht, daß es Temperaturen von mehr als 260° C widerstehen kann.The most suitable material for this purpose is polytetrafluoroethylene, as this synthetic resin is a very high chemical resistance and good resistance to the swelling effect of petroleum Has; In addition, it is not attacked by water vapor and in particular has a very high molecular stability, which enables it to withstand temperatures in excess of 260 ° C.

Es ist jedoch bekannt, daß die Verwendung dieses Kunstharzes beträchtliche Formungsschwierigkeiten mit sich bringt, welche insbesondere bei der Herstellung der Isolierschichten oder -lagen für elektrische Kabel störend werden.However, it is known that the use of this synthetic resin causes considerable molding difficulty brings with it, which in particular in the production of the insulating layers or layers for electrical Cables become annoying.

Diese Schichten müssen in der Tat eine gleichbleibende und ganz bestimmte Dicke haben, sie müssen frei von Fehlern sein, sie dürfen keine Fremdstoffe enthalten, sie müssen den beabsichtigten mechanischen, elektrischen und chemisch-physikalischen Beanspruchungen widerstehen, und schließlich müssen sie in einer üblichen Industrieanlage hergestellt werden, ohne daß die Verwendung einer teueren nur zu diesem Zweck gebauten Maschinenanlage benötigt wird.Indeed, these layers must have a constant and very specific thickness, they must be free from defects, they must not contain any foreign substances, they must comply with the intended mechanical, withstand electrical and chemical-physical stresses, and ultimately must they can be produced in a standard industrial plant without the use of an expensive one Machinery built for this purpose is required.

Die Verfahren zum Verarbeiten von Polytetrafluoräthylen, wie sie heute für die Herstellung von Industrieartikeln verwendet werden, können wie folgt zusammengefaßt werden:The methods for processing polytetrafluoroethylene, how they are used today for the manufacture of industrial articles can be summarized as follows will:

1. Formen oder Spritzen des Pulvers, wie es aus den Anlagen zur Polymerisation des monomeren Tetrafluoräthylens kommt, um Gegenstände verschiedener Formen, z. B. Platten, Zylinder usw. zu erhalten;1. Shaping or spraying the powder as it comes from the systems for polymerizing the monomer Tetrafluoroethylene comes to objects of various shapes, e.g. B. Plates, cylinders, etc. to obtain;

2. Ausstoßen des mit öligen Schmiermitteln angefeuchteten Pulvers, um beispielsweise Stangen oder andere Ausstoßformen zu erhalten;2. Ejection of the powder moistened with oily lubricants, for example around bars or to receive other forms of discharge;

3. Drehen eines vorgeformten Zylinders nach dem Verfahren des Punktes 1, um Bänder zu erhalten; 3. turning a preformed cylinder according to the procedure of item 1 to obtain ribbons;

4. Überziehen mit einem besonderen Bindemittel auf einer Fläche der gemäß dem Verfahren zu Punkt 3 erhaltenen Bänder;4. Coating with a special binder on a surface according to the procedure Point 3 ribbons obtained;

Verfahren zur Herstellung elektrischer KabelMethod of manufacturing electrical cables

Anmelder:Applicant:

Pirelli Societä per Azioni, Mailand (Italien)Pirelli Societä per Azioni, Milan (Italy)

Vertreter:Representative:

Dr. E. Wiegand und Dipl.-Ing. W. Niemann,Dr. E. Wiegand and Dipl.-Ing. W. Niemann,

Patentanwälte, 2000 Hamburg 50, Königstr. 28Patent Attorneys, 2000 Hamburg 50, Königstr. 28

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

Italien vom 14. November 1959 (18 950)Italy of November 14, 1959 (18 950)

5. Ausstoßen einer Stange nach dem Verfahren zu Punkt 2 und nachfolgendes Kalandrieren, um Bänder zu erhalten, die vermittels einer weiteren ao Behandlung zusammengeschmolzen bzw. gesintert werden können.5. Ejection of a bar according to the method of item 2 and subsequent calendering in order to To obtain ribbons that are fused or sintered by means of a further special treatment can be.

Das erstgenannte Verfahren ist für die Herstellung von Isolierschichten nicht anwendbar, da ernsthafte Schwierigkeiten beim Formen einer Isolierschicht an Kabeln auftreten würden, die eine Länge von mehreren Kilometern haben. Das zweite Verfahren gestattet nur eine sehr langsame Produktion und erfordert die Verwendung von sehr teuren Spezialmaschinen, die nicht ganz zuverlässig arbeiten.The former method is not applicable to the production of insulating layers, since it is serious Difficulty would arise in forming a layer of insulation on cables that were several in length Kilometers. The second method allows and requires very slow production Use of very expensive special machines that are not entirely reliable.

Außerdem ermöglicht dieses Verfahren, wenn die Produktionskosten nicht in unzulässiger Weise erhöht werden, nur das Aufbringen der gesamten Isolierdicke in einem einzigen Arbeitsvorgang, und dies kann in bezug auf die dielektrische Festigkeit gefährlich sein, da ein kleiner Fehler oder ein Einschluß aus Fremdstoff in dem Isolierüberzug eine Perforation des Materials hervorrufen könnte.
Mit dem dritten Verfahren werden, bedingt durch das Aufbringen von Bändern, die nacheinander auf den Kabelleiter aufgewickelt werden, sehr gute Resultate erhalten.In addition, if the production cost is not unduly increased, this method enables only the entire thickness of the insulation to be applied in a single operation, and this can be dangerous in terms of dielectric strength because of a small defect or inclusion of foreign matter in the insulation coating could perforate the material.
With the third method, very good results are obtained due to the application of tapes which are wound one after the other onto the cable conductor.

Ein gemäß diesem Verfahren isoliertes Kabel hat in den meisten Fällen ein sehr gutes Verhalten, doch wenn es in überhitztem Salzwasser oder in Wasserdampf arbeiten muß, wie beispielsweise bei Öl- oder geothermischen Bohrungen, ist der auf das Kabel wirkende Außendruck derart, daß Wasser oder Wasserdampf zwischen die Isolierschichten hindurchdringen kann, die nicht fest miteinander verschlossen werden können, so daß der Isolationswert zu einer nicht mehr zulässigen niedrigen Grenze abfällt.A cable insulated according to this method performs very well in most cases, however if it has to work in superheated salt water or in steam, as for example with oil or geothermal drilling, the external pressure acting on the cable is such that water or water vapor can penetrate between the insulating layers that are not tightly sealed together so that the insulation value drops to a no longer permissible low limit.

809 589/340809 589/340

Das vierte Verfahren ermöglicht ebenfalls sehr gute Ergebnisse, jedoch schließen die außerordentlich hohen Kosten des mit dem Bindemittel behandelten Bandes seine Anwendung in allen denjenigen Fällen aus, in denen der wirtschaftliche Faktor eine erhebliche Bedeutung hat; überdies zeigt das Bindemittel eine thermische Stabilität, die weit niedriger als die des Polytetrafluoräthylens ist.The fourth method also enables very good results, but they are extremely close high cost of the tape treated with the binder, its use in all of those cases in which the economic factor is of considerable importance; moreover shows the binder a thermal stability that is far lower than that of polytetrafluoroethylene.

Auch das fünfte Verfahren kann gute ErgebnisseEven the fifth method can produce good results

Festigkeit zu erhöhen. Da bei einem solchen isolierten elektrischen Leiter ein Band aus gesintertem Polytetrafluoräthylen aufgebracht ist, besteht die Gefahr, daß — wie ausgeführt — Einschlüsse aus Fremdstof-5 fen einePerforation des Materials hervorrufen können. Bei einer Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung werden übereinanderliegende sinterfähige Bänder durch Überlappen der Kante einer Windung zu der Kante der nächstfolgenden Windung aufge-Increase strength. Since in such an insulated electrical conductor a tape made of sintered polytetrafluoroethylene is applied, there is a risk that - as stated - inclusions of foreign matter-5 may cause perforation of the material. In one embodiment of the method of the invention are superimposed sinterable strips by overlapping the edge of a turn to the edge of the next following turn.

zeigen, jedoch bedingt die Verwendung von sinter- ίο bracht,
fähigen bzw. verschmelzbaren Bändern in einem aus- Nach einer weiteren Ausführungsform des Vergedehnten technischen Umfang sehr ernsthafte tech- fahrens der Erfindung können wenigstens zwei übernologische Schwierigkeiten. Die auf diese Weise er- einanderliegende Lagen aus sinterfähigen Bändern haltenen sinterfähigen Bänder sind sehr empfindlich aufgebracht werden, wobei die Kanten der Windun- und plastisch und haben eine schwache Konsistenz. 15 gen aneinanderstoßen und die Windungen der dar-Außerdem wird die Möglichkeit der Abdichtung die- überliegenden Lage so ausgebracht werden, daß sie ser Kabel nicht nur durch die Sinterungstemperatur, die aneinanderstoßenden Kanten der vorhergehenden sondern auch durch den während des Sintervorganges Lage überdecken.show, but conditionally the use of sinter- ίο brings,
According to a further embodiment of the expanded technical scope, very serious technical processes of the invention can lead to at least two supranological difficulties. The layers of sinterable tapes, which lie one on top of the other in this way, are applied very sensitively, with the edges of the windings being plastic and having a weak consistency. 15 gen abut each other and the turns of the dar-In addition, the possibility of sealing the overlying layer will be applied so that they cover this cable not only by the sintering temperature, the abutting edges of the previous but also by the layer during the sintering process.

angelegten Druck sehr stark beeinflußt. Schließlich ist es nach einer weiteren Ausführungs-Die Erfindung bezweckt ein Kabel zu schaffen, das 20 form des Verfahrens der Erfindung möglich, das vor-applied pressure very strongly influenced. Finally it is after another execution die The aim of the invention is to create a cable that is possible in the form of the method of the invention,

mit Polytetrafluoräthylenbändern isoliert ist, die ge- her gesinterte Polytetrafluoräthylenband oder dieis insulated with polytetrafluoroethylene tapes, the sintered polytetrafluoroethylene tape or the

maß dem zuletzt genannten Verfahren hergestellt -bänder in einer Fläche mit einem Bindemittel zumeasured the last-mentioned process produced tapes in a surface with a binding agent

sind. überziehen.are. overlay.

Die technische Aufgabe der Erfindung besteht Die Erfindung wird in Verbindung mit der Zeichdaher darin, ein durch Polytetrafluoräthylen isoliertes 25 nung erläutert, welche eine Längsansicht mit wegelektrisches Kabel zu schaffen, das hohen Arbeits- gebrochenen Teilen des Kabels mit einem Kern vor temperaturen widerstehen kann und das gegen unter der Sinterbehandlung wiedergibt, das gemäß dem vor-Druck stehendes Wasser und Wasserdampf undurch- vorbeschriebenen Verfahren hergestellt worden ist. lässig ist. Das Verfahren der Erfindung besteht darin, Das Bezugszeichen 1 deutet einen Leiter oder den daß ein oder mehrere sinterfähige Bänder aus Poly- 30 verseilten oder aus Litzen bestehenden Leiter, 2 tetrafluoräthylen rings um den Metalleiter des Kabels Schichten aus sinterfähigem Band, 3 Schichten eines in üblicher Weise gewickelt werden, beispielsweise in- vorher gesinterten Bandes und 4 eine äußere dichte dem die Kante einer Windung die Kante der nächsten Umhüllung oder Umflechtung an, die beispielsweise überlappt oder einfach die Kanten der Windungen aus Metall hergestellt ist und vorzugsweise aus einer aneinandergelegt werden, ein oder mehrere vorher 35 genügenden Anzahl von gewirkten schmalen Bändern gesinterte Bänder aus Polytetrafluoräthylen, die mit besteht, deren jedes aus einer Mehrzahl von paralle-Bindemittel versehen sind oder nicht rings um die Ien Drähten gebildet ist.The technical object of the invention consists. The invention is described in connection with the drawing therein, an insulated by polytetrafluoroethylene 25 explained, which is a longitudinal view with electrical away Cable to create the high working broken parts of the cable with a core before can withstand temperatures and that reflects against under the sintering treatment, that according to the pre-pressure standing water and steam has been produced by the previously described process. is casual. The method of the invention consists in The reference numeral 1 indicates a conductor or the that one or more sinterable strips of poly-stranded or stranded conductors, 2 Tetrafluoroethylene around the metal conductor of the cable layers of sinterable tape, 3 layers of one be wound in the usual way, for example in previously sintered tape and 4 an outer density which the edge of a turn to the edge of the next wrapping or braiding, for example overlaps or simply the edges of the turns is made of metal and preferably of one are placed next to one another, one or more previously 35 sufficient number of knitted narrow ribbons Sintered tapes made of polytetrafluoroethylene, which is composed with, each of which is made up of a plurality of paralle-binders provided or not formed around the wires.

sinterfähigen Bänder gewickelt werden, das Ganze mit TDie Erfindung umfaßt auch andere zusammenge-sinterable tapes are wound, the whole with The invention also includes other combined

einer thermisch und mechanisch widerstandsfähigen setzte Kabel als das oben beschriebene, beispielsweise Umhüllung oder Umflechtung, z. B. aus Metall- 40 ein Einleiterkabel, das mit einer Armierung versehena thermally and mechanically resistant continued cable than the one described above, for example Sheathing or braiding, e.g. B. made of metal 40 a single-conductor cable, which is provided with an armouring

drähten oder Glasfäden versehen wird und schließ- ist, die unmittelbar auf die Umhüllung aufgebracht ist, lieh das Kabel einer Wärmebehandlung unterworfen
wird, deren Temperatur höher als die Sintertemperatur von 318° C ist. Zur Wärmebehandlung kann das
Kabel durch ein Rohr geeigneter Länge hindurch- 45
gehen, oder das auf eine Metalltrommel gewickelte
Kabel wird in einem Ofen auf die gleiche Temperatur
während einer ausreichenden Zeit erhitzt.wires or glass threads is provided and closed, which is applied directly to the sheath, the cable is subjected to a heat treatment
whose temperature is higher than the sintering temperature of 318 ° C. This can be used for heat treatment
Pass the cable through a pipe of suitable length 45
go, or the one wound on a metal drum
Cable is in an oven at the same temperature
heated for a sufficient time.

Bei dieser Wärmebehandlung dehnt sich das Polytetrafluoräthylen, das die zu sinternden Bänder und 50 Biegens des Kabels den Reibungskoeffizienten gegen die vorher gesinterten Bänder bildet, aus und drückt Gleiten zu vermindern, das zwischen der Umhüllung auf die äußere Umhüllung, wodurch ein gleichförmi- und der herumstehenden Armierung auftreten kann ger Druck erhalten wird, der während der Behänd- - und das bei biegsamen Mehrleiterkabeln zwischen den lung über die ganze Länge des Kabels konstant und Kernen selbst stattfinden kann. Derselbe Zweck kann ausreichend ist. Die Bänder aus vorher gesintertem 55 durch schraubenförmiges Aufwickeln auf die äußere Material hindern das noch nicht gesinterte«Material Umhüllung eines oder mehrerer Streifen aus einem daran, und zwar sowohl während des Aufbringens der
Umhüllung als auch während der Wärmebehandlung,
durch die äußere Umhüllung hindurchzugehen, wodurch sie zusammenarbeiten, um während des Erwär- 60
mungsvorganges einen konstanten und ausreichenden Druck zu erzeugen und aufrechtzuerhalten.During this heat treatment, the polytetrafluoroethylene that forms the ribbons to be sintered and the bending of the cable expands the coefficient of friction against the previously sintered ribbons, and presses to reduce sliding that between the envelope on the outer envelope, creating a uniform and standing around Reinforcement can occur ger pressure is obtained, which can take place during the handling - and that with flexible multi-conductor cables between the development over the entire length of the cable and the cores themselves. The same purpose can be sufficient. The bands of previously sintered 55 by being wound helically onto the outer material prevent the as yet unsintered material from encasing one or more strips of one, both during the application of the
Wrapping as well as during the heat treatment,
pass through the outer wrap, thereby working together to provide 60
mation process to generate and maintain a constant and sufficient pressure.

Es ist bekannt, einen isolierten Leiter dadurch herzustellen, daß um den elektrischen Leiter ein BandIt is known to manufacture an insulated conductor by wrapping a tape around the electrical conductor

aus gesinterten Polytetrafluoräthylen gewickelt und 65 gesetzter Richtung aufgewickelt sind, deren Ränder auf die Umwicklung eine Lage aus faserförmigem sich um 50% überlappen, und mit einem vorher geMaterial aufgebracht wird, die mit einem Silikonharz sinterten Polytetrafluoräthylenband, dessen Ränder behandelt ist, um die dielektrische und mechanische sich um 25% überlappen. Die Gesamtdicke der Isoare wound from sintered polytetrafluoroethylene and wound in the set direction, the edges of which on the wrapping a layer of fibrous overlap by 50%, and with a previously geMaterial is applied, the polytetrafluoroethylene tape sintered with a silicone resin, the edges of which is treated to make the dielectric and mechanical overlap each other by 25%. The total thickness of the iso

oder Mehrleiterkabel, in welchem wenigstens einer der metallischen Leiter gemäß den obigen Ausführungen isoliert ist.or multi-conductor cable in which at least one of the metallic conductors according to the above statements is isolated.

Die äußere Umhüllung, insbesondere wenn sie aus nichtmetallischem Material, z. B. gesponnener Glaswolle, hergestellt wird, wird vorzugsweise mit einem zweckentsprechenden Bindemittel, z. B. einer PoIytetrafluoräthylenemulsion, getränkt, um während desThe outer casing, especially if it is made of non-metallic material, e.g. B. spun glass wool, is prepared, is preferably with an appropriate binder, e.g. B. a polytetrafluoroethylene emulsion, soaked to during the

Material erreicht werden, das gegen Gleiten einen niedrigeren Reibungskoeffizienten hat, z. B. Polytetrafluoräthylen. Material can be achieved which has a lower coefficient of friction against sliding, e.g. B. polytetrafluoroethylene.

Ein praktisches Ausführungsbeispiel eines durch Polytetrafluoräthylen isolierten Einleiterkabels enthält einen aus Litzen oder Seilen bestehenden Leiter von 5 mm Durchmesser, der durch zwei sinterfähige PoIytetrafluoräthylenbänder isoliert ist, die in entgegen-Contains a practical embodiment of a polytetrafluoroethylene insulated single core cable a conductor consisting of strands or ropes with a diameter of 5 mm, which is connected by two sinterable polytetrafluoroethylene tapes is isolated, which is

Claims

5 6 lation is 0.45 mm, and the insulation is applied with tape, which is then covered with a solid sheath of copper wire. Polytetrafluoroethylene is wrapped around the several layers of tape made from sintered treatment that has already been sintered and carried out at a known temperature of 350 ° C. for 10 minutes. This cable has the following insulation values 5 mechanically resistant outer sheath without the occurrence of weak points or faults: we will see, whereupon the entire cable is subjected to a heat treatment at 200 ° C 4600 megohm / km 250 ° C 2600 Megohm / km temperature above the sintering temperature of 318 ° C at 300 ° C 300 Megohm / km 1ιε ^ · at 350 ° C 5.5 Megohm / km 10 2 · Method according to claim 1, characterized in that the superimposed By comparison, it can be established that the more customary tapes, by overlapping the edge, lent natural rubber or bothylene isoprene — one turn to the edge of the next or silicone rubber, hardly any insulation value of turn is applied. 0.2 megohm / km already reached at 180 ° C. The method according to claim 1, characterized in that at least two superimposed layers of sinterable strips do not require any special technological problems. be brought, the edges of the windings machine installation at high cost and guaranteed to abut each other and the windings of the best electrical properties, since there is a 20 overlying layer applied so that dielectric has layers. they cover the abutting edges of the previous ... Fatent claims: 4 method according to claim 1, characterized in that

1. Process for producing a heat-resistant indicates that the previously sintered poly-

digen and against water and steam under 25 tetrafluoroethylene tape or tapes on one

Pressure impermeable single or multi-core surface is coated with a binding agent or

electric cable, the conductors of which are tied with tapes,
are insulated from sintered polytetrafluoroethylene,

characterized in that the publications directly considered:

one or more 30 French patent specification no. 1170 279;

Layers of sinterable polytetrafluoroethylene- USA.-Patent No. 2459 653.

1 sheet of drawings