DE1515802A1

DE1515802A1 - Sicherbeitsschutzanordnung fuer elektrische Kabel

Info

Publication number: DE1515802A1
Application number: DE19621515802
Authority: DE
Inventors: Paul Elinois
Original assignee: Houilleres du Bassin du Nord et du Pas de Calais; Societe Industrielle de Liaisons Electriques SA
Current assignee: Houilleres du Bassin du Nord et du Pas de Calais; Societe Industrielle de Liaisons Electriques SA
Priority date: 1962-01-30
Filing date: 1962-09-12
Publication date: 1969-10-30
Also published as: GB1037071A; DE1515802B2; BE625018A; FR1328926A

Description

. ... -.ertoirlsiroiie y Essen, den 10.September 1962

. "'''"^ 15 444 Dr.L./J.

Houilleres du Bassin du Nord et du Pas-de-Oalais, DOUAl/Prankr.,

10. Rue des Minimes

und

Societe Industrielle de Liaisons Electriques, PARIS/Frankr.,

64 bis, Rue de Monoeau

"Sioherheitsschutzanordnung für elektrische Kabel"

Sicherheitssohutzanordnungen für elektrische Kabel, insbesondere solche Kabel, die in einer brennbaren bzw, explosionsgefährlichen Atmosphäre verlegt werden, sind bekannt. Zum Beispiel müssen in unterirdischen Kohlengrubenbetrieben gewisse Kabel auf Grund bergpolizeilicher Vorschriften mit elektrischen Schutzanordnungen versehen werden, die im wesentlichen aus einer die Stromleiter umhüllenden Abschirmung oder Schutzschicht bestehen, die unter dem Außenmantel des Kabels liegt»

Diese Abschirmung oder Schutzschicht kann gemeinsam für alle Stromleiter des Kabels sein oder nur für einzelne Leiter oder Leitergruppen. Die Schutzschicht wird mit einem Schaltschrank o.dglβ verbunden, der eine Anzahl Relais, enthält, welche die Stromleiter des Kabels vom Netz trennen bzw. spannungslos machen, wenn der Schutzmantel in leitende Verbindung mit der

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Erde oder einem Stromleiter des Kabels kommt oder selbst unterbrochen wird.

Die bekannten, in dieser Weise ausgeführten elektrischen Kabel haben den Nachteil, daß bei einer wesentlichen mechanischen Beanspruchung der Kabelkörper durch Schlag oder Stoß die Schutzrelais nicht schnell genug ansprechen und demgemäß die den Stromleitern zugeführte Spannung unterbrechen, bevor ein Kurzschluß bzw₀ Lichtbogen mit der Gefahr der Entzündung oder Explosion auftritt.

Außerdem können gewisse mechanische Beanspruchungen oder Erschütterungen des Kabels zwar einen Teil der Kabeladern zerreißen, ohne aber die äußere Kabelummantelung und die isolierende Hülle zu zerstören, so daß die Schutzschicht der Sicherheitsabschirmung nicht zur Wirkung kommt.

Die Erfindung besteht demgegenüber darin, die Sicherheitsabschirmung oder Schutzschicht des Kabels aus einer Reihe von um den Kabelkern gewickelten bzw. gelegten leitern herzustellen, von denen mindestens ein Teil mit einem Isolationsmaterial umhüllt ist, das bei einer Schlag- oder Stoßbeanspruchung bricht oder zersplittert, so daß zwei benachbarte Leiter direkt oder indirekt elektrisch in Kontakt kommen, wobei die mechanische Widerstandsfähigkeit der Isolierhülle kleiner ist ale die der Isolierung der stromleitenden Kabeladern. Die die Schutzschicht bildenden Leiter werden dabei vorher mit den beiden Polen eines an sich bekannten Stromkreises verbunden, in dem eine Schaltanordnung zur Unterbrechung des durch die Kabeladern fließenden

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elektrischen Stromes vorgesehen ist.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung besteht die Schutzschicht aus einer alle stromführenden Kabeladeim. umgebenden Umwicklung mit Leitern, die abwechselnd isoliert und nicht isoliert sind» Unter der Einwirkung eines Schlages oder Stoßes bricht die Isolierung der isolierten Leiter oder wird selbstleitend, je nach der gewählten Ausführung des Kabels, und es entsteht ein Stromschluß zwischen den isolierten und den nicht isolierten Leitern, der die Relaisanordnung aum Spannungslosmaehen des Kabels auslöst.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Kabels liegt darin, daß das Spannungslosmaehen des Kabels durch die Schutzschicht selbst erfolgt bzw« durci: deren Mitwirkung, was sine sehr schnelle, vor einer wa seitlichen lieforffaxion des Kabels einsetzende Reaktion sichert,.

Auch kann man, IHi? ^:-:--.e y^scl:'\j/'V\:^ :■:■-::. ,v:-!:::/ z'.-'IbcIish äen Phasen des Kabels zu erreiche]·., den s:u,..:..eluäii lii.omigsaujPi: des Kabels eine besondere Sicheriteitsabscliirriung bekannter Art zuordnen.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung werden die Leiter mit einer Hülle aus einem Halbleiter verseilen, dessen elektrischer Widerstand sich bei Schlag» oder Stoßbeaii™ spruchung ändert. Eine solche Hülle kann auf jedem oder auf jedem zweiten Leiter angeordnet werden.

Man kann auch auf die Lage der Leiter der Abschirmung eine oder zwei andere leitende Lagen aufwickeln, die unmittelbar

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auf der leitenden Lage aufliegen, um die Anzahl der Kontaktstellen zwischen den Abschirmungsleitern zu vergrößern.

In der nachfolgenden Beschreibung mehrerer auf der Zeichnung, dargestellter bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung ist dieselbe im einzelnen näher erläutert.

Fig. 1 bis 4 geben vier verschiedene Kabelausführungen gemäß der Erfindung wieder, Fig. 5 schematisch die Schaltungsanordnung für ein erfindungsgemäßes Kabel und eine Trenneinrichtung.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist die Gesamtheit der isolierten Leiter 1 eingebettet in einen Isolierkörper 2, der so widerstandsfähig ist, daß er sich bei äußerem Druck auf das Kabel nicht oder nur wenig deformierte Der Isolierstoffkörper besteht aus einem Gemisch auf

Basis natürlicher oder synthetischer Kunststoffe oder auf der

aus Basis eines plastischen Materials oder/irgendeinem anderen gleichwertigen Erzeugnis. Der Isolierstoffkörper 1 ist mit einer leitenden Schicht 3 bedeckt, die aus einem oder mehreren metallischen Bändern^voder Halbleitern besteht oder aus einem Elastomeren oder irgendeinem anderen, die Eigenschaften eines Halbleiters besitzenden Stoff. Die Schicht 3 ist umsponnen mit schraubenlinienartig verlaufenden Leitungsdrähten o.dgl., die abwechselnd isoliert und nicht isoliert sind, wie bei 4 bzw. 6 angedeutet» und die von einer Mantelschicht 7 aus Gummi, einem Elastomer oder einem plastischen Material tostlkt.umgeben sind.

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BAD OftlöfNAt

Die Leiter können aus massiven Drähten oder aus Litzen bzw.. Seilen feiner Drähte "bestehen, Sie können runden oder halbrunden Querschnitt haben. Auch kann der Querschnitt der isolierten Leiter verschieden in Größe und Form von dem der nicht isolierten Leiter sein.

Die die isolierten Leiter umgebende Isolationsschicht 5 braucht nur eine vergleichsweise geringe mechanische Festigkeit zu haben, immerhin aber doch so, daß sie nicht von Beanspruchungen, welche die Punktion des Kabels unbeeinträchtigt

lassen

lat&fc, zerstört wird.

Diese Isolationsschicht besteht aus einem plastischen Material bzw. natürlichem oder synthetischem Gummi, Ihre Stärke ist so begrenzt, daß sie durch einen Schlag oder eine Quetschung unterbrochen wird. Zum Beispiel kann sie etwa 1 mm stark sein·

An jedem Ende des Kabels sind die isolierten Leiter miteinander verbunden, ebenso die nicht isolierten Teile miteinander.

Die beiden Leitergruppen sind mit einer Relaisanordnung in dem Batteriekoffer (Fig. 5) verbunden» Sobald ein Schlag oder sonstige heftige Erschütterung das Kabel trifft, wird die Isolation 5 der isolierten Leiter 4 im Bereich der Erschütterung zerstört, insbesondere dort, wo der Schlag die äußere Oberfläche des Kabels traf und an einer dieser diametral gegenüberliegenden Stelle des isolierten Leiters, d.h. dort, wo die Isolation gegen die leitende Schicht 3 anliegt. Durch diesen Bruch der Isolation entsteht ein Schluß zwischen einem

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isolierten und einem nicht isolierten Leiter durch Vermittlung der leitenden Schicht 3. Hierdurch wird der Sicherheitsstromkreis geschlossen, die Relais sprechen an und die Stromzuleitung zu dem Kabel wird unterbrochene

In gewissen Fällen, je nach der Schaltungsanordnung der Sicherheitsrelais, kann man als Erdleiter des Kabels die Gesamtheit der nicht isolierten Leiter 6 oder der isolierten Leiter 4 nehmen, die einen solchen Querschnitt haben, daß eine besondere, in Kabeln im allgemeinen vorgesehene Erdleitung fortfallen kann.

Bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 2 ist die aus den isolierten und den nicht isolierten Leitern 4 bzw. 6 bestehende Schicht des Kabels zwischen einer leitenden Schicht 3 und einer äußeren leitenden Schicht 8 angeordnet.

Jede dieser beiden Schichten 3,8 kann aus den für die erste Ausführungsform angegebenen Stoffen bestehen.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 bleibt das Funktionsprinzip der Erfindung unverändert; ihr Vorteil ist die Möglichkeit der Bildung einer größeren Anzahl Kontaktstellen zwischen den isolierten und den unisolierten Leitern 4,6»

Die Ausführungsform nach Fig. 3 sieht vor, daß der Mantel 5 der (isolierten) Leiter 4 aua einem Halbleiter auf Basis eines Gemisches von natürlichem oder synthetischem Kautschuk oder von plastischem Material besteht. Hierbei wird der Umstand ausgenutzt, daß ein solches Gemisch uie Eigenschaft eines

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Leiters bei Überschreiten einer kritischen Druckbelastung annimmt. Bei Anwendung eines Materials, das bei normaler bzWo atmosphärischer Druckbelastung eine begrenzte Leitfähigkeit aufweist, hat eine darüber hinausgehende mechanische Beanspruchung des Kabelkörpers eine Veränderung des elektrischen Widerstandes in der halbleitenden Schicht zur Folge,durch welche die Sicherheitseinrichtung vom Stromkreis der Leiter 4 aus, die zwischen Sieherheitsspannung und Erde liegen, ausgelöst wird.

Diese Anordnung ist durch eine hohe Empfindlichkeit gegenüber Erschütterungen oder Stößen auf das Kabel ausgezeichnet C

Es ist möglich, für die Ummantelung der Leiter eine oder mehrere,verschiedene Halbleiterausführungen anzuwenden; ebenso können auch die an Erde gelegten Leiter mit einem Halbleiter" ummantelt werden und die an die Sicherheits- bzw_o Schutzspannung gelegten Leiter mit einem anderen Halbleitermaterial.

Bei dieser Ausführungsform der Erfindung kann es u.U. vorteilhaft sein, den Sicherheitsstromkreis mit einem Hochfrequenzwechselstromerzeuger zu verbinden, wodurch die Empfindlichkeit der Sicherheitsanordnung erheblich gesteigert wirdo Obgleich die Anordnung der leitenden Schicht 3 an sich vorzuziehen ist, kann man von ihr in gewissen Fällen absehen.

In Fig. 5 ist schematisch die Verbindung eines erfindungsgemäßen Kabels, vorteilhaft nach Fig. 1, mit einer Stromunterbrechung sanordnung dargestellt.

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Hierbei sind die nicht isolierten Leiter der Kabelabschirmung an Erde gelegt; die isolierten Leiter sind über eine Relaisspule mit einer Stromquelle verbunden.

Sobald ein Schluß zwischen einem isolierten bzw. ummantelten Leiter und einem anderen Leiter entsteht, fließt durch den Relaisstromkreis ein Strom und schließt das Relais, wodurch über nicht dargestellte Schaltorgane der Kabelstromkreis unterbrochen wird»

Pur die anderen Ausführungsformen kommen entsprechend angepaßte Schaltungsanordnungen in Betracht,

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Claims

Patentansprüche;

1) Sicherheitsschutzanordnung für elektrische Kabel zum Spannungslosmachen des Kabels bei einer mechanischen, seine Punktion störenden Beanspruchung des Kabelkörpers durch Schlag oder Stoß, mit einer die Kabeladern umgebenden, unter dem Außenmantel liegenden Schutzschicht, dadurch gekennzeichnet, daß als Schutzschicht eine Umwicklung mit Leitern (4»6) vorgesehen ist, von denen mindestens ein Teil (4) mit einer Hülle aus einem Isolierstoff solcher Art versehen ist, die bei Schlag- oder Stoßbeanspruchung bricht oder springt, so daß mittelbar oder unmittelbar eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den Leitern entsteht, die mit einer an sich bekannten Schaltanordnung zum Spannungslosmachen des Kabels verbunden sind ο

2) Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht aus Leitern besteht, die abwechselnd isoliert(4) und nicht isoliert (6) sind.

3) Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem Kern zugewandten Seite der Lage der Schutzleiter (4|6) und/oder auf der äußefen Seite der Schutzleiterlage eine leitende Schicht (3 bzw. 8) vorgesehen ist.

4) Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierten uder nicht isolierten Leiter (4 bzwo 6) der Schutzschicht als Erdleiter des Kabels geschaltet sind.

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-ιοί) Anordnung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die leiter (4 bzw- 6) der Schutzschicht mit einem Übergang aus einem Halbleiter versehen sind, dessen elektrischer Widerstand bei vergleichsweise geringer Änderung der Druckbelastung stark schwankt.

■ Der Patentanwalt

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