DE1640327A1 - Elektrisches Kabel mit einem mehrschichtigen Metallmantel und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

• Elektrisches Kabel mit einem mehrschichtigen Metallmantel und Verfahren zu seiner Herstellung Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Kabel mit einem oder mehreren Leitern und einem diese umgebenden, mehrschichtigen Metallmantel, der aus mindestens zwei Metallen verschiedener Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit besteht und auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Kabels. Die bekannten Kabel mit einem mehrschichtigen Metallmantel bestehen meist aus der isolierten Kabelseele und einem darauf angeordneten Mantel aus zwei Schichten mit verschiedener Zeitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit. Im allgemeinen wer- den dabei eine Schicht aus Kupfer und die andere Schicht aus einem ferromagnetischen Material verwendet, wobei die Kupferschicht direkt auf der Kabelseele liegt und darüber die Schicht aus dem ferromagnetischen Material aufgebracht ist. Da hierbei die korrosionsanfällige Schicht außen liegt, ist um den Metallmantel noch ein weiterer Schutzmantel, vorzugsweise aus Kunststoff, angeordnet, der vor allem die korrosionsanfällige, ferromagnetische Schicht vor einer Korrosion schützen soll. Die Aufgabe der ferromagnetischen Schicht besteht im wesentlichen darin, die Kabelseele von irgendwelchen elektromagnetischen Feldern außerhalb des Kabels abzuschirmen, während die Kupferschicht entweder als Außenleiter dient - dies ist hauptsächlich dann der Fall, wenn es sich um koaxiale Kabel handelt - oder als elektrieehsr Schutz - oder Prüfleiter. .Die so aufgebautem Kabelmäntel werden im allgemeinen so hergestellt, daß ein längseinlaufendes Kupferband um die Kabelseele zum Rohr gebogen und verschweißt wird und darauf ein längseinlaufendes Bisen-oder Stahlband ebenfalls zum Rohr gebogen und verschweißt wird. Das zum Rohr gebogene Eisen- oder Stahlband hat dabei aus wärmetechnischen Gründen. im Schweißpunkt einen größeren Durchmesser als die Kabelseele und wird nach dem Verschweißen auf den Durchmesser der Kabelseele heruntergezogen. In vielen Fällen wird auch auf ein Verlöten oder Verschweißen des-zum Rohr gebogenen Kupferbandes verzichtet, da ja der mechanische Zusammenhalt in genügendem Umfang durch das darüberliegende, zum Rohr verschweißte und kalibrierte Eisen- oder Stahlband gegeben ist.
• Zur Herstellung der bekannten Kabelmäntel sind also zwei r'ormstufen, die die beiden Metallstreifen zum Rohr formen, notwendig, und im Falle, daß beide Mantelschichten verschweißt sind, auch zwei Schweißeinrichtungen. Darüber ti-naus ist für das Herunterziehen des aus einem Stahlband geformten Rohres noch eine Ziehbank erforderlicri, an die hohe Ansprüche zu stellen sind, da die Gefahr besteht, daB beim Herunterziehen des Stahlrohres dieser an der Schweißnaht aufbricht und auf diese Weise gas- und wasserundicht wird. Neben diesem nachteiligen fertigungsteehnischen Aufwand haben die bekannten Kabelmäntel den Weiteren Nachteil, daß sie nicht blitzsicher aufgebaut sind, da als äußerste Schicht eine Isolierschicht vorhanden ist, di- bei einem Blitzeinschlag durchschlagen wird und dann ihre korrosionsschützende Wirkung verliert. Ein Blitzschutz ist bei solchen Kabeln nur dann gegeben, wenn der äußersten Schicht ein leitfähiger Zusatz, wie Graphit und dgl., beigegeben wird. Ein derartiger Mantel erfordert aber wiederum: eine Arhöhung des fertigungsteohnischen Aufwandes und bringt darüber hinaus eine Verteuerung des Kabels mit sich.
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, einen Kabelmantel zu schaffen, der einfach herzustellen ist, gasdicht ist und gute mechanische Eigenschaften besitzt. Darüber hinaus soll er blitzsicher und korrosionsfest sein und eigen magnetischen Schirm mit einem guten Raduktionsfaktor beinhalten, kurz, die obengenannten Nachteile nicht aufweisen.. Die erfindungsgemäße Lösung besteht nun darin, daB der Mantel aus einem aus mehreren aufeinander aufplattierten Schichten bestehenden L.etallstreifen aufgebaut ist, der zu einem längsgeschlitzten Rohr gebogen und in mindestens einer Schicht zum nohr verschweißt ist. Mindestens die äußere Schicht des Juantels besteht dabei aus einem Metall. hoher Leitfahigkeit und Korrosionabeständigkeit und eine darunter liegende Schicht aus einem ferromagnetischen Metall.
• Lurch die außen liegende Schicht hoher Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit ist somit einmal. eine hervorragende Blitzsicherung und zum anderen eine gute Korrosionsbeständigkeit gegeben. Dadurch läßt sich ein Außenmantel aus Kunststoff oder halbleitendem Kunststoff einsparen. Durch die Aufplattierung der einzelner. Schichten aufeinander benötigt man schließlich nur eine Formeinrichtung, auch bei. Verwendung eines vielschichtigen Mantels, und, wie weiter unten noch gezeigt wird, auch nur eine Schweißeinrichtung. Schlieilich kann auf eine Ziehbank ganz verzichtet werden.
• Weitere ßinzelheiten und Vorteile seien anhand von Piguren erläutert' die in zum Teil schematischer Darstellung Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Kabel beinhaltet. Insbesondere zeigen 9 Fig. 1 und Fig. 2 den Aufbau eines dreischiühtigen Mantels im Querschnitt; Fig. 3 den Aufbau eines Zweischichtenmantels im Querschnitt; Fig. 4 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäß aufgebautes Kaoel.
• In Fig. 1 ist ein Querschnitt durch den Aufbau eines dreischichtigen Kamels gezeigt, wobei die äußerste Schicht '! ulid die innerste Schicht 2 aus einem Metall hoher Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit und die mittlere Schicht 3 aus einem ferromagnetischen Materiel besteht. Die einzelnen Schichten sind an ihren Berührungsflächen 4 aufeinander plattiert, so daß bei abgewickeltem Mantel ein einziger lyIetallstreifen vorliegt. va das Aufeinanderplattieren einzelner Metallschichten bekannt ist, braucht wohl in diesem Zusammenhang nicht näher darauf eingegangen zu werden. Die innerste und die äußerste Schicht bestehen am zweckmäßigsten aus Kupfer, während die mittlere Schicht aus rostfreiem Stahl oder Tiefziehstahl mit geringem Kohlenstoffgehalt besteht. Alle drei Schichten können gleich dick sein.
• In Fig. 2 ist eine gegenüber der Figur 1 modifizierte Ausführungsform dargestellt. Diese besteht aus einer dünnen äußeren Schicht --1 und einer dünnen innersten Schicht 2 und einer dicken Mittelschicht 3. Die Schichten können dabei wiederum aus den gleichen schon geschilderten Materialien aufgebaut sein.
• Schließlich zeigt Fig. 3 noch eine Au$führungeform eines Zweischichtenmantels, bei dem die äußere Schicht 1 wiederum aus einem Metall hoher Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit, beispielsweise Kupfer, und die innere Schicht 3 aus einem ferromagnetischen Werkstoff, beispielsweise rostfreiem Stahl oder Tiefziehstahl, besteht. Bei dieser Ausführung ist die Kupferschicht dünner - ungefähr ein Viertel der Gesamtdicke des Mantels - als die ferromagnetische Schicht - ungefähr drei Viertel der Gesamtdicke des Mantels.
• Die einzelnen Ausführungsformen der Mäntel, wovon drei als Beispiele aufgeführt sind, hängen im. wesentlichen von den an sie-gestellten Anforderungen ab. So wird man für einen Mantel, in den hohe elektrische Ströme fließen werden, einen Aufbau etwa nach Figur 1 anstreben, also relativ dicke Kupferschichten, bei einer mittleren oder dünnen ferromagnetischen Schiaht.Wenn andererseits nur kleine elektrische Stromstärken im Mantel auftreten werden, so wird man die Kupferschichten dünn ausführen, bei gleicher ferromagnetischer Schichtdicke. Darüber hinaus kann auch in vielen Fällen die Anforderung an die Korrosionsbeständigkeit gesenkt werden, so daß beispielsweise,wie in Fig. 3 gezeigt, die innerste, korrosionaunanfällige Schicht eingespart werden kann. Schließlich gehen auch noch die geforderten Reduktionsfaktoren in den Mantelaufbau ein.
• rin weiterer Gedanke der Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen der erfindungsgemäßen Kabel. Bei diesem Verfahren wird in einem kontinuierlichen Arbeitsablauf zuerst der aus mehreren aufeinander plattierten Schichten bestehende Metallstreifen in einer Formstufe zu einem die Kabelseele aufnehmenden ttohr verformt und danach der auf dem Rohr längsverlaufende Schlitz mit einer solchen Schweißtemperatur verschweißt, daß die Sandkanten der äußersten Schicht durch eine Schweißnaht verbunden werden. Auf diese Art kann in einfacher Weise die geforderte Gasdichtigkeit und der erforderliche Korrosionsschutz der ferromagnetischen Schicht erhalten werden. Falls erhöhte Anforderungen an die Flexibilität des Kabels gestellt werden, kann nach dem Schließen des Mantels dieser gewellt werden, wobei dann der Mantelinnendurchmesser um die mittlere Welltiefe größer als der Durchmesser der Kabelseele sein sollte, da sonst die Kabelseele während des Wellprozesse® verletzt werden kann. In vielen fällen kann es zweckmäßig sein, die ferromagnetische Senicht auf beiden Seiten gas- und wasserdicht mit einer korroaionabeetändigen Metallhülle zu umgeben. Dies kann erfindungsgemäß dadurch geschehen, daß bei einem dreischichtigen Mantel -innerste und äußerste Schicht beispielsweise aus Xupfer, Ritt" lere Schicht beispielsweise aua Stahl - der längsverlaufende Schlitz'auf dem Rohr mit einer solchen Schweißtemperatur verschweißt wird, daß die Handkanten der innersten und äußersten Schicht durch eine Schweißnaht verbunden werden. Diener lgffekt wird dadurch erreichte deß die Soelopunkte der einzelnen Bchiehten verschieden hoch sind. So wird bei einer Verwendung einen Kupfer-Stahl-Kupfer-Mantels die Schmelat*mperaturverteilung 1083 °-1394t 1480°0 - 1083°0 sein, so daß die mittlere Schicht also bei einer genauen ßinstellung der Schweißtemperatur nicht verschweißt wird, sondern nur die zum Verschweißen der innersten Schicht notwendige lärme an diese weitergeben wird. Glei;hzeitig ist aber bei einem solchen Schweißverfahren auch darauf zu achten, daß die zeitliche Dauer der Temperatureinwirkung nicht zu lang gewählt wird, da sonst leicht der eventuell die Kabelseele umgebende Kunststoffmantel oder die Isolation der Leiter überhitzt werden kani:, so daß irreparable Schäden auftreten können. Die dahl der zeitlichen jauer der Schweißtemperatur ist dabei weniget kritisch, wenn der Mantel mit einem größeren Durchmesser gebogen wird als die Kabelseele besitzt, so daß sich also Mantel und Kabelseele während des Schweißvorgangs nicht berühren. Dann ist allerdings, wenn der Mantel nicht gewellt wird, eine Zieheinrichtung erforderlich, die man sonst nicht benötigt. min anderer Weg, die Aufheizzeit der Schwei:3stellen zu verkleinern, besteht vorteilhafterweise darin, die innerste und auch die äußerste Schicht dünn auszuführen. Dadurch kann ebenfalls in gewissem Umfang eine Überhitzung der Kabelisolation vermieden werden.
• In Fig. 4 ist nun ein Querschnitt durch ein Kabel mit einem dreischichtigen Mantel zu sehen. Hierbei besteht die Kabelseele aus mehreren isolierten heitern 5, die von einet Isolationsmantel 6,vorzugeweiee aus Kunststoff, umgeben sind. Um diesen Mantel ist der dreischichtige Metallmantel angeordnet, mit seiner inneren Schicht 2, seiner mittleren Schicht 3 und seiner äußer-

  sten Schicht 1. Dien Schichten. 1 und 2 bestehen. beispielsweise

  aus Kupfer, die Schicht 3 aus Stahl. Die "hicht 1 ist dabei

  verschweißt, während die Schicht 3 keine Schweißnaht bgsi zt,

  was an der Stelle 7 zu sehen ist, und ebenso ist die iUnere

  Schicht 2 wieder Tersoheist.

Claims (1)

1. P a t e n t a n e p r ü c h e f1.@ Elektrisches ha:el mit einem oder mehreren isolierten '@ Leitern und einem diese umgebenden, mehrschichtigen Metallmantel, bestehend aus mindestens zwei Metallen verschiedener Zeitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel aus einem aus mehreren aufeinander aufplattierten Schichten bestehenden, zu einem längsgescnlitzten Rohr gebogenen und in mindestens einer Schient zum Rohr verschweißten betalletreifen aufgebaut ist, wotei eine Schicht aus einem ferromagnetischen Metall uns mincustens die äudere Schicht des Mantels aus einem ,.re tall so:.er Luitfdrigkeit und Korrosionabeständd lfeit besteht. G. ElestrieUes Kamel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- net, dadie Schicht aus ferromagnetischem Metall dünner ist als die Schicht aus den Metall hoher Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit. 3. Elektrisches Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da2 die Schicht aus ferromagnetischem Material dicker ist als die Schicht aus dem Metall hoher Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit. 4. Elektrisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 39-dadurch gekennzeichnet# daß der Mantel aus drei Schichten besteht, wovon die Innerste und die äußeete A einem Metall hoher Zeitfähigkeit, und Korrosionsbeständigkeit und die mittlere aus einem ferromagnetisahen Material be- steht. 5. Elektrisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall hoher Zeitfähigkeit und jorrosion ebeetändißkeit Kupfer ist. . 6. Elektrisches Kabel, nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das ferrom,.if:netische Materialrostfreier Stahl ist. 7. Elektrisches Kabel nach einem -der Ansprüche 1 .bis 6, mit einer Kabelseele aus mehreren Leitern, dadurch gekennzeichnet, daß um die Kabelseele ein Mantel, vorzugsweise aus Kunststoff, angeordnet ist.-B. Verfahren zum Herstellen eines Kabels mit einem j@etallmantel gemäß einem der Ansprüche .1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in einem kontinuierlichen Arbeitsablauf zuerst der aus mehreren aufeinander plattierten Schichten bestehende Metallstreifen in einer Formstufe zu einem die Kabelseele aufnehmenden .Mohr verformt und danach der auf dem nohr längsverlaufende Schlitz mit einer solchen Schweißtemperatur verschweißt wird, daß die Handkanten der äußersten Schicht durch eine Schweißnaht verbunden-werden. g. Verfahren nach Anspruch 8, zum Herstellen eines Kabels mit einem dreischichtigen Mantel, dadurch gekennzeichnet, daß der auf dem nohr längsverlaufende Schlitz mit einer solchen Schweißtemperatur verschweißt wird, daß die Bandkanten der innersten und äußersten Schicht durch eine Schweißnaht verbunden werden. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daf.- die innerste und die äußerste Schicht um vieles dünner ist ::1s die mittlere Schicht. .- »1, Verfahren nach einem der. Ansprüche 8 bis 1,0, dadurch r eh :nn- zei c11net, daß nach dem Schließen des Rohres das Rohr- wP.:; wird. - -