DE19508888A1 - Flexible elektrische Starkstromleitung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine flexible elektrische Starkstromleitung mit mehreren Energieadern, zumindest einer in einem Zwickel der Energieadern angeordneten, mindestens einen Lichtwellenleiter aufweisenden optischen Ader, und einem Außenmantel.

Flexible elektrische Starkstromleitungen, die beispielsweise als sogenannte trommelbare Leitungen zur Energieversorgung ortsveränderlicher Verbraucher eingesetzt werden, sind im Betrieb erhöhten mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt. Während des Auf- bzw. Abwickelns wirken erhebliche Stauch- und Zugkräfte auf eine solche Leitung, die zu einer hohen mechanischen Beanspruchung einer in einem Zwickel der Energieadern angeordneten optischen Ader, insbesondere der in der optischen Ader verlaufenden Lichtwellenleiter, führen können. Diese äußeren mechanischen Beanspruchungen der flexiblen Starkstromleitung können zu Dämpfungserhöhungen der Lichtwellenleiter und im schlimmsten Fall sogar zu ihrem Bruch führen. Zudem müssen die Lichtwellenleiter bei der Herstellung der flexiblen Starkstromleitung vor den dabei entstehenden Druckbeanspruchungen, die insbesondere bei der Herstellung des Mantels auftreten, geschützt werden.

Aus der DE 38 10 714 C2 ist eine flexible Starkstromleitung bekannt, bei der in einem der äußeren Zwickel der Energieadern eine optische Ader angeordnet ist, die aus einer Anzahl von Lichtwellenleitern, einem diese umgebenden Schlauch aus einem Elastomer sowie einer wärmedämmenden Umhüllung gebildet ist. Zum Druckschutz der optischen Ader ist der die optische Ader aufnehmende Aderzwickel zu etwa 70% des Zwickelvolumens mit Trensen aus Jute- oder Bastfäden ausgefüllt. Eine solche Maßnahme stellt jedoch einen beträchtlichen Mehraufwand bei der Herstellung der Starkstromleitung dar und führt darüber hinaus zu einer Vergrößerung der Abmessungen der Kabelseele und damit des Außendurchmessers der Starkstromleitung.

In Weiterbildung dieses Gedankens ist es aus der DE 93 16 643 U1 bekannt, bei einer flexiblen Starkstromleitung die optische Ader mit einem formstabilen Geflecht oder eine Stützspirale aus Stahldrähten oder Kunststoffelementen zu versehen. Aber auch bei dieser Starkstromleitung ist es erforderlich, zum Schutz der optischen Ader vor Beschädigungen den die Ader aufnehmenden Aderzwickel mit Trensen aus Jutefäden auszufüllen.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung das Problem zugrunde, eine flexible elektrische Starkstromleitung derart auszubilden, daß sie einen einfachen und kompakten Aufbau aufweist und die in einer optischen Ader verlaufenden Lichtwellenleiter wirksam vor mechanischen Beanspruchungen geschützt sind.

Dieses Problem wird durch die Merkmale des Anspruches 1, die optische Ader aus einem Metallröhrchen mit mindestens einem darin verlaufenden Lichtwellenleiter zu bilden, gelöst.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß das Metallröhrchen, beispielsweise ein Stahlröhrchen, einen wirksamen Schutz darin verlaufender Lichtwellenleiter vor mechanischen Beanspruchungen gewährleistet. Im Vergleich zu den bekannten Kunststoffhüllen weisen Metallröhrchen bei gleich hoher Festigkeit eine sehr viel geringere Wandstärke auf, so daß bei gleichem Außendurchmesser von Kunststoffhülle und Metallröhrchen in dem Metallröhrchen eine größere Anzahl von Lichtwellenleitern untergebracht werden kann. Es ist natürlich auch möglich, eine unveränderte Anzahl von Lichtwellenleitern in einem im Vergleich zu den bekannten Kunststoffhüllen einen wesentlich kleineren Außendurchmesser aufweisenden Metallröhrchen unterzubringen. Derartige optische Adern mit einem Metallröhrchen können aufgrund ihrer kompakten Außenabmessungen auch bei Starkstromleitungen mit nur geringen Leiterquerschnitten eingesetzt werden. Zudem weisen Metallröhrchen durch ihren im Vergleich zu Kunststoff wesentlich niedrigeren Wärmeausdehnungskoeffizienten ein günstigeres Temperaturverhalten auf.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung möglich.

Zum Schutz des Metallröhrchens vor Korrosion sowie mechanischen und thermischen Beanspruchungen ist es von Vorteil, wenn das Metallröhrchen von einer Schutzhülle umschlossen ist.

Zur Zugentlastung der das Metallröhrchen umgebenden Schutzhülle ist es von Vorteil, wenn in der Schutzhülle zugfeste Elemente angeordnet sind. Aus dem gleichen Grund ist es ebenfalls vorteilhaft, wenn über und/oder unter der Schutzhülle zugfeste Elemente oder ein Geflecht aus zugfesten Elementen angeordnet sind.

Um auch bei Dehnungen der Starkstromleitung eine Zugbeanspruchung und einen damit verbundenen Dämpfungsanstieg des in einem Metallröhrchen verlaufenden Lichtwellenleiters zu vermeiden, ist es vorteilhaft, wenn der Lichtwellenleiter gegenüber dem Metallröhrchen eine Überlänge von mindestens 1 ‰ aufweist.

Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein erstes, Fig. 2 ein zweites und Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen flexiblen elektrischen Starkstromleitung.

Die in den Fig. 1 bis 3 beispielhaft dargestellten flexiblen elektrischen Starkstromleitungen 1 weisen jeweils drei miteinander verseilte Energieadern 3 auf. Jede dieser Energieadern 3 hat einen elektrischen Leiter 5, der aus einer Vielzahl von feinen Einzeldrähten besteht. Über dem elektrischen Leiter 5 befindet sich z. B. eine innere Leitschicht 7 aus einem geeigneten leitfähigen Kunststoff, die von einer Isolierung 9 z. B. aus einem Ethylen-Propylen-Kautschuk überdeckt ist. Eine über der Isolierung 9 liegende äußere Leitschicht 11 ist ebenfalls aus einem geeigneten leitfähigen Kunststoff ausgebildet. Die beiden Leitschichten 7 und 11 sowie die Isolierung 9 können gemeinsam extrudiert und anschließend vernetzt sein.

Bei jedem der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiele ist z. B. in einem der zwischen jeweils zwei Energieadern 3 gebildeten äußeren Zwickel 13 eine optische Ader 15 angeordnet. In den beiden anderen äußeren Zwickeln 13 ist beispielsweise jeweils ein langgestrecktes Blindelement 17 mit einem kreisförmigen Querschnitt vorgesehen. Ein Innenmantel 19 überdeckt die aus Energieadern 3, optischer Ader 15 sowie Blindelementen 17 bestehende Seele der Starkstromleitung 1 und füllt die äußeren Zwickel 13 sowie den inneren Zwickel 21 aus. Über dem Innenmantel 19 ist ein Außenmantel 23 vorgesehen, der beispielsweise aus einem chlorierten Gummi wie Polychlorupren besteht und damit eine gute Ölbeständigkeit und Flammwidrigkeit aufweist.

Es ist ebenfalls möglich, daß die in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Starkstromleitungen 1 nicht nur in einem ihrer äußeren Zwickel 13 eine optische Ader 15 aufweisen, sondern daß in zwei oder sogar in allen drei äußeren Zwickeln 13 eine optische Ader vorgesehen ist.

Bei dem in der Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel besteht die optische Ader 15, die in dem entsprechenden äußeren Zwickel 13 an den äußeren Leitschichten 11 der beiden benachbarten Energieadern 3 unmittelbar anliegt, aus einem Metallröhrchen 25, beispielsweise einem Stahl- oder Edelstahlröhrchen, in dem mindestens ein, bei dem ersten Ausführungsbeispiel z. B. acht Lichtwellenleiter 27 verlaufen. Das Metallröhrchen 25 hat eine Wanddicke im Bereich von 0,10 bis 0,40 mm, z. B. 0,15 mm. Die Lichtwellenleiter 27 weisen als Dehnungsreserve gegenüber dem sie umgebenden Metallröhrchen 25 eine Überlänge von zumindest 1 ‰, beispielsweise von 5 ‰ auf. Diese Dehnungsreserve erlaubt bei auftretender Zugbelastung der Starkstromleitung 1 eine gewisse Dehnung des Metallröhrchens 25, ohne daß die Zugbeanspruchung auf die Lichtwellenleiter 27 wirksam wird und es zu einem entsprechenden Dämpfungsanstieg kommt. Das Metallröhrchen 25 ist zur Herstellung seiner Längswasserdichtigkeit beispielsweise mit einer Füllmasse 29 gefüllt.

Das in der Fig. 2 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in der Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel im wesentlichen lediglich dadurch, daß das Metallröhrchen 25, in dem z. B. fünf Lichtwellenleiter 27 in eine Füllmasse 29 eingebettet sind, von einer elastischen Schutzhülle 31 aus einem Kunststoff wie z. B. einem Fluorpolymer umschlossen ist. In die Schutzhülle 31 sind beispielsweise vier zugfeste Elemente 33 eingebettet. Als zugfeste Elemente 33 können z. B. Glas- oder Aramidfasern, andere hochzugfeste Fasern oder dünne Metalldrähte verwendet werden.

Bei dem in der Fig. 3 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel, das sich bis auf den Aufbau der optischen Ader 15 nicht von dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel unterscheidet, ist über dem Metallröhrchen 25 der optischen Ader 15, in dem z. B. fünf Lichtwellenleiter 27 in eine Füllmasse 29 eingebettet sind, ein Geflecht 35 aus zugfesten Elementen 33 vorgesehen. Eine Schutzhülle 31 aus einem Kunststoff, wie z. B. einem Fluorpolymer umschließt das Geflecht 35 aus zugfesten Elementen 33. Das Geflecht 35 dient ebenso wie die zugfesten Elemente 33 bei dem zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel der Zugentlastung der Schutzhülle 31. Es kann aus dünnen Metalldrähten oder hochzugfesten Glas- oder Kunststoffasern, beispielsweise Aramidfasern, bestehen.

Es ist ebenfalls möglich, zur Zugentlastung der Schutzhülle 31 dienende zugfeste Elemente 33 über der Schutzhülle beispielsweise in Form eines Geflechtes 35 aufzubringen.

Claims (8)

1. Flexible elektrische Starkstromleitung mit mehreren Energieadern, zumindest einer in einem Zwickel der Energieadern angeordneten, mindestens einen Lichtwellenleiter aufweisenden optischen Ader, und einem Außenmantel, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Ader (15) aus einem Metallröhrchen (25) mit mindestens einem darin verlaufenden Lichtwellenleiter (27) gebildet ist.

2. Starkstromleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallröhrchen (25) von einer Schutzhülle (31) umschlossen ist.

3. Starkstromleitung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Schutzhülle (31) zugfeste Elemente (33) angeordnet sind.

4. Starkstromleitung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß über der Schutzhülle (31) zugfeste Elemente (33) angeordnet sind.

5. Starkstromleitung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß unter der Schutzhülle (31) zugfeste Elemente (33) angeordnet sind.

6. Starkstromleitung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß über der Schutzhülle (31) ein Geflecht (35) aus zugfesten Elementen (33) angeordnet ist.

7. Starkstromleitung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß unter der Schutzhülle (31) ein Geflecht (35) aus zugfesten Elementen (33) angeordnet ist.

8. Starkstromleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtwellenleiter (27) gegenüber dem Metallröhrchen (25) eine Überlänge von mindestens 1 ‰ aufweist.