DE19828501C2 - Elektrische Hochspannungsleitung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Hochspannungsleitung, insbesondere eine Hochspannungszündleitung, mit einer einen metallischen Leiter umgebenden zweischichtigen Umhüllung.

Bekannt sind bereits elektrische Zündleitungen für die Automobiltechnik mit mehrschichtiger Umhüllung (DE-A1-24 12 164), bei denen auf den metallischen Leiter zunächst eine Isolierung aus vernetzbaren Kunststoffen und darüber eine ebenfalls vernetzbare Kunststoffschicht hoher Temperatur- und Flammbeständigkeit aufgebracht und anschließend beide Schichten gemeinsam vernetzt werden. Das zu diesem Zweck verwendete Polyethylen oder auch chlorsulfonierte Polyethylen erfüllen jedoch nicht die derzeitigen Forderungen nach einer hinreichenden Hochspannungsfestigkeit für den Einsatz in der Regel- und Umrichtertechnik.

Hier führt auch eine andere bekannte Zündleitung nicht weiter, bei der als Isolierung des elektrischen Leiters ein peroxidisch vernetzbares Polyethylen verwendet wird (DE-C1-196 42 668). Als Verbindung zu einer äußeren Mantelschicht aus Siliconkautschuk dient eine Skinschicht aus peroxidisch vernetzbaren Polyolefinen. Abgesehen von dem kostenträchtigen Aufwand bei der Herstellung besteht bei einem solchen Vielschichtigen Aufbau der Zündleitung die erhöhte Gefahr von Lufteinschlüssen und damit von Glimmentladungen bei Hochspannung. Hinzu kommt, daß bei Verwendung von Siliconkautschuk freie Siliciumatome sich nachteilig auf Schaltvorgänge vorwiegend im Gleichstrombereich auswirken.

Bei einer anderen bekannten Ausführung eines Zündkabels für Kraftfahrzeuge zur Übertragung von Hochspannungszündimpulsen besteht der zentrale Kern aus isolierenden Glasfasern oder dergleichen, die mit einer Suspension enthaltend Polytetrafluorethylen und feines leitfähiges Pulver, wie Graphit oder Kohle, getränkt sind (DE 24 00 174 A). Solche hochohmigen Zündleitungen sind dann nicht einzusetzen, wenn, wie z. B. in der Umrichtertechnik zur Zündung von Thyristoren, niederohmige Hochleistungs-Zündkabel verlangt werden.

Im wesentlichen das gleiche gilt für ein anderes bekanntes Zündkabel (WO 97/08851 A1) mit einem hochohmigen Leiterelement in Form einer einen isolierenden Kern umgebenden leitfähigen Polymerschicht.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt daher der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Hochspannungsleitung zu schaffen, die auch bei erhöhter Spannungsbeanspruchung frei von Glimmentladungen im Isolationsbereich ist.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch eine den Leiter überdeckende erste Schicht aus einem leitfähigen, aus der Schmelze verarbeitbaren Fluorpolymer sowie eine diese leitfähige Schicht umschließende zweite Schicht aus einem isolierenden, ebenfalls aus der Schmelze verarbeitbaren Fluorpolymer.

Wird für die elektrische Hochspannungsleitung gleichzeitig eine hinreichende Flexibilität gefordert, so wird man den elektrischen Leiter zweckmäßig als Litzenleiter aufbauen. In diesem Fall übernimmt die erste leitfähige Fluorpolymerschicht gleichzeitig die Funktion einer Leiterglättung zur Vergleichmäßigung des elektrischen Feldes. Diese Maßnahme trägt damit wesentlich zur Erhöhung der elektrischen Durchschlagsspannung bei.

Zwar ist es bereits bekannt (DE 44 20 328 C2), zum Schutz der Seele eines elektrischen oder optischen Kabels gegen hohe mechanische Beanspruchungen den jeweiligen äußeren Mantel aus Flourpolymeren herzustellen, diese Fluorpolymere sind aber weder leitfähig, noch dienen sie in Kombination mit einer leitfähigen Fluorpolymerschicht der Isolierung des elektrischen Leiters einer Hochspannungszündleitung.

Für die Zwecke der Erfindung geeignete thermoplastisch verformbare Fluorpolymere sind z. B. solche auf der Basis von Polyvinylidenfluorid und Polytrifluorchlorethylen sowie solche von thermoplastischen Copolymeren des Vinylidenfluorids und des Trifluorchlorethylens. Als besonders vorteilhaft hat es sich in Durchführung des Erfindung erwiesen, insbesondere für die den Leiter umschließende Schicht, die auch leitfähig ist, ein Perfluoralkoxy-Polymer (PFA) zu verwenden. Handelt es sich bei der erfindungsgemäßen Hochspannungsleitung um eine elektrische Zündleitung, also ein Kabel geringer äußerer Abmessungen, beträgt die Wanddicke dieser Schicht vorteilhaft 0,1 bis 1,0 mm.

Die zur Vergleichmäßigung des elektrischen Feldes dienende erste Schicht aus einem aus der Schmelze verarbeitbaren Fluorpolymer wird nach der Erfindung von einer zweiten Schicht ebenfalls aus einem aus der Schmelze verarbeitbaren Fluorpolymer, überdeckt. Geeignet hierfür ist ein Polytetrafluorethylen, dem 1 bis 30 Gew.-% thermoplastisch verformbare Fluorpolymere zugesetzt sind. Für die Durchführung der Erfindung geeignete Fluorpolymere sind vor allem aber auch ein Tetrafluorethylen-Perfluoralkylvinylether Copolymerisat (TFA/PFA) oder in bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ein Tetrafluorethylen/­ Hexafluorpropylen Copolymer (FEP).

Wenn, wie bereits ausgeführt, die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung eine elektrische Zündleitung betrifft, dann wird man entsprechend der Wanddicke der ersten Schicht von 0,1 bis 1,0 mm die der zweiten Schicht in der Größenordnung von 0,5 bis 3,5 mm betragen lassen. Bei entsprechenden Leiterabmessungen mit einem Durchmesser von 0,8 bis 2,0 mm ergibt sich damit eine Zündleitung geringer äußerer Abmessungen bei, entsprechend dem Schichtenaufbau und der gewählten Werkstoffkombination, gleichzeitiger hoher Spannungsfestigkeit und Zuverlässigkeit auch in einer ölverschmutzten und oder mit aggressiven Medien durchsetzten Umgebung.

Im in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel sei die Erfindung noch einmal erläutert.

Mit 1 ist der elektrische Leiter einer Hochspannungszündleitung bezeichnet, wie sie für die Regel- und Umrichtertechnik benötigt werden. Er besteht aus einer Vielzahl von Einzeldrähten, ist also als Litzenleiter aufgebaut. Darüber angeordnet ist die erste Schicht 2 aus einem aus der Schmelze verarbeitbaren Fluorpolymeren, hier aus einem Perfluoralkoxy-Polymer (PFA). Dieser Werkstoff ist durch Zugabe von beispielsweise Ruß oder Graphit leitfähig gemacht, bei seiner Extrusion auf den Leiter wird die Oberfläche des Litzenleiters durch Ausfüllen der äußeren Zwickel vergleichmäßigt, bei Anlegen einer Hochspannung auftretende Feldstärkenverzerrungen und die Gefahr von Glimmentladungen sind vermieden. Eine erfindungsgemäße, mit einer zweiten Schicht 3 als Isolierung aufgebaute elektrische Hochspannungszündleitung weist daher eine Durchschlagsspannung < 75 KV auf.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die zweite Schicht 3 aus einem Tetrafluorethylen/Hexafluorpropylen Copolymer (FEP) in der natürlichen Farbe, diese Schicht ist also durchscheinend oder durchsichtig.

Die erfindungsgemäße Zündleitung weist bei hoher Hochspannungsfestigkeit äußerst geringe äußere Abmessungen auf. Mit den oben im einzelnen angegebenen Werten der Wandstärken für die einzelnen Schichten sowie den angegebenen Werten für die Durchmesser des elektrischen Leiters sind problemlos flexible Leitungen mit Außendurchmessern von 3,0 bis 5,0 mm herstellbar.

Claims (8)

1. Elektrische Hochspannungsleitung insbesondere Hochspannungszündleitung, mit einer einen metallischen Leiter umgebenden zweischichtigen Umhüllung, gekenn­ zeichnet durch eine den Leiter überdeckende erste Schicht aus einem leitfähigen, aus der Schmelze verarbeitbaren Fluorpolymer sowie eine diese leitfähige Schicht umschließende zweite Schicht aus einem isolierenden, ebenfalls aus der Schmelze verarbeitbaren Fluorpolymer.

2. Hochspannungsleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aus der Schmelze verarbeitbare Fluorpolymer der ersten leitfähigen Schicht ein Perfluoral­ koxy-Polymer (PFA) ist.

3. Hochspannungsleitung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanddicke der den Leiter umgebenden ersten Schicht 0,1 bis 1,0 mm beträgt.

4. Hochspannungsleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aus der Schmelze verarbeitbare Fluorpolymer der isolierenden zweiten Schicht ein Te­ trafluorethylen/Hexafluorpropylen-Copolymer (FEP) ist.

5. Hochspannungsleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aus der Schmelze verarbeitbare Fluorpolymer der isolierenden zweiten Schicht ein Polyte­ trafluorpolymer ist, dem 1 bis 30 Gew.-% thermoplastisch verformbarer Fluorpolyme­ re zugesetzt sind.

6. Hochspannungsleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aus der Schmelze verarbeitbare Fluorpolymer der isolierenden zweiten Schicht ein Te­ trafluorethylen-Perfluoralkylvinylether Copolymerisat (TFA/PFA) ist.

7. Hochspannungsleitung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Wanddicke der isolierenden zweiten Schicht 0,5 bis 3,5 mm beträgt.

8. Hochspannungsleitung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der metallische elektrische Leiter ein Litzenleiter ist.