DE202015005175U1

DE202015005175U1 - Elektrisches Kabel mit thermochromen Substanzen enthaltender Isolierschicht

Info

Publication number: DE202015005175U1
Application number: DE202015005175.8U
Authority: DE
Original assignee: Adamy GmbH
Current assignee: Adamy De GmbH
Priority date: 2015-07-20
Filing date: 2015-07-20
Publication date: 2015-09-16
Anticipated expiration: 2025-07-21

Abstract

Elektrisches Kabel bestehend aus einem metallischen Leiter und einer denselben umhüllenden isolierenden Komponente vorzugsweise aus Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, dass diese das leitende Material umhüllende Komponente eine oder mehrere deren Temperatur oder einen Temperaturwechsel anzeigende thermochrome Zusammensetzung beinhaltet oder selbst aus ihr besteht, so dass sie beim Erhitzen des Kabels durch Farbänderung als Warnindikator dient.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf elektrische Kabel, die in oder auf ihrer Isolierummantelung einen oder mehrere farbliche Temperaturanzeiger enthalten, die insbesondere beim Erreichen einer für deren Benutzung gefährlichen Kabeltemperatur ihre für das menschliche Auge erkennbare Farbe wechseln.
Elektrische Kabel müssen laut bestehenden Industrienormen zwar einen dem jeweiligen Verwendungszweck entsprechenden festen Mindestquerschnitt besitzen, um den Spannungsabfall infolge des elektrischen Widerstands klein zu halten. Außerdem verringert ein nach Vorschrift genügend großer Kabelquerschnitt die Überhitzungsgefahr mit möglichem Kabelbrand. Trotzdem sind infolge fehlerhafter Verwendung oftmals Kabelüberhitzungen und möglicherweise darauffolgende Kabelbrände nicht zu vermeiden. Verschleiß und Alterserscheinungen elektrischer Kabelsysteme sind oftmals eine weitere Ursache für solche technische Schäden und schwere Unfälle. Es gibt bereits Kunststoffmassen für die Ummantelung von Kabeln, die bei einer erhöhten Temperatur keramisieren und so einen Brandschutz bieten ( DE 103 29 117 ). Weiterhin gibt es Stromkabel, deren Isoliermantel aus mehreren formschlüssig mit einander verbundenen Kunststoffschichten bestehen und einen höheren Hitzeschutz bieten können ( DE 36 32 883 ). Außerdem gibt es Kabelschutzhüllen mit einer das Kabel umschließenden Schicht, die ein bei Einwirkung von Hitze aufschäumendes Brandschutzmittel enthalten ( DE 202 05 505 U ). Bei stationären Kabelverbindungen, insbesondere Elektroinstallationen in Gebäuden, gibt es bereits eine Mehrzahl von Erkennungshilfen für erwärmte Kabel wie zum Beispiel Wärmebildkameras. Als Sicherungsmaßnahmen gegen Überlastung müssen schon seit langem Schutzeinrichtungen wie Leitungsschutzschalter oder Schmelzsicherungen eingebaut sein. Diese Sicherungshilfen sind jedoch oft zu schwer oder zu voluminös und für den Laien oftmals auch nicht leicht zu erkennen und zu bedienen. Außerdem stellen sie keine einfachen Warnvorrichtungen dar, die im visuellen Bereich eine hohe Kabeltemperatur anzeigen.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine mit dem menschlichen Auge leicht zu identifizierende und leicht zu bedienende Temperaturüberwachung für elektrische Kabel zu schaffen.
Zur Lösung dieser Aufgabe bieten sich Indikatormaterialien an, die ein optisches Emissionsspektrum haben, welches unter Ansprechen auf eine Temperatur des entsprechenden Bauelements, hier der isolierenden Kabelummantelung, variiert und im farblichen Sehbereich des Menschen liegt. Im Allgemeinen stellt die vorliegende Erfindung somit einen thermochromen Temperaturanzeiger dar für das elektrische Kabel, insbesondere dessen isolierende Kabelummantelung.
Die Erfindung wird an dem folgenden Ausführungsbeispiel näher erläutert:
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein thermochromes Material eine Komponente eines elektrischen Kabels und ist insbesondere in dessen isolierender Kunststoffschicht eingebracht oder an deren Oberfläche aufgebracht. Das anzeigende Material unterliegt vorzugsweise einer sichtbaren Farbänderung bei einer Temperatur oder einem Temperaturbereich, die oder der für die Leistungsfähigkeit des Produkts oder der Sicherheit desselben als schädlich erachtet wird, und gibt einen Warnhinweis, dass eine Änderung oder Anpassung der Betriebsbedingungen notwendig ist. Zum Beispiel kann wie bereits erwähnt eine übermäßige Hitzeeinwirkung auf das Kabel zu einem Kabelbrand führen. Im einfachsten Fall kann das thermochrome Material bereits mit dem isolierenden Kunststoff vor der Ummantelung des metallischen Leiters vermischt sein. Die Stabilitätstemperatur des thermochromen Materials sollte dabei über der Schmelztemperatur des verwendeten Kunststoffs liegen. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das thermochrome Material gegebenenfalls auch mikroverkapselt sein. Eine Mikroverkapselung des thermochromen Materials ergibt verschiedene Änderungen wie beispielsweise eine verbesserte Handhabung des verkapselten Materials. Es ist vorgesehen, dass das thermochrome Material in dünnen, transparenten plastischen, sphärischen oder ähnlich geformten Hüllen verkapselt ist. Der Durchmesser der mikroverkapselten Teilchen aus thermochromem Material kann in Abhängigkeit von dem Verkapselungsverfahren von weniger als 1 μm bis zu mehreren hundert μm reichen. Das Mikroverkapselungsmaterial kann ein thermoplastisches oder duroplastisches Polymer sein. In den Anwendungen, in denen das thermochrome Material in das isolierende Material des Kabels eingearbeitet ist, wird es bevorzugt, dass die Glasübergangstemperatur des Verkapselungsmaterials höher ist als die Härtungstemperatur der Isolierschicht des Kabels. Die Verwendung eines Mikroverkapselungsmaterials kann auch die Verwendung eines Ultraviolett-Stabilisators erlauben, um eine Verschlechterung des thermochromen Materials durch Sonnenlicht zu verhindern. In einem Beispiel ändert das thermochrome Material auf reversible Weise die Farbe bei einer vorgeschriebenen Temperatur oder einem vorgeschriebenen Temperaturbereich. In einem anderen Beispiel ist die durch das thermochrome Material aufgezeigte Farbänderung irreversibel, insbesondere in solchen Situationen, in denen die Temperatur auf einen Grad ansteigen kann, bei dem wahrscheinlich eine permanente Schädigung des Isolierungsmaterials des Kabels verursacht wird. In einem anderen Beispiel wird ein thermochromes Material verwendet, das einer reversiblen Farbänderung bei einer niedrigeren vorgeschriebenen Temperatur oder einem niedrigeren vorgeschriebenen Temperaturbereich und einer irreversiblen Farbänderung bei einer höheren Temperatur unterliegt. Das thermochrome Material, das als Temperaturanzeiger des Kabels wirkt, kann in die isolierende Schicht des Kabels zudem auf verschiedenartige Weisen eingearbeitet sein. Das thermochrome Material kann weiterhin die isolierende Schicht des Kabels selbst darstellen. Neben der erwähnten einfachen Vermischung mit dem gesamten Isoliermaterial kann es als Streifen oder Flecken oder Punkte oder in Form anderer geometrischer Bilder oder als Buchstaben und Zahlen ein- oder aufgebracht sein. Die vorliegende Erfindung ermöglicht die einfache optische Überwachung der Kabeltemperaturen von sichtbaren elektrischen Kabeln während ihrer Verwendung. Bei bereits verwendeten Kabeln ist zudem eine Nachrüstung mit thermochromes Material enthaltenden Klebestreifen oder Haftstreifen möglich. Die Farbänderung durch Temperaturänderung der Kabel kann auch photometrisch erfasst und ausgewertet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10329117 [0002]
DE 3632883 [0002]
DE 20205505 U [0002]

Claims

Elektrisches Kabel bestehend aus einem metallischen Leiter und einer denselben umhüllenden isolierenden Komponente vorzugsweise aus Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, dass diese das leitende Material umhüllende Komponente eine oder mehrere deren Temperatur oder einen Temperaturwechsel anzeigende thermochrome Zusammensetzung beinhaltet oder selbst aus ihr besteht, so dass sie beim Erhitzen des Kabels durch Farbänderung als Warnindikator dient.
Elektrisches Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die thermochrome Zusammensetzung unter den Bedingungen der Herstellung des Kabels, insbesondere der Kunststoffummantelung, stabil ist.
Elektrisches Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die thermochrome Zusammensetzung auf der Oberfläche des Kabels angebracht ist.
Elektrisches Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die thermochrome Zusammensetzung die Farbe bei einer vorbestimmten Temperatur reversibel ändert.
Elektrisches Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die thermochrome Zusammensetzung die Farbe bei einer vorbestimmten Temperatur irreversibel ändert.
Elektrisches Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die thermochrome Zusammensetzung mit einem thermoplastischen oder duroplastischen Polymer verkapselt ist, wobei das Polymer eine Glasübergangstemperatur hat, die höher als die Härtungstemperatur des Isoliermaterials des Kabels ist.
Elektrisches Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mikroverkapselte thermochrome Zusammensetzung Teilchen mit einem Durchmesser von einem bis mehreren hundert Mikrometern umfasst.
Elektrisches Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die thermochrome Zusammensetzung in bestimmten geometrischen oder graphischen Formen auf der Isolierung des Kabels angebracht ist.
Elektrisches Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die thermochrome Zusammensetzung nur in bestimmten auf die Längsrichtung des Kabels bezogenen Abschnitten ein- oder aufgebracht ist.
Elektrisches Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die thermochrome Zusammensetzung so ausgewählt und ein- oder aufgebracht ist, dass die Farbänderung des Kabels photoelektrisch erfassbar und auswertbar ist.