DE202017105194U1

DE202017105194U1 - Kabelstrumpf, insbesondere für Windkraftanlagen

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Publication number: DE202017105194U1
Application number: DE202017105194.3U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-07-27
Filing date: 2017-07-27
Publication date: 2017-09-05
Anticipated expiration: 2027-07-28
Also published as: DE102017117018A1

Abstract

Kabelstrumpf (10), zum Einziehen und/oder Befestigen eines Kabels (12), mit einem Geflecht aus Drähten und/oder Drahtseilen (14) zur Aufnahme des Kabels (12), wobei der Kabelstrumpf (10) dazu ausgebildet ist, einen Abschnitt des Kabels (12) zu umgeben und sich um das Kabel (12) zusammenzuziehen, wenn durch den Reibkontakt zwischen dem Kabel (12) und dem Kabelstrumpf (10) Zugkräfte vom Kabel (12) in den Kabelstrumpf (10) eingeleitet werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Drähte und/oder Drahtseile (14) eine Kunststoffummantelung (16) aufweisen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kabelstrumpf und eine Windkraftanlage mit einem Kabelstrumpf.
Kabelstrümpfe der in Rede stehenden Art dienen zum Einziehen und/oder Befestigen von Kabeln. Sie weisen ein Geflecht aus Drähten und/oder Drahtseilen auf. Kabelstrümpfe sind dazu ausgebildet, einen Abschnitt eines Kabels zu umgeben. Das Geflecht ist so gestaltet, dass es sich um das Kabel zusammenzieht, wenn Zugkräfte von dem Kabel in das Geflecht eingeleitet werden. Das Zusammenziehen des Geflechts resultiert hierbei aus dessen Maschenstruktur. Werden Kräfte vom Kabel in das Geflecht eingeleitet, so längen sich aufgrund der Reibung zwischen dem Kabel und dem Geflecht die Maschen in Längsrichtung des Kabels. Dies hat zur Folge, dass die sich Maschen in Umfangsrichtung des Kabels um das Kabel zusammenziehen.
Ein Kabelstrumpf ist beispielsweise in dem deutschen Gebrauchsmuster G 92 04 780.7 beschrieben.
Kabelstrümpfe weisen jedoch den Nachteil auf, dass es durch die Reibung zwischen dem Geflecht und der Isolation des Kabels und dem daraus folgenden Abrieb der Isolation zu einer Beschädigung des Kabels kommen kann. Dies kann im schlimmsten Fall dazu führen, dass es zum Versagen der Isolation kommt. In diesem Fall besteht die Gefahr von Kurzschlüssen und der Kabelstrumpf und gegebenenfalls weitere, mit dem Kabelstrumpf verbundene Gegenstände können unter Spannung gesetzt werden. Beides kann zu einer erheblichen Unfallgefahr führen. Kurzschlüsse können beispielsweise Brände auslösen und/oder elektrische Einrichtungen beschädigen. Unter Spannung gesetzte Gegenstände stellen eine erhebliche Gefahr für Personen dar.
Das Problem der Beschädigung der Isolation tritt insbesondere dann auf, wenn sich die Kabel im Rahmen ihrer bestimmungsgemäßen Verwendung bewegen. Dies ist beispielsweise bei Windkraftanlagen der Fall. Dort wird regelmäßig eine Mehrzahl von Kabeln, die der Übertragung vergleichsweise großer elektrischer Leistungen dienen, auf engstem Raum verlegt und mit Kabelstrümpfen auf verschiedenen Höhen des Turms befestigt. Da bei diesen Windkraftanlagen das Maschinenhaus regelmäßig verschwenkt wird, um den Rotor der Windkraftanlage der Windrichtung entsprechend auszurichten, kommt es ständig zu Bewegungen, die auch auf die Kabel übertragen werden. Ein „Durchscheuern“ der Isolation dieser Kabel kann zu erheblichen Schäden, bis hin zur Zerstörung der gesamten Windkraftanlage durch Brände, führen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kabelstrumpf und eine Windkraftanlage zur Verfügung zu stellen, bei denen eine Beschädigung der Isolation des Kabels durch den Kabelstrumpf vermieden oder zumindest vermindert wird.
Die Aufgabe wird gelöst durch einen Kabelstrumpf und eine Windkraftanlage mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Die Merkmale der abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Ausführungsformen.
Erfindungsgemäß weisen die Drähte und/oder Drahtseile des Drahtgeflechts des Kabelstrumpfs eine Kunststoffummantelung auf. Es hat sich gezeigt, dass durch eine derartige Kunststoffummantelung die mechanische Beeinträchtigung der Isolation des Kabels durch den Kabelstrumpf wesentlich reduziert wird. Die Kunststoffummantelung ist nachgiebig und dämpft von dem Geflecht übertragene Kräfte. Die Kunststoffummantelung hat eine reduzierte Härte im Vergleich zu dem Draht oder Drahtseil, so dass ein Abtragen von Kunststoffmaterial der Isolation des Kabels seltener auftritt oder völlig vermieden wird. Gleichwohl überträgt die Kunststoffummantelung Haltekräfte zuverlässig auf die Isolation, weil sie bei Wahl eines geeigneten Kunststoffes einen höheren Reibungskoeffizienten als Stahl aufweist.
Der Kabelstrumpf kann ein Befestigungselement zum Befestigen und/oder Aufhängen des Kabelstrumpfs aufweisen. Bei dem Befestigungselement kann es sich um eine Öse handeln. Das Befestigungselement kann aus einem metallischen Werkstoff, wie beispielsweise einem Stahl, sein. Bei dem Stahl kann es sich um einen rostfreien Stahl handeln. Das Befestigungselement dient dazu, den Kabelstrumpf an einem geeigneten Bauteil, beispielsweise an einem Haken im Turm einer Windkraftanlage, zu befestigen. In der Praxis muss das Befestigungselement nicht zwingend einen Kunststoffüberzug aufweisen, dies ist alternativ jedoch möglich.
Der Kabelstrumpf kann ein Fixierelement aufweisen. Das Fixierelement dient zum Fixieren eines Bündels aus Drähten und/oder Drahtseilen des Geflechts. Mit einem derartigen Fixierelement wird ein Bündel aus Drähten und/oder Drahtseilen zusammengefasst, welches den Teil des Kabelstrumpfs, der den Abschnitt des Kabels umgibt, mit der Befestigung des Kabelstrumpfs verbindet. Hierfür kann das Fixierelement in der Praxis im Bereich des Befestigungselements angeordnet sein.
Das Fixierelement kann derart gestaltet sein, dass es das Bündel aus Drähten und/oder Drahtseilen des Kabelstrumpfs zusammenpresst. Hierdurch entsteht ein Kraftschluss zwischen den einzelnen Drähten und/oder Drahtseilen, der zur gleichmäßigen Verteilung der über das Fixierelement oder Befestigungselement eingeleiteten Zugkräfte über alle Drähte und/oder Drahtseile führt. Das Fixierelement kann beispielsweise als Klemmhülse ausgeführt sein.
Das Fixierelement kann ebenfalls eine Kunststoffummantelung aufweisen. In der Praxis kann es vorkommen, dass das Fixierelement ebenfalls an der Isolation des Kabels reibt. Durch eine Kunststoffummantelung wird auch im Bereich des Fixierelements die Gefahr einer Beschädigung der Isolation des Kabels beseitigt oder zumindest reduziert.
Die Kunststoffummantelung der Drähte und/oder der Drahtseile und/oder des Fixierelements kann ein Polyamid als Werkstoff aufweisen. Es hat sich gezeigt, dass Polyamide besonders geeignet sind, um einen wirksamen Schutz der Isolation des Kabels zu gewährleisten. Polyamide zeichnen sich durch gute mechanische Eigenschaften aus, aber auch durch eine reduzierte Brennbarkeit.
In der Praxis kann eine Kunststoffummantelung verwendet werden, die bei einer Vertikalbrennprüfung gemäß der Vorschrift UL94 wenigstens eine Klassifizierung von V-2 erreicht. Die Vorschrift UL 94 „Tests for Flammability of Plastic Materials for Parts in Devices and Appliances" (Tests zur Brennbarkeit von Kunststoffen für Teile in Geräten und Anwendungen) der Underwriters Laboratories (UL) beschreibt ein Verfahren zur Beurteilung und Klassifizierung der Brennbarkeit von Kunststoffen. Sie findet sich inhaltsgleich in den Normen IEC/DIN EN 60695-11-10 und -20. Eine Klassifizierung nach V-2 bedeutet, dass eine entzündete vertikal eingespannte Probe des Materials innerhalb von 30 Sekunden verlöscht.
Die Drähte und/oder Drahtseile des Kabelstrumpfs können aus einem rostfreien Stahl bestehen. In der Praxis kann beispielsweise ein rostfreier Stahl mit der Werkstoffnummer 14401 verwendet werden.
Die erfindungsgemäße Windkraftanlage weist ein Kabel auf, das mit einem vorstehend beschriebenen Kabelstrumpf befestigt ist. Durch die erfindungsgemäße Kunststoffummantelung können Beschädigungen der Isolation des Kabels, die aus Bewegungen der Windkraftanlage resultieren, signifikant reduziert werden.
Hierbei handelt es sich in der Regel um Kabel, die durch einen Turm der Windkraftanlage zu dem Maschinenhaus der Windkraftanlage geführt sind. Das Maschinenhaus einer derartigen Windkraftanlage – auch als Gondel bezeichnet – wird in der Praxis abhängig von der wechselnden Windrichtung verschwenkt. Auch treten Schwankungen des Turms aufgrund des Windes auf. Das Verschwenken und die Schwankungen führen zu Bewegungen der Kabel, weshalb die Erfindung in Windkraftanlagen einen besonders hohen Nutzen aufweist
Weitere praktische Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung sind nachfolgend im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
1 einen beispielhaften erfindungsgemäßen Kabelstrumpf mit einem in dem Kabelstrumpf aufgenommenen Kabel in einer Seitenansicht,
2 eine Querschnittsdarstellung des in 1 dargestellten Kabelstrumpfs.
Der in den 1 und 2 beispielhaft dargestellte Kabelstrumpf 10 dient zum Einziehen und/oder Befestigen eines Kabels 12. Ein Abschnitt des Kabels 12 ist von dem Kabelstrumpf 10 umgeben. Der Kabelstrumpf 10 weist ein Geflecht aus Drähten und/oder Drahtseilen 14 auf, welches das Kabel 12 umgibt. Zwischen dem Kabel 12 und dem Geflecht des Kabelstrumpfs 10 besteht ein Reibkontakt, der dazu führt, dass sich das Geflecht des Kabelstrumpfs 10 aufgrund der zwischen dem Kabelstrumpf 10 und dem Kabel 12 übertragenen Zugkräfte um das Kabel 12 zusammenzieht. Die Drähte und/oder Drahtseile können in der Praxis aus einem nicht rostenden Stahl, beispielsweise einem Stahl gemäß der Werkstoffnummer 14401 bestehen.
Erfindungsgemäß weisen die Drähte und/oder Drahtseile 14 des Kabelstrumpfs 10 eine Kunststoffummantelung 16 auf. Die Kunststoffummantelung 16 kann beispielsweise aus einem Polyamid bestehen. Wie erwähnt, sollte der Werkstoff der Kunststoffummantelung in einer Vertikalbrennprüfung gemäß der Vorschrift UL94 wenigstens eine Klassifizierung von V-2 erreichen. Wie insbesondere in 2 zu erkennen ist, sorgt die Kunststoffummantelung 16 der Drähte und/oder Drahtseile 14 dafür, dass die Drähte und/oder Drahtseile 14 nicht in direkten Kontakt mit dem Kabel 12 gelangen. Die Oberfläche des Kabels 12 hat lediglich Kontakt mit der Kunststoffummantelung 16, welche eine wesentlich geringere Härte aufweist und dadurch weniger Abrieb an der Isolation des Kabels 12 hervorruft als die Drähte und/oder Drahtseile 14 selbst.
Der erfindungsgemäße Kabelstrumpf 10 weist zwei Befestigungselemente 18 auf, die als Ösen ausgebildet sind. Mit den Ösen 18 wird das Kabel an zwei Seiten mittels Haken (nicht dargestellt) oder anderen Halteelementen an dem Turm einer Windkraftanlage aufgehängt. Aufgrund der zwei Befestigungselemente 18, die an diametral gegenüberliegenden Stellen des Kabelstrumpfes 10 angebracht sind, wird die Haltekraft gleichmäßiger über den gesamten Umfang des Drahtgeflechts verteilt als bei nur einem Befestigungselement 18. Alternativ können bei dem Kabelstrumpf auch alle Drähte und/oder Drahtseile zu einer einzigen Öse auf einer Seite des Kabelstrumpfes zusammengeführt sein.
Ein Fixierelement 20 führt die Bündel aus Drähten und/oder Drahtseilen des Drahtgeflechts zusammen und leitet diese zur Öse 18. Das Fixierelement 20 ist eine Pressklemme, welche ein Bündel aus Drähten und/oder Drahtseilen 14 des Kabelstrumpfs umgibt.
Mit dem dargestellten Kabelstrumpf 10 können beispielsweise Kabel 12 in einer Windkraftanlage eingezogen und vor allem dort befestigt werden. Wie erwähnt, reduziert oder vermeidet der Kabelstrumpf mit Kunststoffummantelung der Drähte und/oder Drahtseile mechanische Beschädigungen des Kabels 12 und wirkt brandhemmend, so dass gegenüber herkömmlichen Kabelstrümpfen ohne Kunststoffummantelung die Betriebssicherheit erheblich gesteigert wird.
Wie in 2 zu erkennen, ist jeder einzelne Draht und/oder jedes einzelne Drahtseil 14 des Kabelstrumpfs 10 mit einer Kunststoffummantelung versehen. Die Drähte und/oder Drahtseile 14 werden erst ummantelt und dann zu dem Drahtgeflecht miteinander verflochten. Es ist auch möglich erst den Kabelstrumpf herzustellen und diesen anschließend zu ummanteln. Allerdings erzeugen dann Relativbewegungen zwischen den Drähten und/oder Drahtseilen 14 Spannungen und ggf. Risse in der Ummantelung, was sich negativ auf deren Haltbarkeit auswirken kann.
Die in der vorliegenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Sie kann im Rahmen der Ansprüche und unter Berücksichtigung der Kenntnisse des zuständigen Fachmanns variiert werden.
Bezugszeichenliste

10: Kabelstrumpf
12: Kabel
14: Drähte und/oder Drahtseile
16: Kunststoffummantelung
18: Befestigungselement, Öse
20: Fixierelement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 9204780 U [0003]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Vorschrift UL 94 „Tests for Flammability of Plastic Materials for Parts in Devices and Appliances“ [0014]
Normen IEC/DIN EN 60695-11-10 und -20 [0014]
Vorschrift UL94 [0022]

Claims

Kabelstrumpf (10), zum Einziehen und/oder Befestigen eines Kabels (12), mit einem Geflecht aus Drähten und/oder Drahtseilen (14) zur Aufnahme des Kabels (12), wobei der Kabelstrumpf (10) dazu ausgebildet ist, einen Abschnitt des Kabels (12) zu umgeben und sich um das Kabel (12) zusammenzuziehen, wenn durch den Reibkontakt zwischen dem Kabel (12) und dem Kabelstrumpf (10) Zugkräfte vom Kabel (12) in den Kabelstrumpf (10) eingeleitet werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Drähte und/oder Drahtseile (14) eine Kunststoffummantelung (16) aufweisen.
Kabelstrumpf (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kabelstrumpf (10) ein Befestigungselement (18) zum Befestigen und/oder Aufhängen des Kabelstrumpfs (10), insbesondere eine Öse, aufweist.
Kabelstrumpf (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kabelstrumpf (10) ein Fixierelement (20) zum Fixieren eines Bündels aus Drähten und/oder Drahtseilen (14) des Kabelstrumpfs (10), insbesondere im Bereich des Befestigungselements (18), aufweist.
Kabelstrumpf (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixierelement (20) dazu ausgebildet ist, die Drähte und/oder Drahtseile (14) des Bündels gegeneinander zu verpressen und insbesondere als Pressklemme ausgebildet ist.
Kabelstrumpf (10) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixierelement (20) eine Kunststoffummantelung aufweist.
Kabelstrumpf (10) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffummantelung (16) der Drähte und/oder der Drahtseile (14) und/oder des Fixierelements (20) ein Polyamid als Werkstoff aufweist.
Kabelstrumpf (10) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff der Kunststoffummantelung (16) in einer Vertikalbrennprüfung gemäß der Vorschrift UL94 wenigstens eine Klassifizierung von V-2 erreicht.
Kabelstrumpf (10) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drähte und/oder Drahtseile (14) einen nichtrostenden Stahl, insbesondere WNr. 14401, als Werkstoff aufweisen.
Windkraftanlage, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Kabel (12) aufweist, das mit einem Kabelstrumpf (10) nach einem der vorigen Ansprüche befestigt ist.
Windkraftanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Windkraftanlage ein auf einem Turm angeordnetes Maschinenhaus aufweist, wobei das Kabel (12) durch den Turm zum Maschinenhaus geführt ist.