DE2218412A1

DE2218412A1 - Elektrokabel mit kunststoffummantelter Metallhülle und Kunststoffkernmantel

Info

Publication number: DE2218412A1
Application number: DE19722218412
Authority: DE
Inventors: Charles Robert West Chester Pa. Wilmore (V.StA.)
Original assignee: FMC Corp
Current assignee: FMC Corp
Priority date: 1971-05-11
Filing date: 1972-04-15
Publication date: 1972-11-23
Also published as: GB1396594A; AU468436B2; BE782909A; SE7205899L; IT957809B; AU4155372A; ES402507A1; FR2137682B1; CH556089A; CA961127A; IL39280A; AT318732B; FR2137682A1; BR7202806D0; US3701840A; IL39280A0; PH9819A; NL7205399A; ZA722700B

Description

PATENTANWÄLTE O O 1 O / Λ Ο

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D-β ΪΕΑΝΚίϋΚΤ A. M.,1 3·4· ΤΒίκϊοκ (0611) 55 20 23 -\ -\ Kg3

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16.10.1969

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FMC Corporation, 1617 Pennsylvania Blvd., Philadelphia, Pa. /USA

Elektrokabel mit kunststoffummantelter Metallhülle und Kunststoffkernmantel

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Elektrokabel mit einer verbesserten Sperrhülle für den Leitungskern. Nach der US-PS 3 244 799 ist ein Elektrokabel beschrieben, dessen Leitungskern aus einer Mehrzahl einzeln isolierter Drähte, von einem gewellten Band oder Streifen aus Polyestermaterial umschlossen ist, die außen mit einer Schutzhülle aus Metall und darum einem Mantel aus thermoplastischem Material besteht, das als Schmelze aufgebracht wird. Das gewellte Band bei einem derartigen Elektrokabel besteht aus einer durchgehenden Schicht (nicht laminiert) aus einer Polyesterlage, deren an ihr ausgebildeten Wellungen gleichförmig in der Längsrichtung verlaufen und aus der das Band entweder spiralig um den Leitkern gewickelt ist oder in Längsrichtung zu diesem aufgebracht und an den Längskanten überlappt ist.

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Bei Elektrokabeln der in dem genannten Patent beschriebenen Art bildet das gewellte Band Zwischenräume im Bereich zwischen Leitungskern und der umgebenden Metallumhüllung, die dazu dienen, den Kern gegen eine Wärmeübertragung bei der Ummantelung auf die metallische Umhüllung des Kabels mit dem geschmolzenen thermoplastischen Material zu isolieren.

Diese Luftzwischenräume schützen als Luftmantel den Leiterkern auch gegen mechanische Einwirkungen auf das Kabel, wodurch die Kernisolierung nachteiligt beeinträchtigt werden würde.

Es ist bei der Herstellung von Elektrokabeln allgemein bekannt, daß sich Polyesterumhautungen gut für den Schutz von elektrischen Kabeln eignen, da eine solche Hülle keine Feuchtigkeit aufnimmt, eine niedrige Dielektrizitätskonstante, einen niedrigen Dämpfungsfaktor und hohe Durchschlagsfestigkeit aufweist und diese wünschenswerten Eigenschaften während der gesamten Gebrauchsdauer eines elektrischen Kabels auch beibehält. Bei der beschriebenen Polyesterumkleidung nach obengenanntem Patent bringen zwar die sich in der Länge erstreckenden Wellungen gewisse Verbesserungen der Eigenschaften, die Polyesterfilm an sich besitzt, mit sich; das Vorhandensein aber dieser sich längs erstreckenden Wellungen beseitigt jedoch nicht alle Probleme und kann sogar manche Probleme, die üblicherweise bei der Herstellung von Elektrokabeln auftreten, aufwerfen oder schwieriger

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machen, soweit eine geleeartige Isolationsfüllung zwischen den Drähten des Leiterkernes und den tragenden Umfassungsbändern eingebracht wird.

Genauer gesagt, werden bei der Herstellung der üblichen mit einem solchen Gel gefüllten Elektrokabeln die Drähte, die den Leitungskern bilden sollen, mit einer verhältnismäßig starken Schicht aus einem elektrisch isolierendem Gel bedeckt, die etwa aus einer Mischung von Petroleum und Polyäthylen bestehen kann. Im allgemeinen verläuft der Überziehungsvorgang derart, daß man die Kerndrähte durch ein Bad der geschmolzenen Gelmasse führt und, wenn die Drähte dann überzogen sind, sie dicht zusammenpreßt, mit einer Schutzbandage umwickelt und dann überhautet mit einer metallischen Schicht und einer äußeren Ummantelung aus thermoplastischem Material.

Das Zusammenquetschen der überzogenen Kerndrähte vor der Anbringung der sie aufnehmenden Bandagestreifen dient dazu, einen

auch

Gelüberschuß zu entfernen und führt/dazu, daß jegliche Lufträume um den Drähtekern gut ausgefüllt werden. Durch die Beseitigung dieser Leer-räume wird also jegliche Luftansammlung aus dem Kerngelee ausgeschlossen und damit auch die Möglichkeit eines Eindringens von Nässe zum Kern ausgeschlossen für den Fall, daß die Ummantelung später beschädigt wird.

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Bevor man den äußeren metallischen Schutzmantel und dessen Umhüllung anbringen kann, stellt man häufig ein Leckwerden und ein Austreten von Gelmasse aus den sich überlappenden Kanten des diese festhaltenden Bandes fest. Ein solchesLeckwerden bedeutet einen Verlust an Material, bringt betriebliche Probleme mit sich und, was besonders bedeutend ist, führt zu Elektrokabeln mit unterschiedlichen und zu Betriebsunsicherheit Anlaß gebenden Eigenschaften.

Ganz ausgeprägt besteht, wenn gewellte oder gerippte Sperrlagen, wie erwähnt, verwendet werden, bei der Herstellung von gelgefüllten Elektrokabeln eine ausgesprochene Neigung des Isoliergeles zu entweichen. Offensichtlich wird diese Erscheinung bedingt durch die längs laufenden Wellenrippen des Bandmateriales, indem diese als Fließkanäle für das Gel dienen und ihm ermöglichen, ungehemmt nach den Überlappungskanten des Bandes zu wandern, an denen dann eine Leckage auftreten kann.

Der Erfindung liegt danach in erster Linie die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Sperrhülle in Elektrokabeln für den Abschluß des Leitungskernes zu schaffen.

Ein Elektrokabel nach der Erfindung ist zu diesem Zweck dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrschutzhülle aus einer Lage mit vorgefertigten bleibenden, in praktisch parallelen abwechselnd gegeneinander versetzten Reihen angeordnete Bucklungen

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besteht und durch Material und Kontur als mechanischer, wärmeisolierender, elektrischisolierender Schutz von elektrischer Stabilität zu wirken vermag.

Nach der Erfindung wird also der Leitungskern mit einer Sperrumlage umfaßt, die aus einer mit Buckelungen geprägten Polymerisatlage vorzugsweise aus Polyäthylenterephthalat besteht, die einen stärkeren Schutz gegen mechanische Beanspruchung, bessere Wärmeisolation sowie elektrisch zuverlässigere Isolierung und bessere Leitungskonstanz ergibt. Erreicht werden soll weiterhin, daß dadurch eine praktisch flüssigkeitsdichte Abschließung um den Leiterkern des Elektrokabels erzielt wird, wobei vor allem bei Füllungen mit einer der gebräuchlichen Gelmasse zur Isolierung des Leitungsdrahtkernes einem Ausrinnen oder Austreten von Gel Einhalt geboten wird.

Schließlich sollen gemäß der Erfindung zweckmäßig die Bucklungen so gestaltet und angeordnet sein, daß sie sich an den Überlappungsteilen ineinandersetzen können und so eine besonders gute flüssigkeitsdichte Absehließungsverbindung bilden.

Wenn auch dazu die Sperrlage vorzugsweise aus einer Polyäthylenterephthalatschicht besteht und davon im Folgenden nur die Rede ist, so kann man jedoch auch Lagen aus anderen polymeren Materialien ebensogut verwenden, sofern sie keine Feuchtigkeit annehmen, eine niedrige Dielektrizitätskonstante, niedrigen Dämpfungsfaktor und hohe Durchschlagsfestigkeit aufweisen und sind zu

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derartig buckelig geformten mit in dieser' Form beständig bleibenden Gebilden verarbeiten lassen.

Die buckelig geprägte Polyesterlage, die die Schutzsperrschicht nach der vorliegenden Erfindung bildet, wird als Band oder Streifen entweder in Längsrichtung oder spiralig um den Leiterkern so angebracht, daß sich die Längskanten überlappen. Nach Anbringen bilden die ausgebuckelten Stellen solcher Streifen oder Bänder Lufträume zwischen Leitungskern und einer darüber liegenden metallischen Schutzhülle, die zusammen mit einer Ummantelung aus thermoplastischem Material die äußere Schutzhülle bildet. Diese Luftzwischenräume ergeben eine thermische Isolierung und eine pneumatische Abfederung des Leiterkernes gegen äußere Beanspruchungen.

Die Polyesterschicht und die darin hohlgeprägten Buckelungen ergeben mechanischen Schutz, Wärmeisolierung, Stromisolierung und elektrische Stabilität für den Leiterkern, die vielfach größer ist als durch einen flachen Polyesterfilm von gleicher Dicke erzielbar. Bei Elektrokabeln, mit einer Füllung aus elektrisch isolierendem Gel, dienen die Buckelungen des Polyesterbandes ferner dazu, ein Verlaufen von Gelflüssigkeit längs des Leiterkernes auszuschließen oder jedenfalls zu erschweren. Besonders wesentlich ist weiterhin, daß die sich an den einander überlappenden Katenbereiche eines solchen gebuckelt geprägten

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Bandes sowohl in Längsrichtung wie spiralig auf den Leiterkern aufgebracht, sich ineinandersetzen, d.h. die aus der einen Fläche nach oben ragenden Buckel greifen in die Hohlräume der Gegenfläche des anderen darübergreifenden Kantenberedches ein. Infolge dieses Ineinandergreifens bilden die überlappten Kantenabschnitte miteinander eine satte Passung und damit einen praktisch völlig flUssigkeitsdichten Verschluß.

Die Polyesterlage, als entweder durchgehende Schicht oder aus Schichten aufgebaut, wird so in Form geprägt, daß man vorgefertigte und bleibende Buckelungen von gleicher Formgestalt erhält und die möglichst dicht beieinander angeordnet sind. Vorteilhaft ordnet man die Buckelungen in praktisch parallelen Reihen an, wobei die Buckelungen jeder solchen Reihe gegen die jeweils benachbarte Reihe versetzt angeordnet sind, wodurch man zu Umwegen des Fließverlaufes entlang beiden Seiten einer solchen Bahn bietet. Vorzugsweise bringt man die Buckelungen so an, daß sie praktisch aneinanderstoßen. Die Umfangsbegrenzungen der Buckelungen können kreisförmig oder von gerade oder gebogenen Linien bestimmt sein. Erwünscht ist eine Umfangsbegrenzung der Buckelungen in Form von Polygonen, beispielsweise

da

Sechsecken, weil man/mit eine dicht gepackte versetzte Anordnung erreicht, wobei die einzelnen Buckelungen voneinander nur durch ebene Teile der Schicht geschieden sind.

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Bei Elektrokabeln führt die gebuckelt geprägte Polyesterlage nach der vorliegenden Erfindung zu den oben erwähnten Vorteilen, ohne daß es dabei darauf ankommt, ob seine erhöhte Prägung oder seine tiefgeprägte Seite an den Leitungskern anliegt.

Zum besseren Verständnis des Erfindungsgegenstandes wird im folgenden eine auf Einzelheiten eingehende Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung gegeben, in der

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Elektrokabels mit einer Schutzsperrschicht nach der vorliegenden Erfindung darstellt und wobei einzelne Abschnitte des Kabels ausgebrochen sind, um die einzelnen Aufbauteile desselben erkennbar au machen.

Fig. 2 isr ein Querschnitt durch das Elektrokabel nach der Lin:..o II-II in Fig. 1 ;

Fig. 3 zeigt einen Teil der Sperrschutzlage bei einem Kabel nach Fig. 1 in der Draufsicht;

Fig. 4 ist ein Vertikalschnitt praktisch nach der Linie IV-IV durch das in Fig. 3 dargestellte Gebilde und

Fig. 5 ist ein Vertikalschnitt im wesentlichen nach Linie V-V der Fig. 3;

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Fig. 6 ist ein Schnitt ähnlich dem in Fig. 3» und zwar geführt durch sich überlappende Kantenabschnitte des Sperrschutzes.

In den Fig. 1 und 2 der Zeichnung ist mit 11 das Kabel als Ganzes bezeichnet, mit einem Leiterkern 13 aus einer Mehrzahl von einzelisolierten Drähten, ferner die Sperrschutzschicht mit 15, eine stromisolierende Gelfüllung mit 17 zwischen den Leiterdrähten des Kernes 13 und der Sperrschutzschicht 15, eine Metallhülse mit 19 über der Sperrschutzschicht 15 und eine Ummantelung aus thermoplastischem Material mit 21 . Der Aufbau des Kabels 11 erfolgt in üblicher Weise, indem man zunächst die Kerndrähte durch ein Bad aus geschmolzenem Gel hindurchführt, dann zusammenquetscht, um einen Gelüberschuß auszupressen und alle Hohlräume in dem verbleibenden Gel mit diesem auszufüllen. Die Sperrschutzschicht 15 in Form eines Streifens oder Bandes wird dann hier in Längsrichtung zum Leiterkern 13 so aufgebracht, daß sich die Längskanten überlappen. Hierauf erfolgt das Anbringen der metallischen Umhüllung 19 über den umwickelten Kern und diese selbst wird dann mit einem geschmolzenen Thermoplastikmaterial umhüllt, um die Ummantelung 21 darum zu bilden.

In vergrößerter Darstellung ist in den Fig. 3-5 eine Sperrschutzschicht 15 aus einem Polyethylenterephthalat von üblicher

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Dicke, und zwar ungefähr 0,5 mm dargestellt. Man kann PoIyäthylenterephthalatschichtgebilde auch von größerer Dicke verwenden, sofern sie dann noch sich buckelig prägen lassen und ihre Buckelungen oder Verformungen auch beizubehalten vermögen.

Die Bucklierung des Polyäthylenterephthalatfilmes kann auf jede übliche Weise, beispielsweise durch Erwärmen der Schichtbahn auf eine Temperatur unterhalb des Materialerweiterungspunktes und anschließendes Prägen des Filmes unter verhältnismäßig hohem Druck zwischen einer kalten Matrizenwalze und einer gummibeschichteten Patrizenwalze erfolgen.

Im Muster sind die Prägungen 23 in dem Polyäthylenterephthalanteraphthelatfilm hinsichtlich Abmessung und Gestalt gleich und in dicht aneinandersitzenden Reihen angeordnet, so daß nur gradlinige Teile der ursprünglich flachen Bahn zwischen jeweils benachbarten Ausprägungen sichtbar sind. Die Umfangsbegrenz-ungen der einzelnen Buckelungen 23 können jede gewünschte Formgestalt haben, wie bereits gesagt, vorzugsweise Polygone, beispielsweise wie dargestellt, Sechsecke, weil damit ein besonders dichtes Aneinanderordnen möglich ist.

So sind auch ferner bei dargestelltem Sperrschutzgebilde 15 nach Fig. 3-5 die sechseckigen Elemente 23 in praktisch parallelen Reihen, wie durch die Linien 25 verdeutlicht, ange-

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ordnet, und die Buckelungen jeweils in den aneinanderstoßenden Reihen gegeneinander versetzt» Durch diese Anordnung ergeben sich nur gradlinige Abschnitte 27 des Originalschichtmateriales zwischen den benachbarten Buckelungen 23° Die Längen dieser einzelnen geraden Abschnitte 27 hängen natürlich von der jeweiligen Formgestalt und Größe der eingeprägten Elemente ab/

Die versetzte Anordnung der dicht nebeneinander sitzenden Prägungen bietet nur sehr begrenzte Rinnen, in denen ein Gel 17 beim Aufbau des Kabels auf Umwegen nur schwierig und, ständig aufgehalten, fließen kann. Bedeutsamer noch ist es, wie man aus Fig. 6 entnehmen kann, daß die sich überlappenden Randbereieiae der Sperrschicht I5 sich ineinander setzen, d„h_e die hochstehenden Ausprägungen 26 auf der einen Seite der einen Überlappung setzen sich ganz dicht in die tiefgeprägten Elemente 23 in der Gegenfläche der anderen Überlappungskante ein«. Aufgrund dieses Ineinandergreif ens bilden die tJberlappungsbereicJie der Sperrlage 15 zusammen einen kompakten und praktisch flüssigkeitsdichten Verschluß.

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Claims

Patentansprüche

1. Elektrokabel mit den Leiterkern umfassender Metallummantelung und darunter einer den Kern umschließenden Sperrschutzhülle aus einem polymeren Material, wie Polyäthylenterephthalat, von Flüssigkeitsbeständigkeit, geringer Dielektrizitätskonstante, geringem Dämpfungsfaktor und hoher Durchschlagfestigkeit, dadurch gekennzeichnet , daß die Sperrschutzhülle aus einer Lage mit vorgefertigten bleibenden, in praktisch parallelen abwechselnd gegeneinander versetzten Reihen angeordnete Buckelungen besteht und durch Material und Kontur als mechanischer, wärmeisolierender, elektrisch isolierender Schutz von elektrischer Stabilität zu wirken vermag.

2. Elektrokabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Buckelungen als Polygone, wie Hexagone, ausgebildet sind.

3. Elektrokabel nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Bereiche der Lage zwischen jeweils benachbarten Buckelungen geradlinig verlaufen.

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4. Elektrokabel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet , daß die Buckelungen fast aneinandergrenzend angeordnet sind.

5. Elektrokabel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein stromisolierendes Gel zwischen Leiterkern und Sperrschutzhülle befindet.

6. Elektrokabel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage für die Sperrschutzhülle als Streifen mit sich überlappenden Längskanten angebracht ist, wobei die Buckelungen der einen Oberseite sich in die inneren Buckelungshohlräume der anliegenden Gegenfläche unter Bildung eines im wesentlichen flüssigkeitsdichten Abschlusses einsetzen.

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