DE2259463A1 - Laengswasserdichtes kabel - Google Patents

Laengswasserdichtes kabel

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Description

PHH. 6056 Ya/WR
Dip!.-!ng, HCRST AUER
cidji: Ji.
Akte: PHN- 6056
Anmeldung vom ι 4. De Z . 1972
Längswasserdichtes Kabel.
Die Erfindung bezieht sich auf ein beim Eindringen von V/asser selbstabdichtendes Kabel, das aus ,einer oder mehreren innerhalb eines Mantels liegenden Adern besteht, wobei in dem Kabel ein Material vorhanden ist, das bei Kontakt mit Wasser quillt und ein Gas entwickelt» Kabel, die über die ganze Länge oder in regelmässigen
Abständen ein Material enthalten, das bei Kontakt mit Wasser quillt und/ oder ein Gas entwickelt, sind an sich bekannt..Zu den Kabeln, die vor dem Eindringen von Wasser über grosse Längen geschützt werden müssen, gehören insbesondere Erdkabel für Fernmeldezwecke. Kabel dieser Art sind bei Erdarbeiten in der Nähe des Kabels oder durch andere Ursachen regelmässig mechanischer Gewalt ausgesetzt, die stellenweise eine derartige Beschädigung des Kabelmantels herbeiführen kann, dass Wasser in das Kabel eindringen kann. Erst nachdem über verhältnismässig grosse LangsB9 manchmal üb©r 100 ie oder mehr, Wasser in das Kabel eingedrungen ist t äussert sich ai©s biswsilea
-2- PHN. 6036
in dem elektrischen Verhalten des KaDcIs. Da*in müssen grosse Kabelabschnitte ersetzt werden.
Daher wurde bereits vorgeschlagen, in Kabeln, insbesondere auch in Fernmeldekabel^ ein Material anzubringen, das bei Kontakt mit Wasser quillt, wie ein mit Wasser ein Gel bildender organischer hochpolymerer Stoff.
Für diesen Zweck geeignete Stoffe sind z.B. Polyyinylalkohoi, Dextrin, Stärke, Cellulosederivate, wie Methoxycellulose, und Alginate· Diese Stoffe können über die ganze Länge oder in regel-
mässigen Abständen über einen bestimmten AbBchnitt des Kabels angebracht werden. Bei der Herstellung von Kabeln wird zu diesem Zweck in regelmassigen Abständen, bei Fernmeldekabeln vorzugsweise in den Räumen zwischen den Aderpaaren oder Aderquartetten, eine Menge des quellfähigen Materials in Form eines Pulvers angebracht. Dann wird der Kabelmantel angebracht. Bei dieser Anbringungsweise werden die mechanischen und elektrischen Eigenschaftendes Kabels durch das Vorhandensein des pulverformigen quellfähigen Materials möglichst wenig beeinflusst, während eine Gasdrucküberwachung des Kabels möglich bleibt. Wenn nun ein Leck entsteht und Wasser eindringt, bildet das Material mit Wasser unter Q,uellung ein Gel, das auch zwischen die Adern der Paare und Quartette eindringt und den weiteren Zutritt von Wasser verhindert oder wenigstens dafür sorgt, dass dieser Wasserzutritt viel langsamer vor sich geht.
Als gasentwickelnde Stoffe werden im allgemeinen Stoffe verwendet» die mit Wasser unter Bildung eines Gases reagieren. Für diesen Zweck sind bereits Carbide und Hydride, z.B. von Calcium, vorgeschlagen worden. Ein Nachteil dieser Stoffe besteht darin, dass brennbare Gase, wie Acetylen und Wasserstoff, bedm Eindringen von Wasser entwickelt werden. Dies kann bei Reparaturarbeiten störend sein. Ein weiterer Nachteil dieser" Stoffe ist eier, dass auch bereite in feuchter Luft eine Reaktion ei ti*. tii.Y.x!.ei, w.'is bei der Einlagerung und im Kabel Schwierigkeiten
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6056
bereiten kann. Im fertigan Kabel karn das Material allmählich seine Wirksamkeit, die in dem Aufbauen eines dem Eindringen von Wasser entgegenwirkenden Gasdruckes besteht, verlierens weil die meisten für Kabelmantel verwendeten Materialien nicht völlig wässerdampfundurchlässig sind.
Bs wurde bereits vorgeschlagen, in Kabeln ein Material anzubringen, das in -Wasser quillt und ein Gas entwickelt, ohne dass angegeben wird, welche Vorteile sich von einer derartigen kombinierten Wirkung erwarten lassen. Bei Anwendung der in diesem Zusammenhang genannten Carbide ergeben sich die bereits erwähnten Nachteile. Bei Anwendung von z.B. einer Kombination von Carbid und Cellulose kann in feuchter Luft Gasbildung stattfinden, wobei das Material zwischen die Adern eingepresst wird« Das Material wird also nicht nur auf die Dauer unwirksam? sondern es lässt sich erwarten, dass auch die elektrischen Eigenschaften des Kabels sich dabei ändern werden, ohne dass ein wirkliches Leck aufgetreten ist.
Die Erfindung bezweckt} bei einem längswasserdichten Kabel die beschriebenen Nachteile zu vermeiden.
Dies wird mit einem Kabel erreicht, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das gegen Wasserzutritt abdichtende Material aus einem Gemisch eines hochpolymeren, mit Wasser ein Gel bildenden organischen Stoffes und mindestens zweier nichthygroskopischer Stoffe besteht, von denen mindestens einer wasserlöslich ist, wobei diese Stoffe nicht in trockenem Zustand, sondern nur bei Kontakt mit Wasser unter Bildung eines nichtbrennbaren Gases miteinander reagieren.
Beim Eindringen von Wasser in ein Kabel nach der Erfindung I8st sich mindestens einer der gaebildenden Stoffe darin j infolge einer chemischen Beaktion bildet sich ein Gasj das den quellenden polymeren Stoff in alle·vorhandene Kanäle, auch zwischen die Aderpaare und -quartette, einpresst.
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Für den beabsi chtigten iweck geeignete Kombinationen von Stoffen, die in trockenem Zustand nicht miteinander reagieren, sind z.B· Kombinationen von nichthygroskopischen festen Säuren und Salzen schwacher Sauren, deren Anhydrid flüchtig ist und die bei Kontakt mit Wasser, wobei sich wenigstens einer der Stoffe löst, durch chemische Reaktion ein nichtbrennbares Gas bilden.
Beispiele geeigneter Säuren sind u.a. Zitronensäure, Oxalsäure, Amidosulfonsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Maleinsäure, Benzoesäure. Beispiele geeigneter Salze sind die Carbonate, Sulfite und Nitrite. Eine geeignete Kombination besteht z.B. aus einem Gemisch von Zitronensäure und Calciumcarbonat in etwa stöchiometrischer Mengen.
Ale hochpolymere, mit Wasser ein Gel bildende Stoffe eignen sich für den beabsichtigten Zweck alle für die Bildung von Wasserbarrieren erwähnten und vorgeschlagenen Stoffe. Insbesondere wurden günstige Ergebnisse mit einer Methoxycellulose erzielt, die unter der Handelebezeichnung Tylose 444 käuflich erhältlich ist (ein Produkt der Firma Kalle AG).
Das Kabel nach der Erfindung weist im Vergleich zu den bekannten Kabeln die folgenden Vorteile auf»
Die Herstellung bereitet keine besonderen Schwierigkeiten, weil das gegen Wasser abdichtende Material nichthygroskopiach ist und, wie sich herausgestellt hat, nicht mit feuchter Luft reagiert. Die Materialien können als gut streubare Pulver erhalten werden, die auch bei Kontakt während längerer Zeit keine allergischen Reaktionen herbeiführen. Etwaige Flecke in Kleidungsstücken, die durch das Material - gegebenenfalls nach Kontakt mit Wasser - herbeigeführt werden, lassen eich leicht wegwaschen. Es sind viele völlig harmlose Kombinationen von Stoffen möglich, mit denen bei Reaktion in Wasser nichtbrennbare Gase, wie Kohlendioxyd, Schwefeldioxyd oder Stickstoff, erhalten werden.
Gemische, die zwischen 20 und 80 Gew.$ des in Wasser gas-
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bildenden Gemisches von Stoffen enthalten, vnbei deren Rest aus in Wasser quellendem hdchpolymerem organischem Stoff besteht, haben sich in Kabeln nach der Erfindung als geeignet erwiesen.
Optimale Ergebnisse werden jedoch mit Materialien erzielt, die zwischen 40 und 60 Gew.fo des in Wasser gasbildenden Gemisches von Stoffen (Rest in Wasser quellender hochpolymerer organischer Stoff) ösiialt en.
Die Erfindung wird an Hand einiger Ausfiihrungsbeispiele und der beiliegenden Zeichnung näher erläutert.
Die einzige Figur zeigt schematisch einen Schnitt durch ein Fernmeldekabel, das aus drei Aderquartetten 1, 2 und 3 und einem Mantel 4 aufgebaut ist·. .Die Isoliermäntel 5 der Adern, die zu demselben Quartett gehören, sind auf gleiche Weise schraffiert. In den freien Räumen zwischen den Quartetten, z.B. bei 6, 7 und 8, ist ein Material vorhanden, das bei Kontakt mit V/asser ein Gas bildet und quillt 5 das dabei gebildete Gel wird ebenfalls in die freien Räume der Quartettes z.B. 9 und 10 des Quartetts 3, eingepresst, so dass eine genügende Abdichtung gegen Wasser erhalten wird. Wenn das gegen Wasser abdichtende Material über die ganze Länge des Kabels derart angebracht ist, dass etwa ^Q°/o des' freien Raumes im Kabel mit dem Material ausgefüllt ist, kann von einem Leck im Kabelmantel aus unter einem Druck von 1 m Wassersäule das Wasser nur über einen Abstand von einigen Metern in das Kabel eindringen«. Ausführungsbeispiel I
In einem Fernmeldekabel, das aus sechs innerhalb eines Kabelmantels liegenden Aderquartetten bestand, wurde der freie Raum zu 40$ über die ganze Länge mit einem Gemisch aus 50 Gew.^ Methosycellulose (Tylose 444) und- 50 Gew·^ eines stochiometrischen Gemisches von Zitronen= säure und Calciumcarbonat ausgefüllte Im iiäbelmanisel wurde .eine Oeffnung mit einem Durchmesser von 1 sm angebrachte Unter einem Brück voa 1 a
C* Π Ci ··?< *% tf\ β ft οώ η α
--■J U 3 & £ <*} £ & j/ Cj lg
-6- PHN. 6056
Wassersäule stellte sich heraus, dfr.se das Wasser nach 24 Stunden über einen Abstand von 300 cm von der Mitte der Oeffnung in das Kabel eingedrungen war. Es lässt sich erwarten, dass, wenn das Kabel in den Boden gelegt worden ist, der maximale unter üblichen Bedingungen zu erwartende Wasserdruck nicht grosser als 1 m sein wird. Auaführunpsbeispiel II
Zur Prüfung des Wasserabdichtungsvermögens der im Kabel anzuwendenden Materialien wurden die folgenden vergleichenden Versuche durchgeführt t
Glasrohre mit einer Länge von 25 cm und einem Durchmesser von 1 cm wurden auf einer Seite mit einem Filtrierpapierpfropfen abgeschlossen. In die Bohre wurde nun bis auf eine HShe von 5 cm oberhalb des Pfropfens ein gegen Wasser abdichtendes Material eingeführt. Auf dieses Material . wurde Wasser bis zu 15 cm oberhalb des Materials gegossen. Es wurde nun gemessen, über weichen Abstand das Wasser in das Material nach 24 Stunden eingedrungen war. Dabei wurden folgende Ergebnisse erzielt« a) Bei einem Gemisch aus 6,2 Gewichtsteilen Methoxycellulose (Tylose CB 1500) und 3»Ö Gewichtsteilen eines in Kontakt mit Wasser gasbildenden Gemisches, das dadurch erhalten wurde, dass 7 Gewichtsteile NaNCL mit 12 Gewichtsteilen Bernsteinsäure gemischt wurden, betrug der Abstand, über den das Wasser in 24 Stunden eingedrungen war, 4 cm. bj Bei einem Gemisch aus 4t2 Gewichtsteilen Dextrin (Electrocol 70) un<i 5,6 Gewichtsteilen des unter aj genannten gasbildenden Gemisches aus NaNOp und Bernsteinsäure betrug dieser Abstand 1,5 cm.
c_) Bei einem Gemisch aus 2 Gewichtsteilen Methoxycellulose (Tylose 444) und θ Gewichtsteilen des unter a) genannten gasbildenden Gemisches aus NaNO9 und Bernsteinsäure betrug dieser Abstand 2 cm.
Ci-) Bei einem Geisisch aus 5 Gewichtsteilen Methoxycellulose (Tylose 444) und, 5 ö'iinrichtsteilen eines in. Kontakt mit Wasser gasbildenden Gemisches
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-7- ' ' PHFe 6056
aus 3 Gewichtsteilcn Caloiumcarhonat und 4 Gewicht steilen Zitronensäure (C^0_Ho.iHo0) "betrug dieser Abstand 2 cm»
OfO C.
_e) Bei einem Gemisch aus 5 Gewichtsteilen Methoxycellulose (Tylose 444) und 5 Gewichtsteilen eines in Kontakt mit Y/asser gasbildenden Gemisches aus 5 Gewichtsteilen Calciumcarbonat und 6,3 Gewichtsteilen Oxalsäure (HO2CCQ H.2H2O) betrug dieser Abstand 2 cm.
£) Bei einem Gemisch aus 5 Gewichtsteilen Methoxyoellulose (Tylose 444) und 5 Gewichtsteilen eines in Kontakt mit Wasser gasbildenden Gemisches aus 10 Gewichtsteilen Calciumcarbonat und 19»2 Gewichtsteilen Aminosulfonsaure betrug dieser Abstand ebenfalls 2 cm.
Die Gemische wurden erhalten, indem die genannten Bestandteile in trockenem Zustand miteinander gemischt wurden.
(Tylose 444 und Tylose CR I5OO sind Produkte der Firma Kalle AG, Deutschlands Electrocol 70 ist ein Produkt der Firma U.V. Schölten, Niederlande).

Claims (2)

-θ- PHN. 6056 PATENTANSPRÜCHE:
1.1 Beim Eindringen von Wasser selbstabdichtendes Kabel,
s aus einer oder mehreren innerhalb eines Mantels liegenden Adern besteht, wobei in dem Kabel ein Material vorhanden ist, das bei Kontakt mit Wasser quillt und ein Gas entwickelt, dadurch gekennzeichnet, dass das gegen den Zutritt von Wasser abdichtende Material aus einem Gemisch eines hochpolymeren, mit Wasser ein Gel bildenden organischen Stoffes und mindestens zweier nichthygroskopischer Stoffe besteht, von denen mindestens einer in Wasser loslich ist, wobei diese Stoffe nicht in trockenem Zustand, sondern nur bei Kontakt mit Wasser unter Bildung eines nichtbrennbaren Gases miteinander reagieren.
2. Beim Eindringen von Wasser selbstabdichtendes Kabel nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das bei Kontakt mit Wasser durch chemische Reaktion ein nichtbrennbares Gas bildende Gemisch von Stoffen eine nichthygroskopische, feste, wasserlösliche Säure und ein Salz einer Säure mit einem flüchtigen Anhydrid enthält.
5· Beim Eindringen von Waeser selbstabdichtendes Kabel nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das bei Kontakt mit Wasser ein nichtbrennbares Gas bildende Gemisch von Stoffen mindestens einen Stoff aus der durch Zitronensäure, Oxalsäure, Amidosulfonsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure und Benzoesäure gebildeten Gruppe und einen Stoff aus der durch die festen nichthygroskopischen Carbonate, Sulfite und Nitrite gebildeten Gruppe enthält.
4· Beim Eindringen von Wasser selbstabdichtendes Kabel nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das bei Kontakt mit Wasser quellende und ein nichtbrennbares Gas bildende Gemisch 20 - 80 Gew.9ε und vorzugsweise 40 - 60 Gew.^ eines quellenden Materials enthält, wobei der Rest aus einem Gemisch von bei Kontakt mit Wasser ein nichtbrennbares Gas bildenden Stoffen besteht.
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