DE2261452B2 - Elektrisches Kabel für Eintauchmotoren - Google Patents

Elektrisches Kabel für Eintauchmotoren

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Description

5. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 30 Die zur Zeit verwendeten Kabelkonstruktionen dadurch .-»ekennzeichnet, daß das Band aus enthalten drei Leiter aus Kupferlitze, die voneinander metallischem Material aus verzinktem Stahl mit isoliert und spiralförmig zu einer Einheit gewickelt niedrigem Kohlenstoffgeha'*. gebildet ist. sind. Die litzenförmigen Leiter sind durch ein Material
6. Kabel nach eimern der Ansprüche 1 bis 4, mit hoher Durchschlagsfestigkeit, wie Polyäthylen ode, dadurch gekennzeichnet, caß das Band aus 35 Polypropylen, voneinander isoliert. Die spiralförmig metallischem Material aus verzinkter Bronze gewickelten und isolierten Leiter sind von einem gebildet ist. stranggepreßten Mantel aus Nitrilkautschv.k umhüllt,
7. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, der die isolierten Leiter umgibt. Der Nitrilkautschuk dadurch gekennzeichnet, daß das Band aus ist von einer äußeren Armierung in Form eines metallischem Material aus einem Spezialmetall 40 kontinuierlich umgewickelten Bandes aus metallischem oder einer Speziallegierung gebildet ist. Material umgeben.
8. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, Elektrische Starkstromkabel mit der vorstehend dadurch gekennzeichnet, daß das Band aus beschriebenen Bauweise, die in Ölquellen mit hoher metallischem Material ein kontinierliches, spiral- Temperatur, hohen Drücken und mäßiger Säurestärke förmig und überlappend aufgewickeltes Band 45 verwendet wurden, werden auf Grund der Temperaturdarstellt, verformung der thermoplastischen Kabelbestandteile
oder auf Grund der Beeinträchtigung des elastomeren Mantels durch Chemikalien und Lösungsmittel unbrauchbar. Da die meisten Ölquellen gelöste Gase, 50 Carbonate, Wasser, Salze und große Mengen Öl
enthalten, hat kein einziger Werkstoff die erforderliche
Beständigkeit gegenüber Lösungsmitteln, Hitze und Druck, um unter diesen Bedingungen längere Zeit funktionsfähig zu sein, ohne durch mindestens einen 55 dieser Faktoren beeinträchtigt zu werden.
Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Eine weitere Schwierigkeit besteht darin, daß sich
Kabel für Eintauchmotoren, die insbesondere in die Kabel bei diesen Bedingungen unter Belastung Ölquellen mit hoher Temperatur und hohem Druck verformen. Die Kabel sind Druck- und Zugkräften Verwendet werden, in welchen die Quellenflüssigkeit ausgesetzt, und bei hohen Temperaturen neigt die nicht übermäßig korrosiv ist. 60 Ummantelung zu einer ausgeprägten Verformung,
Eintauchungen, die in öl-, mineralischen und wodurch sich die Leiter gegeneinander verschieben Wasserquellen verwendet werden, enthalten gewöhn- und ein Kurzschluß zwischen den Phasen oder lieh ein Hauptantriebsorgan in Form eines Elektromo- zwischen den Phasen und der Erde auftreten tors, der am Grund der Quelle direkt mit der Pumpe kann.
verbunden ist. Es ist deshalb notwendig, mittels eines 65 Ein Reißen der Armierung als Folge des Quellens Kabels eine elektrische Verbindung zwischen dem der Ummantelung ist ein weiteres Beispiel einer Motor und der Stromquelle an der Oberfläche vor- Verformung, die unter diesen Bedingungen auftritt, zusehen. Auch kann das Kabel insgesamt beim Herausziehen
mis der Quelle zerstört werden, wenn die in das Kabel eingedrungenen Flüssigkeiten entspannt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches Kabel für Hintauchmotoren mit mindestens einem elektrischen Leiter, einer den oder die Leiter umgebenden ersten Schicht aus Polypropylen, einer die Isolierschicht umgebenden elastischen Ummantelung aus einem Kautschuk und einer die elastische Ummantelung umgebenden äußeren Armierung aus einem Metallband zur Verfügung zu stellen, wobei die erste Isolierschicht bei höheren Temperaturen ihre Isoliereigenschaften nicht verliert und die elastische Ummantelung eine minimale öl- und Wasserdurchlässigkeit und Quellbarkeit hat.
Ein solches elektrisches Kabel ist dadurch gekennzeichnet, daß die erste isolierende Schicht aus einem hochtemperaturbeständigen, hochmolekularen und hitzestabilisierten Polypropylen und die elastische Ummantelung aus einem Epichlorhydrinkautschuk bestehen.
Das für die äußere Armierung verwendete Metallband gehört einem Typ an, der normalerweise zum Schutz von Drähten verwendet wird. Das Band ist überlappend und spiralförmig umgewickelt, wobei auf Biegsamkeit geachtet wird. Beispiele für ein geeignetes Armierungsmaterial sind galvanisierter oder verzinkter Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt oder Bronze.
Der für die Ummantelung verwendete Epichlorhydrinkautschuk ist so compoundiert, daß der nur eine minimale Öl- und Wasserdurchlässigkeit und eine minimale Quellbarkeit hat, so daß Verformungen und das Eindringen von Flüssigkeiten und Gasen in die eigentliche Isolierung vermieden werden.
Der Isolator, der in Ölquellen mit hoher Temperatur und hohen Drücken verwendet wird, ist ein hochtemperaturbeständiges, hochmolekulares, hitzestabilisiertes Polypropylen, das bei höheren Temperaturen einen ausgezeichneten elektrischen Isolator darstellt, wenn es nicht mit Öl in Berührung steht. Ein PoIypropylen-Homopolymerisat mit überwiegend isotaktischer Struktur ist besonders geeignet. Die äußere metallische Armierung ist abriebfest und dabei gleichzeitig biegsam, so daß die Ummantelung aus Epichlorhydrinkautschuk geschützt wird; dabei wird die Armierung durch die Quellenflüssigkeit nicht angegriffen. Die Ummantelung aus Epichlorhydrinkautschuk ist gegenüber Öl und Wasser unempfindlich und weitgehend ölundurchlässig, wodurch eine Sperre gebildet wird, die die Polypropylen-Isolierung schützt. Dies hat zur Folge, daß Wasser oder Öl kaum eindringen können und die dadurch bedingten Schwierigkeiten vermieden werden.
In der Zeichnung zeigt
F i g. 1 eine Teil-Perspektivansicht eines Schnittes durch ein elektrisch leitendes Kabel für Eintauchmotoren, worin einige Merkmale der Erfindung dargestellt sind, und
F i g. 2 einen Schnitt durch das Kabel von F i g. 1 nach der Linie 2-2.
In der Zeichnung ist ein aus mehreren Komponenten bestehendes, elektrisch leitendes Kabel für einen Eintauchmotor dargestellt, das für einen Betrieb in heißen, unter hohem Druck stehenden Ölquellen geeignet ist und das die wichtigsten Merkmale der Erfindung zeigt.
In dem Schnitt c*es Kabels von F i g. 1 sind die Leiter mit 11, die elastische Ummantelung mit 13 und die äußere Armierung mit 15 bezeichnet.
Die Leiterll sind aus den Litzen 17 gebildet, die spiralförmig aufgewickelt sind, um eine Trennung der Stränge zu verhindern. Die getrennten Stränge oder Litzen können verzinnt sein, um chemische Reaktionen zwischen dem Leiter und dem isolierenden Material zu verhindern.
Bei der dargestellten Ausführungsform enthält jeder Leiter sieben Stränge oder Litzen. Die Anzahl der Leiter, der Durchmesser jedes Leiters und die Anzahl
ίο der Drähte hängen natürlich von der für eine bestimmte Anwendung des Kabels erforderlichen Belastbarkeit ab. Es kann ein beliebiges leitender, Material verwendet werden, z. B. Kupfer, Aluminium usw. Die verdrillten Drahtstränge bilden jeweils einen Leiter, die durch eine Isolierschicht 19 voneinander isoliert sind. Die Leiterisolierung 19 besteht aus einem hochtemperaturbeständigen organischen synthetischen Material mit hoher Durchschlagsfestigkeit. Ein für diesen Zweck geeignetes Material ist z. B. ein hochtemperaturbeständiges, hochmolekulares, hilzestabilisiertes Polypropylen. Wenn das leitfähige Material Kupfer darstellt, so muß die r,jlypropylen-Isolierung außer gegenüber Hitze auch gegenüber Kupfer stabilisiert sein. Die Stabilisierung von Olefin-Kautschukarten und Polymeren gegenüber Kupfer ist an sich bekannt und kann beispielsweise in der in den US -..-Patentschriften 3 535 257 oder 3 549 572 beschriebenen Weise oder in einer anderen Weise durchgeführt werden. Wird als leitfähiges Material ein anderes Material als Kupfer verwendet, so kann eine andersartige Stabilisierung notwendig sein. Als Isolierung für die Leiter kann ein stranggepreßter Überzug aus einem solchen Isolator verwendet werden.
Eine bevorzugte Ausführungsform eines als Isoliermaterial verwendeten hochtemperaturbeständigen, hochmolekularen, hitzestabilisierten Polypropylen-Homopolymerisats ist unter der Handelsbezeichnung Avisun 1046 (Hersteller Amoco Corporation) im Handel erhältlich. Dieses Material hat die nachstehenden physikalischen Eigenschaften:
Molekulargewicht:
hoch, entsprechend einer reduzierten Viskosität von η SPje = 3,4 dl/g, in Dekalin bei 135gC.
Spezifisches Gewicht:
0,90 bis 0,91 bei 230C (ASTM-D-792-64T).
Füeßgeschwindigkeit:
bei 23O0C, Belastung2160 g, 5,0 g/10 min (ASTM-D-1238-65 T).
Biegetemperatur:
110;C bei 4,65 kg/cm2 (ASTM-D-648-61).
Verformung unter Belastung:
3,5% bei 140 kg/cm2 (24 Stunden bei 50cC) (ASTM-D-621-64).
Wasseraufnahme:
0,01% ( \STM-D-57O-63).
Biegeniodul;
12 700 kg/cm2 (1,25 mm/min CHS)
(ASTM-D-790-66).
Wie vorsteh ;nd erwähnt, kann es erforderlich sein, dieses Polypropylen zu modifizieren, um es gegenüber
Kupfer oder einem anderen leitenden Metall zu stabilisieren.
Die verdrillte Leiteranordnung ist in der Ummante-
lung 13 angeordnet, die einen hochmolekularen Epichlorhydrin-Kautschuk darstellt, der so compoundiert wurde, daß er weitgehend öl- und wasserundurchlässig ist und eine äußerst geringe Quellbarkeit hat. Diese Ummantelung kann um die verdrillten Leiter extrudieri.
werden und füllt vorzugsweise auch die Zwischenräume 23 zwischen den angrenzenden Leitern aus. Nachstehend ist eine bevorzugte Ausführungsform eines Ansatzes aus Epichlorhydrinkautschuk und anderen Substanzen angegeben:
Handelsbezeichnung Bestandteile Teile/100 Teile
Kautschuk		 Hersteller
Herclor H hochmolekularer Epichlorhydrin- 100,0 Hercules, Inc.
Kautschuk
Span 60 oberflächenaktives Mittel aus Partialestern 1,5 Atlas Chemical Industries
von Hexitanhydriden
Dyphos XL ... zweibasiches Bleiphosphit 10,0 National Lead Company
(Hitzestabilisator)
NBC Nickeldibutyldithiocarbamat
(Antioxydans)
Kupferdimethyldithiocarbamat		 1,0 DuPont
Cumate (Akzelerator) 0,125 R. T. Vanderbilt Company
Phenothiazin
Phenothiazine .. Ruß (Füllstoff) 1,0 Fisher Scientific Company
Vulcan Kieselsäure (Füllstoff) 30,0 Cabot Corporation
Hi SiI 233 Weichmacher 10,0 P. P. G. Industries
TE-70 Weichmacher 0,5 Technical Processing, Inc.
TP-95 Dispergiermittel 1,0 Thiokol Chemical Corp.
Azelainsäure ... 2-Morcaptothiazolin (Beschleuniger) 4,0 Eastman Organic Chemicals
NA-22 1,0 DuPont
Die extrudierte Epichlorhydrin-Ummantelung füllt die Hohlräume um die getrennt isolierten Leiter vollständig aus. Dadurch wird vermieden, daß die Isolierung mit der Quellenflüssigkeit in Berührung kommt und daß die Quellenflüssigkeit in Längsrichtung des Kabels fließt, falls sich an einer Stelle der äußeren Armierung 15 und auf der Außenseite der Ummantelung 13 ein Riß gebildet haben sollte.
Die Ummantelung 13 des Kabels ist von der äußeren Armierung 15 umgeben, die aus einem kontinuierlich gewickelten Band aus metallischem Material gebildet ist. Das Metallband kann aus galvanisiertem oder verzinktem Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt oder aus Bronze gebildet sein. Die handelsüblichen galvanisierten oder verzinkten Metallarmierungen sind im allgemeinen ausreichend. Dies trifft besonders für ölreiche Quellen zu, in denen ein ölüberzug die Armierung vor korrodierenden Bestandteilen schützt. Unter gewissen korrodierenden Bedingungen kann es notwendig sein, die Armierung aus korrosionsbeständigem Stahl oder Speziallegierungen, wie Monelmetall, herzustellen.
Das beschriebene, aus mehreren Komponenten bestehende Kabel ist abriebfest, für die in den Quellen auftretenden Flüssigkeiten undurchlässig, biegsam und wird durch das Medium und die hohen Temperaturen in der Quelle nicht angegriffen, wenn es in einer weniger stark korrodierenden Quellflüssigkeit mit mäßiger Säurestärke verwendet wird.
Das Kabel gemäß der Erfindung stellt einen wirksamen und dauerhaften Stromleiter unter den ungünstigen Umweltbedingungen in heißen, unter einem hohen Druck stehenden Ölquellen dar. Die äußere Armierung besitzt die erwünschten physikalischen Eigenschaften für die Anwendung als Kabel für Eintauchmotoren, wenn die Säurekorrosion des Metalls kein schwerwiegendes Problem ist.
Obgleich im Beispiel als Epichlorhydrinkautschuk für die Ummantelung 13 das Handelsprodukt Herclor H von Hercules, Inc., ein Epichlorhydrin-Homopolymerisat (Poly-[«-Chlorpropylenoxyd]) angegeben wurde, können für diese Anwendung auch andere Homopolymerisate des Epichlorhydrins, wie Hydrin 100 (B. F. Goodrich) verwendet werden. Auch Epichlorhydrin-Kautschukarten.dieausEpichlorhydrin und Äthylenoxyd hergestellt sind, sind für die Ummantelung 13 geeignet. Diese Mischpolymerisate sind unter den Bezeichnungen Herclor C (Hercules, Inc.; und Hydrin 200 (B. F. Goodrich) im Handel.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

In vielen Fällen handelt es sich um Hochleistungs-Patentansprüche: motoren, die in einigen Fallen eine Leistung von 200 PS überschreiten. Normalerweise handelt es sich
1. Elektrisches Kabel für Eintauchmotoren, mit hierbei um Dreiphasenmotoren, und das dazugehörige mindestens einem elektrischen Leiter, einer den 5 Kabel enthält drei getrennte elektrische Leiter,
oder die Leiter umgebenden ersten Schicht aus Das elektrische Kabel muß für eine ausreichend Polypropylen, einer die Isolierschicht umgebenden hohe Stromstärke ausgelegt sein und eine ausreichende elastischen Ummantelung aus einem Kautschuk dielektrische Festigkeit oder Durchschlagsfestigkeit und einer die elastische Ummantelung umgebenden haben, um auch unter den ungünstigen Umwelt-Armierung aus einem Metallband, dadurch to bedingungen in der Quelle elektrische Verluste zu gekennzeichnet, daß die erste isolierende vermeiden. Die Umweltbedingungen in der Quelle Schicht (19) aus einem hochtemperaturbeständigen, schwanken im allgemeinen mit der geographischen Lahochmolekularen und hitzestabilisierten Polypro- ge. Die Flüssigkeit in den Quellen, in denen das Kabel pylen und die elastische Ummantelung (13) aus gemäß der Erfindung verwendet werden soll, ist nicht einem Epichlorhydrinkautschuk bestehen. 15 besonders korrosiv. In vielen Fällen überschreiten die
2. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Temperaturen der Quelle den Wert von 120° C. Diese zeichnet, daß der hochtemperaturbeständige syn- Quellen können gelöste Gase, Carbonate, gewisse thetische organische Isolator ein hochtemperatur- Salze und große Mengen Öl enthalten. Weiterhin sind beständiges, hochmolekulares, hitzestabilisiertes die Quellen ziemlich tief, d. h. im Durchschnitt etwa Polypropylen darstellt. 10 1200 bis 3000 m. Das elektrische KaDeI muß eine
3. Kabd nach Anspruch 2, dadurch gekenn- ausreichend hohe physikalische Festigkeit haben, damit zeichnet, daß das hochtemperaturbeständige, hoch- der Motor und das Kabel in diese Tiefen versenkt molekulare, hitzestabilisierte Polypropylen auch werden können, und die äußere Oberfläche des gegenüber Kupfer stabilisiert ist. Kabels muß gegenüber dem beim Versenken auf-
4. Kabel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch 35 tretenden Abrieb beständig sein. Da das Kabel gekennzeichnet, daß der Leiter Kupfer darstellt normalerweise auf Lager- oder Transportrollen auf- und der hochtemperaturbsständige synthetische gewickelt ist. muß es weiterhin biegsam sein, damit organische Isolator gegenüber Kupfer stabilisiert beim Auf- und Abwickeln keine Beschädigungen ist. entstehen.
DE2261452A 1971-12-16 1972-12-15 Elektrisches Kabel für Eintauchmotoren Expired DE2261452C3 (de)

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