DE2312448A1 - Elektrisches kabel, verfahren zu seiner herstellung und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Elektrisches kabel, verfahren zu seiner herstellung und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

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Description

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Thomson-Brandt, 75008 Paris, BId. Haussmann 173 (Prankreich)
"Elektrisches Kabel, Verfahren zu seiner Herstellung und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens"
Priorität vom l4. März 1972 aus der französischen Patentanmeldung Nr. 72 Ο8856
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Kabel mit einer von einem äußeren Schutzmantel umhüllten umfänglichen Metallabschirmung, ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Kabels und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Elektrische Kabel mit Metallabschirmung, die überwiegend für Mittelspannungsleitungen verwendet werden, bestehen meist von innen nach außen aus einer Kupfer- oder Aluminiumseele, einer ersten Schicht aus halbleitendem Werkstoff, einer Schicht aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff, einer zweiten Schicht aus halbleitendem Werkstoff, einer Metallabschirmung, die zur Abführung von Kurzschlußströmen dient, und einem äußeren Schutzmantel aus einem isolierenden Kunststoff.
Bei bekannten elektrischen Kabeln dieser Art ist die Metallabschirmung gewöhnlich stellenweise, z.B, in den Verteileroder Sammelkästen, mit Erde verbunden.
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Es ist häufig wünschenswert, daß die Erdung der Metallabschirmung solcher Kabel in verstärktem Maße erfolgt, d.h. an einer großen Zahl von Punkten auf einer gegebenen Länge oder in kontinuierlicher Form.
Eine bekannte Lösung besteht darin, den Schutzmantel des Kabels aus einer halbleitenden Mischung aus Künststoff und Kohlenruß herzustellen. Der äußere Schutzmantel des Kabels ist auf diese Weise halbleitend. Diese Lösung besitzt je- . doch den folgenden Nachteil: Im Laufe der Zeit ändert die den Schutzmantel bildende Mischung ihre elektrischen Eigenschaften. Ihr anfangs niedriger elektrischer Widerstand erhöht sich in starkem.Maße und der halbleitende Schutzmantel wird schließlich zum Isolator. Damit ist die Erdung nach einer bestimmten Zeit, die das Kabel im Boden gelegen hat, nicht mehr sichergestellt. .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kabel der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem demgegenüber während der gesamten Zeit, die es im Boden liegt, die Erdung seiner Metallabschirmung an einer großen Zahl von Punkten Über seine gesamte Länge sichergestellt ist* Gleichzeitig hat die Erfindung zum Ziel, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen .Kabels sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen.
Die vorstehend angegebene Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mit der Metallabschirmung in gutem elektrischem Kontakt stehende, über die gesamte Länge-des Kabels vorgesehene Metallelemente in radialer Richtung vollständig durch den Schutzmantel hindurchverlaufen.
Das Verfahren zur Herstellung eines solchen Kabels besteht erfindungsgemäß darin, daß die Metallelemente an mindestens einer Stelle des Umfanges auf die Metallabschirmung aufgebracht und anschließend der äußere Schutzmantel extrudiert
wird* 3 098 38/1013 " 3 "
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht erfindungsgemäß darin, daß die Drahtführung des Extruderkopfes mit einem oder mehreren Führungskanälen für die Metallelemente versehen ist.
Vorteilhafte Ausführungsformen des Kabels sowie bevorzugte Weiterbildungen des Verfahrens zu seiner Herstellung und der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sind in den jeweiligen Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Ausführungsbeispiele des Kabels, der Metallelemente und der Vorrichtung zur Herstellung des Kabels in schematischer Vereinfachung zeigenden Zeichnung erläutert. Es zeigen:
Pig. 1 eine schematische Teilansicht eines Abschnittes eines elektrischen Kabels mit Metallabschirmung nach der Erfindung,
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform eines der Metallelemente zur Sicherstellung der Erdung der Metallabschirmung des elektrischen Kabels nach Fig. 1 in demgegenüber geänderten Maßstab,
Fig. 3 eine perspektivische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines der Metallelemente,
Fig. 4 eine perspektivische Darstellung einer dritten Ausführungsform der Metallelemente,
Fig. 5 eine perspektivische Darstellung einer vierten Ausführungsform der Metallelemente,
Fig. 6 eine perspektivische Darstellung einer fünften Ausführungsform der Metallelemente,
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Fig» 7 eine perspektivische Darstellung einer sechsten Ausführungsform der Metallelemente,
Fig. 8 eine im Längsschnitt getialtene Teildarstellung eines Extruderkopfes einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Herstellung des Kabels nach Fig. 1 und
Fig. 9 einen Schnitt durch die Drahtführung des Extruderkopfes nach Fig. 7 längs der Linie VIII-VIII.
Das elektrische Kabel mit Metallabschirmung nach Fig. 1 besteht von innen nach außen einerseits aus einem Innenaufbau 1, der gewöhnlich eine leitende Seele 2, eine erste halbleitende Schicht 3, eine Isolierschicht 4, eine zweite halbleitende Schicht 5 und eine Metallabschirmung 6 umfaßt, und andererseits aus einem äußeren Schutzmantel 7· Die halbleitenden Schichten 3 und 5 des Innenaufbaues 1 oder eine derselben kann gegebenenfalls weggelassen werden, während andere nicht dargestellte halbleitende Schichten gegebenenfalls Bestandteil dieses Innenaufbaus 1 sein können.
Das elektrische Kabel enthält in seinem äußeren Schutzmantel 7 Metallelemente 8, die in Fig. 1 gestrichelt gezeichnet sind und in innigem elektrischem Kontakt mit der Metallabschirmung 6 stehen, wobei ihre Höhe mindestens gleich der Dicke des Schutzmantels 7 ist. ■--.-.
Die Metallelemente 8, die in Dickenrichtung bzw. in radialer Richtung vollständig durch den äußeren Schutzmantel 7 hindurchreichen, verbinden die Metallabschirmung 6 mit der .äußeren Oberfläche dieses Schutzmantels» Solange das Kabel sich in Berührung mit dem Boden befindet, stellen die Metallelemente 8 eine direkte Verbindung zwischen der Metallabschirmung 6 und Erde sicher. Die Erdung der Metallabschirmung 6 des Kabels ist demzufolge in ebensovielen Punkten hergestellt, wie Me-
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tallelemente 8 sich in elektrischem Kontakt mit dem Boden befinden .
Die Metallelemente 8 bestehen entweder aus voneinander unabhängigen Teilen, wie sie beispielsweise in den Fig. 2, 3> 4 und 5 dargestellt sind, oder aus einem durchgehenden Element großer Länge, wovon Ausführungsbeispiele in den Fig. 6 und 7 wiedergegeben sind.
Als Formen für die Metallelemente 8 kommen solche in Betracht, die eine feste Verankerung ihres Körpers in dem äußeren Schutzmantel 7 und einen guten elektrischen Kontakt mit der Metallabschirmung 6 des Kabels ergeben. Die Metallelemente 8 bestehen beispielsweise aus Metallteilen 9 und 10, die gemäß den Fig. 2 und 3 in ihrem mittleren Teil Vertiefungen in Form von Nuten oder Einschnitten haben. Das Metallstück 9 nach Fig. 2 hat beispielsweise einen doppel-T-förmigen Querschnitt und das Metallstück 10 nach Fig. 3 besitzt die Form eines Doppelkegels. Die Metallelemente 8 können auch aus kurzen Rundstäben 11 (Fig. 4) oder aus Polygonalstäben 12 (Fig.5) bestehen, die in ihrem mittleren Bereich einen breiten kreisförmigen Bund 11a oder einen polygonalen Kragen 12a aufweisen. Ebenso können die Metallelemente 8 aus einem Metallband oder Metalldraht 13 bestehen, der in durchgehenden, in gleichem Abstand aufeinanderfolgende Windungen rechteckiger (Fig. 6), polygonaler oder runder Form gewickelt ist, wobei die Höhe der Windungen mindestens gleich der Dicke des äußeren Schutzmantels ist. Nach einer anderen Ausführungsform (Fig. 7) können die Metallelemente 8 aus einem Band 14 bestehen, das in Querrichtung derart gewellt 1st, daß seine Höhe mindestens gleich der Dicke dee äußeren Schutzmantels 7 1st.
In dem äußeren Schutzmantel des elektrischen Kabels können die Metallelemente 8 längs einer oder mehrerer zur Kabelachse parallelen Linien oder schraubenförmig um das Kabel herum
angeordnet werden.
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Bei einem bevorzugten Verfahren zur Herstellung des elektrischen Kabels der vorstehend beschriebenen Art werden an mindestens einer Stelle die Metallelemente 8 auf die Metallabschirmung 6 des Innenaufbaues 1 des Kabels aufgebracht und anschließend wird der äußere Schutzmantel 7 über diesen Innenaufbau 1 und die Metallelemente 8 extrudiert. Das Aufbringen der Metallelemente 8 geschieht durch Vorbeiführen des ihnenaufbaus 1 des Kabels vor der öffnung eines oder mehrerer Führungskanäle für die Metallelemente und durch Zuführen dieser Metallelemente 8 über die Führungskanäle,. wobei die Zuführung entweder kontinuierlich oder in regelmäßigen Abständen erfolgt, je nachdem, ob die Metallelemente 8 einzelne Metallstücke oder ein kontinuierliches Element sind. Das Vorbeiführen des Innenaufbaus 1 geschieht ohne Drehung um seine Achse, wenn die Metallelemente 8 parallel zur Achse des Kabels ausgerichtet sindj dagegen erfolgt das Vorbeigehen mit Drehung des Innenaufbaus 1 um seine Achse, wenn die Metallelemente 8 in schraubenförmigen Linien um das Kabel verteilt angeordnet werden sollen.
Die Vorrichtung zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens zur Herstellung des Kabels besteht aus mindestens einem Extruderkopf 15, der in den Fig. 8 und 9 schematisch veranschaulicht ist β Dieser Extruderkopf 15 umfaßt einerseits eine Drahtführung 16,· die parallel zu ihrer Achse mit einem oder mehreren Führungskanälen 17 für die Metallelemente 8 versehen ist und andererseits eine Düse 18. Die in die Wandung der Drahtführung 16 eingebrachten Kanäle 17 be~ rühren In ihrem Endteil in Richtung des Endes 20 der Drahtführung die Bohrung 19 letzterer und sind zu dieser hin geöffnet. Dieser Endteil der Führungskanäle 17 dient sowohl zum Führen als auch zum Aufbringen dei5 Metallelemente 8 auf die Metallabschirmung 6 des Innenaufbaues 1 des Kabels.
Bei der Herstellung des elektrischen Kabels wird dessen Innenaufbau 1 kontinuierlisli durch die Bohrung 19 in der Draht-
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führung 16 und durch die Düse 18 hindurchgeführt, während die Metallelemente 8 in den Kanal oder die Kanäle 17 der Drahtführung 16 in regelmäßigen Abständen oder kontinuierlich eingeführt werden, je nachdem, ob diese Metallelemente in Form einzelner Metallstücke (Pig. 2, 3> Ί und 5) oder In Form eines
kontinuierlichen Bandes (Fig. 6, 7) vorliegen. Die Metallelemente 8 kommen mit der Metallabschirmung 6 des Innenaufbaus 1 in Höhe des Endbereiches der Kanäle 17» die gegenüber der Bohrung 19 der Drahtführung 16 offen sind, in Kontakt. Durch den sich gleichförmig weiterbewegenden Innenaufbau 1 mitgenommen, werden die Metallelemente 8 durch diesen Endbereich der Kanäle 17 weiterhin geführt und gegen die Metallabschirmung 6 gedrückt. Am Ende der Drahtführung 16 werden der Innenaufbau 1
und die Metallelemente 8 sofort mit einer unter Druck stehenden Kunststoffmasse überzogen, die von einem nicht dargestellten Extruder geliefert wird und den ringförmigen Extrusionsraum 21 ausfüllt. Zufolge der Druckeinwirkung der Kunststoffmasse auf die Metallelemente 8 wird der gute elektrische Kontakt zwischen den Metallelementen 8 und der Metallabschirmung 6 des Innenaufbaus 1 aufrechterhalten. Am Ende der Düse 18
ist der Innenaufbau 1, der einen aus der Kunststoffmasse bestehenden äußeren Schutzmantel 7 mit einer Dicke gleich der
Höhe der Metallelemente 8 erhalten hat, ein elektrisches Kabel geworden, dessen Metallabschirmung mit der Außenfläche
dieses Schutzmantels 7 über die Metallelemente 8 elektrisch
verbunden ist.
Wenn dem Innenaufbau 1 beim Durchlaufen des Extruderkopfes 15 lediglich eine Translationsbewegung erteilt wird, sind die Metallelemente 8 in zur Achse dieses Innenaufbaus parallelen
Reihen angeordnet bzw. verteilt. Wenn der Innenaufbau 1 bei
seiner Verschiebung gleichzeitig um seine Achse gedreht wird, sind die Metallelemente 8 schraubenförmig um diesen Innenaufbau herum verteilt.
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Um die Festigkeit und die Dichtigkeit ihrer Verankerung in den Schutzmantel 7 des Kabels zu verbessern, können die Metallelemente 8 vorher an ihren seitlichen Teilen mit einer Klebstoffzusammensetzung überzogen werden, die eine verstärkte Verklebung des Metalls mit dem diesen Schutzmantel 7 bildenden Kunststoff ermöglicht.
Die Einführung der Metallelemente 8 in die Kanäle 17 in dem Extruderkopf 15 kann durch Eindrücken mittels einer nicht dargestellten Metallstange von Hand oder mittels einer automatischen Vorrichtung erfolgen. Die Metallelemente 8 können, sofern ihre Form sich hierfür eignet, untereinander mittels eines Metalldrahtes oder eines Textllfadens, den man an dem Innenaufbau 1 befestigt, zu einer Kette verbunden sein. Das Fortschreiten des Innenaufbaus 1 durch den Extruderkopf 15 bewirkt dann gleichzeitig und selbsttätig die Zuführung der Metallelemente
Bei einem Ausführungsbeispiel wird mit der beschriebenen Vorrichtung über einen Innenaufbau 1 mit einem Durchmesser von 22 mm und aus einzelnen Metallstücken 10 (Fig. 3) bestehenden Metallelementen 8 ein äußerer Schutzmantel aus Polyvinylchlorid extrudiert. Die Metallelemente 10 wurden zuvor von Hand mit Hilfe eines nicht dargestellten Metallstabes in einen Führungskanal 17 in regelmäßigen Abständen eingeführt, so daß sie auf der Metallabschirmung 6 des Innenaufbaus 1 einen gegenseitigen Abstand von etwa 100 cm besitzen.
Bei der überprüfung des elektrischen Kontaktes zwischen den Metallstücken 10 und der Metallabschirmung 6 des erhaltenen Kabels wurde festgestellt, daß ein elektrischer Strom von einem Metallstück 10 über die Metallabschirmung 6 zum nächsten Metallstück fließen kann, selbst wenn diese Metallstücke 10 einen Abstand von einigen zehn Metern voneinander haben.
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Nach der überprüfung des guten elektrischen Kontaktes zwischen den Metallstücken IO und der Metallabschirmung 6 wurde ein Kabelabschnitt von 100 cm Länge einer Wassersäule von 0,80 m während 96 Stunden ausgesetzt. Zwischen den Metallstücken 10 und dem äußeren Schutzmantel 7 wurden keinerlei Leckstellen oder Undichtigkeiten festgestellt.
Die gute elektrische Verbindung mit der Metallabschirmung 6 über die Metallelemente 8 und die Dichtigkeit der Verankerung dieser Metallelemente 8 in dem äußeren Schutzmantel 7, durch welche das Eindringen von Feuchtigkeit und die hieraus folgende Korrosion vermieden werden, ergeben eine besonders einfache Erdung der Metallabschirmung des Kabels, ohne dessen Qualität zu beeinträchtigen oder seine normale Lebensdauer zu vermindern.
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Claims (16)

Dipl.-lng. DIpI. oec. publ. ? Ί 1 2 Λ Λ DIETRICH LEWINSKY ι0 „Γ1^15 PAiENiANWALT Minchen 21 - Goiihardstr. 8T Telefon 501762 Thomson-Brandt Patentansprüche:
1.)Elektrisches Kabel mit einer von einem äußeren Schutzmantel ^"•"^ umhüllten umfänglichen Metallabschirmung, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Metallabschirmung (6) in gutem elektrischem Kontakt stehende, über die gesamte Länge des Kabels vorgesehene Metallelemente (8) in radialer Richtung vollständig durch den Schutzmantel (7) hindurchverlaufen.
2. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallelemente (8) eine Höhe haben, die mindestens gleich der Dicke des äußeren Schutzmantels (7)ist.
3. Kabel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallelemente (8) aus in ihrem mittleren Bereich Vertiefungen aufweisenden Metallstücken (8, 9» 10) bestehen.
4. Kabel nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß die Metallelemente (8) einen doppel-T-förmigen Querschnitt besitzen.
5. Kabel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallelemente (8) einen annähernd doppelkegelförmigen Querschnitt besitzen.
6. Kabel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallelemente (8) aus in ihrem mittleren Bereich einen breiten Kragen oder Bund aufweisenden Metallstücken (11,12) bestehen.
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7. Kabel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die
Metallstücke (11, 12) aus einem runden oder vieleckigen Stababschnitt bestehen, der in seinem mittleren Bereich
einen breiten Bund (11a, 12a) aufweist.
8. Kabel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallelemente (8) aus einem Draht oder Band bestehen, der (das) in durchgehende, in gleichen Abständen aufeinanderfolgende Windungen mit rechteckiger, vieleckiger oder runder Form gewickelt ist.
9. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallelemente (8) aus einem quergewellten Metallband bestehen.
10. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallelemente (8) in einer oder mehreren zur Kabelachse parallelen Reihen angeordnet sind.
11. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallelemente (8) in einer oder mehreren, schraubenförmig um die Kabelachse verlaufenden Reihen angeordnet sind.
12. Verfahren zur Herstellung des Kabels nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallelemente an mindestens einer Stelle· des Umfanges auf die Metallabschirmung (6) aufgebracht und anschließend der äußere
Schutzmantel (7) extrudiert wird.
13· Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zum Aufbringen der Metallelemente diese in regelmäßigen Abständen oder kontinuierlich in einen oder mehrere Führungskanäle in der Drahtführung eines Extruderkopfes für das Extrudieren des äußeren Schutzmantels eingeführt werden.
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14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallelemente vor dem Aufbringen durch einen Draht unter Bildung einer Kette verbunden sind.
15· Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß beim Aufbringen der Metallelemente und beim Extrudieren des äußeren Schutzmantels dem die Metallabschirmung trar genden Innenaufbau des Kabels eine Translationsbewegung erteilt wird.
16. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß beim Aufbringen der Metallelemente und beim Extrudieren des äußeren Schutzmantels dem die Metallabschirmung tragenden Innenaufbau des Kabels eine axiale Drehbewegung und eine Translationsbewegung erteilt wird.
17· Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 12 bis 16, mit einem Extruderkopf zur Extrusion des äußeren Schutzmantels, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtführung (l6) des Extruderkopfes mit einem oder mehreren Pührungskanälen (17) für die Metallelemente (8) versehen ist.
l8. Vorrichtung nach Anspruch 17» dadurch gekennzeichnet, daß die Führungskanäle (17) für die Metallelemente (8) sich in der Wandung der Drahtführung (16) befinden und in Richtung des Austrittsendes an die Bohrung (19) der Drahtführung angrenzen und zu dieser hin offen sind.
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