DE2551568A1 - Elektrische verbindungskabel, geeignet insbesondere fuer transportfahrzeuge und schiffe - Google Patents
Elektrische verbindungskabel, geeignet insbesondere fuer transportfahrzeuge und schiffeInfo
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- Organic Insulating Materials (AREA)
- Insulating Bodies (AREA)
Description
SCHÖN Η'rr ■ w *
Fall 2k Ausland Serie II
A 7. HOV. W75
Schweizerische Isola-Werke, Breitenbach (Schweiz)
Elektrisches Verbindungskabel, geeignet insbesondere für Transportfahrzeuge und Schiffe
An Kabel für elektrische Leitungen in Schienenfahrzeugen und Schiffen werden höhere Anforderungen gestellt
als an die normalerweise für Installationen verwendeten Kabel. Die Kabel müssen gegen OeIe5 wie Dieselöle,
Transformatorenöle oder Schmieröle, beständig sein. Die Isolationen der Kabel dürfen unter dem Druck einer Bride
oder einer Anschlussklemme bei den hohen Temperaturen,
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die in der Nähe der Maschinen bzw. Motoren erreicht werden, nicht wegfliessen oder sich stark deformieren. Die
auftretenden grossen Ueberlastungen stellen hohe Anforderungen an die thermische Dauerbeständigkeit der Isoliermaterialien
und an die Temperaturunabhängigkext ihrer Eigenschaften, z.B. der elektrischen Durchschlagfestigkeit
und der mechanischen Eigenschaften.
Die Betriebssicherheit ist im Hinblick auf die Menschen und wertvollen Ladungen, die von Transportfahrzeugen
und Schiffen befördert werden, von überragender Bedeutung. Die in diesen Beförderungsmitteln verwendeten Kabel
sollen nicht brennbar sein, damit sie auch im Falle eines Brandes in ihrer Umgebung ihre Aufgabe erfüllen.
Da der Raum in Triebfahrzeugen und in Schiffen knapp ist, ist die Verwendung eines Kabels umso vorteilhafter»
je weniger Raum es beansprucht. Je kleiner der Durchmesser eines Kabels für einen bestimmten Zweck gehalten
werden kann, desto günstiger ist seine Verlegung. Ferner ist die Biegsamkeit eines Kabels für die Montage wichtig,
da es ohne Verwendung von Spezialmaschinen um relativ kleine Radien gebogen werden können muss. Die Biegsamkeit
wird durch eine geringe Dicke der Isolation begünstigt; es ist besonders vorteilhaft, wenn bestimmte Schichten innerhalb
der Isolation aneinander vorbei gleiten können.
Elektrische Kabel für Eisenbahnfahrzeuge müssen
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noch bei Temperaturen von -30 0C betriebstüchtig sein und
dürfen auch bei so tiefen Temperaturen an Biegungsstellen nicht rissig werden. Bei Kabeln für Schiffe werden hingegen
an die Feuchtigkeitsbeständigkeit hohe Anforderungen gestellt.
Bisher wurden für Transportfahrzeuge und Schiffe Kabel nach den Vorschriften des internationalen Eisenbahnverbarides UIC zugelassen. Ein solches Kabel besteht beispielsweise
aus einem Leiter, der eine Umspinnung aus Baumwolle und darüber nacheinander eine Isolation aus Butylkautschuk
, die mit einer mit einem Band umwickelten Trennfolie abgedeckt ist, und eine imprägnierte Umflechtung
trägt.
Wegen der Verwendung von Butylkautschuk kann dieses Kabel nicht für 100 0C wesentlich übersteigende Temperaturen
verwendet werden. Gerade in Eisenbahntriebfahrzeugen wurde aber die Betriebstemperatur der Motoren immer
stärker erhöht. In den meisten Ländern werden heute die
Motoren für Eisenbahntriebfahrzeuge für die Klasse H ausgelegt, wobei nach den Vorschriften der Internationalen
Elektrotechnischen Kommision CEI No. 3^9 Temperaturen bis
220 0C im heissesten Punkt der Wicklung auftreten können.
An Bich könnte eine höhere Temperaturbeständigkeit durch Verwendung von Silikonkautschuk anstelle von
Butylkautschuk erzielt werden, aber wegen der ungenügenden
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Oelbeständigkeit des Silikonkautschuks ist dies unmöglich.
Wenn der Silikonkautschuk unter dem Einfluss von OeI quellen würde, könnten entweder etwaige ihn umgebende Hüllen
zerstört werden, oder die Umspinnung könnte in die mechanisch geschwächte Isolation eindringen.
Es wurde nun überraschenderweise gefunden, dass es möglich ist, für die oben genannten Zwecke, d.h. für
verschiedene Spannungen, gut geeignete Kabel herzustellen. Das erfindungsgemässe biegsame, unbrennbare Verbindungskabel,
geeignet insbesondere für Transportfahrzeuge und Schiffe, ist dadurch gekennzeichnet, dass auf einen
flexiblen Leiter aus Aluminium, Kupfer oder vernickeltem oder verzinntem Kupfer abwechselnd
a) jeweils mindestens zwei Lagen eines mit nach der Härtung flexibel bleibendem klebendem Silikonharz imprägnierten
Bandes aus Glimmerpapier und einem Flächengebilde aus bis mindestens 300 0C- temperaturbeständigen
Pasern schraubenförmig aufgewickelt sind und
b) auf diese ersten Lagen jeweils eine Lage aus einer temperaturbeständigen Kunststoffolie, die vorzugsweise
bis mindestens 300 0C beständig ist und deren sich überlappende
Bereiche miteinander verklebt sind, aufgewickelt ist
und dass auf die äusserte Kunststoffolienlage eine Schrumpfgar numfl echt ung aufgebracht ist.
Das erfindungsgemässe Kabel eignet sich auch für das Verlegen von elektrischen Leitungen in Hochhäusern und Kernkraftwerken und für unbrennbare Telephon-
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leitungen. Im Falle von Bränden ist es umweltfreundlich, da es keine giftigen oder korrodierend wirkenden Gase
abgibt, wie dies z.B. bei Polyvinylchlorid der Fall ist, das Chlorwasserstoff abspaltet.
Eine Ausführungsform des erfindungsgemässen Verbindungskabels ist in Fig. 1 der Zeichnung dargestellt.
In Fig. 1 ist ein flexibler Leiter 1, vorzugsweise eine Kupferlitze, mit mehreren Lagen 2a eines Bandes
aus Glimmerpapier und einem Flächengebilde aus bis mindestens 300 0C temperaturbeständigen, vorzugsweise nicht brennbaren
Fasern schraubenlinienförmig bewickelt. Das Band ist mit einem klebenden Silikonharz, das im gehärteten Zustand
flexibel bleibt, imprägniert. Die Anzahl der Lagen richtet · sich nach der erforderlichen Prüfspannung. Die Lagen können
gleich- oder gegenläufig, gestossen oder überlappt aufgewickelt werden.
Das Flächengebilde kann ein Gewebe oder Vlies aus vorzugsweise mineralischen Fasern, insbesondere ein
Glasseidengewebe, sein. Das Glimmerpapier kann beispielsweise 10 bis 50 Gew.-SS, vorzugsweise 20 bis 30 Gew.-% CeI-lulosefasern,
die vorzugsweise einen Mahlgrad von 20 bis 60 nach Schopper-Riegler haben, enthalten. Als klebendes
Silikonharz, das im B-Zustand, d.h. im ungehärteten Zustand, zum Imprägnieren verwendet wird, eignen sich Silikonharze,
wie sie für Selbstklebebänder verwendet werden, z.B. die Markenprodukte SR 520, SR 527 und SR 585 von General Electric
Company oder Rhodorsil M020 und 4o85 von Usines Chimiques
Rhone-Poulenc. Wichtigster Bestandteil dieser Produkte
scheint Tetrakis-(trimethylsilyl)-silikat der Formel
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Si [OSi(CH-,).,] j, zu sein. Schichtstoffharze oder geschmeidige
Harze kommen nicht in Betracht. Das Silikonharz durchdringt das Flächengebilde und das Glimmerpapier und bewirkt
unter dem Einfluss von Druck und Wärme eine Verschmelzung der Lagen. Es macht im allgemeinen ca. 30 Gew.-% des Bandes
aus. Das Band hat normalerweise eine Dicke von ca. 0,15 nun, z.B. 0,16 mm.
Auf mindestens zwei Lagen 2a dieses Bandes ist eine Lage 3a aus einer vorzugsweise bis mindestens 300 0C temperaturbeständigen
Kunststoffoliej z.B. halb überlappt, aufgewikkelt;
für diesen Zweck kommen im allgemeinen ca. 0,0025 mm dicke Folien aus Polyestern, ζ.B. Polyäthylenterephthalat,
Polyäthylennaphthalat, Polycarbonaten oder Celluloseacetat, Polyimiden oder Polyhydantoinen in Betracht. Die Folienlagen
dienen als innere Gleitschichten, verbessern die Flexibilität und machen die Isolierung wasser- und gasdicht.
Die Verklebung der sich überlappenden Bereiche der Kunststoffolien kann durch geeignete bei Raumtemperatur
klebfreie Kleber erfolgen, die in der Wärme erweichen und die Folie durch chemische Reaktion dauernd verkleben. Geeignete
Kleber z.B. auf Isocyanat-, Esterimid- oder Epoxidharzbasis sind dem Fachmann bekannt und im Handel erhältlich.
Auf die Kunststoffolienlage 3a folgen wiederum mindestens zwei Lagen 2b aus dem mit Silikonharz imprägnierten
Band und eine Kunststoffolienlage 3b und immer so wei-
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ter im Wechsel. Auf die äusserste Kunststoffolienlage (in
Fig. 1 mit 3b bezeichnet) folgt eine Umflechtung 4 aus
thermisch schrumpfbarem Garn, z.B..ein Schrumpfschlauch
aus Polyestergarn. Diese Umflechtung wird vorzugsweise mit einem hochtemperaturbeständigen Kunstharzlack, wie Isocyanatlacke
oder dgl., überlackiert, um die Oberfläche des Kabels glatt und abreibefest zu machen, das Anhaften von Staub und
Schmutz zu verhindern und die für das Verlegen erforderliche Gleitfähigkeit zu erzielen.
Da die Isolation des erfindungsgemässen Verbindungskabels
keine Elastomere, wie Butylkautschuk oder Silikonkautschuk, enthält, hat sie einen verhältnismässig hohen
Glimmergehalt und kann für eine gegebene Spannung dünner gewählt werden als eine herkömmliche Elastomerisolation.
Die folgende Tabelle und Fig. 2 der Zeichnung erlauben
einen Vergleich von erfindungsgemässen Kabeln (Kurve B) mit den oben erwähnten bekannten Kabeln (Kurve A),
die den Vorschriften des internationalen Eisenbahnverbandes UIC entsprechen:
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| Bekanntes Kabel | Mittlerer Aussen- | Kabel | nach Pig. I | |
| M ο γι vi ■» | durchmesser (mm) | |||
| Im c I ill quer |
Zulässige Strom | Zulässige | Mittlerer Aussen- | |
| schnitt | belastung (A) | 6,7 | Strombela | durchmesser (mm) |
| (mm ) | 7,9. | stung (A) | ||
| 2,5 | 18 | 10,7 | 25 | 7,2 |
| 6,0 | 31 | 15,1 | 50 | 8,6 |
| 16,0 | 75 | 19,4 | 100 | 10,6 |
| 35,0 | 150 | 23,7 | 200 | 14,0 |
| 70,0 | 250 | 310 | 17,5 | |
| 120,0 | 385 | 435 | 22,0 |
Aus diesen Werten, die in Fig. 2 graphisch dargestellt
sind, ergibt sich, dass bei einem gegebenen Nennquerschnitt die zulässige Strombelastung für ein erfindungsgemässes
Kabel um 25 bis 40 % höher ist als bei dem bekannten Kabel und dass bei den höheren Nennquerschnitten
auch der Aussendurchmesser des erfindungsgemässen Kabels trotz der höheren zulässigen Strombelastung kleiner sein
kann als bei dem bekannten Kabel. Dadurch wird das Kabel biegsamer. Da bekanntlich in erster Linie Kabel mit grösseren
Nennquerschnitten verwendet werden, ist auch die Platzeinsparung in den Kabelkanälen erheblich.
Da das erfindungsgemässe Verbindungskabel fast
kein brennbares Material enthält, besteht es die in den einschlägigen Normen vorgeschriebenen Brennbarkeitsprüfun-
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gen, z.B. für Eisenbahnfahrzeuge nach.UIC-Kodex 895 VE
oder für Schiffe nach den Lloyds-Vorschriften, und auch die Spannungsprüfung in Wasser nach den Lloyds-Vorschriften
sowie die Prüfungen in der Kälte nach den obigen Normen.
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Claims (10)
1)^Biegsames, unbrennbares Verbindungskabel,
geeignet insbesondere für Transportfahrzeuge und Schiffe, dadurch gekennzeichnet, dass auf einen flexiblen Leiter (1)
aus Aluminium, Kupfer oder vernickeltem oder verzinntem Kupfer abwechselnd
a) jeweils mindestens zwei Lagen (2a, 2b, 2c usw.) eines
mit nach der Härtung flexibel bleibendem klebendem Silikonharz imprägnierten Bandes aus Glimmerpapier und einem
Flächengebilde aus bis mindestens 300 0C temperaturbeständigen
Pasern schraubenförmig aufgewickelt sind und
b) auf diese ersten Lagen (2a, 2b, 2c usw.) jeweils eine Lage (3a, 3b, 3c usw.) aus einer
temperaturbeständigen Kunststoffolie, deren sich überlappende
Bereiche miteinander verklebt sind, aufgewikkelt
ist,
und dass auf die äusserste Kunststoffolienlage eine· Schrumpfgarnumflechtung
(k) aufgebracht ist.
2) Verbindungskabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrumpfgarnumflechtung mit einer
Schutzschicht versehen ist, die die Isolation gegen mechanische Einflüsse und Wasserzutritt schützt.
3) Verbindungskabel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der flexible Leiter eine Kupferlitte
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4) Verbindungskabel nach einem der Ansprüche
1 bis 3j dadurch gekennzeichnet, dass das Flächengebilde
ein Gewebe oder Vlies aus vorzugsweise unbrennbaren Pasern, insbesondere mineralischen Pasern, ist.
5) Verbindungskabel nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, dass das Flächengebilde ein Glasgewebe ist.
6) Verbindungskabel nach einem der Ansprüche 1 bis 5t dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffolie
eine Polyester-, Polyhydantoin- oder Polyimidfolie ist.
7) Verbindungskabel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Schrumpfgarn ein
Polyestergarn ist.
8) Verbindungskabel nach einem der Ansprüche 2 bis 7j dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht ein
hochtemperaturbeständiger Lack, beispielsweise ein Isocyanatlack, ist.
9) Kabel nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
dass der flexible Leiter eine Kupferlitze ist, das Flächengebilde ein Glasgewebeband ist und dass die
Schrumpfgarnumflechtung mit einer Schutzschicht versehen ist, die die Isolation gegen mechanische Einflüsse und
Wasserzutritt schützt.
10) Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 9> dadurch
gekennzeichnet, dass die Kunststoffolie bis mindestens
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