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Elektrisches Kabel
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Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Kabel mit einer eine
Kabelseele umgebenden massiven, hohlraumfreien Isolierung, welche von einer dicht
und fest aufliegenden, durch eine längs verlaufende Schweißnaht rohrförmig geschlossenen
Metallhülle umgeben ist.
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Kabel im Sinne der Erfindung sollen alle elektrischen Kabel sein,
die sich während der Lagerung, nach ihrer Verlegung bzw.
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im Betrieb erwärmen oder erwärmt werden. Die Funktion der Metallhülle
ist dabei sowohl Leiter als auch Schutzhülle.
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Für die Verwendung im Hochfrequenzbereich stellt diese Metallhülle
einen Leiter dar und für Starkstromkabel soll Sie als Schutzhülle der Isolierung
gegen das Eindringen von Wasser bzw. Wasserdampf dienen. In allen Fällen muß diese
Metallhülle jedoch dicht und fest auf der Oberfläche der Isolierung aufliegen. Insbesondere
soll sich die Erfindung auf koaxiale Hochfrequenzkabel beziehen, deren Innenleiter
von einem massiven Dielektrikum umgeben ist. Der Außenleiter stellt hier die Metallhülle
dar. Die folgenden Ausführungen für derartige HF-Kabel sollen stellvertretend für
alle anderen elektrischen Kabel mit prinzipiell gleichem Aufbau gelten.
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Bei koaxialen HF-Kabeln besteht das Dielektrikum, d. h. also, die
Isolierung der Kabelseele, im allgemeinen aus einer hohlraumfreien Vollisolierung
aus Polyäthylen. Der Außenleiter ist aus einem relativ dünnen, für Hochfrequenzzwecke
ausreichenden Metallband geformt, für welches beispielsweise
Kupfer
oder Aluminium verwendet ist. Bei der Herstellung des Außenleiters wird das Metallband
längseinlaufend um die Isolierung des Kabels zum Rohr mit einem größeren Durchmesser
als die Isolierung herumgeformt, die Längskanten dieses Rohres werden miteinander
verschweißt und anschließend wird dieser Außenleiter bis zur festen Auflage auf
der Isolierung heruntergezogen. Dieser Vorgang wird so abgestimmt, daß der Außenleiter
eng auf der Isolierung aufliegt. Eine Ausdehnung des Polyäthylens bei höheren Temperaturen
ist in der Regel nicht zu vermeiden und es besteht die Gefahr, daß der Außenleiter
bei Temperaturen in der Größenordnung von 700 C durch das sich ausdehnende Polyäthylen
an der Nahtstelle aufplatzt, wodurch das HF-Kabel unbrauibar wird.
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Es besteht die Möglichkeit, diese Ausdehnung der Isolierung dadurch
unschädlich zu machen, daß zwischen Isolierung und Außenleiter ein Luftspalt verbleibt.
Ein solches Kabel ist gegen mechanische Beanspruchungen anfällig, da der lose Außenleiter
beim Biegen leicht einknickt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches Kabel mit
einer Metallhülle anzugeben, bei dem sichergestellt ist, daß trotz einer festen
Auflage der Metallhülle auf der Isolierung auch bei höheren Temperaturen ein Aufplatzen
dieser Metallhülle vermieden ist.
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Diese Aufgabe wird mit einem elektrischen Kabel der eingangs geschilderten
Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die äußere Kontur der Isolierung und
damit auch die äußere Kontur der Metallhülle so gewählt ist, daß sich für das Kabel
ein von der Kreisform abweichender Querschnitt ergibt.
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Durch die Umformung der äußeren Kontur der Isolierung in eine von
der Kreisform abweichende Gestalt bleibt der Querschnitt der Metallhülle gegenüber
kreisrunden Gebilden bei gleicher Wandstärke voll erhalten, da der Umfang bei von
der
Kreisform abweichender Gestalt des Kabels dem Umfang eines kreisrunden
Kabels etwa gleicher Abmessungen entspricht.
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Für die Metallhülle selbst bleibt also der Naterialaufwand gleich,
obwohl wegen des Abweichens von der Kreisform der Querschnitt des Kabels eine kleinere
Fläche hat. Die Abweichung von der Kreisform soll, insbesondere beim Einsatz für
koaxiale Hochfrequenzkabel, möglichst gering sein und dementsprechend vorzugsweise
die Form eines regelmäßigen Vielecks haben. Überraschend hat sich durch diese Gestaltung
des Kabelquerschnitts herausgestellt, daß bei einer Ausdehnung des Isoliermaterials
infolge Erwärmung, diese Ausdehnung so vonstatten geht, daß die Isolierung sich
in ihrem Querschnitt der Kreisform anzunähern sucht. Hierbei wird zwar die Fläche
im Querschnitt des Kabels vergrößert, jedoch bleibt der Umfang konstant, so daß
auf die Metallhülle in einem weiten Temperaturbereich nahezu keine Dehnbelastung
ausgeiibt wird. Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn der Querschnitt
des Kabels die Form eines ungeradzahligen, regelmäßigen Vielecks hat, so daß jeweils
eine Seite einer Ecke gegenüberliegt, da die hauptsächliche Ausdehnung des Isoliermaterials
bei Erwärmung im Bereich der Seitenflächen eines solchen Vielecks auftritt. Bei
einer derartigen Gestaltung des Kabelquerschnitts wird dementsprechend auf die Metallhülle
in einem großen Temperaturbereich keine wesentliche Dehnbelastung in Umfangsrichtung
ausgeübt, so daß sichergestellt ist, daß die Metallhülle nicht aufplatzt.
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Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in den Zeichnungen
dargestellt.
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Fig. 1 zeigt in prinzipieller Darstellung ein elektrisches Kabel nach
der Erfindung mit abschnittsweise entfernten Schichten des Kabelaufbaus und in den
Fig. 2 bis 4 sind Querschnitte durch unterschiedlich aufgebaute Kabel wiedergegeben.
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Mit 1 ist ein elektrisches Kabel bezeichnet, über dessen Kabelseele
2 eine Isolierung 3 aus einem massiven und hohlraumfreien Isoliermaterial liegt.
Über dieser Isolierung ist eine geschlossene Metallhülle 4 angebracht, welche dicht
und fest auf der Oberfläche der Isolierung 3 aufliegt. Diese Metallhülle 4 ist bei
der Herstellung des Kabels durch ein längseinlaufendes Metallband geformt worden,
dessen Längsnaht verschweißt wurde, worauf die Metallhülle dann bis zur festen Auflage
auf der Isolierung 3 heruntergezogen wurde.
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Auf diese Weise ist einerseits eine Konzentrizität zu der Kabelseele
2 gewährleistet und andererseits sichergestellt, daß sich Wasser nicht in Längsrichtung
des Kabels zwischen der Metallhülle 4 und der Isolierung 3 ausbreiten kann. Der
Aufbau der Kabelseele ist, wie bereits weiter oben erwähnt, beliebig. So kann diese
Seele den Innenleiter eines Hochfrequenzkabels darstellen oder auch den Phasenleiter
eines Starkstromkabels. Die massive Isolierung 3 besteht insbesondere aus Polyäthylen.
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Gemäß der Erfindung soll nun der Querschnitt der Isolierung 3 und
damit der äußere Querschnitt des Kabels insgesamt von der Kreisform abweichen. Diese
Abweichung kann so vorgenommen werden, da3 der Querschnitt beispielsweise entsprechend
Fig. 2 viereckig ist, mit abgerundeten Ecken und konvexen Seiten, so daß sich immer
noch ein angenähert rundes Gebilde ergibt. Neben der Abweichung von der Kreisform
in Form eines regelmäßigen Vielecks ist es auch möglich, den Querschnitt entsprechend
der Darstellung in Fig. 3 zu einer Ellipse zu verformen, die ebenfalls möglichst
der Kreisform nahe sein soll. Als besonders günstig hat es sich herausgestellt,
wenn das regelmäßige Vieleck entsprechend der Darstellung in Fig. 4 ungeradzahlig
ist, so daß jeweils eine Ecke im Querschnitt einer der konvexen Seiten gegenüberliegt.
Die Ausdehnung bei Wärmezufuhr erfolgt dann, wie die Praxis gezeigt hat, hauptsächlich
im Bereich der Seiten, so daß der Querschnitt insgesamt
der Kreisform
angenähert wird, wobei, wie bereits weiter oben erwähnt, der Umfang und damit die
Länge der Metallhülle in Umfangsrichtung nahezu konstant bleiben.
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Die Hetallhülle, welche aus Kupfer oder Aluminium bestehen kann, ist
durch eine längsverlaufende Schweißnaht 5 verschlossen, welche möglichst nicht in
die Bereiche von Ecken im Querschnitt verlegt werden sollte, sondern in den Bereich
der Seiten der Vielecke, die prinzipiell auch unregelmäßig ausgeführt sein können.