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Kunststoffisoliertes Mittel- oder llochspannungskabel
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Kabel, insbesondere
Mittel - oder i{ochspaiinungskabel, mit einer oberhalb der Isolierung befindlichen,
gegen das Eindringen von Feuchtigkeit schützenden geschlossenen metallischen Umhullung.
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Elektrische Energiekabel, die fiir Mittel- oder Hochspannung ausgelegt
sind, weisen üblicherweise einen metal lischen Schirm auf, der auf der über der
Kunststoffisolierung angeordneten äußeren Leitschicht angebracht ist und aus aufgelegten
Drähten oder Metallbändern, vorzugsweise aus Kupfer besteht. Dieser metallische
Schirm, an sich aus elektrischen Gründen vorgesehen, kann auch, wie bereits bekannt
(DOS 1 540 430), gleichzeitig zur feuchtigkeitsdichten Hülle für die darunter befindliche
Isolierung verwendet werden. Hierbei besteht die metallische Hülle
aus
einem längsverlaufenden, um die Kunststoffisolierung des Leiters herumgefalteten
Metallband, vorzugsweise aus Kupfer, dessen Kanten einander überlappen, wobei die
über lappenden Kanten des metallischen Bandes miteinander verlötet sind.
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Schwierigkeiten ergeben sich bei dieser bekannten Konstruktion jedoch
dadurch1 daß sich bei Belastung des Kabels die Isolierung wesentlich stärker als
die im Schichtenaufbau verwendete Metallage ausdehnt, so daß, wenn die Dehnbarkeit
der an sich dichten Netallhülle ihre Grenzen erreicht, mit einem Aufplatzen zumindest
der Lötstellen gerechnet werden muß.
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Das gleiche Problem der Gefahr von Undichtigkeit tritt auch bei einer
anderen bekannten Kabelkonstruktion auf, bei der die metallische Hülle von einem
rohrförmig gebogenen gewellten Metallband gebildet wird, dessen Kanten einander
überlappen (US-PS 3 943 271). Denn während des Betriebes auftretende Wärmespiele
führen zu einer Ausdehnung des Isoliermaterials, die insbesondere bei dickwandigen
Kabeln ausreicht, den Überlappungsbereich aufzutrennen.
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Ganz abgesehen davon, daß bei diesem bekannten Kabel lediglich durch
die Überlappung der Bandkanten eine 100 %ige Dichtigkeit der Umhüllung von vornherein
nicht gegeben ist.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine feuchtigkeitsdichte
Umhüllung für elektrische Kabel zu schaffen, die ohne Beeinträchtigung der Flexibilität
für einen ausreichenden Schutz des Kabels auch dann noch sorgt, wenn das Kabel während
des Betriebes Wärmezyklen ausgesetzt ist.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dal5 im Schichtenaufbau
zwischen der Isolierung und der metallischen Hülle eine oder mehrere Lagen einer
leitfähigen, aus einer gewellten Schicht un<l mindestens einer weitgehend ebenen
Deckschicht bestehenden wellpappe arlgeordnet sind. Eine solche Pappe zea eiii außerordentlich
gutes dauerelastisches Verhalten, so daß warmebedirlgte aus dehnungen der Isolierung
in radialer Schichtung durch diese "Polsterschicht" ohne Schwierigkeiten .-ufgefangen
werden.
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Die äußere Feidbegrenzung in orm der metallischet tülle bleibt unbeschädigt,
die Feuchtigkeitssperre bleibt auch bei Belastung des Kabels erhalten.
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Neben der hohen Elastizität dieser Wellpappenschicht weist die Wellpappe
eine elektrische Leitfähigkeit auf, die etwa drei mal so hoch wie die des normalen,
in der Kabeltechnik bereits seit langem verwendeten Kreppapieres liegt.
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Die Wellpappe kann in Durchführung der Erfindung i einer oder mehreren
Lagen an beliebiger Stelle im Schichtenaufbau oberhalb der Isolierung angeordnet
sein. Auch könne z.B. bei Verwendung von zwei Lagen diese voneinander iri radialer
Hichtung räumlich getrennt sein. Als besonders vorteilhaft hat es sich jedoch erwiesen,
die Schicht oder die Schichten aus der Wellpappe unmittelbar unter der metallischen
Hülle vorzusehen, so daß diese Schichten unmittelbar gegeneinander wirken können.
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Zweckmäßig wird die Wellpappe längseinlaufend um die lsolierung bzw.
die darüber befindlichen Schichten der Abschirmung herumgelegt. Die Wellstege verlaufen
dabei in Kabeilängsrichtung und bewirken durch die freie Zusammendrückbarkeit eine
hohe Polsterwirkung. Mitunter kann es jedoch auch von Vorteil sein, die Wellpappe
schraubenlinien-
förmig um die Isolierung bzw. die darüber befindlichen
Schichten der Abschirmung herumzulegeri.
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Die gemäß der Erfindung ausgehi irlete Polsterschicht bringt aber
noch einen weiteren Vorteil mit sich, wenn in Weiterführung der Lriindung die durch
die Wellungen der Pappe gebildeterl Hohlräume mit gegen Feuchtigkeit dichtendell
Materialien, beispieLsweise mit einem unter der Einwirkung von Feuchtigkeit quellfähigen
Material gefüllt sind.
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Durch Auffüllen der Wellenberge und/oder Wellen täler z.B.
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mit einem Zellulosepulver, etwa Carboxymethylzellulose, kann die Wellpappe
längswasserdicht gemacht werden. Die Füllung kann über die Länge vollständig sein,
sie kanti aber auch jeweils nur über bestimmte eng begreiiz Le Strekken erfolgen,
so daß abdichtende Stopfen gebildet werden.
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bei durch eine äußere Beschädigung verursachtem Feuchtigkeitseinbruch
ist somit sichergestellt, daß die Feuchtigkeit nicht durch die Hohlräume in der
polsterung bis in die Verbindungsmuffen oder Anschlußstellen vordringt, 5011-dern
der Schadensfall örtlich begrent bleibt.
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Das quelifähige Material kann in den gewellten Teil der Pappe herstellerseitig
bereits eingearbeitet sein, das gilt insbesondere für den Teil der Wellenberge und/oder
Wellentäler, die von einer Deckschicht riberdeckt sind, Für den Fill jedoch, daß
nur eine aus einer gewellten Schicht und einer Deckschicht bestehende sogenannte
lia llalt)-wellpappe verwendet wird, kann es zur Erzielung einer Feuchtigkeitssperre
auch vorteilhaft sein, nach dem Aufbringen auf die Kahelseele in die Wellentäler
z.B. Zellulosepulver einzugeben.
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Zweckmäßig kann es mitunter auch sein, da die Wellpappe bei auftretenden
Wärmezyklen erheblichen Bewegungen unterworfen ist, das Material vor oder nach dem
Aufbringen zu-
sätzlich etwa mit einer raphitscicht zu versehen,
so daß auch bei extremen Belastullgen die erwartete Leitfähigkeit stets erhalten
bleibt.
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Die Erfindung sei anhand des in den Fig. 1 bis 3 als Ausführungsbeispiel
dargestellten Linleiter-Hochspannungskabels näher erläutert.
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Der Leiter 1 des Hochspannungskabels besteht, wie aus der Fig. 1 ersichtlich,
aus einer Vielzahl miteinander verseilter Einzeldrähte 2. Zur Glättung der durch
die Einzeldrähte 2 erzeugten unregelmäßigen Oberfläche dient die innere Leitschicht
3, die beispielsweise aus einer aufextrudierten leitfähigen Schicht aus einem vernetzbaren
oder unvernetzbaren thermoplastischen Werkstoff besteht.
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Überdeckt wird die innere Leitschicht 3 von der lsolierung 4, ebenfalls
aus einem vernetzbaren oder unvernetzbaren material, etwa auf der Basis Polyäthylen,
thermoplastischer Gummi oder dergleichen.
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Die elektrische Abschirmung über der Isolierung wird gebildet durch
die äußere Leitschicht 5 aus einem Graphit-oder Lackauftrag oder einer extrudierten
Schicht aus einem leitfähigen thermoplastischen Material. Daran schließt sich eine
Behänderung 6 aus gnphitierten Kunststoff- oder Gewebebändern an, die von der Polsterschicht
7 überdeckt wird. Diese Polsterschicht besteht aus einer Wellpappe, die z.B. längseinlaufend
um die Kabelseele herumgelegt ist. Sie kann, wie in der Fig. 2 in einem gegenüber
der Fig. 1 vergrößerten Maßstab dargestellt, aus der Deckschicht 8 und einer gewellten
Schicht 9 bestehen, wobei diese beiden Schichten z.B. durch Verkleben an den Stellen
10 miteinander verbunden sind. Je nach Ausbildung dieser Polsterschicht in einer
oder mehreren Lagen kann auch ggf. auf die Bebänderung 6 verzichtet werden.
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Wird für das dargestellte Kabel auch eine Längswasserdichtigkeit gefordert,
so daß durch einen äußeren Schaden eiiigedrungenes Wasser auf ein relativ kurzes
Kabelstück beschränkt bleibt, sind die Wellenberge 13 der Wellpappe z.ß. mit einem
bei Feuchtigkeit quellerideii Material 14, etwa auf Zellulosebasis, gefüllt. Die
im Ausführungsbeispiel nach oben offenen Wellentäler 15 werden zweckmäßig ebenfalls
ganz oder stellenweise mit einem bei Feuchtigkeitseinbruch quellerlden Materiell
14 gefüllt, z.H. dadurch, daß nach dem Aufbringen der Wellpappe Zellulosepulver
eingestreut wird.
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Abweichend hiervon kann aber auch, wie in der Fig. 3 angedeutet, die
gewellte Schicht lö beidseitig mit <leri Deckschichten 17 und 18 versehen sein,
wobei die zwischeir den Deckschichten und der gewellten Schicht gebildeten längsverlaufenden
Hohlräume mit quellfähigem oder auch sonstigen dichtendeni elostischeni Mnteriai
gefüllt sind.
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Die Wellpappe mit z.U. nur einer Dicke von 1,2 bis 2,0 mm läßt eine
clastische Verformung im Dauerbetrieb von 20 bis 30 % zu und ist daher bestens geeignet,
als Polsterschicht zwischen der Isolierung 4 und der metallischen lliille 11 zu
dienen, die zweckmäßig aus einem Längsnahtgeschweißten Netallband besteht. Zur Erhöhung
der Flexibilität kan die metallische hülle noch gewellt sein. Uberdeckt wird die
hülle lt, die als Abschirmung und gleichzeitig als Feuchtigkeitsschutz verwendet
wird, durch den Außenmantel 12, etwa auf der Basis von Polyvinylchlorid.