DE2817343A1

DE2817343A1 - Biegsame elektrische kabel mit gewellter isolierung und verfahren zu ihrer kontinuierlichen herstellung

Info

Publication number: DE2817343A1
Application number: DE19782817343
Authority: DE
Inventors: Michel Sebille
Original assignee: PRECICABLE
Current assignee: PRECICABLE
Priority date: 1977-04-21
Filing date: 1978-04-20
Publication date: 1979-01-25
Also published as: IT7822424A0; JPS5725923B2; JPS53132788A; FI781223A; FI72221B; DE7812041U1; CH622904A5; FI72221C; FR2388382B1; SE7804482L; FR2388382A1; IT1094419B; GB1602875A; CA1109533A

Description

DR. ING. Τ·\ "WTXESTHOFF DR-E. ν. PECIIMANN

DR. ING. D. BEHRENS DIPL. IN(J. It. GOETZ

PATENTANWÄLTE

8OOO MÜNCHEN OO SCinVEIÜEHSTHASSE 2 TEl/El-orr (089) OC 20 51

584070

TEI^EGItAMME !

PBOTECTPATENT MOKCHES

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Patentanmeldung

Anmelder:

PRECICABLE

138, rue Michel Carre

95100 ARGENTEUIL, Frankreich

Titel:

Biegsame elektrische Kabel mit gewellter Isolierung und Verfahren zu ihrer kontinuierlichen Herstellung

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DR. ING. F. WUESTHOFF DR. E. ν. PECIIMANN

DR. ING. D. BEHRENS DIPL. ING. R. GOETZ

PATENTANWÄLTE

8OOO MÜNCHEN 9O SOEWiIBEHSTEASSE 2 XELEFOK (089) 60 20 31

TELEGHAMMi : PHOTEOXPATENT

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Beschreibung

Für zahlreiche Anwendungsfälle sind biegsame elektrische Kabel notwendig, entweder aus Gründen der Kabelführung beim Verlegen der Kabel oder weil die Vorrichtung, an die sie angeschlossen sind, häufige und hinsichtlich der Amplitude mehr oder weniger starke Bewegungen ausführen können.

Bei diesen Kabeln wird die Biegsamkeit der elektrisch leitenden Seele dadurch erhalten, daß Einzeladern von geringem Durchmesser, der häufig weniger als ein Millimeter und bis herunter zu einem Zehntelmillimeter betragen kann, miteinander verbunden werden.

Die herkömmlichen Isolierstoffe, z.B. die thermoplastischen Polymere, haben bei Temperaturen um die Umgebungstemperatur eine im allgemeinen als ausreichend angesehene Biegsamkeit. Dies gilt jedoch nicht mehr bei den tiefen Temperaturen, die in der Natur oder in Tiefteaperaturerzeugern vorkommen, bei denen dies« Isolierstoffe ihre Biegsamkeit größtenteils verlieren.

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Ferner besitzen Spezialisolierstoffe, z.B. solche, die Fluorderivate enthalten, und die wegen ihrer dielektrischen Eigenschaften und ihrer Feuerbeständigkeit besonders beliebt sind, eine Steifigkeit, die sie für die Herstellung von isolierten biegsamen Kabeln, außer bei sehr kleinen Abmessungen, untauglich macht.

Um diese Schwierigkeit zu überwinden, ist bei Kabeln kleiner Längen versucht worden, als Isolierung ein gewelltes, biegsames Rohr aus Isolierstoff zu verwenden, das über die elektrisch leitende Seele übergestreift wird. Diese Lösung läßt sich jedoch nicht anwenden, wenn es sich darum handelt, Hunderte von Meter, ja sogar Kilometer Kabel zu isolieren. Sie ist außerdem verhältnismäßig teuer, und wegen des großen Spiels zwischen dem biegsamen Rohr und der Seele, das für das Überstreifen unerläßlich ist, wird im Kabel ein beträchtliches Luftvolumen eingeschlossen, das zu den bekannten Nachteilen führt.

Gegenstand der Erfindung ist ein isoliertes, biegsames Kabsl von unbestimmter Länge, dessen Isolierstoff unter den Betriebsbedingungen des Kabels seine Geschmeidigkeit verliert und das sich dadurch auszeichnet, daß die Isolierung, die mit der elektrisch leitenden Seele fest verbunden ist iaa.il zwischen sich und ihr nur einen kleinen freien Raum beläSt, mit Wellen versehen ist? die von Profilkörpern gestützt sind.

Sin weiterer Gegenstand der Brfinätaag ist ein Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen eines isolierten, biegsamen Kabels gemäß der vorstehenden Beschreibung, das eich dadurch auszeichnet, daß der Isolierstoff kontinuierlich an einer Unterlage aufgetragen wird, die mit Profilkörpern versehen ist, welche dasu bestimmt sind, iie Wellen dar Schicht ams Isolierstoff auszubilden und abzuetfitsss. Der Ausdruck "Unterlage" bezeichnet den oder die blanken oder, in bestimmten Fällen, ait einer ersten isolierenden oder halblsitondas. Schicht Überzogenen Leiter.

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Zu den Verfahren zum. Auftragen des Isolierstoffes an der Unterlage zählen insbesondere das Extrudieren und das Bewickeln mit Bändern, Bahnen o.dgl.

Die verschiedenen Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen, jeweils im Längsschnitt:

Fig. 1 ein Kabel nach der Erfindung, bei dem der Profilkörper die Gestalt von quer angeordneten, aufeinanderfolgenden Ringen hat, und

Fig. 2 bis 7 Kabel nach der Erfindung, bei denen die Profilkörper entlang dem Kabel wendelförmig gewickelt sind, wobei Fig. 6 ein Mehrleiterkabel, Fig. 7 ein Kabel seigt, bei dem die Seele zuvor mit einer halbleitenden Schicht überzogen worden ist.

Das in Fig. 1 dargestellte biegsame Kabel 1, dessen Einzeladsrn scheiaatiseh gezeichnet sind_? ist mit einer Reih© von quer angeordneten Hingen 2 versehen, die von einem elastischen Wulst gebildet sind. Eine Isolierung 3 ist durch Ejr&rudiersn aufgetragen worden und hat somit eine Reihe von quergericli=- tetes. Wellen 4 erzeugte Der Querschnitt des Wulstes kann kreisrund.j, aber auch von beliebiger anderer Gestalte s.B. ellipsenfönaig ©der vieleslsig^ sein₀ Das Volumen eines Leerraisieo 5 ist von der Gestalt des Profilliörpers abhängig.

Bei der Äusfilhrungsforia gesaB Fig₉ 2 ist äer Profilkörper ■ψοη einem Sohr 6 gebildet_p sLesssm Quetseimng beim Biegsa das; Esbsls 1 <äi® BiogsaÄcit der isalisran&ea Hüll© noch verbesserte Das Hokr β 1st auf äer gansen länge der Seele

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Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 ist ein ebenfalls wendelförmig gewickelter Profilkörper 8 rohrkörperförmig und hat ungefähr dreieckigen Querschnitt.

Wird für die wendeiförmige Wicklung des Profilkörpers 6, 7 oder 8 eine Windungsganghöhe gewählt, die derjenigen der Verseilung der Seele ungefähr gleich ist oder auch von ihr deutlich verschieden ist, und wird ferner die gleiche oder die entgegengesetzte Gangrichtung angewandt, läßt sich die Biegsamkeit des Ganzen entsprechend den Verwendungsmerkmalen etwas variieren.

Fig. 5 zeigt, daß die Verwendung mehrerer verschiedener Profilkörper 9, 10 und 11 möglich ist, die Voll- oder Hohlprofile oder von beliebigem Querschnitt, in getrennten Wendeln gewickelt,sein können.

Fig. 6 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform, bei der das biegsame Kabel ein Kabel mit zwei Leitern 12 und 13 und einer ersten Isolierung 14 ist, an der erfindungsgemäß ein Profilkörper 15 angebracht wurde, der die äußere gewellte Isolierung 3 stützt. Die gleiche Anordnung ist auf vieladrige Kabel anwendbar.

Fig. 7 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform, bei der an der elektrisch leitenden Seele zuvor eine Schicht 16 aus einem halbleitenden Überzugsstoff aufgetragen worden ist.

Bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 6 und 7 ist die gewellte Isolierung 3 durch eine Zwischenschicht, die selbst isolierend oder halbleitend ist, mit der elektrisch leitenden Seele fest verbunden.

Bei allen Ausführungsformen ruft eine Biegung des Kabels, selbst bei kleinem Biegeradius, praktisch keine Verschiebung der gewellten Hülle gegenüber der elektrisch leitenden Seele hervor.

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Dank der vom Profilkörper gestützten Wellen verformt sich die isolierende Hülle bei Druck- oder Zugbeanspruchung im Bereich der elastischen Verformung des die Isolierung bildenden Werkstoffs, so daß das Kabel nach einer Biegung keine bleibende Verformung behält.

Das Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen der isolierten, biegsamen Kabel nach der Erfindung umfaßt das Instellungbringen des Profilkörpers und das Aufbringen der Isolierung.

Der Profilkörper kann, wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1, in Form einer Aufeinanderfolge von durch Färmeeinwirkung verschweißten Ringen in Stellung gebracht werden. Es ist häufig jedoch bequemer, die Profilkörper, insbesondere wenn sie rohrkörperförmig sind, wie bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 2 bis 7 in einer oder mehreren Wendeln zu wickeln, deren Ganghöhe und Gangrichtung abhängig vom angestrebten Biegsamkeitsgrad wählbar sind, wobei eine Wicklung mit gleicher Gangrichtung und gleicher Ganghöhe wie die Verseilung der elektrisch leitenden Seele die größte Biegsamkeit gewährleistet.

Die Isolierung wird in einem Spritzkopf nach den derzeit bei der kontinuierlichen Herstellung von isolierten Kabeln angewandten Verfahren aufgebracht. Der in teigigem Zustand extrudierte Isolierstoff bildet die Wellen dank eines kontrollierten Einsinkens aus und erstarrt bei der Berührung mit der Unterlage.

Die Isolierung läßt sich auch durch Bewiektln mit Bändern, Bahnen u.dgl. aufbringen. In diesem Falle muß das bewickelte Kabel einer Wärmequelle ausgesetzt werden, damit sich die Wellen an den Profilkörpern durch das Erweichen oder das der Wärmeeinwirkung folgende Schrumpfen des das Band, die Bahn o.dgl. bildenden Werkstoffs ausbilden können.

Die Durchführung der Erfindung ist mit allen Isolierstoff-Typen möglich, die für die Herstellung von elektrischen

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Kabeln gewöhnlich verwendet werden. Ihre Vorteile sind jedoch besonders deutlich in den Fällen, wo der Isolierstoff unter den Einsatzbedingungen des Kabels eine übermäßige Steifigkeit besitzt. Dies trifft bei den meisten Kunststoffen zu, wenn sie tiefen Temperaturen ausgesetzt sind, und auch bei mehreren fluorierten Kunststoffen, z.B. dem Mischpolymer aus Äthylen und Tetrafluoräthylen oder dem Fluoräthylen/Propylen, die bisher für die Herstellung von isolierten, biegsamen Kabeln, außer bei sehr kleinem Durchmesser, nicht verwendbar waren.

Der Profilkörper kann aus demselben Werkstoff wie die eigentliche Isolierung hergestellt sein, aber auch, ohne daß der Rahmen der Erfindung verlassen würde, aus einem verschiedenen isolierenden, elektrisch leitenden oder halbleitenden Werkstoff.

BEISPIEL

Es wurde ein isoliertes, biegsames Kabel gemäß der Erfindung

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mit einer Seele von 70 mm Querschnitt aus Einzeladern von 0,25 mm aus verzinntem Elektrolysekupfer hergestellt.

Die Seele wurde zuerst in drei getrennten Wendeln mit drei rohrkörperförmigen Profilkörpern aus einem Mischpolymer aus Äthylen und Tetrafluoräthylen mit 2,5 mm Außendurchmesser und 1,9 mm Innendurchmesser bewickelt, wobei die Ganghöhe jeder Wendel 30 mm betrug und die Wickelrichtung der Verseilrichtung der Seele entgegengesetzt war.

Sodann wurde aus einem Mischpolymer aus Äthylen und Tetrafluoräthylen durch Extrudieren eine Schicht von 1,2 im Dicke aufgebracht, die eine Wellenform entsprechend der in Fig. 5 gezeigten annahm.

Daa auf dies· Weise hergestellte Kabel konnte an einem Dorn von 50 mm Durchmesser aufgewickelt und danach abgewickelt werden, ohne daß Kraft ausgeübt werden mußte und ohne daß die Isolierung irgendwelche Beschädigungen erlitt.

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ρ Zum Vergleich wurde eine Seele von 70 mm Querschnitt mit einem Isolierstoff aus einem Mischpolymer aus Äthylen und Tetrafluoräthylen mit einer gleichen mittleren Dicke wie bei dem an erster Stelle erwähnten Kabel direkt umspritzt. Das auf diese Weise hergestellte Kabel konnte nur an einem Dorn von 400 mm Durchmesser und mit großem Kraftaufwand aufgewickelt werden. Wickelversuche mit einem Dorn von 300 mm Durchmesser führten zu Rißbildung in dem auf Zug beanspruchten Teil der Isolierung. In diesen beiden Fällen hatte das einmal gebogene Kabel nicht von selbst seine anfängliche Gestalt wiedergewonnen.

Außer den Vorteilen, die sich aus der den Kabeln nach der Erfindung auf diese Weise verliehenen Biegsamkeit ergeben, wurde festgestellt, daß die Wellen der Hülle durch Verringern der Zahl der Berührungsstellen das Auf- und Abwickeln, das Ziehen und, ganz allgemein, die Handhabung und das Verlegen des Kables in beträchtlichem Maße erleichtern. Umgekehrt wird durch die Vergrößerung der Außenfläche des Kabels, die etwa das Doppelte der Außenfläche eines herkömmlichen Kabels mit gleichem Seelenquerschnitt beträgt, die Kühlung des Kabels verbessert und eine mittlere Stromdichte zugelassen, die merklieh höher ist als bei einem gleichen Kabel mit glatter Isolierung.

Die Erfindung schafft somit biegsame Kabel, die mit einem Isolierstoff isoliert sind, welcher unter den Einsatz-"bedingungen des Kabels eine unzureichende Biegsamkeit aufweisen würde.

Die Seele der Kabel ist mit einem oder mehreren ProfiUcörpern ■bewickelt, an äenen <äi© Isolierung aufgetragen wird, die somit Wellen ausbildet., Die BiessaMseii; ist turoh die Bewegeng der Welles iw& äurefe, das Zusassmendrüekea äes Prcfilirörperc gewährleistet₀

Die Erfindung ist auf Eafeel anw©ndTbar₉ die bei niedrigen Temperaturen eingesetzt werden o&er deren Isolierung bei der Eiasatztemperatur verhältnismäßig steif wäre.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

M .J Isoliertes, biegsames elektrisches Kabel von unbestimmter Länge, dessen Isolierstoff unter den Betriebsbedingungen des Kabels verhältnismäßig steif ist, dadurch gekennzeichnet , daß die Isolierung (3), die mit der elektrisch leitenden Seele fest verbunden ist und zwischen sich und ihr nur einen kleinen freien Raum (5) beläßt, mit Wellen (4) versehen ist, die von Profilkörpern (Ringe 2$ Rohr 6; 7; 8; 9,10,11} 15) gestützt sind.
2. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilkörper quer angeordnete Ringe (2) sind.
3. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilkörper (Rohr 6; 7; 8; 9,10,11; 15) wendelförmig gewickelt sind.
4. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet , daß der Isolierstoff ein Mischpolymer aus Äthylen und Tetrafluoräthylen ist.
5« Verfahren sum Herstellen von isolierten, biegsamen elektrischen Kabeln gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierstoff an einer Unterlage aufgetragen wird, die zuvor mit Profilkörpern (Ringe 2; Rohr 6; 7j 8j 9»10,11; 15) versehen worden ist, welche dazu bestimmt sind, die Wellen (4) der Isolierstoff schicht auszubilden und abzustützen.

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ORIGINAL INSPECTED

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6. Verfahren nach. Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet , daß der Isolierstoff durch Extrudieren aufgetragen wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch g e k e η η zeichnet , daß der Isolierstoff durch Bewickeln mit Bändern, Bahnen o.dgl. aufgetragen wird.

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