DE2951432A1

DE2951432A1 - Koaxialkabel fuer hohe amperezahlen

Info

Publication number: DE2951432A1
Application number: DE19792951432
Authority: DE
Inventors: Kjell Eng
Original assignee: Volvo AB
Current assignee: Volvo AB
Priority date: 1978-12-21
Filing date: 1979-12-20
Publication date: 1980-07-10
Also published as: GB2040546B; SE7813173L; FR2444999B1; US4310718A; GB2040546A; FR2444999A1; SE429276B

Description

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BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft ein flüssigkeitsgekühltes Koaxialkabel für hohe Amperezahlen, insbesondere ein wassergekühltes Schweißstromkabel mit einer flexiblen, elektrisch isolierenden, flüssigkeitsundurchlässigen äußeren Ummantelung, zwei darin angeordneten Gruppen elektrischer Leiter, von denen eine erste Leitergruppe als Bündel angeordnet ist, das zentral in der Ummantelung liegt, und ein zweites Leiterbündel in einem das zentrale Bündel umgebenden Ring angeordnet ist, einer Abstandshaltereinrichtung zur Aufrechterhaltung des Abstandes zwischen den zwei Leitergruppen und Kühlmittelkanälen in Längsrichtung zum Kühlen der Leiter.

Derartige Kabel müssen minimalen elektrischen Widerstand aufweisen, dürfen sich während des Betriebs nicht übermäßig erhitzen und müssen flexibel und leicht sein.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kabel zu schaffen, das diese Eigenschaften aufweist, das billig herzustellen ist und eine lange Lebensdauer besitzt.

Diese Aufgabe wird durch ein Kabel der eingangs genannten Art gelöst, das gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß die Abstandshaltereinrichtung aus einem porösen Körper aus Textilmaterial, das einen ringförmigen Querschnitt aufweist und frei innerhalb der Kabelummantelung verläuft und vorzugsweise die Form eines kettengewirkten Mantels aufweist, gebildet ist, und daß die Kühlmittelkanäle durch Zwischenräume zwischen den Leitern, dem Textilmaterial und der Kabelummantelung gebildet sind.

Das erfindungsgemäße Koaxialschweißstromkabel weist zwei Leiter für eine Stromrichtung auf, die im wesentlichen parallel zueinander angeordnet und quer zueinander freibewegbar angeordnet sind, und als Leiterbündel zentral in der flüssigkeitsundurchlässigen Kabelummantelung angeordnet sind. Das zentrale Leiterbündel ist in einem

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Abstand von einem Textilkörper ähnlich einem kettengewirkten Strumpf umgeben, der einen ringförmigen Querschnitt aufweist und entlang der Kabellänge verläuft. Der Textilkörper weist auf der Außenseite radial hervorstehende Längsrippen auf, zwischen welchen die Leiter für die entgegengesetzte Stromrichtung liegen. In den Zwischenräumen zwischen der Kabelummantelung, den Leitern und dem Textilkörper fließt Kühlmittel entlang der Länge des Kabels, und der poröse Textilkörper ermöglicht auch einen transversalen Kühlmittelfluß.

Durch die Tatsache, daß die Abstandshaltereinrichtung zwischen den zwei Leitergruppen aus einer einzigen, porösen kettengewirkten Schicht besteht, versteift die Abstandshaltereinrichtung das Kabel nicht gegen Biegen. Die Abstandshaltereinrichtung erlaubt nicht nur eine Zirkulation des Kühlmittels entlang der Kabellänge auf der Außenseite der Konturen des Abstandshalters, sondern ermöglicht auch einen Kühlmittelfluß in die Poren des Abstandshalters, d.h. quer zum Kabel. Dies bewirkt ein sehr wirksames Kühlen.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Koaxialkabel für eine bewegbare Schweißvorrichtung;

Fig. 2 eine teilweise aufgeschnittene und in kleinerem Maßstab dargestellte Seitenansicht eines Bereichs des Kabels nach Fig. 1; und

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform.

Ein Schweißstromkabel für eine bewegliche Schweißvorrichtung weist eine äußere Ummantelung in Form eines flexiblen Schläuche 1 aus einem flüssigkeitsundurchlässigen, elektrisch isolierenden Material, beispielsweise Gummi, auf. Zwei Gruppen elektrischer Leiter sind innerhalb des Schlauches 1 angeordnet, eine für jede

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Stromrichtung. Die erste Gruppe Leiter 2 ist ein Bündel 3 aus Leitern 2 in der Mitte des Schlauches, das unverdrillt, im wesentlichen parallel zueinander liegt, und so relativ frei quer zueinander bewegbar ist. Jeder Leiter 2 besteht wiederum aus zu zweien verseilten bzw. verdrillten einzelnen feinen Kupferdrähten 4.

Radial in einem Abstand außerhalb der Drähte 2 in dem Bündel 3 ist das Bündel von einer Abstandshaltereinrichtung 5 in Form eines schlauchähnlichen oder hüllenähnlichen Körpers mit ringförmigem Querschnitt umgeben, der entlang des Leiterbündels 3 in Längsrichtung des Schlauches verläuft. Der Körper 5 ist porös und besteht aus porös verbundenem Textilmaterial, geeigneterweise in Form einer kettengewirkten Hülle. Der Textilkörper 5 ist auf dem Äußeren seines ringförmigen Bereichs mit radial hervorstehenden Rippen 6 versehen, die sich entlang der Länge des Körpers 5 erstrekken. Die Rippen 6 weisen eine radiale Höhe vom Äußeren des Rings auf, die dem Durchmesser der Leiter 7 in der zweiten Leitergruppe entspricht. Diese Leiter werden in den gleichförmig angeordneten Zwischenräumen zwischen den Rippen 6 angeordnet. Wie auch die Leiter 2 bestehen die Leiter 7 aus vielen paarweise verseilten feinen Kupferdrähten 8. Die Rippen 6 und die Leiter 7 weisen eine schraubenförmige Gestalt mit großer Ganghöhe bzw. ähnlich einer Wicklung mit verlängertem Schritt auf, und erstrecken sich in Längsrichtung des Kabels. Die Innenseite des Schlauches 1 ist mit wenigstens einem Steg 1a versehen, der schraubenförmig mit großer Ganghöhe verläuft. Der Innendurchmesser des Schlauches 1, gemessen zwischen den nach innen gerichteten Spitzen des Steges 1a, ist im wesentlichen gleich dem Durchmesser des äußeren Rands der Leitergruppe 7 und der Abstandsrippen 6, so daß der Textilkörper 5 ebenso wie die Leitungen 7 zentral in dem Schlauch 1 fixiert sind.

Die Leiter 7 leiten Strom in der entgegengesetzten Richtung wie die Leiter 2 in dem zentralen Bündel 3. Die Gesamtquerschnittsfläche der Leiter 7 sollte daher gleich der der Leiter 2 sein.

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Im gezeigten Beispiel sind mehr Leiter in der Gruppe 2, aber jeder besitzt eine kleinere Fläche als die Leiter 7. Während des Betriebs müssen die Leiter 2 getrennt von den Leitern 7 gehalten werden, und dies wird durch den Textilkörper 5, der als Abstandshalter dient, erreicht. Die radial hervorstehenden Längsrippen 6 des Körpers 5 halten auch die Leiter 7 getrennt voneinander. Der Textilkörper 5 teilt das Innere des Schlauches 1 in zwei Räume, nämlich einen ersten Raum 9 innerhalb des Rings aus dem Textilkörper 5 und einen zweiten Raum 10 außerhalb dieses Rings. Das zentrale Leiterbündel 3 ist so im Raum 9 angeordnet. Die äußeren Leiter 7 sind im Raum 10 ebenso wie die Rippen'6 des Textilkörpers 5, die zwischen den Leitern 7 angeordnet sind, angeordnet.

Zum Kühlen der Leiter 2 und 7 wird das Innere des Schlauches 1 mit Kühlmittel wie etwa Wasser gefüllt, das entlang der Länge des Schlauches einerseits in den Räumen zwischen dem Textilkörper 5 und den Leitern 2 und zwischen den Leitern 2 selbst und andererseits in den Räumen zwischen der Innenseite des Schlauches 1 mit dem Steg 1a, den Leitern 7 und der Kontur des Textilkörpers 5 mit den Rippen 6 fließt. Ferner kann das Kühlmittel durch den Textilkörper 5 sowohl in Längs- und Querrichtung fließen, d.h. radial durch den Ring aus Textilkörper 5 zwischen den Räumen 9 und 10 und peripher durch die Rippen 6. Dem Kühlmittel werden so gute Möglichkeiten zum Fluß über die Oberflächen der Leiter 2, 7 gegeben.

Um ein zufriedenstellendes Kühlen zu erhalten, darf der für das Kühlmittel verfügbare Durchflußbereich nicht zu klein seti. So muß für jeden der Räume 9 und 10 das Verhältnis zwischen dem für den Kühlmittelfluß verfügbaren Bereich und der Gesamtquerschnittsfläche der Leiter nicht größer als 1:2 und vorzugsweise 1:1 sein.

Während des Betriebes werden die Leiter 2, 7 mit Kühlmittel überspült und sind relativ frei quer innerhalb des Rings aus Textilkörper 5 bzw. innerhalb des Schlauches 1 bewegbar, wodurch eine

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verbesserte Flüssigkeitskühlung erzielt wird. Diese Kühlung wird zusätzlich aufgrund der Tatsache verbessert, daß die Leiter als Folge der Anzieh- und Abstoßkräfte, die durch die Schweißstromimpulse erzeugt werden, in Querrichtung vor und zurück bewegt werden. Eine Art Pumpeffekt wird dadurch erzielt und schafft so sogar für die Leiter 2 im zentralen Bündel 3 eine geeignete Kühlung.

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt eines Schweißkabels gemäß einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung. In Fig. 3 weisen der Ausführungsform in Fig. 2 entsprechende Teile die gleichen Bezugszeichen wie in Flg. 2 auf. Nach Fig. 3 sind die äußeren Leiter 7 nicht frei radial nach außen in den Raum 10 hinein bewegbar, sondern sind angrenzend an den äußeren Umfang des Rings aus der Textilhtille bzw. -armierung 5 festgelegt. In Fig. 3 sind die Leiter 7 durch Brücken 11 aus kettengewirktem Gewebe, die den Abstand zwischen den Rippen 6 verspannen, festgelegt. Alternativ können die Rippen 6 weggelassen und die Leiter 7 an der Hülle 5 durch Annähen oder Anklemmen befestigt werden. Mit dieser Ausführungsform wird die Hülle 5 ebenfalls zu einer Bewegung gezwungen, wenn sich die Leiter 7 unter Einfluß der Magnetkräfte durch die Stromimpulse radial bewegen. Diese Wirkung kann den oben erwähnten Pumpeffekt verstärken und die Kühlung verbessern.

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Claims

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AB Volvo, Göteborg / Schweden

Koaxialkabel für hohe Amperezahlen

PATENTANSPRÜCHE

Flüssigkeitsgekühltes Koaxialkabel für hohe Amperezahlen, nsbesondere ein wassergekühltes Schweißstromkabel mit einer flexiblen, elektrisch isolierenden, flüssigkeitsundurchlässigen äußeren Ummantelung, zwei darin angeordneten Gruppen elektrischer Leiter, von denen eine erste Leitergruppe als Bündel angeordnet ist, das zentral in der Ummantelung liegt, und ein zweites Leiterbündel in einem das zentrale Bündel umgebenden Ring angeordnet ist, einer Abstandshaltereinrichtung zur Aufrechterhaltung des Abstandes zwischen den zwei Leitergruppen und Kühlmittelkanälen in Längsrichtung zum Kühlen der Leiter, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshaltereinrichtung aus einem porösen Körper (5) aus Textilmaterial, das einen ringförmigen Querschnitt aufweist und frei innerhalb der Kabelummantelung (1) verläuft und vorzugsweise die Form eines kettengewirkten Mantels aufweist, gebildet ist, und daß die Kühlmittelkanäle durch Zwischenräume (9, 10) zwischen den Leitern (2, 7), dem Textilmaterial (5, 6) und der Kabelummantelung (1) gebildet sind.
2. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der poröse Textilkörper (5) radiale Vorsprünge (6) aufweist, die einstückig mit dem Körper gebildet sind und zwischen die Leiter (7) in der zweiten Gruppe hervorstehen, und Abstandshalterlernente, die den Abstand zwischen diesen Leitern aufrechterhalten, bilden.

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3. Kabel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vor' Sprünge aus radial hervorstehenden Längsrippen (6) gebildet sind, die schraubenförmig in Längsrichtung des Textilkörpers (5) verlaufen.
4. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen der freien, für den Kühlmittelfluß innerhalb des ringförmigen Textilkörpers (5) verfügbaren Querschnittsfläche und der Gesamtquerschnittsfläche des zentralen Leiterbündels (3) 1:2 übersteigt und vorzugsweise ungefähr 1:1 ist.
5. Kabel nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen der für den Kühlmittelfluß verfügbaren Querschnittsfläche außerhalb des ringförmigen Bereichs des Textilkörpers (5), einschließlich der Querschnittsfläche der radialen Vorsprünge (6) und der Gesamtquerschnittsfläche der zweiten Leitergruppe (7) 1:2 übersteigt und vorzugsweise ungefähr 1:1 ist.

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