DE3224596C2 - - Google Patents

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Klaus Dipl.-Ing. 8621 Mitwitz De Duessel
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/08Flat or ribbon cables
    • H01B7/0823Parallel wires, incorporated in a flat insulating profile
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/44Mechanical structures for providing tensile strength and external protection for fibres, e.g. optical transmission cables
    • G02B6/4401Optical cables
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    • G02B6/4401Optical cables
    • G02B6/4415Cables for special applications
    • G02B6/4416Heterogeneous cables

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Stromversorgung ortsveränderlicher Verbraucher und ist bei der konstruk­ tiven Ausgestaltung von Starkstromleitungen anzuwenden, die auch zur Signalübertragung geeignet sind.
Zur Stromversorgung ortsveränderlicher Verbraucher wie Abraumgeräte im Bergbau oder Krane oder Verladebrücken in Häfen werden flexible Starkstromleitungen eingesetzt, die drei stromführende Adern und einen Erd- oder Schutz­ leiter enthalten. Bei runden Starkstromleitungen mit verseilten Adern kann der Erd- und/oder Schutzleiter in den Zwickelräumen der Adern oder auf den Adern selbst angeordnet sein oder auch eine vierte Ader bilden. Für flache Starkstromleitungen, bei denen die gemeinsam um­ mantelten Adern in einer Ebene nebeneinander angeordnet sind, ist es üblich, den Erd- und/oder Schutzleiter zwi­ schen den stromführenden Adern anzuordnen. Zwischen den Adern und dem Mantel ist dabei ein Geflecht aus zugfesten Kunststoffäden vorgesehen (US-PS 34 48 204, US-PS 36 21 118).
Es ist auch bekannt, zur Stromversorgung und Steuerung von Aufzügen Flachleitungen einzusetzen, bei denen so­ wohl die Energieadern als auch die Steueradern zu Ader­ bündeln verseilt sind, die beidseits eines Tragorgans parallel nebeneinander angeordnet und gemeinsam von einem Mantel umgeben sind (DE-AS 10 04 253).
Zur Stromversorgung von Baggern ist weiterhin eine aus verseilten Adern bestehende Starkstromleitung bekannt, die auch zur Übertragung von Steuersignalen geeignet ist. Hierzu ist in wenigstens einem der Außenzwickel ein Verseilelement untergebracht, das einen oder mehrere Lichtwellenleiter enthält. Diese befinden sich lose in schlauchförmigen, mehrschichtigen Kunststoffhüllen, die auf ein zugfestes Kernelement aufgeseilt und gemeinsam von einer ersten Hülle aus vorgerecktem aromatischem Polyamid und einer lose sitzenden zweiten Hülle aus einem fluorierten Äthylen-Propylen-Copolymerisat umgeben sind. Diese Ausgestaltung stellt sicher, daß die Licht­ wellenleiter nur in zulässiger Weise gedehnt und gebogen werden. Dabei werden Längenänderungen der Starkstromlei­ tung partiell durch Radiusänderung kompensiert (DE-OS 28 01 231). Bei einer anderen bekannten Leitung dieser Art besteht die optische Ader aus mehreren, einzeln in Schläuchen angeordneten Lichtwellenleitern, die auf einen Kern in Form eines isolierten elektrischen Leiters, eines Kunststoffstranges oder eines Tragorgans aufgeseilt und gemeinsam von einem Mantel umgeben sind (GB-OS 20 35 599).
Für kleinste elektrische Querschnitte ist weiterhin eine Flachleitung bekannt, bei der zwei auf 1 mm Durch­ messer aufgedickte Lichtwellenleiter zwischen zwei elek­ trischen Adern mit einem Leiterdurchmesser von 0,5 mm und einem Aderdurchmesser von 1 mm angeordnet und von einem gemeinsamen Mantel umgeben sind (GB-PS 15 62 676) .
Ausgehend von einer flachen, flexiblen Starkstromleitung mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Stark­ stromleitung durch konstruktive Integration von opti­ schen Übertragungselementen zu einem technisch höher­ wertigen Produkt weiterzuentwickeln.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorge­ sehen, daß in der Ebene der Starkstromadern eine oder zwei weitere, mit einem oder mehreren optischen Über­ tragungselementen versehene Adern in symmetrischer Lage zu den Starkstromadern angeordnet sind und daß diese optischen Adern mit einer Bespinnung oder einem Geflecht aus zugfesten Elementen versehen sind, die die mecha­ nische Tragfähigkeit der Leitung als Ganzes gewährlei­ sten.
Mit einer derartigen Starkstromleitung können außer großen Energiemengen auch große Datenmengen übertragen werden, so daß die neue Leitung vor allem für solche ortsveränderlichen Verbraucher geeignet ist, die an Steuer- und Computeranlagen mit großem Informations­ fluß anzuschließen und gegebenenfalls mit einer Fernseh­ bildübertragung ausgerüstet sind. Dies gilt beispiels­ weise für moderne Container-Verladebrücken, die über zentrale Rechenanlagen gesteuert werden, und für Aufzug­ steuerungen in Hochhäusern.
Bei der neuen Starkstromleitung sind die optischen Adern in das die Zugfestigkeit der Leitung als Ganzes gewähr­ leistende Tragorgan integriert. Dies führt einerseits zu einem sicheren Schutz der gestreckt angeordneten Lichtwellenleiter gegen unzulässige Zugbeanspruchungen, andererseits zu einer fertigungstechnisch und anwen­ dungstechnisch vorteilhaften Integration des Tragorgans in die Leitung als Ganzes.
Die gemäß der Erfindung vorgesehenen zugfesten Elemente können je nach Leitungskonstruktion und Übertragungs­ spannung aus einer Stahllitze oder einem Stahldraht oder aus hochfesten Kunststoffäden oder aus einer Stahl- Kupfer-Mischlitze bestehen. Bei 1-kV-Leitungen kann der Schutzleiter eine selbständige Ader bilden oder in eine oder zwei optische Adern integriert sein; bei Hochspannungsleitungen über 1 kV kann der Schutzleiter auf die elektrischen Adern oder auf die optischen Adern verteilt sein. Bei Integration des Schutzleiters in die optischen Adern kommen als zugfeste Elemente die erwähnten Stahl-Kupfer-Mischlitzen zum Einsatz.
Mehrere Ausführungsbeispiele der neuen Starkstromleitung sind in den Figuren dargestellt. Dabei zeigen die Fig. 1 bis 3 drei verschiedene Ausgestaltungen der für die neue Leitung verwendeten optischen Adern, während die Fig. 4 bis 8 Ausführungsbeispiele der neuen Lei­ tung als Ganzes darstellen.
Fig. 1 zeigt eine optische Ader, bei der zwei Lichtwel­ lenleiter 1 mit einer Trense 4 verseilt sind und sich in einer schlauchförmigen Umhüllung 6 aus Kunststoff befinden. Auf diese schlauchförmige Umhüllung ist eine Bespinnung 8 aus zugfesten Kunststoffäden aufgebracht. Darüber befindet sich der Mantel 9 aus beispielsweise Polyäthylen, Polyamid, einem Fluoräthylenpolymer oder aus Polyurethan. Auf diesem Mantel 9 befindet sich das mit langem Schlag, d. h. mit einem Steigungswinkel von mehr als 54° aufgebrachte Geflecht 10 aus zugfesten Elementen, bei denen es sich um Stahldrähte oder Stahl­ litzen oder Litzen aus hochfesten Kunststoffäden oder um Stahl-Kupfer-Mischlitzen handeln kann.
Die Bespinnung 8 dient dem Schutz der Lichtwellenleiter 1, während das äußere Geflecht 10 ein Tragorgan bildet, mit dem die Zugfestigkeit einer Leitung als Ganzes sicher­ gestellt wird. Gleichzeitig dient dieses Geflecht auch dem Schutz der Lichtwellenleiter 1. Anstelle eines Ge­ flechtes kommt auch eine ein- oder mehrlagige Bespin­ nung in Betracht.
Bei der optischen Ader gemäß Fig. 2 sind mehrere Licht­ wellenleiter 2 lose in einer Kunststoffhülle 6 angeordnet, die zusätzlich mit einer nicht näher bezeichneten Füll­ masse gefüllt ist. Auf der Kunststoffhülle 6 befindet sich die Bespinnung oder Beflechtung 8 sowie darüber der Mantel 9, auf den wiederum das Geflecht 10 aufge­ bracht ist.
Bei der optischen Ader gemäß Fig. 3 sind mehrere Licht­ wellenleiter 3, die einzeln in schlauchartigen Hüllen lose angeordnet sind, um ein Kernelement 5 aus einem zugfesten Kunststoffaden mit äußerer extrudierter Kunst­ stoffschicht verseilt und mit einer Bespinnung 7 um­ geben, auf der eine Beflechtung 8 aufliegt. Der die Beflechtung 8 umgebende Mantel 9 ist wiederum mit dem Geflecht 10 versehen.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 handelt es sich um eine vieradrige, flache Starkstromleitung, bei der die drei stromführenden Adern 12 und der Schutz­ leiter 13 in einer Ebene nebeneinander angeordnet sind und gemeinsam von dem Mantel 30 aus einem Kunststoff wie beispielsweise Polychloroprenkautschuk, Polyvinyl­ chlorid, Polyurethan oder einem Äthylen-Propylen-Copolymer umgeben sind. Zwischen den paarweise angeordneten elek­ trischen Adern ist in der Mitte der Leitung in symme­ trischer Zuordnung zu den elektrischen Adern die optische Ader 14 angeordnet, die gemäß Fig. 1, 2 oder 3 ausgebildet sein kann. Da es sich im vorliegenden Fall um eine 1-kV- Leitung handelt, kommen als Elemente für das Geflecht 10 der optischen Ader 14 insbesondere Stahl- oder Kunst­ stofflitzen in Betracht.
Bei der flachen Leitung gemäß Fig. 5 liegen die drei stromführenden Adern 12 unmittelbar nebeneinander, wäh­ rend im Außenbereich der Leitung jeweils eine optische Ader 16 angeordnet ist. Diese ist beispielsweise gemäß Fig. 2 ausgebildet, wobei der Schutzleiter der Leitung in die optischen Adern integriert ist. Demzufolge be­ stehen die Elemente des Geflechtes 10 aus Stahl-Kupfer- Mischlitzen.
Die flache Starkstromleitung gemäß Fig. 6 ist für eine Betriebsspannung von 10 kV vorgesehen. Die Adern 18 sind einzeln geschirmt, d. h. der Schutzleiter ist auf die einzelnen Adern verteilt. Für die Elemente des Ge­ flechtes 10 der beidseitig von den stromführenden Adern angeordneten optischen Adern 19 können daher Stahllitzen oder Kunststofflitzen zum Einsatz kommen.
Bei der ebenfalls für eine Übertragungsspannung von 10 kV vorgesehenen flachen Starkstromleitung gemäß Fig. 7 sind die einzelnen stromführenden Adern 21 mit einer nicht näher bezeichneten äußeren Leitschicht versehen. Der Schutzleiter ist in die beiden zwischen den strom­ führenden Adern angeordneten optischen Adern 22 inte­ griert. Demzufolge bestehen die Elemente des Geflechtes 10 aus einer Stahl-Kupfer-Mischlitze.
Fig. 8 zeigt eine kombinierte Energie- und Steuerlei­ tung, die außer den drei stromführenden Starkstromadern 12 und den mit integriertem Schutzleiter (Geflecht 10) versehenen optischen Adern 16 ein Aderbündel 24 aufweist, das zur Übertragung elektrischer Steuerimpulse aus sie­ ben Adern 25 besteht.
Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen einer Stark­ stromleitung gemäß den Fig. 4 bis 8 ist das die Zug­ festigkeit der Leitung als Ganzes gewährleistende Trag­ organ Bestandteil der optischen Adern. Dadurch ist eine möglichst flache Ausgestaltung der Leitung mit den daraus resultierenden Laufeigenschaften gewährleistet.

Claims (3)

1. Flexible, drei- oder mehradrige Starkstromleitung in flacher Ausführung zur Stromversorgung und/oder Steuerung ortsveränderlicher Verbraucher, bei der die gemeinsam ummantelten Adern und/oder Aderbündel in einer Ebene nebeneinander angeordnet sind und die Leitung als Ganzes mit einem Tragorgan versehen ist, dadurch gekennzeichnet,
daß in der Ebene der Starkstromadern (12, 13, 24) eine oder zwei weitere, mit einem oder mehreren optischen Übertragungselementen versehene Adern (14) in symmetrischer Lage zu den Starkstromadern angeordnet sind;
und daß diese optischen Adern mit einer Bespinnung oder einem Geflecht (10) aus zugfesten Elementen versehen sind, die die mechanische Tragfähigkeit der Leitung als Ganzes gewährleisten.
2. Starkstromleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zugfesten Elemente aus Stahldrähten oder Stahllitzen oder aus Litzen aus hochfesten Kunststoffäden bestehen.
3. Starkstromleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zugfesten Ele­ mente aus einer Stahl-Kupfer-Mischlitze bestehen.
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