DE3234815A1

DE3234815A1 - Mit mineralstoffen isolierte elektrische kabel

Info

Publication number: DE3234815A1
Application number: DE19823234815
Authority: DE
Inventors: Dennis Formby Lancashire Gill
Original assignee: Associated Electrical Industries Ltd
Current assignee: Associated Electrical Industries Ltd
Priority date: 1981-09-21
Filing date: 1982-09-20
Publication date: 1983-03-31
Also published as: AU553430B2; FR2513427B3; AU8758282A; JPS5861505A; FR2513427A1; JPH0328765B2; IT8268112A0; CA1199083A; US4512827A; DE3234815C2; IT1155931B

Description

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ASSOCIATED ELECTRICAL INDUSTRIES LIMITED, London, England

Mit Mineralstoffen isolierte elektrische Kabel

Die Erfindung betrifft mit Mineralstoffen isolierte elektrische Kabel und ähnliche Einrichtungen, d.h. solche Einrichtungen, die einen oder mehrere elektrische Leitungsdrähte aufweisen, die in einer rohrförmigen Metallumhüllung eingeschlossen sind und von dieser Umhüllung durch eine Füllung aus verdichtetem, gepulvertem Isolationsmaterial isoliert sind.

Derartige Einrichtungen werden im folgenden einfach als mit Mineralstoffen isolierte elektrische Kabel bezeichnet, jedoch soll dieser Ausdruck ausser Verlegungskabeln zum Transport von elektrischem Strom für allgemeine Zwecke auch Einrichtungen des oben beschriebenen Aufbaus umfassen, die für andere Zwecke bestimmt sind, wie beispielsweise Abtastkabel (sensing cables), Heizkabel einschliesslich elektrische Heizelemente mit umhülltem Draht (sheathed wire electric heating elements), sowie Kabel für Thermoelemente. Die Erfindung betrifft ausserdem die Herstellung derartiger Einrichtungen.

Das gepulverte Isolationsmaterial, das am meisten verwendet wird, ist Magnesiumoxid, und zwar entweder als geschmolzenes oder calciniertes oder als vom Meer gewaschenes (sea-washed) Magnesiumoxid; und obgleich Magnesiumoxid in trockenem Zustand eine hohe elektrische Durchschlagsfestigkeit aufweist, kann die Anwesenheit selbst geringer Feuchtigkeitsmengen diese Durchschlagsfestigkeit beträchtlich verringern.

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Demzufolge besteht eine Hauptschwierigkeit, insbesondere im Falle von Kabeln für Hochspannungen, im Eindringen von Feuchtigkeit. Im Falle von Verlegungskabeln wird daher empfohlen, dass die Enden der Kabel bei der Aufbe-Währung mit vorübergehenden Abdichtungen versehen werden, um das Eindringen von Feuchtigkeit zu vermindern. Trotzdem ist es aber vor der Herstellung eines Endverschlusses bei einem gelagerten Kabel, das seiner Verwendung zugeführt werden soll, ständig erforderlich, eine beträchtliche Länge von manchmal bis zu 300 mm von den Enden des Kabels abzuschneiden, um sicherzugehen, dass jegliches feuchtes Pulver, das die Isoliereigenschaften des Kabels beeinträchtigen könnte, entfernt ist. Dieses Vorgehen ist eindeutig unwirtschaftlich. Ausserdem müssen Endverschlüsse, die bei dieser oder einer anderen Art von Kabeln hergestellt werden, wirksame Abdichtungen aufweisen, um während des Gebrauchs jegliches weiteres Eindringen von Feuchtigkeit zu verhindern.

Gegenstand der Erfindung ist ein mit Mineral stoffen isoliertes elektrisches Kabel, das mindestens einen elektrischen Leitungsdraht enthält, der von einer röhrenförmigen Metallumhüllung umschlossen und von dieser durch eine Füllung aus verdichtetem, gepulvertem Isolationsmaterial isoliert ist, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Füllung aus gepulvertem Isolationsmaterial mit einem hydrophoben Material, das in flüssiger Form in das Pulver eingeführt worden ist, imprägniert ist.

Das flüssige hydrophobe Material wird durch das Pulver leicht absorbiert, und es hat sich gezeigt, dass selbst eine geringe Menge der Flüssigkeit ausreicht, das Eindringen von Feuchtigkeit in einem beträchtlichen Ausmass zu vermindern.

Das hydrophobe Material ist vorzugsweise ein flüssiges

Silicon und liegt vorzugsweise in einer Menge von 0,03 bis 0,6 %, bezogen auf das Gewicht des Isolationsmaterials, vor? beispielsweise beträgt sein Anteil etwa 0,11 %.

Das flüssige hydrophobe Material muss selbstverständlich auch elektrisch isolierende Eigenschaften besitzen, so dass es die Isoliereigenschaften der Pulverfüllung nicht beeinträchtigt.

Es wird angenommen, dass das hydrophobe Material eine Beschichtung um die Pulverteilchen herum bildet und damit eine Sperrwirkung gegenüber dem nachfolgenden Eindringen von Feuchtigkeit ausübt; es wurde gefunden, dass flüssiges Dimethylpolysiloxan, beispielsweise das als Silicone Fluid No. 17 vertriebene Produkt der Dow Corning Limited ein besonders wirksames hydrophobes Material ist, das sich für diesen Zweck eignet. So weist ein Kabel mit einer Füllung von zwischen 1 und 20 ml einer derartigen Flüssigkeit, die je 5,0 kg gepulvertem Magnesiumoxid zugesetzt worden ist, kein bedeutendes Eindringen von Feuchtigkeit, selbst nachdem es zahlreiche Wochen gelagert worden ist, ohne dass man die Enden getrennt abdichten müsste, auf.

Somit kann ein Kabel gemäss der Erfindung ohne vorübergehende Endabdichtungen aufbewahrt werden, und wenn es seiner Verwendung zugeführt werden soll, müssen die Enden nicht weiter abgeschnitten werden, als es erforderlich ist, um die Form des erforderlichen Endverschlusses auszubilden, da kein feuchtes Pulver vorliegt, das entfernt werden müsste.

Ausserdem besitzt der Zusatz von flüssigen Dimethylpolysiloxan zu der Füllung nicht nur keine nachteilige Wirkung auf die elektrischen Isoliereigenschaften der Füllung, sondern es hat sich darüber hinaus gezeigt, dass

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dadurch die elektrische Durchschlagsfestigkeit der Füllung, insbesondere bei Hochspannungen, vermutlich infolge des Ausschlusses von freier Feuchtigkeit über die gesamte Kabellänge verbessert worden ist.

Die Umhüllung kann kontinuierlich aus einem duktilen Metallstreifen geformt werden, indem man den Streifen zu Röhrenform biegt und die freien Enden zusammenschweisst, während man gleichzeitig trockenes Füllmaterial und den Leitungsdraht oder die Leitungsdrähte in die so gebildete Umhüllung sröhre einführt, wobei das flüssige hydrophobe Material ebenfalls bei dieser Gelegenheit getrennt von dem pulverförmigen Isolationsmaterial eingebracht wird.

In einem derartigen Falle kann der oder jeder Leitungsdraht in die Umhüllung durch eine entsprechende Führungsröhre, und auch das flüssige hydrophobe Material kann durch die Führungsröhre oder die Führungsröhren eingeführt werden, wenngleich zu diesem Zweck auch eine eigene Beschickungsröhre dienen kann.

Zweckmässigerweise wird das pulverförmige Isolationsmittel in das Umhüllungsrohr durch eine Beschickungsröhre eingebracht, die ihren Auslass stromabwärts der Schweissstelle hat, um eine Verunreinigung der Schweißstelle zu vermeiden, und das flüssige hydrophobe Material wird ebenfalls in das Umhüllungsrohr entweder durch die Führungsröhren für den Leitungsdraht oder eine gesonderte Beschickungsröhre stromabwärts der Schweißstelle eingebracht.

Nach dem Einbringen des Leiters oder der Leiter sowie des Füllpulvers und der Flüssigkeit wird der Durchmesser des Umhüllungsrohres gewöhnlich verringert, indem man es in bekannter Weise durch eine Reihe von Reduzierwalzen oder Reduzierdüsen und Temperöfen führt.

Die Verwendung eines flüssigen hydrophoben Materials besitzt den weiteren Vorteil, dass es während der nachfolgenden Reduzier- und Temperverfahren als Schmiermittel wirkt, und das führt zu einer ausgesprochenen Verminderung des Ausmaßes des Abriebs des Leitungsdrahtes oder der Leitungsdrähte und der Innenoberfläche der Umhüllung.

Demzufolge wird das ausgesprochene Anhaften des Füllpulvers an den Leitungsdraht oder die Leitungsdrähte, wie es bisher gewöhnlich bei der Herstellung von mit Mineralstoffen isolierten elektrischen Kabeln beobachtet wurde, praktisch vermieden, und loses Pulver an den Oberflächen des Drahtes oder der Drähte oder an der Innenoberfläche des Umhüllungsrohres kann bei der Herstellung eines End-Verschlusses ohne Schwierigkeiten entfernt werden.

Als Zusatzmittel zu dem Füllpulver in einem mit Mineralstoffen isolierten elektrischen Kabel gemäss der Erfindung können auch andere flüssige Aryl- oder Alkylpolysiloxane oder Gemische daraus oder ein beliebiges anderes geeignetes flüssiges hydrophobes, elektrisch isolierendes Material verwendet werden.

Ein mit Mineralstoffen isoliertes elektrisches Kabel und seine Herstellung werden im folgenden beispielshalber anhand der Zeichnungen näher erläutert, worin Figur 1 einen Querschnitt durch das Kabel; Figur 2 eine schematische Ansicht eines Teils einer Ausführungsform einer Vorrichtung zur Herstellung des Kabels, und Figuren 3 und 4 vergrösserte Schnitte längs der

Linien III-III und IV-IV von Figur 2 bedeuten.

Gemäss Figur 1 besteht das Kabel aus einer äusseren Umhüllung 1 aus einem Kupferstreifen, der in Röhrenform

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gebogen und längs der aneinanderstossenden Kanten im Argon-Lichtbogen verschweisst ist. Das Umhüllungsrohr enthält eine Anzahl Leitungsdrähte 2 (im vorliegenden Falle zwei), die voneinander und von dem Umhüllungsrohr durch eine Füllung aus gepulvertem, geschmolzenem Magnesiumoxid 3 getrennt sind, wobei das Pulver um die Leiter herum nach Einbringung des Pulvers und der Leiter in das Umhüllungsrohr mit Hilfe einer Reihe von Reduzierschritten in bekannter Weise kompaktiert worden ist, wobei jedem Reduzierschritt ein Temperungs- und Löschschritt folgte.

Erfindungsgemäss enthält die Umhüllung 1 ausser dem gepulverten Magnesiumoxid ein Dimethylpolysiloxan, das in flüssiger Form in die Umhüllung eingeführt worden ist, so dass es in das Magnesiumoxidpulver 3, das die Leitungsdrähte 2 umgibt, eindringt.

Das flüssige Dimethylpolysiloxan wird in das Umhüllungsrohr im Verhältnis von 3,5 ml Flüssigkeit zu 5,0 kg des gepulverten Magnesiumoxids eingebracht, und es hat sich gezeigt, dass selbst dieser geringe Anteil von Flüssigkeit der Füllung eine beträchtliche hydrophobe Eigenschaft verleiht, durch die das Eindringen von Feuchtigkeit abgewehrt und jegliche bedeutende Verschlechterung der Isoliereigenschaften der Füllung in der Nähe der abgetrennten Enden des Kabels über lange Zeit hinweg verhindert werden, ohne dass es erforderlich wäre, zusätzliche Abdichtungen während der Lagerung oder bei der Ausbildung von Endverschlüssen vorzusehen.

Bei der Herstellung von Endverschlüssen ist es daher nicht notwendig, das Ende des Kabels weiter zurückzuschneiden_s als zur Bildung des Endverschlusses erforderlieh ist«,

Das Kabel kann in einem kontinuierlichen Verfahren hergestellt werden, von denen eines in den Figuren 2 bis 4 erläutert ist.

Bei einem derartigen Verfahren wird die Kabelumhüllung 1 kontinuierlich von einem gründlich entfetteten Kupferstreifen 1a mit Hilfe einer - nicht dargestellten - Rohrformmaschine, die den nach unten zugeführten Streifen zu einem Rohr biegt, sowie eines Argon-Lichtbogen-Schweißkopfes 4 hergestellt, der die anstossenden Kanten des Streifens zusammenschweisst. Das gebildete Umhüllungsrohr 1, in das die Leiterdrähte 2 sowie das Magnesiumoxidpulver 3 eingebracht worden sind, wird senkrecht nach unten einer Reduziermaschine zugeführt, die den Durchmesser des Rohres verringert und das Füllpulver um die Leiterdrähte herum dichtpresst. Das Rohr mit dem verringerten Durchmesser wird anschliessend einem Temperungsofen zugeführt und schliesslich durch einen Wasser enthaltenden Löschtank geleitet, in dem das Kabel in einer Kettenlinie gedreht wird, wonach es horizontal durch weitere Reduziermaschinen, Temperungsofen und Löschtanks läuft. Die Reduziermaschinen und damit verknüpften Einrichtungen sind aus Gründen der Übersichtlichkeit in der Zeichnung weggelassen worden.

Die Leiterdrähte 2, die vor ihrer Einführung in das Umhüllungsrohr 1 ebenfalls gründlich entfettet werden, werden kontinuierlich nach unten dem Rohr zugeführt, so wie es gebildet wird, und zwar durch ein Paar vertikaler Führungsröhren 5» die starr in gewünschten Stellungen innerhalb einer Pulverbeschickungsröhre 7 angeordnet sind, durch die das Magnesiumoxidpulver zugeführt wird. Das Pulver wird in die Beschickungsröhre 7 von einem Beschickungstrichter 8 aus zugeführt, der von einem Rüttelförderer 9 aus gefüllt gehalten wird, der seinerseits von einem Pulvervorratsgefäss aus beschickt wird.

Die unteren Enden der Pulverbeschickungsröhre 7 und der Führungsröhren 5 enden unterhalb der Schweißstelle, so dass das Magnesiumoxidpulver 3 wirksam in das bereits geformte und geschweisste Rohr eingeführt wird und dadurch verhindert wird, dass es die Schweißstelle verunreinigt .

Die Führungsröhren 5 sind vorzugsweise, wie in Fig. 4 dargestellt, auf einander gegenüberliegenden Seiten von der Ebene aus, in der die Achse des Umhüllungsrohres 1 und der Schweißkopf 4 liegen, angeordnet, und ein weiteres Rohr 10, durch das Argon in das Umhüllungsrohr eingeleitet wird, um an der Schweißstelle eine Inectgasatmosphäre aufrechtzuerhalten, erstreckt sich innerhalb der Pulverbeschickungsröhre 7 angrenzend an die zu verschweissenden Kanten des Umhüllungsrohres 1 nach unten, wobei das untere Ende mit der Schweißstelle über eine Öffnung 11 in der Wand der Beschickungsröhre in Verbindung steht. Die Öffnung 11 ist um ihre Ränder herum abgedichtet, um zu verhindern, dass Magnesiumoxidpulver in die Nachbarschaft der Schweißstelle gelangt.

Erfindungsgemäss wird flüssiges Dimethylpolysiloxan, zum Beispiel Dow Corning Silicone Fluid No. 17, in die Pulverfüllung eingebracht, indem man es mit gesteuerter Geschwindigkeit durch kleinkalibrige Röhren 6 aus einem nicht dargestellten - Vorratsbehälter unter Verwendung einer einstellbaren Pumpe 8 mit geringem Ausstoß in die Führungsröhren 5 für den Leiter einbringt. Gemäss einem Ausführungsbeispiel , bei dem der Durchmesser des Umhüllungsrohres 1 vor seiner Durchmesserverringerung in der Grössenordnung von 20 mm liegt, beträgt die Anfangsgeschwindigkeit der Rohrbeförderung an dem Schweißkopf 4 vorbei etwa 2 m pro Minute, wobei das Magnesiumoxidpulver in die Beschickungsröhre 7 mit einer Geschwindigkeit von etwa 1,0 kg pro Minute sowie das Dimethylpoly-

siloxan in die Leiterdrahtführungsröhren 5 mit einer
Geschwindigkeit von etwa 0,7 ml pro Minute eingeführt
werden, wenngleich dieses Verhältnis nicht von ausschlaggebender Bedeutung ist.

Obwohl ein Kabelherstellungsverfahren in vertikaler
Richtung beschrieben worden ist, lässt sich die Erfindung auch auf mit Mineralstoffen isolierte Kabel anwenden, die in einem sogenannten horizontalen Verfahren hergestellt

werden, wobei der Streifen, der die rohrförmige Umhüllung bilden soll, und die Leiterdrähte horizontal an der
Schweißstelle vorbeigeführt werden. In einem derartigen
Falle wird das flüssige Dimethylpolysiloxan zweckmässigerweise durch eine besondere Zuführungsröhre in die Pulverfüllung eingeführt.

Claims

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Parkstraße 13 10253

6000 Fiankimt a. M. 1

ASSOCIATED ELECTRICAL INDUSTRIES LIMITED, London, England

Patentansprüche

Ί.Λ Mit Mineralstoffen isoliertes elektrisches Kabel, das mindestens einen elektrischen Leiterdraht aufweist, der von einer rohrförmigen Metallumhüllung eingeschlossen und gegenüber der Umhüllung durch eine Füllung aus verdichtetem, gepulvertem Isolationsmaterial isoliert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung aus gepulvertem Isolationsmaterial mit einem hydrophoben Material imprägniert ist, das in dem Pulver in flüssiger Form eingeführt worden ist.
2. Kabel gemäss Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass das hydrophobe Material ein flüssiges Silicon enthält.
3. Kabel gemäss Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass das hydrophobe Material flüssiges Dimethylpolysiloxan enthält.
4. Kabel gemäss Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dess die Füllung des gepulverten Isolationsmaterials aus gepulvertem Magnesiumoxid besteht, in das 0,03 bis 0,6 %, bezogen auf das Gewicht des Magnesiumoxids, an flüssigem Dirnethylpolysiloxan eingeführt sind.
5» Kabel gemäss Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, dass es etwa 0,11 %, bezogen auf das Gewicht des Magne-

- 2 siumoxids, an flüssigem Dimethylpolysiloxan enthält.
6. -Verfahren zur Herstellung eines mit Mineralstoffen isolierten elektrischen Kabels,

dadurch gekennzeichnet, dass man einen duktilen Metallstreifen kontinuierlich in Röhrenform biegt und zur Herstellung der Umhüllung die Kanten aneinanderschweisst und dass man in die Umhüllung den Leiterdraht oder die Leiterdrähte, eine Füllung aus gepulvertem Magnesiumoxid sowie ein flüssiges Silicon einfüllt und danach den Durchmesser der Umhüllung verringert .
7. Verfahren gemäss Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, dass man als flüssiges Silicon ein solches verwendet, das flüssiges Dimethylpolysiloxan enthält und es in die Umhüllung in einer Menge von 1,0 bis 20,0 ml je 5,0 kg gepulverten Magnesiumoxids einführt.
8. Verfahren gemäss Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass man das flüssige Dimethylpolysiloxan in die Umhüllung in einer Menge von etwa 3,5 ml je 5,0 kg gepulverten Magnesiumoxids einführt.
9. Verfahren gemäss Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Leiter in die Umhüllung durch eine entsprechende Führungsröhre und das flüssige Silicon in die Umhüllung ebenfalls durch diese Führungsröhre eingeführt werden.
10. Verfahren gemäss Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, dass das gepulverte Magnesiumoxid in die Umhüllung durch

eine Beschickungsröhre eingeführt wird, deren Auslass stromabwärts von der Schweißstelle liegt, und dass das flüssige Silicon in die Umhüllung ebenfalls stromabwärts der Schweißstelle eingeführt wird.