DE3335368A1

DE3335368A1 - Kabel, insbesondere zur verwendung bei erdoelbohrungen

Info

Publication number: DE3335368A1
Application number: DE19833335368
Authority: DE
Inventors: David Henry 06525 Bethany Conn. Neuroth
Original assignee: Harvey Hubbell Inc
Current assignee: Hubbell Inc
Priority date: 1982-09-30
Filing date: 1983-09-29
Publication date: 1984-04-05
Also published as: GB2128393A; IT1171028B; SE8305257L; GB8316985D0; NO159426B; SE8305257D0; CA1196975A; DE3335368C2; IT8367987A0; FR2534060A1; NO832367L; GB2128393B; JPS5966005A; NO159426C; US4453036A

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Kabel, insbesondere ein Kabel zur Verwendung bei extrem widrigen ümgebungsbedingungen, so wie sie bei Erdölbohrungen bzw. Bohrlöchern angetroffen werden.

Elektrische Kabel, die bei Erdölbohrlöchern verwendet werden, müssen in der Lage sein, unter extrem widrigen Hitzebedingungen und mechanischen Beanspruchungen zufriedenstellend zu arbeiten und derartigen Belastungen standzuhalten. Die Umgebungstempera-

2 türen in den Bohrlöchern sind oft sehr hoch und die I R-Verluste in dem Kabel selber addieren sich zur Umgebungswärme. Es ist bekannt, daß die Lebensdauer eines Kabels im umgekehrten Verhältnis zur Temperatur steht, in welcher es arbeitet. Aus diesem Grunde ist es wichtig, Wärme von dem Kabel fernzuhalten, wenn es sich in seiner Betriebsumgebung befindet. Kabel werden in verschiedener Weise mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt. Es

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(nur PA Dipl.-Ing. S. Staeger)

ist übliche Praxis, Kabel mittels eines Bandes an ölpumprohre, die in ein Bohrloch hinabgelassen werden, zu befestigen, wodurch die Kabel zusammengepreßt werden können und es tatsächlich auch werden, wobei der Wirkungsgrad der Kabelisolierung und der Festigkeit ernsthaft herabgesetzt wird. Die Kabel sind während des Gebrauchs auch axialem Zug und seitlichen Stoßen ausgesetzt.

Es ist daher üblich, derartige Kabel mit einer äußeren Metallbewehrung zu versehen und die einzelnen Leiter in Materiallagen einzuschließen, welche so ausgewählt werden, daß die Kabelcharakteristika geschützt werden; derartige Maßnahmen sind jedoch oft nicht ausreichend und nicht angepaßt den notwendigen Schutz zu bieten.

Ein zusätzliches Problem ergibt sich als Ergebnis von Bohrlochdrücken, welche zwischen mehreren hundert und

2 mehreren tausend pounds per square inch (Psi = 0,07031 kp/cm ) liegen können und denen die Kabel ausgesetzt sind.

Es ist typisch, daß die Isolierung, welche die Leiter in einem Kabel umgibt, Mikroporen aufweist, in welche über eine gewisse Zeitperiode bei diesen hohen Drücken Gas eingepreßt wird. Wenn dann das Kabel ziemlich schnell aus der Bohrung herausgezogen wird, verbleibt für den Abbau des Drucks innerhalb der Poren nicht genügend Zeit. Als Ergebnis dieser Dekompression neigt die Isolierung dazu, sich wie ein Ballon nach außen auszudehnen und zu reissen, wodurch das Kabel anschließend unbrauchbar ist.

In der anhängigen ü.S.-Patentanm. Ser.Mo. 291 125, angemeldet am 7. August 1982, ist ein Kabelaufbau beschrieben worden, der insbesondere für den Gebrauch bei derart extremen ümgebungsbedingungen geeignet ist. Der Aufbau schützt das Kabel gegen nach innen gerichtete Druckkräfte

und sieht Vorkehrungen für den Wärmeabfluß aus dem Kabel vor, was wesentlich ist bei hohen Temperaturen in der Betriebsumgebung, und zwar aus Gründen, die darin beschrieben worden sind; ebenso ist ein Widerstand gegen die Dekompressionsausdehnung der Isolierung vorgesehen.

Wie in der anhängigen U.S.-Patentanmeldung Ser.No. 291 125 beschrieben, weist der Schutzaufbau des Kabels ein oder mehrere langgestreckte druckwiderstandsfähige Teile auf, welche einem isolierten Leiter im Kabel in der Form angepaßt sind und sich parallel und neben diesem Leiter erstrecken. Diese Teile sind im Querschnitt starr und widerstehen den Druckkräften, welche anderenfalls von dem Kabelleiter getragen werden müßten. Für Anwendungen, bei denen es erforderlich ist, daß das Kabel während des Betriebs in einem großen Radius gebogen wird, kann der längliche Träger mit einer Reihe von einen Abstand voneinander aufweisenden Schlitzen versehen sein, die sich senkrecht von einer Kante des Teils in den Körper hinein erstrecken, um die Steifigkeit im Querschnitt des Teils in dem geschlitzten Bereich zu reduzieren, um in dem Träger eine Flexibilität für eine Biegung mit einem großen Radius um die Längsachse zu bewirken.

Wie in der ü.S.-Patentanmeldung Ser.No. 390 308, angemeldet am 21. Juni 1982, beschrieben, kann es für bestimmte Anwendungsgebiete bevorzugt werden, daß die elektrische Isolierschicht auf dem Leiter des Kabels nicht in direktem Kontakt mit den Schlitzöffnungen steht. Der Grund dafür liegt darin, daß die Schlitzöffnungen in dem Trägerteil es zulassen können, daß hochkorrosives Material Zutritt zu der aus einer Zusammensetzung bestehenden Umhüllung erhält, indem es durch die Schlitze nach innen fließt. Zusätzlich können die Kanten von den Schlitzen während des wiederholten Biegens des Kabels die Kabelum-

hüllung einschneiden oder zu einem Abrieb führen.

Der Schutzaufbau des Kabels in dieser Anmeldung mit der Ser.No. 390 308 besteht aus einem zusammengesetzten Aufbau, der ein langgestrecktes_/ Druck widerstehendes Teil mit guten thermischen Leitfähigkeiten aufweist, welches neben der Leiterisoiierungslage angeordnet ist. Dieses Teil umfaßt ein Kanalteil mit zwei im wesentlichen parallelen Elementen oder Schenkeln, die von einem in Querrichtung oder senkrecht verlaufenden Schenkel überbrückt werden und welches seitlich geschlitzt ist, um den Erfordernissen eines langen Biegeradiuses in der Ebene des vertikalen Schenkels genüge zu leisten. Die parallelen Schenkel können sich in die gleiche Richtung von dem vertikalen Schenkel weg hin zu einem benachbarten Leiter erstrecken, wobei in diesem Fall der Kanal einen U-förmigen Querschnitt besitzt. Zwischen den drei Schenkeln des Kanals und der äußersten Lage der Isolierung des benachbarten Leiters kann eine biegsame glatte Ein lage vorgesehen werden, um die Schlitze des Teils zu überbrücken und dabei die darunterliegende Isolierung vor Abrieb durch die Schlitzkanten während des Biegens des Kanalteils zu schützen.

Die äußere Umhüllung oder Bewehrung, die Lagen und die Kanalteile dienen alle dazu, die Leiterisolation zu schützen und somit auch das Kabel vor Beschädigungen zu bewahren, die durch vertikale Druckkräfte,horizontale oder seitliche (Ränder) Stöße herrühren und auch vor solchen Schaden, die durch Dekompressionsexpansion entstehen.

Die vertikalen Schenkel des Kanalteils verstärken sehr die Druckwiderstandskraft und dies gilt selbst dann, wenn die Breite von jedem der vertikalen Kanalschenkel des äußersten Kanalteils lediglich die Hälfte von der-

jenigen des zentral angeordneten Kanalteils bei einer flachen drei- oder mehrzahligen Leiterkabelkonstruktion beträgt. Da die äußeren beiden Kanalteile in ihrer Gesamtdicke reduziert sein können, ist es möglich, proportional mehr Isolierung durch die relativ dünneren Kanalteile zu umschließen, ohne damit notwendigerweise die Gesamtdicke des Kabels zu erhöhen. Die Exträdicke der Isolierung kann dazu dienen, eine größere Widerstandsfähigkeit gegen Ecken oder seitliche Stöße vorzusehen, und konsequenterweise wenn der Kabelrand eingedrückt oder verbeult ist, ist es eher wahrscheinlich, daß die effektive Mindestdicke und die Integrität der Leiterisolierung unverletzt bleibt und nicht zusammengedrückt ist. Des weiteren kann bei bestimmten Herstellschritten, insbesondere wenn das Kabel mit einer Umhüllung versehen oder mit einem Stahlband bewehrt wird, die äußere Isolierung in Längsrichtung oder radial verschoben oder in anderer Weise verformt werden. Daher ist es vorteilhaft, eine zusätzliche Dicke des Isoliermaterials der äußeren Leiter vorzusehen, so daß die erforderliche Minimaldicke der Isolierung erhalten bleibt.

Wie oben bereits erwähnt, können Risse und eine Dekompressionsexpansion dann auftreten, wenn die Isolierung versucht, aufgrund des vorhandenen, in ihr eingeschlossenen komprimierten Gases zu expandieren. Das expandierende Gas trachtet danach, die Isolierung in radialer Richtung nach außen zu drängen, wodurch die Leiterisolierung der äußeren Leiter gegen das Bleiende des Kabels und ebenfalls gegen die äußere Metallumhüllung oder Bewehrung gepreßt wird. Allgemein jedoch heben sich die Horizontalkomponenten dieser erzeugten Kräfte in dem Kabel auf, so daß keine reine Verschiebung der Isolierung in horizontaler Richtung auftritt. Die Kraftkomponenten in senkrechter Richtung jedoch, d.h. die radial gerichteten und daher im allge-

meinen senkrecht zur Längsachse des Kabels auftretenden Kräfte tendieren danach, die überbrückten parallelen Schenkel der Kanalteile auseinanderzudrücken. In extremen Fällen können hohe radiale Kraftkomponente, die durch die Dekompression erzeugt werden, die parallelen Schenkel der Kanalteile ausreichend weit auseinanderdrücken, so daß der Kabelisolierung ermöglicht wird, um die Kanten der geringfügig geöffneten Schenkeln der Kanalteile herumzufließen und daher zu reissen. Die Möglichkeit eines Risses ist am größten für den mittleren Leiter, da die Umhüllung oft lediglich die parallelen Schenkel der Kanalteile, welche diesen Leiter schützen, überbrückt und daher keine direkte Hemmung der parallelen Schenkel dieses zentralen Kanalteils aufbringt.

Die Kanalteile, die außen und neben den Äußenrändern des Kabelaufbaus angeordnet sind, erhalten radial nach innen gerichtete Hemmkräfte von der Kabelumhüllung oder der Bewehrung, da deren Riffelungen sich um die parallelen Schenkel jedes dieser Kanalteile herumlegt und somit di-e Festigkeit denjenigen Teilen verleiht, welche der Verschiebung ihrer parallelen Schenkel nach außen widerstehen. Aus diesem Grunde ist es nicht erforderliche, diese Kanalteile so dick auszuführen, wie die mittleren Kanalteile,,damit den gleichen Dekompressionskräften widerstanden werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Umhüllung für ein elektrisches Kabel zu schaffen, in welches Teile eingebaut sind, die inneren Kräften widerstehen können, wobei das Kabel sich innere Hemmkärfte zunutze macht, die in der Kabelumhüllung verfügbar sind, um die Querschnittsdicke zumindest eines der den Kräften widerstehenden Teils zu reduzieren, welches neben einem Rand des Kabels liegt.

Eine andere Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, einen elektrischen Kabelaufbau zu schaffen, der eine Vielzahl von Kanalteilen unterschiedlicher Aufbaucharakteristika zum Widerstehen verschiedener, zum Bruch führender Kräfte besitzt, welche bei widrigen Umgebungsbedingungen, wie z.B. bei Ölbohrungen, auftreten.

Eine weitere Aufgabe liegt darin, ein flaches Kabel mit einem langgestreckten biegsamen Schutzaufbau zu versehen, der innerhalb eines zentralen Kanalglieds steifen Querschnitts zum Widerstehen der Kräfte enthalten ist, welche Kräfte auf einen zentral angeordneten isolierten Leiter aufgebracht werden, und zumindest ein Außenkanalglied von wesentlich geringerer Steifigkeit zum Widerstehen von Kräften, welche auf einen isolierten Leiter einwirken können, der sich neben dem Rand des Kabels befindet.

Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein Kabel, das mit den vorgenannten Aufgaben übereinstimmt, für den Gebrauch bei extrem widrigen Umgebungsbedingungen zu schaffen, welches thermisch leitend ist, um die Hitze abzuleiten, und widerstandsfähig gegen Stöße gegen den Rand, Dekompressionsrissen oder Brüchen und gegen von außen einwirkenden Druckkräften.

Schließlich liegt der Erfindung noch die Aufgabe zugrunde, einen Schutzaufbau vorzusehen, der in einer einschließenden Umhüllung für ein elektrisches Kabel enthalten ist, welches in Kanalteilen verschiedener Querschnittssteifigkeit enthalten ist.

Der erfindungsgemäße Kabelaufbau, wie er nachfolgend beschrieben wird, verleiht dem Kabel eine hervorragende Druckwiderstandskraft, vergrößert die Widerstandskraft

gegen Kantenfluß und Dekompressionsdruck und anderen zur Beschädigung führenden Kräften und Belastungen, die bei widrigen Betriebsumgebungsbedingungen auftreten, wobei die Querschnittsabmessungen des Kabels nur geringfügig zunehmen.

Die vorliegende erfindungsgemäße Kabelkonstruktion ermöglicht es, weniger Metall bei der Herstellung der Druckkraft widerstehenden Kanalteile zu verwenden, da die äußere Umhüllung einen wirksamen Druck gegen die beiden äußeren Kanalteile gegen Verformung schafft, welche aufgrund der Dekompressionskräfte entstehen. Als ein zusätzlicher Vorteil ergibt sich, daß das äußere Kanalteil dünner gemacht werden kann und eine größere Flexibilität für Biegungen mit großem Radius besitzt.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Teilansicht eines Schnitts eines Kabelstücks, das erfindungsgemäß aufgebaut ist, wobei ein Endbereich mit entfernter Schutzumhüllung dargestellt ist,

Fig. 2 eine Seitenansicht eines äußeren isolierten Leiters des Kabels nach Fig. 1, gesehen aus Richtung des Pfeils 2 in Fig„ 1, wobei die Schutzlage und das Kanalteil erkennbar sind,

Fig. 3 eine Ansicht eines Querschnitts eines druckfesten Kanalteils zum Schutz eines äußeren Kabelleiters, wobei der Schnitt entlang der Linie 3-3 in Fig.2 ausgeführt ist,

Fig. 4 eine Schnittansicht auf eine Lagenkomponente für das Innere des Kanalteils aus Fig. 3,

Fig. 5 eine Schnittansicht einer Lagen- und Kanalstruktur für die beiden äußeren Kabelleiter, wobei der Schnitt entlang Linie 5-5 in Fig. 2 ausgeführt wurde, und

Fig. 6 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Kabels.

In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß aufgebauten Kabels 10 dargestellt, das insbesondere zur Verwendung bei extrem widrigen Umgebungsbedingungen, wie beispielsweise zur Verwendung an ölbohrlöchern, geeignet ist, wo das Kabel hohen Temperaturen und Drücken sowie großen Druckkräften und Stoßen, beispielsweise von Hämmern oder anderen Werkzeugen,ausgesetzt ist.

Das dargestellte Kabel 10 besteht aus einer äußeren Schutzummantelung oder Umhüllung 11, welches eine Vielzahl von einzelnen isolierten Leitern 12, 13 und 14 umgibt und einschließt. Um dieses Kabel mit einer flachen Konfiguration zu versehen, wie sie für die Verwendung bei Ölbohrlöchern bevorzugt wird, sind die Leiter so angeordnet, daß die Mittelachse der Leiter parallel zueinander im wesentlichen in gleicher Ebene liegen.

Die Umhüllung 11 wird üblicherweise von gewelltem Metall oder Metallband gebildet, das um die Leiter 12, 13 und schraubenförmig herumgewickelt wird.

Die nebeneinanderliegenden Leiter haben eine beträchtli-

ehe Länge, so wie es üblicherweise erforderlich ist, und es versteht sich, daß lediglich ein kurzer Abschnitt des Kabels in Fig. 1 dargestellt ist= Es sei angenommen, daß das Kabel 10 drei Leiter besitzt, wobei zwei Außenleiter 12 und 14 zumindest teilweise von einem Kanalteil 20 umschlossen werden. Das Kanalteil 20 besteht aus einem Material, das im wesentlichen im Querschnitt starr und unelastisch ist und welches so ausgewählt wird, daß es gute thermische Leiteigenschaften besitzt; speziell eine thermische Leitfähigkeit, welche zumindest größer ist als die thermische Leitfähigkeit der Leiterisolation. Mit Fasern verstärkte Kohlenstoffkomposite sind zu diesem Zweck geeignet und zeigen ebenfalls gute Druckfestigkeit. Metalle, wie z.B. Stahl und Aluminium, sind ebenfalls für diesen Zweck geeignet sowie auch metallverstärkte oder Metall enthaltende härtbare polymerische Materialien.

Wie am besten aus Fig. 4 zu erkennen ist, weist jeder Kanal 20 im wesentlichen eine identische U-Querschnittsform auf, welche von einem Elementenpaar oder Schenkel 21 und 22 gebildet wird, die im wesentlichen flach parallel und horizontal, wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, verlaufen, so daß sie jeweils die obere und untere flache Fläche der metallischen Umhüllung 11 nachbilden. Die Kanäle 20 können aus vorbestimmten Längen eines kontinuierlichen Streifens flachen Bandmaterials ausgeschnitten sein und anschließend in die beschriebene U-Form gebogen werden. Die restlichen Schenkel der Teile 20 sind mittels eines starren senkrechten Elements oder Schenkels 23 miteinander verbunden, der etwas langer ist als der Gesamtdurchmesser des Leiters und dessen Isolierlage oder Lagen.

-Wie zu erkennen ist, besteht die Querschnittsform jedes

Teils 20 im wesentlichen aus dem Querschnitt eines U-förmigen Kanals mit den Schenkeln 21 und 22, die konkav nach außen gerichtet sind und sich annähernd bis zu einer vertikalen Ebene erstrecken, welche durch den Mittelpunkt der zugeordneten nebenan liegenden Leiter 12 oder 14 erstrecken, welche der offenen Seite des U-Kanals zugewandt ist. Infolgedessen erstrecken sich die Schenkel 21 und 22 von dem vertikalen Schenkel 23 nach jeder Seite dieses Leiters in einem Abstand, der gleich ist dem maximalen Radius des Leiters plus dessen Isolierung. Der Kanal 20, der im Querschnitt starr ist, widersteht den Druckkräften, die auf die Kabelummantelung 11, insbesondere in Richtung senkrecht zur Längsachse des Kabels 10 aufgebracht werden, so daß eine Beschädigung der Leiterisolierung durch derartige Kräfte verhindert wird. Wenn das Kabel an einem Gegenstand, wie beispielsweise einer Bohrung oder einem Motor zur ölrückgewinnung mittels Bändern oder Strapsen befestigt wird, eine Situation, die oft zu einem Zusammendrücken des Kabels führt, wirkt das Band daher mit Außenseite der Bewehrung 11 zusammen und die starren Kanäle schützen davor, daß nach innen gerichtete durchschlagende Kräfte zu den Unterlagschichten oder Isolierschichten übertragen werden.

Die Kanäle 20 sollten auch ein bestimmtes Ausmaß an Biegsamkeit und Flexibilität in zwei Richtungen aufweisen, wodurch es dem Kabel gestattet ist, Biegungen mit großem Radius durchzuführen, die notwendig sind, wenn das Kabel in seine Betriebslage gebracht wird. Dies wird durch eine erste Reihe von Schlitzen 30 (Fig. 2) bewerkstelligt, welche sich nach innen durch jeden der Kanalschenkel 21 und senkrecht durch den Verbindungsschenkel 23 erstrecken und annähernd an der Biegung enden, wo der Schenkel 23 den gegenüberliegenden Schenkel 22 trifft. Die Schlitze 30 weisen in Längsrichtung im wesentlichen einen gleichförmigen Abstand voneinander auf und teilen dabei den

Kanal 20 in hintereinander angeordnete einzelne biegsam miteinander verbundene Kanalteile. In Längsrichtung und abwechselnd zwischen den Schlitzen 30 ist eine zweite und gegenüberliegende Reihe von Schlitzen 31 vorgesehen, die sich senkrecht in den Körper jedes Kanals 20 von dem Schenkel 22 an bis zu der Verbindungsbiegung, an der der Schenkel 21 den Schenkel 2 3 trifft, erstreckt. Die Schlitze 31 weisen in Längsrichtung ebenfalls einen im wesentlichen gleichförmigen Abstand voneinander auf und liegen annähernd in der Mitte zwischen den Schlitzen 30. Auf diese Weise erstrecken sich die Schlitze 30 und 31 abwechselnd jeweils von den Schenkeln 21 und 22 nach innen und führen zu einer größeren Flexibilität der Kanäle 20 in zwei Richtungen in der Hauptebene der Kabelbiegung; das ist eine Ebene, die senkrecht zur Ebene steht, welche durch die Mitte der Kabelleiter 12, 13 und 14 hindurchführt.

Jeder der Leiter 12 und 14 kann aus mehreren Strängen oder aus einem Einkörpermetallstrang betehen, so wie es am besten aus den Fig. 1 und 5 zu erkennen ist, wobei jeder Leiter von einer oder mehreren Lagen einer geeigneten elektrischen Isolierung bedeckt oder umhüllt ist. Zwei derartiger Isolierlagen sind in Fig. 5 dargestellt und jeweils mit den Bezugsziffern 34 und 35 bezeichnet. Diese Lagen 34 und 35 bestehen üblicherweise aus Plastik oder Gummikomponenten, die relativ weich sind, so daß daher deren Oberflächen durch das Reiben oder anderen direkten Kontakt mit den härteren oder steiferen Oberflächen, wie sie für die druckfesten Kanäle 20 verwendet werden, eingeschnitten oder abgescheuert werden. Jedes derartige Einschneiden oder Abscheuern der Leiterisolierung kann die Beschichtungs- und Isoliercharakteristik ernsthaft vermindern.

Wegen der Schlitze 30 und 31, die in die Kanäle 20 eingeschnitten sind, kann es im einzelnen zu scharfen Kanten und Ecken führen, die an der Innenseite der Kanäle 20 gebildet werden, wodurch ein Abrieb des weicheren Isoliermaterials 35 stattfinden kann, welches in direktem Kontakt mit dem Kanal 20 steht, insbesondere dann, wenn der Kanal 20 aus einem Stahl-oder Aluminiumblech besteht.

Um einem derartigen Abrieb vorzubeugen und ihn zu verhindern, ist eine langgestreckte Lage in das offene U jedes Kanals 20 eingelegt. Die Lagen, von denen einer mit der Bezugsziffer 40 bezeichnet ist, haben im wesentlichen flache, sich einander gegenüberliegende Oberflächen und liegen an der inneren Fläche der Schenkel 21 und 23 an und haben die gleiche Erstreckung. Eine halbkreisförmige Randoberfläche 45 ist an der Lage angeformt, um gleiche Form zu bilden wie die zylindrische äußere Isolierlage 35 der Isolierung. Jede Lage 40 ist genügend langgestreckt hergestellt, um die inneren Kanten und Ecken zu überbrücken, die von den Schlitzen 30 und 31 gebildet werden, wodurch diese Ecken vor einem direkten Kontakt mit der Isolierung des Leiterkerns bewahrt werden.

Vorzugsweise sind die Lagen 40 etwas flexibel, damit sie gleichzeitig mit dem darüber liegenden zugeordneten Kanal 20 in Richtungen biegsam sind, welche im wesentlichen senkrecht zur Hauptbiegeachse (d.h. die Längsachse) des Kabels 10 verlaufen. Zur Verwendung bei ölbohrlöchern besteht die Lage 40 vorzugsweise aus einem Material, das gute thermische Leiteigenschaften besitzt, um die Hitze ableiten zu können, die in einer derartigen Umgebung auf das Kabel 10 aufgebracht wird. Das Lagenmaterial sollte relativ glatt sein, damit es an der äußersten Isolierumhüllung 35 gleiten kann, insbesondere während des Biegens

letzterer. Ein geeignetes Material für diese Lage ist Blei/ das eine glatte Oberfläche für ein leichtes Gleiten auf der relativ federnden Isolierlage besitzt und auch gute thermische Gleiteigenschaften aufweist. Es können jedoch auch andere metallische oder nicht-metallische Materialien für diese Lagen verwendet werden. Die Lagen bieten ebenfalls ein gewisses Maß an Schutz für die Isolierung der Leiter gegen den Kontakt und möglichen Angriff von isolierungsmindernden und korrosiven Chemikalien.

Durch Ausbildung jedes druckbeständigen Teils als ein Komposit aus einem flachen Kanal 20 und einer Einlagekomponente 40, welche in den Kanal 20 eingesetzt werden kann, wird die Herstellung des druckfesten Teils erleichtert. Im Falle der Kanäle 20 können die einzelnen Einlagen 40 durch Abschneiden der erforderlichen Länge von einem längeren vorlaufenden Stück geeigneter Länge und Form eines Streifens des Einlagematerials hergestellt werden.

Die Einlagen 40 können in ihren jeweiligen Kanälen fest angeordnet werden, indem schmale Oberflächenbereiche der sich gegenüberliegenden Schenkel 21 und 22 der Kanäle 20 eingesenkt, eingelocht oder nach innen eingeprägt werden, um nach innen vorstehende Vorsprünge oder Haken 46 zu bilden. Die sich gegenüberliegenden Vorsprünge 46 wirken zusammen, um zwischen sich die obere und untere Fläche der Einlage 40 zu greifen, welche in einander zugeordnete Kanalteile eingepreßt werden, wobei ihre konkaven Oberflächen 45 in die gleiche Richtung weisen, wie das Innere des ü des Kanals.

Aus Gründen, die nachfolgend diskutiert werden, wird der zentrale Leiter 13 von einem Paar sich gegenüberliegender Kanäle 20' und einem Paar sich gegenüberliegender Einlagen 40' geschützt, von denen jede

in einem Kanal befestigt ist, vgl. Fig. 1 und 6. Die Kanäle 20' haben ebenfalls im wesentlichen eine U-Form und können aus dem gleichen Material hergestellt sein wie die vorher beschriebenen Kanäle 20. Die sich gegenüberliegenden Einlagen 40' haben eine ähnliche Form wie die Einlage 40 und können aus gleichem Material bestehen, wie die zuvor beschriebenen Einlagen 40. Jede Einlage 40' ist in einem zugeordneten Kanal 20' durch eine Anzahl von Haken 46' fest verankert, welche die gleiche Form und den gleichen Zweck haben wie die zuvor beschriebenen Haken 46.

Der Zentralleiter 13 wird von einer ersten Isolierlage 34' umhüllt, welche üblicherweise den gleichen Aufbau aufweist wie die zuvor beschriebene erste Isolierlage 34. Die Lage 34' wird von einer dünneren Isolierlage 35" bedeckt, welche üblicherweise den gleichen Aufbau besitzt, wie die zuvor erwähnte zweite Lage 35.

Aus dem vorhergehenden ist es ersichtlich, daß die äußere Umhüllung und die Kanalteile dazu dienen, die Leiterisolierung zu schützen und daher das Kabel vor Beschädigungen zu bewahren, die von vertikalem Druck, horizontalen oder seitlichen (Rand)Stößen verursacht werden können, sowie vor Beschädigungen, die von der Dekompressionsexpansion herrühren.

Die vertikalen Schenkel der Kanalteile verstärken die Druckwiderstandskraft in großem Ausmaß, dies gilt selbst dann, wenn die Breite von jedem der vertikalen Kanalschenkel des äußersten Kanalteils lediglich halb so groß ist wie diejenige des zentral angeordneten Kanalteils 20'. Da die Querschnittsdicke der beiden äußeren Kanalteile 20 reduziert sein kann, wird proportional eine größere Isolierung für die Lagen 34 und 35 ermöglicht, welche von dem relativ dünneren Kanalteil 20 umschlossen wird, als

von dem relativ dickeren Kanal 20' eingeschlossen ist, ohne die Gesamtdicke des Kabels 10 merklich zu erhöhen.

Die Extradicke der Isolierung in den Lagen 34 und 35 verglichen mit den Lagen 34' und 35' kann dazu dienen, eine größere Festigkeit oder Widerstandskraft gegen Rand- oder seitliche Stöße vorzusehen, und folglich, wenn der Rand des Kabels 10 eingebeult ist, ist es wahrscheinlicher, daß die effektive Minimaldicke und Integrität der Isolierlagen 34 und 35 umkomprimiert verbleiben. Eine oder mehrere der Isolierlagen können in Längsrichtung oder radial, oder in anderer Weise während verschiedener oder bestimmter Herstellschritte des Herstellprozesses verschoben werden, insbesondere wenn das Kabel 10 umhüllt oder mit einem Metallband bewehrt wird. Demzufolge ist es vorteilhaft, zumindest dem ersten Isoliermaterial 34 der äußeren Leiter 12 und 14 jeweils eine extra Dicke zu verleihen, damit die erforderliche Minimaldicke zumindest der ersten Isolierung stets sichergestellt ist. Ein Dekompressionsriß kann auftreten, wenn die ersten Lagen der Isolierungen 34 und 34' jeweils versuchen, sich aufgrund der Gegenwart von eingeschlossenem komprimierten Gas auszudehnen, üblicherweise trachtet das expandierte Gas danach, die Isolierung von den Leitern nach außen zu drängen, wodurch die zugeordneten Isolierlagen gegen das Bleiende des Kabels 10 und ebenfalls gegen die Bewehrung 11 gepreßt werden.

Im allgemeinen sind jedoch die Horizontalkraftkomponenten dieser erzeugten Kräfte im Kabel ausbalanciert, so daß sich in horizontaler Richtung keine Verschiebung der Isolierung 34 oder 34' ergibt. Jedoch neigen die Komponenten der Kräfte in senkrechter Richtung, das sind die radial gerichteten und daher im wesentlichen senkrecht

zur Längsachse des Kabels 10 gerichteten dazu, die dünneren parallelen Schenkel 21 und 22 der Kanalteile auseinanderzudrängen. In extremen Fällen könnten hohe Radialkraftkomponenten, die von der Dekompression erzeugt werden, diese dünneren Schenkel ausreichend auseinandertreiben, um den Lagen der Kabelisolierung 35 und/oder 34 zu gestatten, um einen geringfügig nach außen verschobenen Schenkel 21 oder 22 eines Kanalteils

20 an dem Rand herumzufließen und in einem solchen Fall einen vollständigen Riß in den Lagen 35 und/oder 34 zu verursachen, wenn die Umhüllung 11 nicht vorhanden wäre. Die Möglichkeit eines Isolierrisses ist am größten für den Zentralleiter 13 und daher übt die Umhüllung 11 keine Gegenhemmung gegen eine Verschiebung nach außen der parallelen Schenkel 21' und 22" der Kanalteile 20 aus. Aus diesem Grund werden die zentralen Kanalteile 20' mit einem dickeren Querschnitt versehen als die äußeren Kanalteile 20. üblicherweise sind die Querschnittsabmessungen der Schenkel 21· oder 22' der Kanalteile 20' doppelt so groß wie jeweils die der Schenkel 21 oder 22 des Teils 20. Die Kanalteile 20, die außen und neben den Außenrändern des Kabelaufbaus 10 angeordnet sind, erhalten wegen der Bandkrümmungen, der Umhüllungsschleifen um die parallelen Schenkel

21 und 22 jedes dieser Kanalteile 20 nach innen gericht tete Hemmkräfte von der Kabelumhüllung her, so daß dies als eine Halteschlaufe gegen eine Auswärtsverschiebung der Schenkel 21 und 22 dient. Aus diesem Grunde ist es nicht erforderlich, diese Kanalteile 20 so dick zu machen wie die Zentralkanalteile 20*, damit sie den gleichen Druckkräften widerstehen können.

Die beschriebene Kabelkonstruktion gestattet einen geringeren Materialverbrauch bei der Herstellung der Kanal-

teile 20, da die Außenumhüllung 11 eine wirksame Hemmung für diese Kanalteile gegen eine Verformung aufgrund der Dekompressionskräfte bietet. Weil die Kanalteile 20
dünner gemacht werden können als das Kanalteil 20',resultiert daraus ein zusätzlicher Nutzeffekt, der darin besteht, daß die Gesamtflexibilität des Kabels 10 vergrößert wird.

Obwohl zwar verschiedene Ausführungsformen gezeigt
worden sind, um die Erfindung zu beschreiben, versteht es sich für den Durchschnittsfachmann, daß verschiedene Änderungen und Variationen durchgeführt werden können, ohne vom Erfindungsgedanken der beigefügten Patentansprüche abzuweichen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

Elektrisches Kabel mit einer Vielzahl von elektrischen Leitern# deren jeweilige Achsen im wesentlichen in einem Abstand und parallel zueinander in einer Ebene angeordnet sind, wobei jeder Leiter einzeln von einer elektrischen Isolierung umgeben ist, gekennzeichnet durch ein erstes und ein zweites getrenntes längliches Teil (20, 20')/ welches jeweils einen ersten Schenkalbereich (21, 21') aufweist, der im wesentlichen parallel zu der einen Ebene liegt und sich in Richtung und neben der äußersten Ober fläche der Isolierung erstreckt und einen einzelnen der Leiter überdeckt, daß die genannten ersten und zweiten Teile {20, 20') jeweils einen zweiten Schenkelbereich (23) aufweisen, der im wesentlichen parallel zu einer zweiten Ebene verläuft, welche ihrerseits im wesentlichen senkrecht zur genannten ersten Ebene steht und welcher zweite Schenkelbereich (23) mit jeweils einem eines ersten Schenkelbereichs verbunden ist,

und daß die zweiten Schenkelbereiche des ersten und zweiten Teils weniger kompressibel in Richtung parallel zur zweiten Ebene sind als das Isoliermaterial auf dem nebenliegenden der Leiter und daß die Querschnittsabmessung des zweiten Schenkelbereichs des ersten Teils größer ist als die Querschnittsabmessung des zweiten Schenkelbereichs des genannten zweiten Teils, und daß eine Umhüllung (11) das erste und das zweite Teil (20, 20') umgibt.
2. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Teil (20, 20") einen dritten Schenkelbereich (22, 22') besitzen,welcher an einem der genannten zweiten Schenkelbereiche (2 3) angeschlossen ist, wobei jeder der dritten Schenkelbereiche sich im wesentlichen parallel zu dem ersten Schenkelbereich (21, 21') erstreckt, welcher einen gemeinsamen zweiten Schenkelbereich besitzt.
3. Kabel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und dritten Schenkelabschnitte (21, 21', 22, 22') sich im wesentlichen in die gleiche Richtung von dem gemeinsamen zweiten Schenkelbereich (23) aus erstrecken, wobei jedes erste und zweite Teil (20, 20') einen U-förmigen Querschnitt besitzt.
4. Kabel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die U-Form des ersten Teils einen im wesentlichen halbkreisförmigen Abschnitt definiert, der einer Randkante des Kabels gegenüberliegt.
5. Kabel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbkreisbereich des ersten Teils einen Abschnitt der elektrischen Isolierung auf einem Leiter umgibt,

der neben der genannten einen Randkante des Kabels verläuft.
6. Kabel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und zweite Teil im Querschnitt steif sind.
7. Kabel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (11) aus einem Metallband besteht, das im wesentlichen schraubenförmig um die genannten Teile (20, 20') und Leiter (12, 13, 14) herumgelegt ist.
8. Kabel nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß drei Leiter (12, 13, 14) und ein Paar erster Teile (20) und ein Paar zweiter Teile (20") vorgesehen sind, daß die ersten Teile die Isolierung einzelner der äußerst liegenden beiden Leiter und das Paar der zweiten Teile (20¹) zumindest zum Teil die Isolierung an sich gegenüberliegenden Abschnitten des innersten Leiters (13) umschließen.
9. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Teil eine größere thermische Leitfähigkeit aufweisen als die elektrische Isolierung der genannten Leiter (12, 13, 14).