DE3445072A1

DE3445072A1 - Ein- oder mehradriges elektrisches energiekabel

Info

Publication number: DE3445072A1
Application number: DE19843445072
Authority: DE
Inventors: Siegfried 3006 Burgwedel Richter
Original assignee: Kabelmetal Electro GmbH
Current assignee: Kabelmetal Electro GmbH
Priority date: 1984-12-11
Filing date: 1984-12-11
Publication date: 1986-06-12

Description

kabelmetal electro

Gesellschaft mit beschränkter Haftung

84-59/N

10. Dez. 1984

Ein- oder mehradriges elektrisches Energiekabel· ..

Die vorliegende Erfindung betrifft ein ein- oder mehradriges elektrisches Kabel, insbesondere in flexibler Ausführung zur Stromversorgung ortsveränderlicher Verbraucher, mit einer über der Seele befindlichen Eewehrung aus einem Geflecht sowie einer darüber angeordneten Umhüllung»

Elektrische Energieübertragungskabel weisen oft über der Seele eine sogenannte Bewehrung auf. Diese z. B. aus Stahlbändern, -drahten oder auch —geflechten bestehenden konzentrischen Lagen haben die unterschiedlichsten mechanischen, aber auch elektrischen Aufgaben zu erfüllen. So ist es Aufgabe einer Bewehrung, die Kabelseele sowie den Kabelmantel vor Beschädigung durch Schlag oder Druck beim Transport oder bei der Verlegung zu schützen, aber auch dafür zu sorgen, daß in diesen Fällen eine erhöhte Zugbeanspruchung nicht zu einer Beschädigung der Kabelseele führt. Darüber hinaus übernimmt aber eine Bewehrung bisweilen auch die Funktion einer Abschirmung, z. B. als sogenannte

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Induktionsschutzbewehrung, um in benachbarten Kabeln oder Anlagen aufgrund von Fehlerströmen Spannungen zu·vermeiden, oder eines Schutzleiters.

Der mechanische- Schutz der Kabelseele ist besonders schwierig auszuführen, wenn die jeweiligen Kabel oder Leitungen ortsveränderliche Verbraucher mit Energie zu versorgen haben. Hierbei sind nämlich die Kabel und Leitungen härtesten , stark wechselnden mechanischen Belastungen ausgesetzt, die nur schwer zu kontrollieren und nicht immer vorhersehbar sind. Hinzu kommt, daß die Bewehrung die Flexibilität der Kabel oder Leitungen nicht oder nur unwesentlich beeinflussen darf. Solche Fälle sind beispielsweise Versorgungsleitungen für Kräne, Hebezeuge, Bagger und dergleichen, aber auch Kabel für ortsveränderliche Bergbaugeräte, an die besondere Forderungen z. B. hinsichtlich ihrer Reißfestigkeit bei hoher Flexibilität gestellt werden. So werden solche Versorgungsleitungen im Betrieb ständig auf- und abgetrommelt, über Rollen umgelenkt oder sonst wie zwangsläufig geführt. In der üblichen Ausführung werden daher die Kabel oder Leitungen mit Metallbewehrungen, etwa in Form konzentrischer Drahtlagen über der Seele, ausgestattet, oder sie werden beispielsweise mit Fasergeflechten versehen, die auch bei starker mechanischer Beanspruchung eine Überbeanspruchung von Leitern und Seele vermeiden sollen.

Während FasergefLedite zwar hohe Reißfestigkeit aufweisen, also Beanspruchungen in Achsrichtung äuszuhalten in der Lage sind, wirken sie nicht gegen Stoßbeanspruchungen in radialer Richtung, so daß für besonders hoch beanspruchte flexible Kabel noch immer Stahldrahtbewehrungen im Einsatz sind. Nachteilig hierbei ist, daß bei starken Biegebeanspruchungen einzelne Stahldrähte z. B. eines Stahldrahtgeflechts brechen und ihre Enden nach außen oder in die Kabelseele eindringen und Kurzschlüsse verursachen können. Die Drahtlage kann zwar durch eine Bebänderung z. B. aus einem flammenwidrigen Glasseidenband überdeckt sein, solche Glasseidenbänder erfüllen infolge ihrer bekannten Brüchigkeit jedoch nicht immer die gestellten Forderungen, ganz abgesehen davon, daß der oberhalb der Bebänderung befindliche

Kunststoffmantel nur lose über der Bewehrung angeordnet ist und bei Biegebeanspruchungen des Kabels oder der Leitung leicht aufschiebt.

Man hat auch bereits Geflechte aus einer Mischung von Stahl- Und Kupferdrähten hergestellt. Nachteilig hierbei ist, daß mit steigender Zugfestigkeit, d. h. wachsendem Stahlanteil und wachsender Stahlfestigkeit, die Flexibilität des Kabels oder der Leitung zu wünschen übrig läßt und zu dem das Gewicht ansteigt.

Der Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu finden, Schaden an Bewehrungen bei Kabeln und Leitungen durch stark wechselnde mechanische Beanspruchung weitgehend zu unterbinden.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß die Flechtstränge des Geflechtes elektrisch leitende metallische Drähte sowie nichtmetallische Fäden hoher Zugfestigkeit sind. Die Qualität und Lebensdauer eines so aufgebauten Kabels oder einer Leitung wird dadurch wesentlich erhöht. Der Ersatz der bekannten Stahldrähte durch nicht metallische'Fäden hoher Reißfestigkeit vermeidet durch Drahtbrüche hervorgerufene Kurz-. Schlüsse im Kabel.. Die nach der Erfindung hergestellten Kabel oder Leitungen, beispielsweise GummiSchlauchleitungen, sind bei gleicher.Zugfestigkeit und Leitfähigkeit im Geflecht wesentlich flexibler und leichter, ggf. auch geringer im Außendurchmesser, als Leitungen mit den bekannten Stahl-Kupfer-Geflechten.

In Durchführung der Erfindung hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn die nichtmetallischen Fäden hoher Zugfestigkeit Kunststoffäden auf Basis aromatischer Homo- oder Copolyamide, oft auch als Polyaramide bezeichnet, sind, die unter dem Handelsnamen "Kevlar" vertrieben werden.

Die elektrisch leitfähigen metallischen Drähte werden zweckmäßig wegen der geforderten hohen Leitfähigkeit aus Kupfer oder Aluminium bestehen, sie können aber auch aus deren Legierungen hergestellt sein.

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Als zweckmäßig hat es sich ferner erwiesen, wenn in Weiterführung der Erfindung die Flechtstränge unterschiedlichen Materials im Geflecht jeweils in wechselnden Richtungen verlaufen. So können z. B. .die Kupferdrähte und die isolierenden Fäden sowohl rechtswie linksherum geführt sein, man kann aber auch so vorgehen, daß die Metalldrähte z. B. nur links und die Isolierfäden nur rechts herum geführt sind.

Die Flechtstränge selbst können" entweder aus normalen gefachten Fäden oder Drähten bestehen, oder sie sind in Durchführung der Erfindung zu Litzen gewürgt oder verseilt. Mehrere solcher Litzen können dann wiederum gefacht sein, so daß ein Geflechtstrang z. B. aus zwei oder drei Litzen besteht.

Abweichend hiervon kann es mitunter auch zweckmäßig sein, die metallischen Flechtstränge aus Drähten aufzubauen, die auf einen isolierenden Kern aufgeseilt oder aufgeflochten sind. Statt der metallischen Drähte haben sich auch metallische Bänder, etwa Kupferbänder als vorteilhaft erwiesen.

Die isolierenden Fäden hoher Zugfestigkeit können in Weiterführung der Erfindung unbehandelte, aber auch mit einem Klebemittel behandelte Fasern sein. Solche Klebmittel dienen zur Erhöhung der Zerreißfestigkeit eines Faserbündels und/oder zur besseren Haftung, wenn solche Faserbündel in Kunststoffe oder Gummimischungen eingebettet werden. Dem gleichen Zweck können bei Durchführung der Erfindung auch zusätzliche, vorzugsweise leitfähige Hüllen dienen, die auf die Flechtstränge aufgebracht werden.

Bei der Konstruktion des Geflechtes nach der Erfindung ist darauf zu achten, daß die leitfähigen Anteile sich genügend oft in kurzen Abständen kreuzen, damit über die ganze Länge die zugeordnete elektrische Funktion, etwa als Überwachungsleiter, erfüllt wird. Hierzu kann es oft vorteilhaft sein, über und/oder unter dem Geflecht leitfähige Schichten, z. B. leitfähige Bänder, anzuordnen

Nach der Erfindung aufgebaute Kabel sind besonders für den Einsatz unter erschwerten Bedingungen geeignet, beispielsweise für

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die Energieversorgung' im Bergbau» Hier verursachen Kabelschäden_Y die ein Auswechseln der Kabel erforderlich machen, hohe Kosten, so daß Kabel hoher Qualität und langer Lebensdauer verlangt werden. Ein nach der Erfindung aufgebautes Kabel mit einem aus Kupferdrähten und nichtmetallischen Fäden hoher Zugfestigkeit · bestehendes Geflecht liefert hierzu einen wesentlichen Beitrag.

Die Erfindung sei anhand des in der Fig. als Ausführungsbeispiel dargestellten Mittelspannungskabels näher erläutert.

Die als Litzenleiter ausgebildeten Leiter 1 des Kabels, die zur Erhöhung der Flexibilität mit kleiner Schlaglänge im Gleichschlag verseilt sind und dem Energietransport dienen, sind von der Isolierung 2, z. B. aus einem Natur- oder Synthesekautschuk oder auch aus einem sogenannten thermoplastischen Kautschuk umgeben. Im Falle eines MittelspannungskabeIs trägt der Leiter 1 die sogenannte innere Leitschicht 3, für Niederspannungskabel oder -leitungen erübrigt sich diese aus elektrischen Gründen vorgesehene Leiterglättung. .—.. . ,

Oberhalb der Isolierung befindet sich die mit der Isolieroberfläche fest verschweißte,, sofern es sich um Mittelspannungskabel handelt, oder nur "lose" aufextrudierte äußere Leitschicht 4, sofern Niederspannungskabel oder -leitungen nach der Erfindung ausgebildet werden. Die Leitschicht selbst kann z. B. aus einem durch Rußzusatz leitfähigen Ethylen-Vinylacetat-Copolymer bestehen.·

Mit 5 sind aus einem Litzenleiter 6 und einer leitfähigen Umhüllung 7 bestehende Schutz- oder Überwachungsleiter bezeichnet. Die zur Rundung der Seele dienenden Beiläufe 8 bestehen z. B. aus einem Gummi oder aus gummiähnlichem Material.

Zur Verbesserung der Flexibilität und Erhöhung der Betriebssicherheit sind die Freiräume in der Seele, d. h. die Zwickel zwischen den Energieadern, den Schutzleitern, Beiläufen und

dergleichen mit einem ζ. B. mit 2 Gew.-% Weichmacher angeölten Graphit 9, das beim Einbringen rieselfähig ist und eine gute Haftfähigkeit aufweist, angefüllt. Umschlossen wird die Seele von einem leitfähigen Faservlies 10, das zweckmäßig auf der der Seele zugekehrten Seite glatt ist, um eine Bewegungsmöglichkeit der Seele zu gewährleisten.

Der sogenannte Innenmantel 11, beispielsweise aus einer vernetzten Gummimischung, umschließt die Kabelseele. Darüber ist, gegebenenfalls nach einer Bandbewicklung aus einer geeigneten Kunststoffolie, ein mechanisch hochfestes Geflecht 12 angeordnet. • Es besteht nach der Erfindung aus Kupferdrähten und nichtmetallischen Fäden hoher Zugfestigkeit.

Das Geflecht 12 wird umschlossen von dem Mantel 13, beispielsweise aus einem Chloropren-Kautschuk. Dieser Mantel kann einschichtig aufgebaut sein, er kann aber auch, wie dargestellt, aus zwei Schichten, nämlich 14 und 15, bestehen.

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Claims

kabelmetal electro

Gesellschaft mit beschränkter Haftung

84-59/N

10. Dez. 1984

Patentansprüche

1. Ein- oder mehradriges elektrisches Kabel, insbesondere in flexibler Ausführung zur Stromversorgung ortsveränderlicher Verbraucher, .mit einer über der Seele befindlichen Bewehrung aus einem Geflecht sowie einer darüber angeordneten Umhüllung, dadurch gekennzeichnet, daß die Flechtstränge des Geflechtes elektrisch leitende metallische Drähte sowie nichtmetallischen Fäden hoher Zugfestigkeit sind.

2. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtmetallischen Fäden hoher Zugfestigkeit Kunststoffäden auf Basis aromatischer Homo- oder Copolyamide sind.

3. Kabel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen Drähte aus Kupfer, Aluminium oder deren Legierungen bestehen.

4. Kabel nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß dia Flechtstränge unterschiedlichen Materials im Geflecht jeweils in wechselnden Richtungen verlaufen,

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5. Kabel nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Flechtstränge unterschiedlichen Materials im Geflecht jeweils in einer Richtung verlaufen.

6. Kabel nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch qekennzeichnet, daß die metallischen oder nichtmetallischen

Flechtstränge aus gefachten Drähten oder Fäden bestehen.

7. Kabel nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen oder nichtmetallischen
Flechtstränge aus zu Litzen verwürgten oder verseilten Drähten oder Fäden bestehen.

8. Kabel nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen Flechtstränge aus auf einem isolierendem Kern aufgeseilten oder aufgeflochtenen Drähten bestehen.

9. Kabel nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen Flechtstränge aus um einen isolierenden Kern herumgewickelten metallischen Bändern bestehen.

10. Kabel nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch ge— kennzeichnet, daß die nichtmetallischen Fäden hoher Zugfestigkeit mit einem Klebemittel behandelt sind.

11. Kabel nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet , daß die Flechtstränge von einer zusätzlichen
Hülle, vorzugsweise einer leitfähigen Hülle, umgeben sind.

12. Kabel nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß über und/oder unter dem Geflecht leitfähige Schichten angeordnet sind.