DE3516707A1

DE3516707A1 - Single-core or multi-core heatable electric cable

Info

Publication number: DE3516707A1
Application number: DE19853516707
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl.-Ing. 3013 Barsinghausen Madry
Original assignee: Kabelmetal Electro GmbH
Current assignee: Kabelmetal Electro GmbH
Priority date: 1983-11-12
Filing date: 1985-05-09
Publication date: 1986-11-13

Abstract

For heating electric cables or lines, use is made of wires or strips which are arranged in a layered structure, can be magnetised by the flow of a current and the Curie point of which is up to 50 DEG C above the embrittlement temperature of the insulating or sheathing materials.

Description

kabelmetal electroKabelmetal electro

Gesellschaft mit beschränkter HaftungCompany with limited liability

85-14/EL 8. Mai 198585-14 / EL May 8, 1985

Ein- oder mehradriges beheizbares elektrisches Kabel (Zusatz zu Patent (Anmeldung P 33 41 086.0)) Single or multi-core heated electrical cable (addendum to patent (application P 33 41 086.0))

Gegenstand des Hauptpatentes ist ein ein- oder mehradriges mit extrudierbaren Werkstoffen auf der Basis von Thermoplasten, Elastomeren oder thermoplastischen Kautschuken ummanteltes und/oder solche Werkstoffe im Schichtenaufbau enthaltendes elektrisches Kabel, insbesondere zum Anschluß an ortsveränderliche Verbraucher, das elektrisch beheizbar ist. Diese Möglichkeit erweitert den Einsatzbereich von mit extrudierbaren Werkstoffen auf der Basis von Gummi- oder Kunststoff ummantelten und/oder solche Werkstoffe im Schichtenaufbau enthaltenden elektrischen Kabeln wesentlich. Je nach äußeren Umgebungstemperaturen und Betriebszustand/des Kabels selbst, Entstehung von Verlustwärme oder nicht, kann die zusätzliche Heizung und damit eine Temperierung des Kabels und vor allem der äußeren Kunststoffschichten wirksam werden.The subject of the main patent is a single or multi-core with extrudable materials based on thermoplastics, Elastomers or thermoplastic rubbers coated and / or containing such materials in a layer structure electric cable, in particular for connection to portable consumers, which can be heated electrically. This possibility expands the area of application of materials sheathed with extrudable materials based on rubber or plastic and / or electrical cables containing such materials in the layer structure are essential. Depending on the external ambient temperatures and operating status / of the cable itself, generation of heat loss or not, the additional heating and so that a temperature control of the cable and especially the outer plastic layers become effective.

Diese Kabel sind deshalb besonders geeignet in den Fällen, bei denen aufgrund der äußeren Bedingungen mit Gummi oderThese cables are therefore particularly suitable in those cases in which due to the external conditions with rubber or

Kunststoff, also extrudierbaren Werkstoffen, isolierte Kabel zeitweise oder ständig Temperaturen von - 25 C und tiefer ausgesetzt sind. Beispielweise in Kältezonen der Erde oder TiefKühlanlagen, wo elektrische Kabel zur Versorgung und Steuerung ortsveränderlicher Geräte und Einrichtungen benötigt werden, etwa für Transportgeräte, Bagger, Lade- oder Räumgeräte im Tagebau, unterliegen solche Kabel extremen Belastungen, da die Unterkühlung im bewegten bzw. bewegbaren Zustand erfolgt. Sind die zu versorgenden Geräte oder Einrichtungen abgeschaltet, kann nicht einmal die Verlustwärme des Kabels für eine gewisse Temperierung sorgen. Diese Kabel verspröden bzw. verhärten und können dann nicht bewegt werden, ohne daß die Isolier- und Mantelwerkstoffe brechen und somit das Kabel zerstört wird.Plastic, i.e. extrudable materials, insulated cables temporarily or permanently at temperatures of - 25 C and lower are exposed. For example in cold areas of the earth or deep-freeze systems, where electrical cables for supply and Control of portable devices and facilities are required, for example for transport devices, excavators, loading or clearing devices In opencast mining, such cables are subject to extreme loads, since the subcooling takes place in the moving or movable state. If the devices or facilities to be supplied are switched off, even the heat loss from the cable cannot for a certain amount of time Provide temperature control. These cables become brittle or harden and can then not be moved without breaking the insulating and sheath materials and thus destroying the cable.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine weitere Verbesserung elektrisch beheizbarer Kabel . Gemäß der Erfindung sind zu diesem Zweck im Schichtenaufbau des Kabels durch den elektrischen Strom magnetisierbare Drähte oder Bänder angeordnet, deren Curie-Punkt bis zu-50° C über der Versprödungstemperatür der im Schichtenaufbau befindlichen Isolier- oder Mantelwerkstoffe liegt. Diese Maßnahme bewirkt eine selbsttätige Beheizung gerade in den Fällen, wo die Umgebungstemperaturen so niedrig liegen, daß beim Biegen der Kabel durch Bruch der Isolier- und Mantelwerkstoffe mit dauerhaften Schäden gerechnet werden muß. Die selbsttätige Heizung schaltet ab, sobald ansteigende Temperaturen eine Beheizung des Kabels überflüssig machen.The present invention relates to a further improvement in electrically heated cables. According to the invention are to For this purpose, wires or bands that can be magnetized by the electric current are arranged in the layer structure of the cable, their Curie point up to -50 ° C above the embrittlement temperature the insulating or sheathing materials in the layer structure. This measure causes automatic heating especially in those cases where the ambient temperatures are so low that when the cable is bent, the Insulating and sheathing materials are expected to cause permanent damage must become. The automatic heating switches off as soon as the temperature rises and the cable does not need to be heated do.

Als für die Zwecke der Erfindung geeignete Materialien haben sich Drähte oder Bänder mit einem Kern aus einer Eisenlegierung erwiesen. Um besonders wirksam zu sein, ist der Kern dieser Drähte oder Bänder von einer elektrisch gut leitenden Hülle z. B. aus Kupfer oder Aluminium umgeben, die als kurzgeschlossene Sekundärwicklung dient.Suitable materials for the purposes of the invention are wires or tapes with a core made of an iron alloy proven. In order to be particularly effective, the core of these wires or tapes is of a highly electrically conductive one Cover z. B. surrounded by copper or aluminum, which serves as a short-circuited secondary winding.

Die nach der Erfindung verwendeten Drähte oder Bänder sind in der Leitung zweckmäßig in Form einer zum Leiter konzentrischen Lage angeordnet, wobei im Falle eines Mehrleiterkabels jedemThe wires or tapes used according to the invention are expediently in the form of a line concentric to the conductor Layer arranged, each in the case of a multi-conductor cable

einzelnen Leiter eine konzentrische Lage zuzuordnen ist, damit die Magnetisierung und damit Aufheizung der verwendeten Drahte oder Bänder im zum Leiterstrom konzentrischen Feld störungsfrei erfolgen kann.A concentric position is to be assigned to the individual conductors, so that the magnetization and thus the heating of the wires used or bands in the field concentric to the conductor current can take place without interference.

Die konzentrische Lage kann in Weiterführung der Erfindung aus mäanderförmig verlegten Drähten bestehen, wobei der Umschlingungswinkel sowie die Schlaglänge an die Erfordernisse angepaßt werden kann. Die konzentrische Lage kann aber auch aus einer offenen Drahtwendel bestehen, die um die stromführenden Leiter im einzelnen herumgelegt ist.In a continuation of the invention, the concentric layer can consist of wires laid in a meandering manner, the angle of wrap as well as the lay length can be adapted to the requirements. The concentric position can also be from consist of an open wire coil, which is wrapped around the current-carrying conductor in detail.

Eine andere Möglichkeit der Ausbildung der zum Leiter konzentrischen Lage ist die, wenn diese Lage aus einem Geflecht aus magnetisierbaren Drähten oder Bändern sowie isolierenden Fäden hoher Zugfestigkeit besteht. Hierfür bekannte Materialien sind z. B. Polyamide oder Polyaramide. Die hochzugfesten Fäden übernehmen in diesen Fällen gleichzeitig den mechanischen Schutz der magnetisierbaren Drähte, wenn das Kabel im Betrieb hohen Zug- und/oder Biegewechselspannungen ausgesetzt ist.Another possibility of training the concentric to the head The position is when this position consists of a mesh of magnetizable wires or strips as well as insulating threads high tensile strength. Materials known for this purpose are e.g. B. polyamides or polyaramids. The high tensile strength threads take over in these cases the mechanical protection of the magnetizable wires at the same time when the cable is high during operation Is exposed to alternating tensile and / or bending stresses.

Maßgebend für die Effektivität der durch die Drähte oder Bänder nach der Erfindung möglichen Temperierung des Kabels ist die Beeinflussung z. B. durch den Leiterbetriebsstrom bzw. durch das von diesem erzeugte magnetische Feld. Von besonderem Vorteil ist es deshalb in Durchführung der Erfindung, wenn die Drähte oder Bänder unmittelbar über den stromführenden Leitern angeordnet bzw. in den Leitern selbst integriert sind. Das gilt in gleicher Weise für elektrische Ein- und Mehrleiterkabel.The decisive factor for the effectiveness of the temperature control of the cable made possible by the wires or bands according to the invention is the Influencing z. B. by the conductor operating current or by the magnetic field generated by this. Of particular advantage It is therefore in the implementation of the invention if the wires or tapes are directly above the current-carrying conductors are arranged or integrated in the ladders themselves. This also applies to single and multi-core electrical cables.

Als Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt die Fig. ein flexibles gummiisoliertes Energiekabel in Form einer sog. Leitungstrosse.As an embodiment of the invention, the figure shows a flexible rubber-insulated power cable in the form of a so-called. Wire rope.

Über dem Kern 1 sind die drei Hauptadern 2 verseilt. Diese Adern bestehen aus dem aus Einzeldrähten aufgebauten Leiter 3, der Isolierung 4 sowie einer äußeren Leitschicht 5. Die innere Leitschicht 6 sorgt für eine Vergleichmäßigung des elektrischen Feldes in Leiternähe.The three main cores 2 are stranded above the core 1. These cores consist of conductor 3 made up of individual wires, the insulation 4 and an outer conductive layer 5. The inner conductive layer 6 ensures that the electrical properties are evened out Field near the ladder.

Die Schutzleiter 7, in den Zwickeln der Hauptadern 2 angeordnet, bestehen aus dem Leiter 8 mit einer darüber aufgebrachten Leitschicht 9. Mit 20, 21 und 22 sind in dem von den Hauptädern 2 und den Schutzleitern 7 gebildeten Zwickel ange-5 ordnete Steueradern oder auch nur Füllstränge bezeichnet, wobei letztere lediglich der Rundung dienen.The protective conductor 7, arranged in the interstices of the main cores 2, consist of the conductor 8 with an applied over it Conductive layer 9. 20, 21 and 22 are in the gusset formed by the main wheels 2 and the protective conductors 7 ordered control cores or just filling strands, the latter only being used for rounding.

Zur selbsttätigen Heizung des dargestellten elektrischen Kabels enthalten die Hauptadern 2 beispielsweise innerhalb der äußeren Drahtlage ein oder mehrere Bündel 16 aus den magnetisierbaren Drähten. Diese Bündel 16 laufen, in Kabellangsrichtung gesehen, in Form einer offenen Wendel um den stromführenden Leiter 3 herum.For automatic heating of the electrical cable shown, the main wires 2 contain, for example, inside the outer one Wire layer one or more bundles 16 from the magnetizable wires. These bundles 16 run, viewed in the longitudinal direction of the cable, in the form of an open helix around the current-carrying conductor 3.

Der Innenmantel 15 wird von einer Bandierung 17 überdeckt, daran schließt sich der Außenmantel 19 an, der den Kälteeinflüssen unmittelbar ausgesetzt ist.The inner jacket 15 is covered by a banding 17, followed by the outer jacket 19, which protects against the effects of cold is immediately exposed.

Abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel können die Drähte 16 auch an anderer Stelle im Kabel angeordnet sein. Entscheidend ist, daß die Beeinflussung durch den Betriebsstrom ausreichend hoch ist, um eine solche Zusatzheizung in Gang zu setzen.In a departure from the exemplary embodiment shown, the wires 16 can also be arranged elsewhere in the cable. It is crucial that the influence of the operating current is high enough to set such additional heating in motion.

Diese Anordnung der Heizdrähte oder -elemente läßt eine ausreichende Temperierung zu. Ein Biegen und Bewegen des Kabels auch bei niedrigen Temperaturen ohne Gefahren für die- Gummi- und Kunststoffschichten ist damit gewährleistet. Negative Einflüsse auf die Flexibilität und Trommelbarkeit des Kabels sind nicht zu befürchten.This arrangement of the heating wires or elements leaves a sufficient Temperature control too. Bending and moving the cable even at low temperatures without endangering the rubber and plastic layers are guaranteed. There are negative influences on the flexibility and reeling ability of the cable not to fear.

Als magnetisierbare Drähte oder Bänder für die Zwecke der Erfindung dienen beispielsweise solche, die wie folgt aufgebaut sind:As magnetizable wires or tapes for the purposes of the invention serve, for example, those that are structured as follows:

100 Teile Fe100 parts of Fe

35 - 45 Teile Ni35 - 45 parts Ni

2-5 Teile Cr2-5 parts of Cr

0,5-0,2 Teile Si _r 0.5-0.2 parts of Si _r

oföß^·- - "5 -oföß ^ · - - "5 -

Abweichend von dem in der Fig. dargestellten Ausführungsbeispiel kann es oft besonders vorteilhaft sein, drei koaxiale Kabel aus einem flexiblen Kupferleiter, einer dünnen Isolierung sowie einer Umhüllung aus magnetisierbaren Drähten oder Bändern in den Außenzwickeln (20,21,22) des zu beheizenden Kabels anzuordnen. Durch die flexiblen Cu-Leiter fließt der "Heizstrom", die magnetisxerbare Umhüllung wirkt nur örtlich. Die drei Kupferleiter sind am fernen Ende im Stern geschaltet, am nahen Ende erfolgt die Einspeisung über eine Fremdstromquelle. Damit ist eine Beheizung gegeben, die unabhängig vom Hauptleiter-Strom wirkt und nur örtlich eingeschaltet ist.In contrast to the embodiment shown in the figure, it can often be particularly advantageous to have three coaxial Cable made of a flexible copper conductor, a thin insulation as well as a sheath made of magnetizable wires or tapes in the outer gussets (20,21,22) of the one to be heated Arrange the cable. The "heating current" flows through the flexible Cu conductor, the magnetizable cover only has a local effect. The three copper conductors are star-connected at the far end; at the near end, they are fed in via an external power source. This provides heating that works independently of the main conductor current and is only switched on locally.

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Claims

kabelmetal electro limited liability company 85-14 / EL May 8, 1985 claims

1.Single or multi-core electric cable with extrudable materials based on thermoplastics, elastomers or thermoplastic rubbers and / or containing such materials in a layer structure, in particular for connection to portable consumers, which can be electrically heated, according to patent ... : (Annu P 33 41 086.0), characterized in that wires or tapes which can be magnetized by the electric current are arranged in the layer structure of the cable, their. Curie point is up to - 50 C above the embrittlement temperature of the insulating or sheathing materials in the layer structure.

2. Cable according to claim 1, characterized in that the wires or bands are arranged in the form of a position concentric to the E, pus.

3. Cable according to claim 1 or 2, characterized in that the concentric layer consists of wires laid in a meander shape.

4. Cable according to claim 1 or 2, characterized in that

the concentric layer consists of an open wire helix.

5. Cable according to claim 1 or 2, characterized in that the concentric layer consists of a braid of magnetizable wires or bands and insulating threads of high tensile strength.

6. Cable according to claim 1 or one of the following, characterized in that the wires or tapes are arranged directly above the current carrying conductors.

7. Cable according to claim 1 or one of the following, characterized in that the magnetizable wires are arranged individually or as a bundle within the main cores carrying the operating current.

8. Cable according to claim 1 or one of the following, characterized in that coaxial lines made of a flexible copper conductor, an insulation and an overlying sheath made of magnetizable wires or tapes are arranged in the outer gussets of the cable.

9. Cable according to claim 8, characterized in that the flexible copper conductor is fed from an external power source.