DE3630918A1 - Laengswasserdichtes leiterseil fuer elektrische energiekabel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein längswasserdichtes, aus mitein­ ander verseilten oder verwürgten Einzeldrähten bestehendes Leiterseil für elektrische Energiekabel, bei dem die Zwickel zwischen den Einzeldrähten mit einer dichtenden Masse gefüllt sind.

In der Nachrichtenkabeltechnik ist es bereits seit langem bekannt, durch Abstopfen der Kabelseele die Längsausbrei­ tung von gegebenenfalls eingedrungenem Wasser zu verhindern bzw. auf einen eng begrenzten Raum einzuschränken. Der Ein­ satz von kunststoffisolierten Adern in dieser Technik, bei denen die Gefahr der axialen Ausbreitung von Feuchtigkeit besonders groß ist, führte dann im Laufe der Zeit zu vielen Vorschlägen zur Abdichtung der Kabelseele. So ist es z. B. bekannt (DE-OS 14 90 621), in die Seele eines Nachrichten­ kabels unter der Einwirkung von Feuchtigkeit quellende Materialien einzubringen. Diese quellfähigen Stoffe können als Pulver oder in Gelform eingebracht werden, sie können aber auch in Form von Strängen oder Fäden oder sogar als Folien in der Kabelseele angeordnet sein. In diesem Zusammen­ hang war auch bereits vorgeschlagen, diese quellfähigen Stoffe nicht kontinuierlich in die Kabelseele einzubringen, sondern lediglich in größeren Abständen.

Solche quellfähigen Massen sind zwar für die Nachrichten­ kabeltechnik in jeder Form geeignet, sie können aber dann nicht mehr Einsatz finden, wenn, wie bei Leiterseilen von Hochspannungskabeln, im Bereich der Stopfstelle zumindest mit erhöhten Temperaturen im Betrieb und bei Kurzschlüssen zu rechnen ist. Diese können nämlich zu einem Zersetzen und damit zu einem Gasen der abstopfenden Massen führen, so daß es zu Schäden in der an sich hochspannungsfesten Isolierung kommt.

Man hat zwar auch bereits (DE-OS 25 25 934) in der Seele von Nachrichtenkabeladern unter der Einwirkung von Luftfeuchtig­ keit vulkanisierende Silicongummiarten eingebracht, die für eine Abstopfung sorgen sollen. Die Anwendung in dieser Form für Hochspannungskabel führt jedoch zu montagetechnischen Schwierigkeiten beim Herstellen von Muffen oder Verbindungs­ stellen, da die Querleitfähigkeit zwischen den einzelnen Leitelementen nicht mehr gewährleistet ist. Zwar wird bei diesem bekannten Verfahren auch bereits auf eine blockweise Anbringung von Silicongummi in der Seele des Nachrichten­ kabels hingewiesen, diese sollen jedoch in regelmäßigen Ab­ ständen von einem Meter über eine Länge von zehn Zentimeter für die Längsabstopfung sorgen. Eine solche Konstruktion ist jedoch für den Einsatz bei solchen elektrischen Leiterelementen, die unisoliert zu einem Verband zusammengefaßt sind, wegen der bei der Muffen- oder Verbindungstechnik auftretenden Montage­ probleme ebenfalls nicht geeignet.

Um hier Abhilfe zu schaffen, ist es bereits bekannt (DE-AS 21 54 749), den als Litzenleiter ausgebildeten Innen­ leiter eines Hochspannungskabels in regelmäßigen Abständen mit einem geschlossenen Querschnitt aus metallischem Mate­ rial zu versehen. Diese Abschottung geschieht im wesentlichen dadurch, daß der Innenleiter in regelmäßigen Abständen, z. B. von dreißig Meter Länge, verschweißt oder verlötet wird. Abgesehen von dem hierbei notwendigen hohen Aufwand be­ deutet die Festlegung der einzelnen Drähte des Innenleiters an den Stopfstellen, daß im Raum zwischen jeweils zwei Stopf­ stellen mit einem Aufkorben der verseilten Elemente ge­ rechnet werden muß, wenn das Kabel während der Herstellung oder bei der Montage erhöhten Biegebeanspruchungen ausge­ setzt wird.

Durch die verhinderte Längsbewegung der verseilten Einzel­ drähte an dieser Abschottungsstelle ist das Widerstands­ moment gegen Biegen an dieser Stelle wesentlich größer als am ungestopften Teil. Dadurch knickt das Kabel bevorzugt an den Rändern der Schottungsstelle bei Biegebeanspruchung; eine Überbeanspruchung dieser Stelle bis zum Bruch des durch die vorausgegangene Temperaturbehandlung während des Lötens schon geschwächten Leiterseiles kann die Folge sein.

Eine andere bereits vorgeschlagene Möglichkeit der Längs­ abdichtung von Leiterseilen besteht darin, in Abständen im Leiterseil Stopfen aus einem vernetzten gummielastischen Material anzuordnen, deren Länge klein gegen den axialen Abstand der über die Länge aufeinander folgenden Stopfen ist (DE-OS 28 08 438). Probleme ergeben sich hier insbe­ sondere durch die erforderliche Oberflächenreinigung des Leiterseiles nach dem Stopfvorgang.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Leiterseil für elektrische Energie­ kabel zu schaffen, das gute Biegeeigenschaften besitzt und nicht zu mechanischen Beschädigungen der Leitschichten oder der Isolierung führt, dennoch aber den in neuerer Zeit auch bei elektrischen Energiekabeln gestellten Forderungen nach einer Längswasserdichtigkeit gerecht wird. Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch daß mindestens ein Einzeldraht des Leiterseiles ein gegenüber den übrigen Einzeldrähten isolierter Einzeldraht ist, dessen über den Querschnitt der unisolierten Einzeldrähte hinausragender Isolierstoffanteil die Zwickel zwischen den Einzeldrähten des Leiterseiles ausfüllt. Ein solches Leiterseil ist im Sinne der gestellten Forderungen längswasserdicht, es ist daher auch für die Verwendung bei Unterwasserkabeln ge­ eignet. Durch Muffenschaden beispielsweise eingedrungene Feuchtigkeit ist durch die Erfindung an der Längsausbreitung im Kabel gehindert, der Schaden bleibt örtlich begrenzt.

Für die Erfindung ist wesentlich, daß das für die Abdich­ tung oder Abstopfung des Leiterseiles benötigte Material von einem oder mehreren der Einzeldrähte mit in den Verseil­ verband des Leiterseiles eingebracht wird, die Stopfung also kontinuierlich sich über die gesamte Kabellänge er­ streckt. In diesem Zusammenhang hat es sich in Durchführung der Erfindung als besonders zweckmäßig erwiesen, wenn der oder die isolierten Einzeldrähte einen gegenüber den übrigen Einzeldrähten des Leiterseiles verminderten Leit­ querschnitt aufweisen. Auf diese Weise ist es problemlos möglich, das Abdichtmaterial in den Verseilverband einzu­ bringen.

Als Dichtmaterial können die in der Kabeltechnik üblichen isolierenden, vor allem aber auch die durch Rußzusatz leit­ fähigen Materialien Verwendung finden. So haben sich beispiels­ weise durch Rußzusatz leitfähige Homo- oder Copolymere des Ethylens als vorteilhaft erwiesen, die durch Extrusion auf den oder die Einzeldrähte verminderten Querschnitts aufge­ bracht werden. Ebenso können thermoplastische Kautschuke oder Elastomere eingesetzt werden, sofern letztere bei der Herstellung des Leiterseiles noch fließfähig, also noch nicht vernetzt sind.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich dann, wenn der oder die isolierten Einzeldrähte von einer Hülle aus einem nach Aufpfropfen von Organosilanen durch Feuchtigkeitseinwirkung vernetzbaren thermoplastischen oder elastomeren Material umgeben sind. Werden nämlich der oder die mit dem noch unvernetzten, also noch thermo­ plastischen Material, isolierten Einzeldrähte in den Ver­ seilverband des Leiterseiles eingeführt und bei der Ver­ seilung und anschließenden Verdichtung das miteingebrachte Isoliermaterial in den Zwickelräumen des Leiterseiles ver­ teilt, dann reicht in der Regel die Luftfeuchtigkeit bereits aus, zumindest eine Teilvernetzung der Dichtmasse im ver­ teilten Zustand herbeizuführen. Hierdurch wird die Stand­ festigkeit der Dichtmasse auch bei erhöhten Betriebstempe­ raturen erhöht.

Neben der Extrusion der Isolierung des oder der Einzeldrähte ist es auch möglich, das zu Dichtungszwecken verwendete Material in Form einer Bebänderung aufzubringen oder als Beschichtung im Wirbelbett mit anschließender Sinterung. Auf jeden Fall ist sicherzustellen, daß das auf einem oder mehreren Einzeldrähten in den Verseilverband eingebrachte Material spätestens beim Verdichten des Leiterseiles fließ­ fähig genug ist, die Zwickelräume auszufüllen.

Bei einlagigen Leiterseilen ist es zweckmäßig, wenn der Kerndraht der isolierte Einzeldraht ist. Der über den Quer­ schnitt der Lagendrähte hinausgehende Isolationsquerschnitt, der der zur Verfügung gestellten Menge an Dichtmaterial ent­ spricht, ist beim Aufbringen der Isolierhülle einstellbar und an das Volumen der Zwickelräume anpaßbar, so daß kein Dichtmaterial nach außen dringen und die Seiloberfläche bedecken kann. Störende Einflüsse auf die Kabelherstellung sind durch die Erfindung ausgeschaltet. Entsprechendes gilt für mehrlagige Seilausführungen mit oder ohne Kerndraht.

Bisweilen kann es auch zweckmäßig sein, den oder die isolierten Einzeldrähte mit einer Hülle aus einem ge­ schäumten Isoliermaterial zu umgeben. Hierdurch kann an Dichtmaterial eingespart werden.

Die Erfindung sei an Hand der in den Fig. 1 bis 4 darge­ stellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen mögliche Ausführungsformen an Leiterseilen für elektrische Energiekabel, die ent­ sprechend der Erfindung kontinuierlich gestopft oder abgedichtet sind. So zeigt die Fig. 1 eine siebendrähtige Ausführung mit den Einzeldrähten 1 und dem isoliert in den Verseilverband eingefahrenen Kerndraht 2, wobei das Isoliermaterial mit 3 bezeichnet ist. Der Leiterquer­ schnitt des Kerndrahtes ist gegenüber dem der übrigen Einzeldrähte 1 verringert, um eine ausreichende Menge an Isoliermaterial 3 mit in den Verseilverband einzubringen.

Entsprechendes für eine zehndrähtige Ausführungsform zeigt die Fig. 2, wobei die Einzeldrähte mit 4 und die beiden im Leiterquerschnitt verringerten und die Iso­ lierung 5 tragenden Kerndrähte mit 6 bezeichnet sind. Nach der Fig. 3 sind drei isolierte Kerndrähte 7 vorge­ sehen, wobei die Isolierung 8 die Zwickel gegenüber den Einzeldrähten 9 ausfüllt.

Bei mehrlagigen Leiterseilen wird man so vorgehen, daß unabhängig vom Kern auch der eine oder andere Einzel­ draht der jeweiligen unter der äußersten Lage befindlichen Lage isoliert ausgeführt ist.

Das Herstellungsverfahren entsprechend der Erfindung ver­ anschaulicht die Fig. 4 am Beispiel eines siebendrähtigen Leiterseiles. Von der Vorratstrommel 10 läuft der isolierte Einzeldraht 11 als Kerndraht in die Verseilvorrichtung 12 ein. Hier werden von den Drahtvorräten 13 die übrigen un­ isolierten Einzeldrähte 14 abgezogen und über dem Einzel­ draht 11 verseilt. Im Verseilnippel 15 erfolgt gleichzeitig eine Verdichtung des Verseilverbandes und damit die Aus­ füllung der Hohlräume innerhalb des Leiterseiles 16, sowie dessen kontinuierliche Abstopfung in Längs- und Querrichtung. Das gestopfte Leiterseil wird auf die Vorratstrommel 17 aufgewickelt und der weiteren Verarbeitung zum Energiekabel zugeführt.

Da sich die beschriebene Herstellungsweise besonders kostensparend und betriebssicher durchführen läßt, kann es mitunter sehr vorteilhaft sein, wenn man den einem mehrlagigen Leiterseil entsprechenden Leiterquerschnitt auf die Einzeldrähte eines einlagigen Leiterseiles verteilt, diese also im Querschnitt größer ausgeführt und dann wiederum entsprechend Fig. 4 einen einzigen isolierten Kerndraht in den Verseilverband einführt.

Claims (12)

1. Längswasserdichtes, aus miteinander verseilten oder verwürgten Einzeldrähten bestehendes Leiterseil für elektrische Energiekabel, bei dem die Zwickel zwischen den Einzeldrähten mit einer dichtenden Masse gefüllt sind, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Ein­ zeldraht des Leiterseiles ein gegenüber den übrigen Einzeldrähten isolierter Einzeldraht ist, dessen über den Querschnitt der unisolierten Einzeldrähte hinaus­ ragender Isolierstoffanteil die Zwickel zwischen den Einzeldrähten des Leiterseiles ausfüllt.

2. Leiterseil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die isolierten Einzeldrähte einen gegenüber den übrigen Einzeldrähten des Leiterseiles verminderten Leiterquerschnitt aufweisen.

3. Leiterseil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die isolierten Einzeldrähte von einer Hülle aus einem thermoplastischen Polymermaterial umgeben sind.

4. Leiterseil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß der oder die isolierten Einzeldrähte von einer Hülle aus einem nach Aufpfropfen von Organosilanen durch Feuchtigkeitseinwirkung vernetzbaren thermoplastischen oder elastomeren Material umgeben sind.

5. Leiterseil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die isolierten Einzeldrähte von einer Hülle aus einem geschäumten Isoliermaterial umgeben sind.

6. Leiterseil nach Anspruch 3 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle durch Extrusion aufgebracht ist.

7. Leiterseil nach Anspruch 3 oder einem der folgenden dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle in Form einer Bebänderung aufgebracht ist.

8. Leiterseil nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, in einlagiger Ausführung, dadurch gekennzeichnet, daß der Kerndraht der isolierte Einzeldraht ist.

9. Leiterseil nach Anspruch 1 oder einem der folgenden in mehrlagiger Ausführung, dadurch gekennzeichnet, daß der Kerndraht und weitere Einzeldrähte der inneren Lagen isolierte Einzeldrähte sind.

10. Verfahren zur Herstellung eines ein- oder mehrlagigen Leiterseiles nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Einzeldraht des Leiterseiles gegenüber den übrigen im Querschnitt reduziert und mit einer Isolierhülle versehen wird, wobei der Querschnitt des oder der isolierten Einzel­ drähte größer ist als der Querschnitt der übrigen Einzeldrähte, daß der oder die isolierten Drähte mit den übrigen Einzeldrähten verseilt oder verwürgt werden und daß anschließend dieser Verseilverband ver­ dichtet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Einzeldrähte des Leiterseiles durch Ver­ größerung der Einzelquerschnitte dieser Drähte verringert wird.

12. Elektrische Energiekabel mit einem Leiterseil nach An­ spruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der einem mehrlagigen Leiterseil entsprechende Leiterquerschnitt auf die Einzeldrähte eines einlagigen Leiterseiles verteilt ist, dessen Kerndraht ein isolierter Einzeldraht verringerten Leiterquerschnitts ist.