DE3704249C2 - Feuerfestes strahlendes Hochfrequenz-Koaxialkabel - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein feuerfestes strahlendes Hochfrequenz-Koaxialkabel gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es kann für die Hochfrequenz-Übertragung in geschlossenen Bereichen, wie dem Inneren von Gebäuden, Tunneln oder unter­ irdischen Geschäften verwendet werden, wo keine übliche Funkübertragung stattfinden kann.

Ein strahlendes Hochfrequenz-Koaxialkabel, nachfolgend auch als Koaxialkabel bezeichnet, hat typischerweise Schlitze, die in seinem Inneren ausgebildet sind, die entlang des Stromleiters in bestimmten Intervallen getrennt voneinander angeordnet sind, so daß die elektromagnetischen Wellen, die sich innerhalb des Koaxialkabels ausbreiten, von dem Strom­ leiter teilweise durch die Schlitze in einen Außenraum aus­ gestrahlt werden.

Wenn eine Signalquelle mit dem Koaxialkabel verbunden wird, wird dieses Signal in den Außenraum ausgestrahlt und kann durch eine mobile Station empfangen werden, die in der Nähe des Koaxialkabels verläuft. Zusätzlich kann ein Signal, das durch diese mobile Station übertragen wird, durch das Koaxialkabel von der stationären Station empfangen werden.

Eine übliche Anwendung für Koaxialkabel besteht in der Kata­ strophenwarnung und dem Schutzsystem zur Verwendung bei Ge­ bäuden, Tunneln und unterirdischen Geschäften. Bei solchen Anwendungen ist es wichtig, daß gesichert ist, daß diese Ka­ bel feuerbeständig sind. Die Fähigkeit herkömmlicher Ko­ axialkabel, großer Wärme zu widerstehen, war beschränkt. Folglich bestand im Stand der Technik ein großer und uner­ füllter Bedarf nach einem Verfahren zur Herstellung von Ko­ axialkabeln, die Durchlaßcharakteristika aufweisen, die sich während eines Brandnotfalles nicht verschlechtern.

Ein herkömmliches Koaxialkabel hat einen Außen­ leiter, der darin ausgebildete Schlitze aufweist, um eine elektromagnetische Welle, die sich innerhalb des Kabels ausbreitet, nach außen in den Außenraum auszu­ strahlen. Der Außenleiter ist koaxial um einen Innenleiter angeordnet, wobei ein Abstandshalter dazwischen liegt. Der Außenleiter wird von einer Schutzhülle bedeckt. Um den Übertragungsverlust der elektromagnetischen Welle zu minimieren, wird der Abstandshalter vorzugsweise aus einem verlustarmen Kunststoff­ material, wie Polyethylen oder Polystyrol gefertigt. Der Außenleiter wird vorzugsweise aus einem hochleit­ fähigen Material wie Aluminium oder Kupfer gefertigt. Ein Polyesterfilm wird auf den Außenleiter mit einem Klebemittel laminiert, um die Abnahme der mechanischen Festigkeit des Leiters zu kompensieren, die durch die Ausbildung der Schlitze bewirkt wird. Die Schutz­ hülle wird vorzugsweise aus Polyethylen oder Polyvinyl­ chlorid gefertigt.

Wenn ein so aufgebautes Koaxialkabel mit Feuer in Berührung kommt, wird die Schutzhülle wegbrennen, und der Außenstromleiter wird den Flammen direkt ausgesetzt. Das Polyester wird verbrennen und der plastische Abstandshalter wird schmelzen. Das geschmolzene Kunststoff­ material wird durch die im Außenleiter ausgebildeten Schlitze fließen, sich entzünden und während des Ver­ brennens vom Kabel heruntertropfen. Das brennende ge­ schmolzene Kunststoffmaterial wird sogar zur Ausbreitung des Feuers beitragen und kann die Haut oder die Kleidung von Personen verbrennen, die das Feuer bekämpfen oder vor dem Feuer weglaufen.

Ein Beispiel eines herkömmlichen Verfahrens zur Herstel­ lung eines feuerfesten Koaxialkabels der eingangs genannten Art ist in der japanischen Gebrauchsmusteranmeldung 16682/1977 be­ schrieben. In diesem Verfahren wird ein wärmebeständiges Band, das aus einem anorganischen Materil wie Asbest gefertigt ist, zwischen dem Polyethylenabstandshalter und dem Außenleiter spiralförmig gewunden. Das wärmebestän­ dige Band verhindert das Schmelzen des Polyethyleniso­ liermaterials während eines langen Zeitraumes. Darüber hinaus behält das wärmebeständige Band die Isolation zwischen dem Innen- und Außenleiter bei, sogar wenn das Polyethylenisolierteil geschmolzen ist. Dadurch kön­ nen die Eigenschaften der Radiokommunikation des Kabels während eines langen Zeitraumes nach dem Auftreten des Feuers unverändert beibehalten werden.

Dieses Koaxialkabel, das in der japanischen Gebrauchsmusteranmeldung JP 52-16682 U beschrieben ist, ist jedoch noch keine Ideallösung des oben beschriebenen Problemes, da das Polyethylenisoliermaterial eventuell durch die Maschen des nicht-organischen Bandes oder durch die Nähte bzw. den Saum des spiralförmig aufge­ wickelten Bandes heraussickern kann und durch die Schlitze herausfließen kann. Darüber hinaus ist die Dielektrizitäts-Konstante zwischen dem Innen- und Außen­ leiter groß, da das Band relativ dick ist, in der Größenordnung von 0,25 bis 0,5 mm, was hohe Übertragungs­ verluste bewirkt.

Ein anderes Beispiel herkömmlicher Koaxialkabel ist in der japanischen Gebrauchsmusteranmeldung JP 55-3537 U beschrieben. In diesem Kabel ist ein wärmebeständiges Band von Polyimidharz zwischen dem Außenleiter und dem Polyethylenabstandshalter spiral­ förmig gewunden. Wegen des Vorhandenseins des wärmebe­ ständigen Bandes sind der Innen- und der Außen­ leiter nicht kurzgeschlossen, sogar wenn der Polyethy­ lenabstandshalter geschmolzen ist.

Dieses Koaxialkabel zeigt ebenfalls das Problem, daß das Polyethylenisoliermaterial durch den Saum des spiralförmig gewundenen Bandes heraussickert, durch die Schlitze herausfließt und während des Verbrennens von dem Kabel heruntertropft.

Aus der Druckschrift DE 22 22 171 ist eine herkömmliche geschlitzte Koaxialkabelantenne bekannt, die einen Innenleiter aufweist, der durch eine Isolierungseinrichtung von einem Außenleiter getrennt ist. Auch bei diesem Koaxialkabel wird im Brandfall die geschmolzene Isoliereinrichtung aus dem Kabel tropfen.

Aus der Druckschrift DE-GM 18 97 967 ist bereits die Verwen­ dung von wärmebeständigen Kunststoffolien für Kabel beschrie­ ben.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein feuer­ festes strahlendes Koaxialkabel zu schaffen, bei dem der Abstandshalter zwischen Innen- und Außenleiter im Brandfall nicht aus dem Kabel herausströmt und verbrennt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die Folie des wärmebeständigen organischen Materials (nachfolgend weitestgehend als "wärmebeständige Folie" bezeichnet, wenn dies anwendbar ist) wird sich selbst bei Temperaturen von 500°C nicht zersetzen. Beispiele der wärmebeständigen organischen Materialien, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind Polyimidharz und Polytetrafluorethylenharz. Die Folie ist vorzugsweise 10 bis 50 µm dick. Die Folie wird über dem Abstandshalter in der Weise in Längsrichtung ge­ faltet, daß beide Kanten der Folie nach oben zeigen, wenn das Kabel installiert wird. Selbst wenn das Abstandshaltermaterial durch die Wärme des Feuers geschmolzen wird, wird es folglich nicht aus dem Kabel herausflie­ ßen. Wenn das Abstandshaltermaterial geschmolzen ist, wird darüber hinaus die wärmebeständige Folie das Kurz­ schließen des Innen- und Außenleiters verhindern, so daß die Radiokommunikation fortgesetzt werden kann.

Wenn ein Laminatband, das durch Laminieren des wärme­ beständigen Bandes und eines Metallbandes, wie eines Aluminiumbandes, gebildet wurde, zur Fertigung des Außenleiters eingesetzt wird, wird die wärmebe­ ständige Folie den Außenleiter verstärken und die Verstärkungsfolie kann weggelassen werden. Das Laminie­ ren der wärmebeständigen Folie und des Außenlei­ ters ist keine wesentliche Besonderheit der Erfindung, d. h. die wärmebeständige Folie und der Außen­ leiter können in Verbindung miteinander verwendet wer­ den. Im letzteren Fall sollte der Außenleiter ein solcher sein, der mit einer Verstärkungsfolie, wie einer Polyesterfolie laminiert ist.

Es ist nicht erwünscht, daß die Schutzhülle unmittelbar danach herunterbrennt, wenn sie Feuer ausgesetzt wird. Deshalb sollte das Material der Schutzhülle so sein, daß es, bevor es vom Kabel heruntertropft, carbonisiert oder verascht wird, und zwar ist es bevorzugt, daß die Schutzhülle aus einem feuerfesten Material gefertigt ist. Wenn jedoch die Schutzhülle des feuerbeständigen Materials direkt auf dem Außenleiter vorgesehen ist, wird der Übertragungsverlust vergrößert, da das feuerbeständige Material eine hohe Dielektrizitäts-Konstante hat. Um diese Schwierigkeit zu überwinden, ist es bevorzugt, den Außenleiter mit einer Innenhülle von verlustarmem Material, wie Polyethylen, zu bedecken und die Innenhülle mit einer Außenhülle aus feuerbeständigem Material zu bedecken. Das feuerbeständige Material kann eines sein, das im wesentlichen Polyvinylchlorid ent­ hält oder das durch Zugabe eines organischen feuerbe­ ständigen Mittel, wie Magnesiumhydroxid oder Aluminium­ hydroxid, zu einer Polyolefinmatrix, wie Polyethylen, hergestellt wird.

Die einzige beigefügte Figur ist eine perspektivische Schnittansicht, die eine bevorzugte Ausführungsform eines feuerfesten Koaxialkabels zeigt, das ent­ sprechend der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist.

Die einzige beigefügte Figur zeigt eine bevorzugte Aus­ führungsform eines feuerfesten Koaxialkabels, das entsprechend der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist. In dieser Figur kennzeichnet die Bezugsziffer 1 einen Innenleiter, der vorzugsweise ein Aluminiumrohr ist.

Ein Abstandshalter 2 ist um den Innenleiter 1 herum ausgebildet. Der Abstandshalter 2 besteht vorzugsweise aus einem Kunststoffstreifen 3, der auf den Innenleiter 1 spiralförmig gewunden ist, und einem Kunststoffrohr 4, das um den Kunststoffstreifen 3 herum extrudiert ist. Der Kunststoffstreifen 3 und das Kunststoffrohr 4 sind beide vorzugsweise aus Polyethylen gebildet, um den Übertragungsverlust zu minimieren.

Die wärmebeständige Folie 5 und der Außenleiter 6 sind um den Abstandshalter 2 herum gebildet. Die Folie 5 und der Außenleiter 6 sind verbunden, indem ein Polyimidfilm von 25 µm Dicke und ein Aluminiumband mit den Schlitzen 7 mittels eines Klebemittels laminiert wer­ den. Das so gebildete Band wird über dem Abstandshalter 2 in Längsrichtung gefaltet, wobei das Aluminiumband nach außen zeigt. Wie in der Zeichnung gezeigt, stimmt die Überlappung 14 des Außenleiters 16 grob in ihrer Stellung mit beiden Kanten 12 und 13 der wärmebeständi­ gen Folie 5 überein. Ein Aufhängedraht 11 liegt entlang der Überlappung 14. Folglich werden, wenn das Kabel installiert wird, die beiden Kanten 12 und 13 der wärme­ beständigen Folie 5 so gehalten, daß sie immer nach oben zeigen. Folglich kann während eines Notfalles durch Feuer der geschmolzene Isolator nicht durch den Spalt fließen, der zwischen den Kanten 12 und 13 der Folie 5 definiert ist.

Die Schutzhülle 8 besteht vorzugsweise aus einer Innen­ hülle 9 und einer Außenhülle 10. Die Innenhülle 9 ist vorzugsweise durch Extrudieren von Polyethylen gebildet und hat eine bevorzugte Wanddicke von 1 mm. Die Außen­ hülle 10 wird durch Extrudieren von Polyvinylchloridharz gebildet und hat eine bevorzugte Wanddicke von 2 mm.

Um die Leistungsfähigkeit des so aufgebauten feuerfesten Koaxialkabels zu bestätigen, wurden 1000 cm³ Ethylalkohol 200 mm unter dem Koaxialkabel angeordnet (das vorzugsweise einen Außendurchmesser von 50 mm auf­ weist) und entzündet. In etwa 10 min wurde ein Teil der Schutzhülle, der carbonisiert oder verascht wurde, her­ untergebrannt. Das Polyethylen floß jedoch während 25-minütigem kontinuierlichen Erwärmen nicht aus, und die Flammen verlöschten von selbst, nachdem der gesamte Alkohol verbrannt war.

Derselbe Versuch wurde mit einem herkömmlichen Koaxial­ kabel durchgeführt, indem ein Polyimidband um einen Abstandshalter 2 spiralförmig gewunden war, und ein Laminatband, das durch Laminieren eines Aluminiumbandes und einer Polyesterfolie gebildet wurde, über dem Isolierteil in Längsrichtung gefaltet war. Nachdem die Schutzhülle weggebrannt war, schmolz das Polyethylen in diesem Versuch, tropfte aus den Schlitzen und entzündete sich. Das geschmolzene Polyethylen brannte während nahezu 10 Min. weiter, nachdem der gesamte Alkohol weggebrannt war.

Wie oben beschrieben, schafft das erfindungsgemäße Koaxial­ kabel die folgenden Vorteile:

• (a) Selbst wenn der Polyethylenabstandshalter 2 durch Feuer geschmolzen wurde, wird es im Kabel gehalten. Folglich wird das Polyethylen daran gehindert, zu verbrennen und herauszu­ tropfen, so daß keine Sekundärgefahr verursacht wird.
• (b) Selbst wenn das Polyethylenisoliermaterial geschmolzen wurde, wird durch die wärmebeständige Folie 5 ein Kurz­ schließen des Innen- und Außenleiters verhindert. Folglich kann eine Hochfrequenzübertragung während einer durch Feuer entstandenen Katastrophe noch aufrechterhalten werden.
• (c) Die Verwendung der organischen wärmebeständigen Folie, die nur 10 bis 50 µm dick ist, kann den Dielektrizitätsver­ lust zwischen dem Innen- und Außenleiter verringern, was folglich eine verlustarme Übertragung gestattet, verglichen mit Übertragungsverlusten, die durch die herkömmliche Ver­ wendung von anorganischem Material verursacht werden.

Claims (11)

1. Feuerfestes strahlendes Hochfrequenz-Koaxialkabel mit
einem Innenleiter (1),
einem Abstandshalter (2)
und einem Außenleiter (6), der eine Vielzahl von Schlitzen (7) aufweist, und mit einer wärmebeständigen Folie (5) zwischen Abstands­ halter (2) und Außenleiter, dadurch gekennzeichnet,
daß die wärmebeständige Folie (5) in Längsrichtung gefaltet ist
und einen Spalt zwischen ihren beiden länglichen Kanten (12, 13) definiert,
der nach oben gerichtet ist, so daß im Falle einer Erwärmung durch Feuer die Masse des geschmolzenen Abstandhalters (2) unterhalb des Spalts liegt und damit innerhalb der Folie (5) gehalten wird und
daß das Kabel so gestaltet ist, daß dessen Oberseite erkennbar ist.

2. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie (5) mit einem Klebemittel in den Außenleiter laminiert ist.

3. Kabel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandhalter (2) einen Kunststoffstreifen (3), der um den Außenleiter spiralförmig gewunden ist, und ein ein Kunststoffrohr (4) umfaßt, das um den Kunststoffstreifen herum ausgebildet ist.

4. Kabel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffstreifen (3) und das Kunststoffrohr (4) aus Polyethylen besteht.

5. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie (5) aus einem wärmebeständigen organischen Ma­ terial besteht, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Polyimidharz, Polyamidharz, Phenolharz und Polytetrafluorethylenharz besteht.

6. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenleiter aus Aluminium besteht.

7. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es weiterhin eine Schutzhülle (8) umfaßt, um den Außenlei­ ter zu umgeben und zu schützen.

8. Kabel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzhülle (8) eine Innenhülle (9), die aus einem Material mit niedriger Dielektrizitätskonstante besteht, und eine Außenhülle (10) aus feuerbeständigem Material um­ faßt.

9. Kabel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenhülle (9) aus Polyethylen ist.

10. Kabel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenhülle (10) im wesentlichen aus Polyvinylchlorid besteht.

11. Kabel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenhülle (10) aus einer Polyolefinmatrix besteht, der ein anorganisches feuerbeständiges Mittel zugegeben wur­ de.