DE3807518A1 - Ein- oder mehradriges elektrisches energiekabel - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einem ein- oder mehradrigen elektrischen Kabel, insbesondere in flexibler Ausführung zur Stromversorgung ortsveränderlicher Verbraucher, mit einer über der Seele befindlichen Bewehrung aus einem Geflecht sowie einer darüber angeordneten Umhüllung.

Elektrische Energieübertragungskabel weisen oft über der Seele eine sogenannte Bewehrung auf. Diese z. B. aus Stahlbändern, -drähten 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 Induktionsschutzbewehrung, um in benachbarten Kabeln oder Anlagen aufgrund von Fehlerströmen Spannungen zu vermeiden, oder aber auch die Funktion eines Schutzleiters.

Der mechanische Schutz der Kabelseele ist besonders problematisch, 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 sonstwie zwangsläufig geführt. In der üblichen Ausführung werden daher die Kabel oder Leitungen mit Metallbewehrungen über der Seele ausgestattet, etwa in Form konzentrischer Drahtlagen, oder sie werden beispielsweise mit Fasergeflechten versehen, die auch bei starker mechanischer Beanspruchung eine Überbeanspruchung von Leitern und Seele vermeiden sollen.

Während Fasergeflechte zwar hohe Reißfestigkeiten aufweisen, also Beanspruchungen in Achsrichtung auszuhalten 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 flammwidrigen 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 zudem das Gewicht ansteigt.

Bekannt ist es auch bereits (DE-OS 34 45 072), metallische Drähte und nichtmetallische Fäden hoher Zugfestigkeit zu einem Geflecht zusammenzubringen. Auch hier sind wiederum teilweise Metallelemente im Geflecht enthalten, die mitunter vermieden werden sollen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, Schäden an und durch Bewehrungen bei Kabeln und Leitungen durch stark wechselnde mechanische Beanspruchung zu unterbinden, gleichzeitig aber dafür Sorge zu tragen, daß eine ausreichende elektrische Schirmwirkung des Geflechts gewahrt ist.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß das Geflecht aus metallbeschichteten Kunststoffsträngen allein oder in Kombination mit isolierenden Fäden jeweils hoher Zugfestigkeit besteht. Die Qualität und Lebensdauer eines so aufgebauten Kabels oder einer Leitung wird dadurch wesentlich erhöht. Der Ersatz der bekannten Stahldrähte durch nichtmetallische Fäden hoher Zug- oder Reißfestigkeit vermeidet durch Drahtbrüche hervorgerufene Kurzschlüsse 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, darüber hinaus ist die geforderte Schirmwirkung des Geflechtes sichergestellt.

In Durchführung der Erfindung hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn die metallbeschichteten Kunststoffstränge hoher Zugfestigkeit Kunststoffäden auf Basis aromatischer Homo- oder Copolyamide, oft auch als Polyaramide bezeichnet, sind, die unter dem Handelsnamen "Kevlar" vertrieben werden. Die metallbeschichteten Kunststoffstränge selbst können entweder aus normalen gefachten Fäden oder Drähten mit einer Metallbeschichtung bestehen, oder sie sind in Durchführung der Erfindung zu Litzen gewürgt oder verseilt.

Um die geforderte Schirmwirkung des Geflechtes sicherzustellen, besteht die Metallbeschichtung aus einem elektrisch gut leitenden Material, wie Kupfer oder Aluminium; für besondere Einsatzgebiete können aber auch Silberbeschichtungen mit Vorteil eingesetzt werden.

Die Beschichtung der Kunststoffstränge mit Metall kann auf unterschiedlichen Wegen erfolgen. Vorteilhaft in Durchführung der Erfindung ist es z. B., wenn die Metallbeschichtung aus einem in einer Kunststofflösung dispergierten Metallpulver gebildet wird. Man kann aber auch so vorgehen, daß die Metallbeschichtung aus einer durch Bedampfung oder Galvanisierung aufgebrachten Schicht besteht.

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

Die als Litzenleiter ausgebildeten Leiter 1 des Kabels sind von der Isolierung 2, z. B. aus einem Natur- oder Synthesekautschuk oder auch aus einem sogenannten thermoplastischen Kautschuk umgeben. Im Falle eines Mittelspannungskabels 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 äußere Leitschicht 4. Die Leitschicht 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 können die Freiräume in der Seele, d. h. die Zwickel zwischen den Energieadern, den Schutzleitern, Beiläufen und dergleichen mit Graphit 9 angefüllt sein. Umschlossen wird die Seele z. B. 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, ggf. nach einer Bandbewicklung aus einer geeigneten Kunststoffolie, ein mechanisch hochfestes Geflecht 12 angeordnet. Dieses Geflecht besteht nach der Erfindung aus metallbeschichteten Kunststoffsträngen allein oder in Kombination mit isolierenden Fäden jeweils hoher Zugfestigkeit. Die Kunststoffstränge sind z. B. unter dem Handelsnamen "Kevlar" bekannte Fäden, die etwa auf galvanischem Wege mit Kupfer, Aluminium oder auch Silber beschichtet sind.

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.

Claims (8)

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 das Geflecht aus metallbeschichteten Kunststoffsträngen allein oder in Kombination mit isolierenden Fäden jeweils hoher Zugfestigkeit besteht.

2. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die metallbeschichteten Kunststoffstränge sowie die isolierenden Fäden hoher Zugfestigkeit aus Kunststoffen auf der Basis aromatischer Homo- oder Copolyamide bestehen.

3. Kabel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die metallbeschichteten Kunststoffstränge, Fäden, Fasern, Filamente oder Garne sind.

4. Kabel nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die metallbeschichteten Kunststoffstränge aus gefachten Drähten oder Fäden mit einer Metallbeschichtung bestehen.

5. Kabel nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die metallbeschichteten Kunststoffstränge aus zu Litzen verwürgten oder verseilten Drähten oder Fäden mit einer Metallbeschichtung bestehen.

6. Kabel nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallbeschichtung aus einem elektrisch hochleitfähigen Material besteht.

7. Verfahren zur Herstellung eines Kabels nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallbeschichtung auf einem in einer Kunststofflösung dispergierten Metallpulver gebildet wird.

8. Verfahren zur Herstellung eines Kabels nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallbeschichtung aus einer durch Bedampfung oder Galvanisierung aufgebrachten Schicht besteht.