DE401486C - Unterseekabel - Google Patents

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Bur. Ind. Eige-dc

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AUSGEGEBEN
AM 8. SEPTEMBER 19.24

(B 104595VIII\2ic¹)

Die Erfindung betrifft Unterseekabel

einem .oder mehreren mit Induktanzmaterial umhüllten Leitern, das derart zusammengesetzt ist, daß es eine hohe Permeabilität bei niedrigen magnetisierenden Kräften besitzt. Hierdurch wird erreicht, daß die induktiven Ströme, mit' denen die Leitungen zum Ausgleich der Ladeströme belastet werden, die erforderliche Größe erhalten.

Die Erfindung bezweckt nun die Herstellung eines Kabels, bei welchem die Charakteristiken des lnduktanzmaterials auch nach dem Versenken des Kabels in beträchtliche Tiefen erhalten bleiben. Hierzu ist eine derartige Bauart und Isolierung des Kabels zu wählen, daß nach dessen Versenken der auf dem Induktanzband lastende Druck gleichförmig sich gestaltet, und daß keine Spannungen und keine Deformation des lnduktanzmaterials entstehen, wenn das Kabel in außergewöhnlich große Tiefen versenkt wird.

Es 'hat sich herausgestellt, dass dort, wo Materialien mit der erforderlichen hohen Permeabilität bei niedrigen magnetisierenden Kräften zur induktiven Belastung von Unterseekabeln, tie in üblicher Weise isoliert sind benutzt wer·Ie". die Gefahr besteht, daß da: Indiikranzmats-'rial bei außerordentlich hohen Wasserdruck deformiert wird. Eine derartige Deformation verursacht eine A'erringeruns der Permeabilität des lnduktanzmaterials infolge der mechanischen Spannung im Material die 'lurch den nicht gleichförmigen Druck, der auf ihm lastet, hervorgerufen wird.

Daß die Permeabilität eines magnetischen Materials ?ich ändert, wenn es mechanischen Spannungen unterworfen wird, ist längst bekannt. Jedoch bei Eisen ist die Änderung der Permeabilität äußerst gering, solange es sich um Spannungen innerhalb der Elastizitätsgrenze handelt. Z. B. hat man gefunden, daß reines Eisen mit einer Anfangspermeabilität von weniger als 200. wenn es mit einer Kraft gestreckt wird bis zu 1400 kg pro Ouadratzentimeter. eine Änderung der Permeabilität erfährt, die geringer ist als 5 Prozent. Andererseits hat man gefunden, daß Legierungen von Xickcl und Eisen, welche eine höhere Permeabilität zeigen ais Eisen bei niedrigen magnetisierenden Kräften, sich äußerst empfindlich

bei mechanischen Beanspruchungen zeigen. Wenn z. B. ein Streifen einer Legierung von jo Prozent Nickel und 30 Prozent Eiben einem Zug von 420 kg pro Ouadratzentimeter ausgesetzt wird, so fällt die Permeabilität von (lern sehr hohen Anfangswert 2000 auf einen Wert von annähernd 100, und eine Legierung von 78¹Z₂ Prozent Nickel und 21¹U Prozent Eisen mit einer Anfangspermeabilität von ungefähr 3500 wurde durch eine Spannung von 420 kg pro Quadratzentimeter so beeinflußt, daß die Permeabilität auf unter 1000 fiel. Wenn auch dies noch eine recht hohe Permeabilität ist, sofern man Eisen als \⁷er-J 5 gleich heranzieht, so besteht immerhin eine beträchtliche Änderung von dem Standpunkte aus, daß man die Legierung als Umhüllungsmaterial für Unterseekabel benutzen will. In diesen beiden Fällen und überhaupt in allen ao Versuchsfällen hat sich herausgestellt, daß die ursprüngliche Permeabilität wieder hergestellt wurde, sobald dieBeanspruchung auf hörte, vorausgesetzt, daß das Alateriai nicht über seine-Elastizitätsgrenze hinaus beansprucht wurde. Handelt es sich um ein Material aus den genannten Legierungen, so ist die Elastizitätsgrenze bei einer Spannung von ungefähr 3150 kg pro Ouadratzentimeter erreicht.

Das übliche Verfahren, Unterseetelegraph- und Telephonleitungen zu isolieren, welche in große Tiefen versenkt werden, besteht darin, daß man zunächst auf den Leiter eine Chattertonmischung legt, um zwischen dem Leiter und der nachher aufzulegenden Guttapercha eine Adhäsion herbeizuführen. 'Die Chattertonmischung wird in üblicher Weise so aufgelegt, daß man den Leiter durch ein Bad der heißen Mischung hindurchzieht, und zwar kurz bevor er durch die Maschine geführt wird, welche die Guttapercha in einer oder mehreren Lagen um den Leiter herumwickelt. Dieses Verfahren hat zufriedenstellende Resultate ergeben für Unterseetelephonleiter, welche ununterbrochen mit Eisendraht bewickelt wurden, und es hat sich herausgestellt, daß in einem solchen Falle der Eisendraht seine magnetische Permeabilität behält, wenn das Kabel versenkt wurde. Man hat indessen gefunden, daß, wenn man Leiter mit Nickeleisenlegierungen hoher Anfangspermeabilität umhüllt und eine Isolierung in dieser üblichen Weise ; vornimmt, und solche Leiter einem Druck , aussetzt, welcher annähernd dem Druck der Ozeantiefe entspricht, dann die Induktanz des belasteten Leiters ganz wesentlich zurückgeht. So erfuhr z. B. ein leiter, der mit einem Prozent Nickel und 30 Prozent Eisen enthaltenden Bande von 0,15 mm Dicke und 3,2mmBreite umhüllt und inderüblichenWeise mit der Chattertonmasse und Guttapercha iso- ; liert wurde, eine Reduktion seiner Induktanz .

von ungefähr 30 Millihenry pro Seemeile auf ■ weniger als 5 Millihenry pro Seemeile, wenn er einem Wasserdruck von 420kg pro Ouadratzentimeter ausgesetzt \vurde. In einem anderen Falle ergab sich bei einem Leiter, der mit 78V₂ Prozent Nickel und 2iV._. Prozent Eisen von gleichen Abmessungen umhüllt und in gleicher Weise isoliert wurde, eine Verminderung der Induktanz von 6o Millihenry pro Seemeile auf weniger als 20 Millihenry, wenn die Beanspruchung dieselbe war. Es ist bemerkenswert, daß die Änderungen der Induktanz, welche die umhüllten Leiter, erfahren, annähernd den Änderungen der Permeabilität des magnetischen Materials entsprechen, wenn dieses einer mechanischen Zugspannung unterzogen wird. Hieraus hat man den Schluß gezogen, daß der Induktanzverlust der Kabel von Spannungen herrührt, welche durch den So nicht -gleichförmigen Druck hervorgerufen werden, den das Umhülkmgsmaterial durch die Guttapercha erfährt, wenn diese einen gleichförmigen Wasserdruck erleidet. Die Wirkung des nicht gleichförmigen Druckes hesteht in Deformation des Induktanzmaterials. Daß dies der Fall ist, läßt sich weiterhin · daraus schließen, daß, wenn der Leiter einem Druck, unterzogen wird, bei welchem eine Gleichförmigkeit des Druckes auf rlas Induktanzmaterial gewährleistet ist, eine in Frage körnende Änderung der Induktanz nicht erfolgt.

Die Erfindung bezweckt die Beseitigung der Gefahr, daß das Induktanzmaterial im Betrieb durch Druck deformiert wird. Deshalb werden gemäß der Erfindung die Zwischenräume zwischen den benachbarten Windungen des Indiiktanzfoandes und zwischen dem Band und dem Leiter und weiterhin auch die Zwischenräume zwischen den etwa vorhandenen Litzen des Leiters selbst mit einer flüssigen oder zähflüssigen Masse ausgefüllt, welche bei den in großen Wassertiefen vorkommenden Temperaturen und Beanspruchungen flüssig bleibt und daher die die Permeabilität beeinträchtigenden Drücke ausgleicht. Eine derartige Masse ist die bekannte Chattertonmischung, welche aus Stockholmteer, Harz und Guttapercha besteht. Die Mischung soll für diesen Zweck verhältnismäßig viel Stockholmteer enthalten, so daß ihre Flüssigkeit bei den im Ozean vorkommenden niedrigen Temperaturen erhalten bleibt. Um alle Zwischenräume innerhalb des Kabels mit der Mischung auszufüllen, hat es sich als zweckmäßig herausgestellt, die Vakuumimprägnierung, anzuwenden, bei welcher die Luft zuerst aus den Zwischenräumen entfernt und ilarauf die heiße Chattertonmischung in diese unter Druck eingepreßt" wird. Gemäß der üblichen Methode der Vakuumimprägnierung bringt man den mit

Claims (4)

Induktanzmalcrial umliülltcn Leiter in einen luftdichten Behälter, aus welchem die Luft dann durch eine Luftpumpe ausgepumpt wird. Darauf läßt man die Chattertonmischung in den Behälter einfließen, bis der Leiter vollkommen von der Masse umgeben ist. Dann unterbricht man ilen Zufluß 'der Alasse in den Behälter und preßt Luft hinein, so daß die Chattertonmischung in die Zwischenräume des ίο Leiters hineingedrückt wird und sie vollständig ausfüllt. Der Leiter wird dann herausgenommen, und man läßt die überflüssige Mischung abtropfen, bevor man den Leiter in die Maschine gibt, welche die Guttapercha auflegt. Alan hat schon früher vorgeschlagen, einen Leiter mit Chattertonmischung zu überziehen, bevor" man Eisendraht herumwickelt, um den Leiter vor dem Eindringen von Wasser zu schützen. Diese Methode ist nicht anwendbar bei einem Leiter, der mit einem magnetischen Material hoher Permeabilität der oben beschriebenen Art umhüllt ist, und zwar deswegen, weil diese hohe Permeabilität durch ein Hitzeverfahren herbeigeführt wird, welchem der Leiter unterzogen wird, nachdem das Induktanzmaterial aufgelegt ist. Dieses Hitzeverfahren besteht darin, daß der umhüllte Leiter durch einen Ofen mit einer Temperatur von annähernd 9000 C gezogen wird. Eine derartig hohe Temperatur würde jedes bekannte Isoliermaterial, welches unter den Bedingungen, die nachher für (Las Kabel vorliegen, flüssig bleibt, zerstören. In der Zeichnung ist Abb. 1 teils Ansicht, teils Schnitt und Abb. 2 Querschnitt eines ■ Leiters gemäß der Erfindung. ι ist der mittlere Kupferleiter, um welchen eine Anzahl Streifen 2 gewickelt sind, welche zusammen mit dem Kern 1 den Leiter bilden. Diese Streifen sind in bekannter Weise so geformt, daß sie dicht aneinander schließen und eine glatte zylindrische Oberfläche bilden. LTm den Leiter ist das Induktanzmaterial 3 herumgelegt, vorzugsweise in Form eines schraubenförmig eng um den Leiter herumgewickelten Bandes. Die Chattertonmischung 4 füllt alle Zwischenräume des Leiters und des Induktanzmaterials aus und bildet auch eine dünne Lage außerhalb des letzteren. Das Ganze ist von einer Isolierschicht 5, gewöhnlich Guttapercha, timgeben. Weiterhin sind Lagen von Jute und Armierungsdrähten verwendet, um dem Kabel den nötigen mechanischen Schutz zu geben. Bei dem oben beschriebenen Verfahren wurde eine Vakuumimprägnation vorgeschlagen mit einem nichtkontinuierlichen Prozeß. Es kann jedoch der Leiter auch durch ein evakuierten Behälter gezogen werden, wo «Iris flüssige Füllmaterial k;rchläuft und ein Rdag dieses Materials erhält. Hierauf wi der Leiter an die Luft gebracht oder in ein Behälter mit hohem Drjck. in welchem d Füllmaterial in die Zwischenräume gepre wird. Weiterhin ist die Erfindung nicht beschrän auf die Verwendung von Chattertonmisclnu und Guttapercha. Es hat sich herausgestel daß eine Isolation des Leiters mit Gummi ; Stelle von Guttapercha möglich ist, wobei d, Füllmaterial, welches dazu dient, den Drui inn daslnduktanzband oderdenlnduktanzdra auszugleichen, vom chemischen und phvsik lischen.Standpunkt aus so sein muß, daß 1 sich mit der Gummiisolation zusammen ai wenden läßt. Pate nt-Aj; Sprüche:

1. Unterseekabel, dessen Leiter m einem magnetischen Material hoher Pei meabilität bei niedrigen niagnetisierende Kräften umgeben, ist. dadurch gekenr zeichnet, daß die Zwischenräume innerhal des Kabels zwischen den Litzen des Le ters, zwischen den magnetisierenden Wir düngen und zwischen diesen beiden Teile mit einer flüssigen oder zähflüssigen Masi ausgefüllt sind, die in großer Wassertiet flüssig Ofler zähflüssig bleibt und daher di •die Permeabilität beeinträchtigende Drücke ausgleicht.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurc gekennzeichnet, daß als druckausgleichend Masse die an sich bekannte Chatterton mischung, bestehend aus Stockholmteer Harz und Guttapercha, Verwendung findei

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnei Litzen des Leiters zusammen mit de: zwischen die Litzen eingeführten Massi einen glatten Zylinder bilden.

4. Verfahren zur Herstellung eine: Kabels nach Anspruch 1 bis 3, bei deir der mit einem magnetischen Material hohei Permeabilität bei niedrigen magnetische: Kräften umgebene Leiter zwecks Erhöhung der Permeabilität einem Hitzeverfahrer unterzogen wird, dadurch gekennzeichnet daß erst nach 'dem Hitzeverfahren die Luft aus den Zwischenräumen zwischen dem Leiter und um den Leiter entfernt und die heiße Chattertonmischung unter Druck eingeführt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.