DE4220614A1 - Elektrisches Kabel mit im Schichtenaufbau angeordneter Abschirmung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Kabel mit im Schichtenaufbau über der Kabelseele angeordneter Abschirmung aus einer Vielzahl metallischer Drähte.

Zur Abschirmung gegen äußere elektrische und elektromagnetische Felder aber auch zur Verhinderung des Austrittes solcher Felder aus dem Kabel oder einer entsprechenden Leitung werden diese mit einem Geflecht umgeben, welches aus Metalldrähten, beispielsweise Kupferdrähten besteht. Wegen der im Schiffsbau geforderten kleinen Biegeradien bei hoher Flexibilität des Kabels oder der Leitung werden Abschirmungen in Form von Geflechten bei der starken elektrischen bzw. elektromagnetischen Beeinflussung der notwendigerweise hier gedrängt angeordneten Kabel und Leitungen für die Energie und Nachrichtenübertragung vor allem gefordert. Abschirmungen in Form von Geflechten weisen aber auch Hochfrequenzkabel oder -leitungen auf, beispielsweise als sogenannte Fernsehverteilerkabel, die über der den Innenleiter umgebenden Isolierung mit einer Kupferdrahtbeflechtung versehen sind.

Der fertigungstechnische aber auch apparative Aufwand zur Herstellung dieser Geflechte im herkömmlichen Sinne, bei denen sich die verwendeten Flechtstränge diagonal zur Kabelachse über- und untereinander kreuzen, ist bekanntlich sehr groß. So ist es beispielsweise auch heute noch erforderlich, die zur Herstellung einer Geflechtabschirmung verwendeten Drähte von großvolumigen Spulen auf die eigentlichen Flechtspulen umzuwickeln, deren Fassungsvermögen nur ein Bruchteil der Drahtziehspulen beispielsweise beträgt. Die Folge davon sind verhältnismäßig kurze Drahtlängen, obwohl man immer mehr dazu übergeht, Fertigungsanlagen möglichst kontinuierlich zu betreiben und große Drahtlänge einzusetzen. Aus dem ungünstigen Spulenverhältnis von Vorrats- und Flechtspulen und aus der Notwendigkeit des Umwickelns des verwendeten Drahtes ergeben sich negative Auswirkungen während der Herstellung, die die Wirtschaftlichkeit solcher Verfahren immer mehr in Frage stellen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Abschirmung für elektrische Kabel und Leitungen zu finden, die den elektrischen Anforderungen genügt, gleichzeitig aber wirtschaftlich, d. h. auch kontinuierlich, herstellbar ist.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß die Abschirmung aus mindestens zwei Lagen mit wechselnder Schlagrichtung aufgeseilter Drähte besteht, deren Schlagrichtung von Lage zu Lage längs einer Kabelstrecke zur Bildung einer geflechtartigen Bedeckung der Kabelseele unterschiedlich ist. Durch das bekannte Verseilen mit wechselnder Schlagrichtung, bei der die Drähte von raumfest gelagerten Drahtvorräten abgezogen werden, sind hohe Fertigungsgeschwindigkeiten im kontinuierlichen Durchlauf möglich, von großvolumigen Vorräten können die Drähte unmittelbar der Verseilvorrichtung zugeführt werden. Zeitaufwendige und damit kostenträchtige Umwickelprozesse sind vermieden.

Durch die Umseilung der Kabelseele mit mindestens zwei Lagen wird in jedem Fall die gewünschte Bedeckung der Kabelseele zum Zwecke der Abschirmung erreicht. Hinzu kommt, daß an Anschluß- oder Verbindungsstellen die mehrlagig aufgeseilte Abschirmung leicht vom Kabel oder der Leitung abgehoben und zur Verbindung mit einer entsprechenden Anschlußklemme die Drähte zusammengefaßt und im Anschlußteil gemeinsam fixiert werden können. Die Montage wird dadurch wesentlich vereinfacht, zeitaufwendige Montagekosten können eingespart werden.

Die SZ-Verseilung, das ist die Verseilung mit wechselnder Schlagrichtung, hat bekanntlich sogenannte Parallelstellen zur Folge, die durch entsprechend schnelle Drehrichtungswechsel kurz gehalten werden können. Damit die geforderte Bedeckung der Kabelseele auch im Bereich der Parallelstellen ausreichend ist, wird nach einem weiteren Erfindungsgedanken jede Parallelstelle der Drähte in der einen Lage durch eine Verseilstelle in der oder den benachbarten Lagen abgedeckt.

Eine weitere vorteilhafte Maßnahme in Richtung auf eine geflechtartige weitgehende Bedeckung der Kabelseele ist die, daß die die einzelnen Lagen bildenden Drähte sogenannte mehrfachgezogene Drähte sind. Solche Drähte sind parallel auf den Enddurchmesser gezogene Drähte, die alle gemeinsam auf Vorratsspulen aufgewickelt und von diesen wieder entsprechend als Bündel abgezogen werden können. Dies führt bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Abschirmung zur Verbesserung der Schirmqualität, der Einsatz für die erfindungsgemäßen Zwecke bedeutet aber gleichzeitig auch eine wesentliche Rationalisierung des Fertigungsablaufes, da die Drähte von besonders großvolumigen Spulen abgezogen und unmittelbar der Verseilrichtung zugeführt werden.

Als vorteilhaft hat es sich in Durchführung der Erfindung ferner erwiesen, wenn mindestens die der Kabelseele zugekehrte innerste Lage der Drähte von einem Abbindeelement gehalten ist. Dies ergibt sich insbesondere für die wenn auch kurzen, jedoch unvermeidbaren Parallelstellen des erfindungsgemäßen Kabelschirmes, der hinsichtlich der elektrischen Anforderungen durch seine geflechtähnliche Ausführung den bisher üblichen Geflechten entspricht, gegenüber diesen jedoch mit erheblich geringerem zeitlichen und maschinellen Aufwand herstellbar ist.

Als Abbindeelement können an sich bekannte Fäden oder Bänder aus hochzugfesten Kunststoffen, etwa auf Basis Polyaramid, oder Metallbänder verwendet werden. Das zum Abbinden mindestens der untersten Lage verwendete Abbindeelement kann auch gleichzeitig die Funktion eines Brandschutzes übernehmen und damit zum Funktionserhalt des Kabels beitragen, in dem als Abbindeelement z. B. ein Band aus einem feuerfesten Material verwendet wird. Geeignet hierfür ist beispielsweise ein Metallband, aber auch flammfeste Bänder auf Glimmerbasis, wie sie unter dem Handelsnamen Firox im Markt sind, die gegebenenfalls zusätzlich mit Metallfolien kaschiert sind.

Zur Herstellung eines geschirmten Kabels nach der Erfindung hat sich ein Verfahren als besonders vorteilhaft erwiesen, bei dem auf die Kabelseele eine erste Lage Drähte mit wechselnder Schlagrichtung aufgeseilt, darüber eine Haltewendel aufgebracht und anschließend im gleichen Arbeitsgang eine zweite Lage Drähte aufgeseilt wird, wobei die Aufseilung der zweiten oder jeder weiteren Lage jeweils zur vorher gehenden Lage längs einer vorgegebenen Kabelstrecke mit unterschiedlicher Schlagrichtung erfolgt. Dabei werden die unterschiedlichen Schlagrichtungen längs einer vorgegebenen Kabelstrecke in den einzelnen Lagen durch eine entsprechende Phasenverschiebung der Drehrichtungsumkehr und/oder der Drehzahländerung vorgenommen. Diese Maßnahmen sind aus der seit langem bekannten SZ-Verseiltechnik zwar grundsätzlich bekannt, der Erfindung liegt jedoch die Erkenntnis zugrunde, daß diese Technik geeignet ist, geflechtähnliche Abschirmungen elektrischer Kabel bei gleichen elektrischen Eigenschaften wesentlich kostengünstiger herstellen zu können.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, nämlich die kostengünstige Herstellung geflechtartiger Schirmungen, sind mindestens zwei in Fertigungsrichtung hintereinander angeordnete SZ-Verseilvorrichtungen vorgesehen, von denen jede mit gegenüber der vorhergehenden Verseilvorrichtung unterschiedlicher Drehrichtung und/oder Drehzahl umläuft, wobei das Auftreten des während der Drehrichtungsumkehr und/oder Drehzahländerung bewirkten Parallellaufes der Drähte jeder einzelnen Lage gegenüber der jeweils benachbarten Lage steuerbar ist. Zweckmäßig werden als SZ- Verseilvorrichtungen für die Zwecke der Erfindung sogenannte Rohrspeicherverseileinrichtungen verwendet, das sind Verseilvorrichtungen, bei denen zwischen einer Führungsscheibe und einer Lochscheibe ein Rohr mit extrem glatter Oberfläche angeordnet ist. Dabei dient das Rohr wegen der wechselnden Umlaufrichtung zum Zwecke der SZ- Verseilung als Speicher für die zu verseilenden Drahtelemente.

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

Die Fig. 1 zeigt die Verwendung eines erfindungsgemäßen geflechtähnlichen Schirmes bei einem Fernsehverteilerkabel, bestehend aus einem zentrischen Leiter 2, der Isolierung 3 aus einem Polyäthylen beispielsweise, der erfindungsgemäßen Schirmung 4 und einem Außenmantel 5 aus einem geeigneten, abriebfesten Kunststoffmaterial. Die geflechtähnliche Schirmung 4 besteht aus zwei Lagen mit wechselnder Schlagrichtung aufgeseilter Drähte 6, die mit 7 bezeichnete Umkehrstelle in der untersten Drahtlage ist überdeckt von den verseilten Drähten der darüber befindlichen Drahtlage. Besonders günstig für die elektrische Abschirmung, aber auch für die Vereinfachung des Fertigungsablaufes ist in Durchführung der Erfindung die Maßnahme, daß jeder der aufgeseilten Drähte 6 aus einem Bündel mehrfach gezogener Einzeldrähte besteht, die im dargestellten aufgeseilten Zustand nebeneinander liegend geführt sind.

Wie bereits angedeutet, besteht unter anderem auch im Schiffsbau die Forderung extremer Abschirmung elektrischer Kabel oder Leitungen wegen der auf beengtem Raum unterzubringenden Vielfalt von elektrischen und nachrichtentechnischen Versorgungsleitungen. Ein für die Energieübertragung im Schiffsbau auch verwendetes dreiadriges Starkstromkabel zeigt die Fig. 2. Die drei gleich aufgebauten Adern 8 bestehen aus den aus einer Vielzahl verseilter Einzeldrähte aufgebauten Leiter 9, die von einer Isolierung 10 beispielsweise aus einem gummielastischem, vernetzten Material umgeben sind. Der z. B. aus einem ebenfalls vernetzten Elastomeren bestehende Innenmantel dieses Kabels, der einmal der Ausfüllung der Zwickelräume zwischen den Adern 8 gleichzeitig aber auch zur Rundung der Kabelseele dient, ist mit 11 bezeichnet. Überdeckt ist der Innenmantel 11 von einer Folienbewicklung 12, auf der die geflechtartige Abschirmung 13 aufgebracht ist. Diese besteht wiederum aus zwei Lagen mit wechselnder Schlagrichtung aufgeseilter, beispielweise mehrfach gezogener Drähte 14, wobei die sich durch die SZ-Verseilung ergebene Parallelstelle 15, sofern sie in der unteren Drahtlage entsteht, von den aufgeseilten Drähten der oberen Verseillage überdeckt ist, bzw. wenn sie in der oberen Lage der aufgeseilten Drähte gebildet wird, die in der unteren Lage aufgeseilten Drähte 14 überdeckt.

Zwischen der unteren und der oberen Drahtlage befindet sich ein nicht dargestelltes Halteelement, die Fixierung der oberen Drahtlage kann durch ein weiteres Abbindeelement vorgenommen werden, oder auch dadurch, daß der Außenmantel 16 unmittelbar auf die oberste Drahtlage aufextrudiert wird.

Einen Ausschnitt aus der Abschirmung 13 entsprechend der Fig. 2 in einem gegenüber dieser Figur vergrößerten Maßstabs zeigt die Fig. 3. Die geflechtartige erfindungsgemäße Abschirmung ist wiederum mit 13 bezeichnet, 14 sind die mit wechselnder Schlagrichtung aufgeseilten Einzeldrähte, die, wie diese Figur deutlich macht, aus einer Anzahl parallel verlaufender Einzeldrähte 17 in mehrfach gezogener Form besteht.

Die Fig. 4 schließlich zeigt die Prinzipskizze einer Fertigungsanlage für gemäß der Erfindung herstellbare SZ- Geflechte für elektrische Kabel und Leitungen. Von der im Abwickler 18 drehbar gelagerten Kabeltrommel 19 wird die Kabelseele 20 abgezogen und mittels einer Schubeinheit 21, beispielweise einer Schubraupe, dem Zentralbandwickler 22 zugeführt, mit dessen Hilfe eine Kunststoffolie, gegebenenfalls auch in flammenbeständiger Form, ausgewickelt wird. Mit Hilfe des anschließenden zweiten Zentralbandwicklers 23 ist das Aufbringen einer zweiten Bandbewickelung möglich, gegebenenfalls können beide Bandbewicklungen auch mit einander entgegensetzter Umlaufrichtung aufgebracht sein. Die in Abzugsrichtung gesehen erste SZ-Verseilmaschine in Rohrspeicherausführung ist mit 24 bezeichnet, von der Ablaufstation 25 mit z. B. acht bis vierundzwanzig Spulen 26 für mehrfach gezogene Drähte werden diese abgezogen und auf die Kabelseele als erste Lage aufgebracht. Zum Abbinden der ersten Drahtlage dient ein nachgeschalteter Zentralbandwickler 27, mit dem beispielweise eine hochzugfeste Kunststoffkordel aufgebracht wird. Die anschließende zweite SZ-Verseilvorrichtung, die ebenfalls nach dem Rohrspeicherprinzip arbeiten kann, ist mit 28 bezeichnet. Dieser SZ-Verseilvorrichtung werden die mehrfach gezogenen Drähte von der Ablaufstation 29 zugeführt, die beispielsweise wiederum acht bis vierundzwanzig Spulen 30 für die Schirmdrähte aufweist. Diese zweite zur ersten Lage konzentrische Drahtlage, jedoch mit gegenüber der ersten Drahtlage längs eines betrachteten Kabelabschnittes unterschiedlicher Schlagrichtung der Einzeldrähte kann von einem zweiten Bindeelement gehalten werden, das beispielweise mittels des Zentralwicklers 31 aufgebracht wird.

Falls entsprechende Anforderungen an das gefertigte Kabel gestellt werden, kann man mittels der anschließenden Zentralbandwickler 32 und 33 noch eine einlagige bzw. zweilagige Bebänderung aufbringen. Die hierfür verwendeten Bänder können geeignete Kunststoffbänder sein aber auch Bänder in flammwidriger Ausführung. Mittels der Zugeinheit 34, die beispielweise als Zugraupe ausgeführt sein kann, wird dann das so bebänderte Kabel der Aufwickelvorrichtung 35 zugeführt, die die Aufwickelspule oder -trommel 36 enthält.

Abweichend hiervon ist selbstverständlich auch möglich, unmittelbar im Anschluß an die Zugeinrichtung 34 einen Extruder vorzusehen, der den Kunststoff- oder Elastomeraußenmantel auf die bebänderte und geschirmte Kabelseele aufbringt. Mit 37 ist der für die elektrische Versorgung notwendige Schaltschrank bezeichnet, 38 ist das für die Bedienung der erfindungsgemäßen Fertigungseinrichtung benötigte Bedienungspult.

Die Fig. 4 macht deutlich, daß bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Abschirmung aus einer geflechtähnlichen Anordnung der Schirmdrähte Investitionskosten für Flecht- und Umspulmaschinen entfallen. Bei der erfindungsgemäßen Fertigungsanlage können alle bekannten Vorteile des SZ- Verseilverfahrens, wie hohe Abzugsgeschwindigkeit, bedingt durch kleine Massenkräfte, bei niedrigen Investitionskosten zum Tragen kommen. Zudem wird der z. Zt. bei bekannten Einrichtungen diskontinuierliche Flechtvorgang in einen kontinuierlichen Arbeitsgang umgestaltet, der zudem noch einen hohen Automatisierungsgrad ermöglicht.

Claims (12)

1. Elektrisches Kabel mit im Schichtenaufbau über der Kabelseele angeordneter Abschirmung aus einer Vielzahl metallischer Drähte, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmung aus mindestens zwei Lagen mit wechselnder Schlagrichtung aufgeseilter Drähte besteht, deren Schlagrichtung von Lage zu Lage längs einer Kabelstrecke zur Bildung einer geflechtartigen Bedeckung der Kabelseele unterschiedlich ist.

2. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Parallelstelle der Drähte in der einen Lage durch eine Verseilstelle in der oder den benachbarten Lagen abgedeckt ist.

3. Kabel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die einzelnen Lagen bildenden Drähte mehrfach-gezogene Drähte sind.

4. Kabel nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die der Kabelseele zugekehrte innerste Lage der Drähte von einem Abbindeelement gehalten ist.

5. Kabel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Abbindeelement ein Faden oder ein Band aus einem hochzugfesten Kunststoff ist.

6. Kabel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Abbindeelement aus einem feuerfesten Material besteht.

7. Kabel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Abbindeelement ein Metallband ist.

8. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Kabels nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Kabelseele eine erste Lage Drähte mit wechselnder Schlagrichtung aufgeseilt, darüber eine Haltewendel aufgebracht und anschließend im gleichen Arbeitsgang eine zweite Lage Drähte aufgeseilt wird, wobei die Aufseilung der zweiten oder jeder weiteren Lage jeweils zur vorhergehenden Lage längs einer vorgegebenen Kabelstrecke mit unterschiedlicher Schlagrichtung erfolgt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die unterschiedlichen Schlagrichtungen längs einer vorgegebenen Kabelstrecke in den einzelnen Lagen durch eine entsprechende Phasenverschiebung der Drehrichtungsumkehr und/oder Drehzahländerung erfolgt.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch mindestens zwei in Fertigungsrichtung hintereinander angeordnete SZ-Verseilvorrichtungen, von denen jede mit gegenüber der vorhergehenden Verseilvorrichtung unterschiedlicher Drehrichtung und/oder Drehzahl umläuft, wobei das Auftreten des während der Drehrichtungsumkehr und/oder Drehzahländerung bewirkten Parallellaufes der Drähte jeder einzelnen Lage gegenüber der jeweils benachbarten Lage steuerbar ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die hintereinander angeordneten SZ-Verseileinrichtungen sog. Rohrspeicherverseileinrichtungen sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11 mit Ablaufspulen für die Drähte der Abschirmung, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablaufspulen großvolumige Vorratsspulen mit mehrfach-gezogenen Drähten sind.