DE4413800A1 - Schwer entflammbares biegsames elektrisches Koaxialkabel - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Koaxialka­ bel, die während einer Mindestdauer von insbesondere minde­ stens 30 Minuten betriebsfähig bleiben sollen, während der sie Flammen ausgesetzt sind. Außerdem sollen diese Kabel auch keinen Beitrag zur Ausbreitung des Brandes liefern und keine giftigen Stoffe freisetzen.

In bekannten koaxialen Strukturen sind der Innenleiter und der äußere Leiter durch ein Dielektrikum voneinander ge­ trennt. Eine elektrisch isolierende äußere Hülle, die schwer entflammbar ist und keine Halogene enthält, umschließt den äußeren Leiter. Wird eine gewisse Flexibilität aus Gründen der Verlegung in gekrümmten Kabelkanälen gewünscht, dann besteht der Außenleiter des Kabels aus einem Metallgeflecht.

Die Druckschrift US-A 4 280 252 beschreibt eine solche Struktur. Das betreffende Kabel ist ein strahlendes Kabel, in dem das Dielektrikum durch eine bandförmige periphere Wickel­ schicht aus einem hitzbeständigen Material verstärkt wird, nämlich einem Band aus Glimmerpapier. In dieser Druckschrift wird ein solches hitzebeständiges Band, das an sich bekannt war und in anderen Kabeln zur Verbesserung der Feuerbeständig­ keit des Kabels verwendet wurde, um eine Mindestisolation aufrechtzuerhalten und Kurzschlüsse nach der Zerstörung des Dielektrikums zu vermeiden, nicht nur zu dem bekannten Zweck eingesetzt, sondern auch, um die Beschädigung des darunter­ liegenden Dielektrikums zu vermeiden oder zumindest zu ver­ zögern und somit brauchbare Übertragungskennwerte des Kabels weiterhin zu behalten.

Die Druckschrift US-A 4 810 835 beschreibt auch ein schwer entflammbares Koaxialkabel, dessen Außenleiter ein Geflecht ist und von einem Komposit-Band bedeckt wird, das mit überlappenden Rändern auf das Geflecht gewickelt ist. Dieses Komposit-Band besteht aus einem Glasfaserband, das auf einer Seite von einer nach der Außenseite des Kabels gerichteten metallischen Schicht bedeckt ist. Dieses Band ist seinerseits von einer äußeren Schutzhülle umgeben. Wenn diese Hülle durch Feuer zerstört wurde, dann bildet das Komposit-Band ein Me­ tallrohr, das die Wirkung der Flammen verzögert und die innere Isolation des Kabels schützt. Ausreichende Lücken in diesem Rohr ermöglichen die Abfuhr der bei den hohem Temperaturen entstehenden Zersetzungsgase der inneren Isolation.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es im Gegensatz zu den aus den zitierten Druckschriften entnehmbaren Lehren, nicht die Zerstörung des Dielektrikums zu verlangsamen und zu verzögern, sondern im Gegenteil zu beschleunigen, und zwar sobald das Kabel großer Hitze ausgesetzt wird, wodurch starke und lang andauernde Kräftebelastungen, insbesondere örtlicher Art, auf dem Innenleiter und auch auf dem Außenleiter sowie die Gefahr von Kurzschlüssen vermieden werden.

Diese Aufgabe wird durch das in Anspruch 1 definierte Koaxialkabel gelöst.

Bezüglich von Merkmalen bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung wird auf die Unteransprüche verwiesen.

Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Aus­ führungsbeispiels näher erläutert, das in der einzigen beilie­ genden Figur gezeigt ist.

Diese Figur zeigt schematisch in Perspektive und im Schnitt ein biegsames Koaxialkabel gemäß der Erfindung.

Das dargestellte Kabel enthält einen Innenleiter 1 und nacheinander von innen nach außen ein Dielektrikum 2, insbe­ sondere ein zellenförmiges Dielektrikum, ein hitzebeständiges Isolierband 3, insbesondere aus Glas mit oder unter einer Glimmerschicht, einen zusammengesetzten biegsamen äußeren Leiter 4 und eine äußere Schutzhülle 5, die hier aus zwei übereinanderliegenden Schichten 5A und 5B besteht.

Das Dielektrikum ist vorzugsweise zellenförmig oder im Rahmen einer Variante hohl, um eine relativ geringe Dichte an Isoliermaterial in dem von ihm eingenommenen Raum zu besitzen. Dieses Isoliermaterial ist ein thermoplastischer Kunststoff ohne Halogene, insbesondere Polyäthylen. Das Band 3, das das Dielektrikum umgibt, ist nicht unbedingt erforderlich, aber es verbessert die Isolationssicherheit, und es ist dann mit ge­ genseitig überlappenden Rändern auf das Dielektrikum aufgewickelt.

Der zusammengesetzte Außenleiter 4 enthält ein leiten­ des Geflecht 6 und ein leitendes Band 7 innerhalb des Ge­ flechts. Das leitende Band 7 besteht aus einer leitenden Me­ tallfolie 7A, insbesondere aus reinem Kupfer, die auf eine Kunststoffolie 7B zum besseren mechanischen Halt der leitenden Folie aufgeklebt ist. Letztere liegt auf dem Geflecht auf. Dieser Leiter 4 enthält außerdem vorzugsweise ein weiteres leitendes Band 8, das dem Band 7 gleicht und aus einer auf eine Kunststoffolie 8B aufgeklebten leitenden Folie 8A be­ steht. Dieses weitere leitende Band 8 ist auf das Geflecht mit seiner leitenden Folie auf Seiten des Geflechts aufgebracht. Die Folien 7B und 8B sind insbesondere aus Polyäthylenglykol­ terephthalat. Die Dicke der Folie 7B und 8B und die der lei­ tenden Folien 7A, 8A ist sehr gering und beträgt jeweils etwa 20 Mikrometer.

Die leitenden Folien der leitenden Bänder 7 und 8 befinden sich jeweils auf der Seite des Geflechts. Sie werden mit überlappenden Rändern auf das jeweils darunterliegende Element aufgewickelt, um den äußeren zusammengesetzten Leiter 4 dicht einzuschließen.

Die Hülle 5 besteht vorzugsweise aus mindestens zwei Schichten, zum Beispiel den Schichten 5A und 5B. Diese Schich­ ten der Hülle sind je relativ dünn und liegen direkt und über­ einander, ohne miteinander verschmolzen zu sein, indem sie eine Schutzstruktur nach Art einer Zwiebelschale bilden. Sie bestehen vorzugsweise aus einem schwer entflammbaren Material, vorzugsweise ohne Halogene. Die unterteilte Struktur in Form einer Zwiebelschale führt dazu, daß die Hülle 5 zur Ausbrei­ tung des Feuers nicht oder nur wenig beiträgt.

Unabhängig von dieser Schutzhülle, die die Ausbreitung des Feuers verhindern oder erschweren kann, bleibt das Kabel, das trotzdem im Brandfall großer Hitze ausgesetzt ist, während einer gewissen Dauer vollkommen betriebsfähig, die länger als die entsprechende Dauer ist, die mit einem Koaxialkabel mit einfachem Geflecht unter denselben Bedingungen erreicht würde. Versuche haben ergeben, daß diese Dauer mindestens 30 Minuten beträgt, selbst unter den besonders schwierigen Bedingungen, wie sie in der Norm CEI 331 definiert sind.

Die Betriebsfähigkeit des Kabels unter diesen Bedin­ gungen beruht auf dem Zusammenwirken des biegsamen zusammen­ gesetzten äußeren Leiters 4 mit dem gewählten Dielektrikum.

Dieser äußere zusammengesetzte Leiter verhält sich einerseits wie ein Reflektor, der einen Teil der empfangenen Wärme nach außen reflektiert und die nicht reflektierte Wärme absorbiert, und andererseits und insbesondere als ein Wärme­ verteiler, der eine gleichmäßige Verteilung der absorbierten Wärme im Inneren des Kabels bewirkt. Diese absorbierte Wärme steigt rasch mit der äußeren Umgebungstemperatur, sobald die Flammen mit dem Kabel in Berührung kommen. Die gleichmäßige Verteilung der Wärme läßt das ganze Dielektrikum in einer weiten Zone des Kabels sehr schnell schmelzen. Dies verhindert mechanische Spannungen, die auf den Innenleiter über das sich schneller und viel stärker ausdehnende Dielektrikum ausgeübt werden könnten, das aber sehr schnell schmilzt. Gleiches gilt für die mechanischen Kräfte, die auf den Außenleiter einwirken können, da das geschmolzene Dielektrikum einen sehr viel ge­ ringeren Teil des Raums einnimmt als vor seinem Schmelzen.

Das geschmolzene Dielektrikum bleibt im Inneren des äußeren zusammengesetzten Leiters mit dem Geflecht einge­ schlossen, der durch die beiden das Geflecht umgebenden lei­ tenden Bänder abgedichtet ist.

Während eines Brands bleibt zumindest während einer Dauer von mindestens dreißig Minuten die Isolation erhalten und Kurzschlüsse zwischen dem Innenleiter und dem Außenleiter, die geometrisch intakt bleiben, werden vermieden. Der Gewöl­ beeffekt aufgrund des Umwickelns mit den leitenden Bändern und ggf. einem Isolierband sichert die mechanische Stabilität des Außenleiters mit dem Geflecht koaxial um den in dem geschmol­ zenen Dielektrikum eingebetteten Innenleiter, solange natür­ lich keine mechanischen Schläge auf das Kabel einwirken.

Das hitzebeständige Band wird vorzugsweise auf das Dielektrikum aus Gründen der besseren Isolierung zwischen den Leitern aufgebracht. Es verzögert nur wenig und unerheblich das schnelle Schmelzen des Dielektrikums, sobald große Wärme­ mengen vom Außenleiter absorbiert werden, denn es kommt nur auf die elektrische Isolation dieses Bandes und nicht auf die thermische Isolation um das Dielektrikum herum an.

Claims (6)

1. Schwer entflammbares biegsames elektrisches Koaxialkabel mit einem Innenleiter, einem Außenleiter, einer Isolation zwischen den Leitern und einer den Außenleiter umgebenden Hülle, wobei der Außenleiter seinerseits ein leitendes Ge­ flecht und ein erstes Band enthält, das auf einer seiner Sei­ ten eine leitende Folie besitzt und auf das Geflecht unter Bildung eines zusammengesetzten leitenden Rohrs um die Isola­ tion herum aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß diese Isolation (2) aus einem halogenfreien thermoplastischen Kunst­ stoff geringer Dichte besteht und daß das erste Band (7) sich innerhalb des Geflechts (6) befindet und mit seiner leitenden Folie (7A) am Geflecht anliegt sowie im Brandfall eine gleich­ mäßige Verteilung der absorbierten Wärme in das Kabel hinein bewirkt, damit eine erhebliche Zone der Isolation entlang des Kabels schnell schmilzt.

2. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Band (7) aus einer Kunststoffolie (7B) zum mechanischen Halt und der mit dieser Folie fest verbundenen leitenden Folie (7A) besteht.

3. Kabel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffolie (7B) aus Polyäthylenglykolterephthalat und die leitende Folie (7A) aus reinem Kupfer ist.

4. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Außenleiter weiter ein zweites Band (8) aufweist, das dem ersten Band im wesentlichen gleicht und außen auf das Geflecht (6) mit seiner leitenden Folie (8A) auf dem Geflecht aufliegend aufgebracht ist.

5. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß weiter ein drittes Band (3) aus einem hitzebe­ ständigen Isoliermaterial zwischen den Außenleiter und die Isolation eingefügt ist, um letztere zu verstärken.

6. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Hülle (5) aus mehreren unmittelbar überein­ anderliegenden gleichen Schichten (5A, 5B) besteht, die nicht miteinander verschmolzen sind und so eine zwiebelschalenartige Schutzstruktur bilden.