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Gummiisoliertes, bewegliches, elektrisches Starkstrom-und Hochspannungskabel
Als Starkstrom- und Hochspan nungskabel für Bergwerks- und Baggeranlagen@ und für
ähnliche Zwecke, namentlich für Bergwerksbetriebe unter Tage, finden vielfach bewegliche,
gummiisolierte Kabel Verwendung, -die aus einzeln abgeschirmten isolierten Phasenleitern
und Nulleiter bestehen und mit einem gemeinsamen Gummimantel umhüllt sind. Die Erfindung
bezieht sich auf ein solches Kabel und bat zum Ziele, diie Brauchbarkeit solcher
Kabel zu verbessern, insbesondere das Kabel bei mindestens gleicher elektrischer
Sicherheit gegen mechanische Beanspruchungen widerstandsfähiger zu machen und damit
seine Lebensdauer zu erhöhen.
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Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß die in :einen sternförmigen
Kern eingeseilten isofierten Phasenleiter einzeln mit aus Verseillagen aus Drähten
bestehenden Schirmen umgeben sind, die zusammen gleichzeitig den Nulleiter des Kabels
bilden und :die mindestens an dien Enden des Kabels untereinander elektrisch leiten@di
verbunden sind, und daß jeweils die Dränte des: einzelnen Schirmes mit ;gegenseitigem
Abstand in eine Schicht aus weichem Gummi eingebettet sind, deren Außenfläche mindestens
bis: an dien äußeren Umriß der Verseilliage des Schirmes heranreicht und über der
noch ein gummiertes Band angeordnet sein kann.
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Dadurch, :daß die Schirme der einzelnen isolierten Phasenleiter gleichzeitig
den Nulleiter des Kabels bilden, wird! ein besonderer Nulleiter eingespart, und
das Kabel wird,dünner, beweglicher und leichter. Daß die genannten Schirme zweckmäßig
in ihrem Querschnitt hierzu entsprechend bemessen sind, versteht sich von selbst.
Da :die Schirme der einzelnen Leiter erfindungsgemäß durch die zwisdhen ihnen befindlichen
Stege des nachgiebigen
Kabelkerns voneinander getrennt sind, können
sie beim Biegen, des Kabels nicht aneinander reiben und sich :gegenseitig -durchscheuern.
Hinzu kommt, daß auch die einzelnen Drähte des gleichen Schirmes leim B legen, des
Kabels nicht aneinander scheuern -können, da, sie ja wiederum in ihrer jeweiligen
Verseilbage in Abstand voneinandier angeordnet sind.. Die -Schirme :der einzelnen
Phasenleiter sind daher auch bei (sehr rauben rnedhanischen Beanspruchungen,des
Kabels praktisch unzerstörbar und brauchen infolgedessen selbst unter schwierigsten
Betriebsbedingungen ihre Funktionsfähigkeit nicht eineubüßen. Zu -diesem günstigen
Verhaltender Einzelleiterschirme trägt außerdem bei, daß die Drähte des einzelnen
Schirmes bei dien Zabel nach ,der Erfindung in eine Schicht aus weichem Gummi ein:-gebettet
sind, die beim Biegendes Kabels ,dien sich hierbei ändiernd!en gegenseitigen Abstand
der Drähte elastisch folgen kann. Der Abstand der Drähte voneinandrer braucht dabei
in, gestrecktem Zustand des Phasenleiters nur so ;groß bemessen zu sein, daß sich
die Drähte bei,der stärksten; im Betriebe zugelassenen oder vorkommenden: Biegung
dies Kabels noch nicht berühren.' Die Außenfläche der Einbettungsschicht der Drähte
soll, wie teschrieben, mindestens bis, an den äußeren Umrß,der Verseillage des Schirmes,
heranreichen. Dies hat den Zweck, .dern Phasenleiter über dem. Schirm eine glatte
Oberfläche zu geben und so beim Biegen des: Kabels ein leichteres Verschieben dies(
Phasenleiters gegenüber den benachbarten Kabelteilen zu ermöglichen und zu verhindern,
daß sich die Drähte des Schirmes; in die umgebenden Schichtm eingraben. Dies trägt
gleichfalls zur leichteren, Beweglichkeit des ganzen Kabels -bei. Aus dem gleichen:
Grurnde kann im gegebenen Falle über der Verseillage des Schirmes noch ein gummiertes
Band :angeordnet sein.
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Die Drähte ,des einzelneu Phasenleiterschirmes sind vorteilhaft mit
verhältnismäßig kleiner Steigung, vorzugsweise unter einem Winkel von etwa 30°,
-bezogen sauf (die Querschnittetangentedies isolierten Phasenleiters, zum Schirm
verseilt, weil sie bei zu großer Schlaglänge den einzelnen Phasenleiter zu starr
machen. würden!.
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Die Einbettung des, einzelnen Pfiasenleifier.sebirmes kann mit Vorteil
durch Einseilen, ,der Schirmdrähte meine die Isolierschicht des Leiters umgebende,
z n' dhst urvulkanisierte Gummischicht erzeugt sein. Beim Vulkanisieren,diesier
Schicht quillt der Kautschuk unter dem dabei angewandten Druck überall zwischen
;den Drähten hindurch und füllt so die Zwischenräume des Schirmes völlig aus.
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Bei genügender Dicke !dieser über den einzelnen Phas@enleitersdhirmen
aufgebrachten Umhüllungen können unter Umständen die isolierten und-einzeln abgeschirmten
Phrasenleiter auch unmittelbar, d. h. mit gegenseitiger Berührung, zum Kabel verseift
sein. Die mechanische Widerstandsfähigkeit des Kabels ist (dabei naturgemäß -geringer.
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Vor 'tdemn Einseilen id;er Phasenleiter in .den Kabelkern empfiehlt
es sich, die Phasenleiter außen mit Talkm: od'. digl. zu -behandeln, um die.mit
Rücksicht auf die Biegsamkeit des Kabels erfordIerliche-Gleitfähigkeit ,der Phasenleiter
im Kabelgefüge nicht zu beeinträchtigen.
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Bei Hochspannungskabeln sind vorteilhaft die Einbettumigsschichten
der Drähte der Phasenleiterschirme durch Zusatz von Ruß; Graphit od. dgl. elektrisch
halbleitend( (gemacht, um mit Sicherheit eine Ionisierung an der Grenzfläche des
Leiterdiel.ektrikums auszuschließen. Aus dem gleichen Grunde kann auch an der Innenseite
:der Isolierschicht unmittelbar an der Leiteroberfläche eine dünne, elektrisch halibleitende
Gummischicht angeordnet sein.
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Es, kann vorteilhaft sein, noch unterhalb des einzelnen Ptäsenleiterschirrnes
und' konzentrisch zu diesem .sowie von ihm elektrisch isoliert einen weiteren elektrisch
leitfähigen, Schirm anzuordnen, der aber nur eine geringe Dicke und nur eine kleine
elektrische Leitfähigkeit zu haben braucht. Ein solcher Schirm kann 'dm einer geeigneten
Schutzschaltunk dazu benutzt werden, bei Schäden in der Isolierung ,dies Phasenleitens
Signal zu geben oder die Abschaltung des Kabels zu bewirken. Er kann zu diesem Zweck
künstlich auf Erdpotential ader einem zweckmäßig gewählten, Zwangspotential gehalten,
werden(, kann aber such im störungsfreien Betriebe das Potential einnehmen, dä.s
seiner Anordnung im Leiterdielektrnkum zukommt.
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Innerhalb,dies. Gummimantels des Kabels: können in an sich bekannter
Weise ein, zwei oder mehrere konzentrische, (die Phasenleiter gemeinsam umgebende
elektrisch leitfähige Schirme eingebettet sein, um.,durch eine Schutzschaltung bei
elektrischen Fehlern oder von; außen @kommenden mechanischen Beschädigungen idbs:
Kabels Alarm zu geben und, falls erforderlich"das Kabel abzuschalten.
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In die Zwischenräume zwischen den isolierten und abgeschirmten Phasenleitern
können @ vorteilhaft Gummistränge eingelegt sein, in, die wellenförmig gewundene
Steueradern . eingebettet sind. Durch diese Anordnung und ihre wellige Form sind
die Steueradern besonders. gut gegen mechanische Schäden geschützt.
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Abgesdhen von den geschilderten Vorteilen bat das Kabel nach der Erfindung
auch noch den weiteren Vorzug; @daß es gegen Quetschungen, wie sie insbesondere
in B!aggeranlagen und in Bergbaubetrieben unter Tage leicht vorkommen können, eine
große Widerstandsfähigkeit aufweist. Dies kommt insbesondere daher, weil die beschriebenen,
gleichzeitig als Nulleiter dienenden Schirme der Phasen@-leiter infolge,der nur
lose verseilten Schirmdrähte außerordentlich nachgiebig sind.
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Der Gummimantel des Kabels kann vorteilhaft aus einer vulkanisierten
Gummimischung bestehen, die an Stelle von Ruß feinverteilte, synthetische Kieselsäure,
vorzugsweise mit einer Teilchengröße von 15 bis 2,5 mu, als verfestigenden Zusatz
enthält. Ein solcher Mantel zeichnet sich gegenüber dien gebräuchlichen, rußgefüllten
Gummimänteln .durch eine wesentlich niedrigere Dielektrizitätskon@stante aus. Dadurch
werden :die Ladeströme in den Schirmen kleiner, und @dhe Schutzschaltungen lassen-
sich
vereinfachen. Außerdem kann man unter sonst gleichen Umständen
:die in dien Mantel eingebetteten Schirme .dichter an die Kabeloberfläche heranbringen,
und sauf diese Weise eine empfindlichere Auslösung erzielen.
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Die Erfindung ist in ihrer Anwendung nicht notwendigerweise auf Kabel
mit Gummiisolierung und Gummimantel beschränkt, sondern kann auch mit Vorteil verwendet
werden, wenn an Stelle von gewöhnlichem Gummi irgenidein synthetischer Gummi, beispielsweise
polymerisiertes Chlorbutadien oder ein gummiähnlicher schmiegsamer Kunststoff gewählt
ist.
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Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Kabels nach der
Erfindung im Querschnitt. In den aus Gummi bestehenden Kern r sind die isolierten
und einzeln abgeschirmten Phasenleiter :2 eingeseilt. Die Isolierung ,der Phasenleiter
ist mit 3 bezeichnet. Darüber ist jeweils über einer Lage q. ans gummiertem Gewe#beband
eine weiche Gummischicht 5 aufgebracht, in die die Drähte des Sch@irm@es6 :des Phrasenleiters
jeweils. mit kleinen Ab-
ständen eingeseilt sind. Unterhalb des, Schirmes
6 und zu ihm konzentrisch ist der elektrisch leitfähige Schirm 7 in, die Isolierung
3 des Phasenleiters eingebettet. Nach außen ist der Phasenleiter :2 durch eine Lage
& aus gummiertem Gewebeband abgeschlosisen. Auf die miteinander verseiften Phasenleiter
2 folgen der Innenmantel 9 und- der Außenmantel io des Kabels, die beide aus Gummi
bestehen. Zwischen beiden befindet sich ein zur Kabel achse konzentrischer, elektrisch
leitfähiger Schirm i i, außerdem in den Außenmantel io eingebettet ein w eitererkonzentrdscher,elektrischleitfähigerSchirm
ia. In den Innenmantel g sind noch jeweils in den Zwischenräumen zwischen den Phasenleitern
:2 die Gummistränge 13 eingelegt, in, die Steueradern 14 in Wellenform gewunden
eingebettet sind.