DE878389C

DE878389C - Pressure cable system

Info

Publication number: DE878389C
Application number: DEF902D
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dr Vogel
Original assignee: Felten and Guilleaume Carlswerk AG
Current assignee: Felten and Guilleaume Carlswerk AG
Priority date: 1936-04-12
Filing date: 1936-04-12
Publication date: 1953-06-01

Description

Druckkabelanlage Als Korrosionsschutz für Eisen- oder Stahlrohre werden Hüllen :aus Asphalt oder Bitumen verwendet, die in mehreren Lagen, vorteilhaft unter Zwischenlegun;g von imprägniertem, dichtem Papier, Jute oder ähnlichen Faserstoffen auf die Rohre aufgebracht werden. Die Stärke solcher Bitumenschutzhüllen richtet sich nach dem Verwendungszweck; im allgemeinen sind sie nur einige Millmeter stark; jedoch sind in solchen Fällen, in denen große Beanspruchungen bei der Verlegung zu erwarten sind oder rin hoher Sicherheitsgrad des Korrosionsschutzes von Rohren verlangt wird, Gesamtschichtstärken von 8 bis 12 mm erforderlich. Bei Rohren für gewöhnliche Verwendungszwecke, z. B. zur Fortleitung von Gas und Wasser, ist die Benutzung eines dickwandigen Korrosiolnss.chutzes nicht mit Nachteilen verbunden. Anders verhält es sich jedoch, wenn Eisen- oder Stahlrohre zur Unterbringung elektrischer Ho@chspannungs- oder Starkstromkabel dienen sollen, weil dann eine solche Stärke der Korrosionsschutzhülle von etwa i o mm, die :an sich hier mit Rücksicht auf größere Betriebssicherheit notwendig erscheinen mag, sich insofern nachteilig auswirkt, ;als .die Ableitung der von der Kabelbelastung herrührenden Wärme verschlechtert wird. Die dann infolge der seechterem: WärmeAbleitung hervorgerufene Temperaturerhöhung des Kabels hat erhöhte Übertragungsverluste im Kupfer und Dielektrikum zur Folge, so ldaß ein solches Kabel sehr bald steine Stabilitätsgrenze erreichen würde, -d. h. dien Zustand, bei dem -die -durch Kupfer- und Isolationsverluste entstandene Wärme nicht nach außen abgeleitet werden. kann, so daßdurch Wärmestauung sehr bald die Zerstörung eines solchen Kabels ierfolgen müßte.Pressure cable system As corrosion protection for iron or steel pipes Casings: made of asphalt or bitumen used in several layers, advantageously under Intermediate layer of impregnated, dense paper, jute or similar fibrous materials can be applied to the pipes. The strength of such bitumen covers is aimed according to the intended use; in general they are only a few millimeters thick; however, in those cases where there is great stress during laying are to be expected or have a high degree of security for the corrosion protection of pipes is required, total layer thicknesses of 8 to 12 mm are required. For pipes for common uses, e.g. B. for forwarding gas and water is the There are no disadvantages associated with using thick-walled corrosion protection. The situation is different, however, when iron or steel pipes to accommodate electrical High voltage or high voltage cables should serve because then such a strength the corrosion protection cover of about 10 mm, which: per se here with regard to larger ones Operational safety may seem necessary, insofar as it has a disadvantageous effect, ; as .the dissipation of the heat resulting from the cable load deteriorates will. Which then as a result of the seechterem: heat dissipation caused An increase in the temperature of the cable results in increased transmission losses in the copper and dielectric As a result, such a cable will very soon reach its stability limit would, -d. H. the state in which -the -through copper and insulation losses Heat cannot be dissipated to the outside. can, so that by heat build-up very soon such a cable would have to be destroyed.

Betrachtet man die Warrneableitungsverhältnisse bei einer elektrischen Druckkabelanlage; bei ;der Kabel mit -d"unnem Bleimantel in Rohren verlegt und durch ein zwischen Rohr und Kabelmantel befindliches Druckmittel mit mehreren Atmosphären unter Druck gehalten wenden, so iergibt sich folgendes: Durch die Verwendung ;geeigneten Isoliermate 'rnals und durch geeignete Kabelform kann der Wärmewüdersfiand zwischen Kupferleiber und dem Bleimantel :des Kabels im' allgemeinen genügend klein gehalten werden. Der Wärmewiderstand zw!-schen Kabelhülle (Bleimantel) und,dem: Stahl- oder Eisanrohx, in dem das Kabel eingezogen ist; wird durch das unter hohem Druck stehende Gas, und geeignete Wärmekontakte ;ebenfalls hinreichend klein, ,gehalten Größere Schwierigkeiten `bereitet der hohe Wärmewiderstand :des Korrüsiongschutzes. Korrosionsschutzhüllen für sogenannte Druckkabelanlagen, bei ;denen das in eihemm Rohr untergebrachte Kabel unter hohem Gas- oder Flüssägkeitsdruak steht, müssen iabsolut sicher ;gegen Korresiomsangriffe geschützt sein. Diese Forderung legt,die Verwendung ziemlich dicker SchutzscbIchten nahe. Der Widerstand- solcher - Korrosionshüllen van etwa io mwn beträgt z ooo bis 2ooo thermische Ohm. Beteiner solchen Schutzhüllenstärke der Druckrohrleitung liegt die Temperaturerhöhung des ;elektrischen Kabels etwa 15 bis 2o° über derjenigen eines Kabels meinem Eisem- oder Stahlrohr .ohne Kornosi:onsscbutz, ld. h. in einem Metallrohr, das blank in Erde verlegt ist.If one considers the warning dissipation conditions in an electrical pressure cable system; If the cable is laid in pipes with an unnatural lead jacket and kept under pressure by a pressure medium located between the pipe and the cable jacket with several atmospheres, the following results: The use of suitable insulating materials and a suitable cable shape can prevent heat condensation between the copper body and the lead sheath of the cable must generally be kept sufficiently small , and suitable thermal contacts; also sufficiently small,, held. The high thermal resistance causes greater difficulties: the corrosion protection This requirement lays down that the use pretty much d More protective covers near. The resistance of such corrosion shells of about 10 mwn is z ooo to 2,000 thermal ohms. Beteiner such a protective sheath thickness of the pressure pipe, the temperature increase; electrical cable about 1 5 to 2O ° to that of a cable or steel pipe my Eisem- .without Kornosi: onsscbutz, ld. H. in a metal pipe that is laid bare in the ground.

Der Vorschlag nach der- Erfindung geht dahin, die Wäxmeleitfählgkeit der erwähnten Schutzschichten von Mietallrohren für Druckkabielanlagen ohne Beeinträchtigung der Korros@onsschutzwixkung zu, erhöhen und gleichzeitig ihre mechanische Festigkeit zu vergrößern. - Zu diesem Zweck werdenden gehrä!uchlichen Körrosiomsschutz'massien (Asph!alt, Biturnen .oder bitum@enartimeass:en), nachdem sie durch Erhitzen ierwcicht worden s'mnd, gut wärmeleitende :Mineralien, wie Quarz oder Kaolin, zugesetzt, und zwar möglichst in feünpulvevisierter Form, ;damit die Schichten dünn aufgetragen werden können. Außer der durch die Zusätze hervorgerufenen höheren Wärmeleitfähigkeit werden. die Wärmeableitungsverhältnissie noch dadurch verbessert, daß infolge mechanischer Verfestigung der Schichten die Stärke der Schutzhülle verringert werden kann. Durch das Zusetzen derartiger Mineralien werden KIebekraft und Dichtigkeit :der Bitumienmassen nicht herabgesetzt. Der Wärnnewiderstand ider Bitumenschicht läß@t sich beispielsweise sauf dem, dritten biss fünften Teil reduzieren. z .oder 3 Gewichtsteile Quarzsand oder Quarzmehl lassen sich ohne Schwierigkeiten mit i Gewichtsteil Bitumen vermengen. Durch Erhöhung ider Wärmeleitfähigkeit solcher mit Quarz versletzten Bitunnenschichten und durch die infolge größerer Festigkeit verringerte Wandstärke läßt sich,der Wärmewiderstand der Schutzhülle auf den achtem bis zehnten Teil des Wertes, von solchen Schutzhüllen ohne Beimengung von Zusätzen herabsetzen, und .zwar bei gleich hohen Korrosiöns.festigkeitswerten.The proposal according to the invention is directed to the Wäxmeleitfählgkeit the mentioned protective layers of rental pipes for pressure cable systems without impairment the corrosion protection, and at the same time increase their mechanical strength to enlarge. - For this purpose, common corrosive protection measures (Asph! Alt, Biturnen. Or bitum @ enartimeass: en) after it has been ierwcicht by heating been s'mnd, good heat-conducting: minerals such as quartz or kaolin, added, and if possible in fine powdered form, so that the layers are applied thinly can be. Except for the higher thermal conductivity caused by the additives will. the heat dissipation ratio is further improved by the fact that mechanical Solidification of the layers can reduce the strength of the protective cover. By the addition of such minerals will give the bitumen masses its strength and tightness not discounted. The thermal resistance in the bitumen layer can be, for example Reduce s to the third to fifth part. z. or 3 parts by weight of quartz sand or quartz powder can be mixed with 1 part by weight of bitumen without difficulty. By increasing the thermal conductivity of such bitunn layers mixed with quartz and due to the reduced wall thickness due to the greater strength, the thermal resistance the protective cover on the eighth to tenth part of the value of such protective covers without adding additives, and with the same high corrosion resistance values.

Es ist schon bekannt, die elektrische Durchschlagsfestigkeit der bei elektrischen Hochspannungstransformatorem: benutzten Isolationsmittel (Öl), durch Zusatz vom, piezoelektrischen Stoffen, beispielsweise Quarz, zu erhöhen, wobei gleichzeitig infolge der ;größeren Wärmeleitfähigkeit dieser Stoffe gegenüber Öl eine Verbesserung der Wärmeableitung eintritt.It is already known that the dielectric strength of the high-voltage electrical transformers: used insulating material (oil), by Addition of piezoelectric substances, such as quartz, to increase, while at the same time an improvement due to the greater thermal conductivity of these substances compared to oil the heat dissipation occurs.

Bei der vorliegenden Neuerung handelt es sich nicht um eine elektrische, sondern um eine chemische und mechanische Isolierung, und es handelt sich rauch nicht darum; die elektrische Durchschla,gsfestigkeit,einer Ölisolation zu erhöhen; ferner ist .die Koxrosionsschutzhüllle der Rohrleitung nicht dem elektrischen Feld ausgesetzt, also nicht @elektrisich beansprucht. Die Frage :der elektrischen Isolation ist somit für die Korrosionsschutzhülle für Druckkahelanlagen belanglos; hier spielen vielmehr andere Gesichtspunkte eine Rolle, nämlich die mechanische Festigkeit und Sicherheit ;gegen eindringende Feuchtigkeit sowie !die Vermeidung von Wärmestauungen im elektrischen Kabel. Hieraus ergeben: sich einander widersprechende Bedingungen. Die mit Rücksicht auf mechanische und chemische Sicherheit an sich verwünschte Verdickung der Hülle, hätte bei Verwendung üblicher Bitumenmassen: eine unerträgliche Verschlechterung der Kabelwärmeäbleitung zur Folge.The present innovation is not an electrical, it is a chemical and mechanical insulation, and it is smoke not because of that; to increase the dielectric strength of an oil insulation; furthermore, the corrosion protection cover of the pipeline is not subject to the electrical field exposed, so not @electrisich claimed. The question: electrical insulation is therefore irrelevant for the corrosion protection cover for pressure cooling systems; play here Rather, other considerations play a role, namely mechanical strength and Security; against penetrating moisture as well as! The avoidance of heat build-up in the electric cable. This results in: mutually contradicting conditions. The thickening, cursed in itself with regard to mechanical and chemical safety the shell, if conventional bituminous compounds were used, would be an unbearable deterioration the cable heat dissipation result.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe durch die gleichzeitige Anwendung zweier Maßnahmen gelöst, nämlich @dunch di,e Verringerung der Bitumexnschutzhüllenwandstärke und durch Verwendung von Bitumen mit wärmeableltenden Zusätzen in feinverteiltem Zustand und in bestimmtem Mischungsverhältnis. Es wird also die ;an sich durch die Wandstärkenverringerung in mechanischer und chemischer Hinsicht verursachte Schwächung durch ,die Festigkeitserhöhung und Verdichtung infolge der Zusätze ausgeglichen und die Wärmeableitung sowohl durch die -gut wärmeableitenden Zusätze als auch -durch -die Verringerung der Schutzhüllendicke verbessert. Die Temperaturerhöhung eines elektrischen Kabels einer Druckkäbelanlage mit Stahlrohren und mit reiner Korrosionsschutzhülle mach ,der Erfindung betrug nur z bis 3°, ,gegenüber 15 bis 20° bei einer Vergleichsianlage reit einem Korro:sionssehutz üblicher Ausführung und Stärke.According to the invention, this object is achieved by the simultaneous application of two measures, namely @dunch di, e reduction of the bitumen protective cover wall thickness and by using bitumen with heat-releasing additives in a finely divided state and in a certain mixing ratio. The weakening caused by the reduction in wall thickness in mechanical and chemical terms is thus compensated for by the increase in strength and compression due to the additives, and the heat dissipation is improved both by the -good heat-dissipating additives and -by -the reduction in the thickness of the protective cover. The temperature increase of an electrical cable of a pressure cable system with steel pipes and with a pure anti-corrosion cover mach, the invention was only z to 3 °, compared to 15 to 20 ° in a comparative system with a corrosion protection of the usual design and strength.

Die Metallrohrschutzhülle fürelektrische Kabel kann Hauseiner -oder mehreren Lagen der genannten korrosioinsfesten Stoffe bestehen; dienen zwecks Verringerung ihres spezifischen thermischen Widerstandes gut wärmeleitende Mineralstoffe zugesetzt sind. Eine besonders ,geeignete Schutzhülle kommt zustande, wenn mehrere Lagen aus bitumenartigen, mit gut wärmeleitenden Mineralstoffen versetzten Massen verwendet werden und zwischen je zwei solcher Lagen eine oder mehrere Schichten aus dichten, imprägniertem Papier eingebettet sind, die die darunterliegende bitumenartige Lage in Form einer geschlossenen Hülle umgeben. Durch diese Papiereinlage wird die Korrosionssicherheit der Korrosionsschutzhülle erhöht, so daß die Stärke der Hülle etwas verringert werden kann. Hierbei wird die durch die Einlage aus dichtem, imprägniertem Papier hervorgerufene geringe Hemmung der Wärmeleittu.n;g durch die Verbesserung der Wärmeableitung infolge Verringerung der Dicke der Korrosionshülle ausgeglichen.The metal pipe protective cover for electrical cables can consist of one or more layers of the aforementioned corrosion-resistant substances; serve to reduce their specific thermal resistance well thermally conductive minerals are added. A particularly suitable protective cover is created when several layers of bitumen-like masses mixed with highly thermally conductive mineral substances are used and one or more layers of dense, impregnated paper are embedded between each two such layers, which form the underlying bitumen-like layer in the form of a closed envelope surround. This paper insert increases the resistance to corrosion of the anti-corrosion cover, so that the thickness of the cover can be reduced somewhat. The slight inhibition of heat conduction caused by the inlay of dense, impregnated paper is compensated for by the improvement in heat dissipation due to the reduction in the thickness of the corrosion envelope.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Pressure cooling system, consisting of a metal pipeline and electrical cables laid in it, kept under gas or liquid pressure, with a protective sheath of the metal pipeline made of bitumen, asphalt or similar materials, characterized in that the bitumen-like, corrosion-resistant protective compounds, when heated, have good heat-conducting minerals that are powdered as finely as possible , for example quartz sand, quartz powder or kaolin, in a ratio of 2 to 3 toi i for the purpose of reducing the specific thermal resistance and the protective shell thickness. z. Pressure cooling system according to claim i, characterized in that several layers of bituminous masses mixed with highly thermally conductive mineral substances surround the pipe and one or more layers of dense, impregnated paper are embedded between each two such layers Completely enclose the bitumen-like layer underneath.