DE8914352U1 - Electrical cable with tensile element - Google Patents
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Description
LN 254-DE-GMLN 254-DE-GM
** ·■ ·*··**· ·· ·· 4. Dezember 1989** ·■ ·*··**· ·· ·· December 4, 1989
Die Erfindung betrifft eine elektrische Leitung alt einer Isolierung, mit einem mehrdrähtigen, zu einer Litze oder einem Seil geformten Leiter aus Metall und mit einem zentral im Leiter angeordneten, zugfesten, faserförmigen Element, The invention relates to an electrical cable with insulation, with a multi-wire conductor made of metal, formed into a strand or a rope, and with a tensile, fibrous element arranged centrally in the conductor,
Elektrische Leitui jen der vorgenannte? Art sind bekannt. So zeigt die DE-25 19. 687-A l a-In Verfahren zur Herstellung eines Litzenleiter für elektrische NetzanschluBleitungen und dergleichen, bei dem beim Verseilen der Einzeldrähte zentral ein &Lgr;&iacgr;&idiagr;&eegr;&eegr;&bgr;&Ggr; Faden aus Glasseidenzwirn mit verlitzt wird. Bei derartigen Leitungen bestehen die Litfe^nieiter aus etwa 30 bis 60 Einzelleitern, die miteinander verwürgt werden. Der zentral eingeführte Glasfaden, erhöht insbesondere die Zugfestigkeit der Litzen, ohne ihren Querschnitt merklich zu vergrößern, da er beim Verlitzen in die Hohlräume (Zwickel) zwischen den Einzelleitern eingebettet wird.Electrical conductors of the aforementioned type are known. For example, DE-25 19. 687-A-1 shows a method for producing a stranded conductor for electrical power supply cables and the like, in which a stranded thread made of glass silk yarn is stranded centrally when the individual wires are twisted together. In such cables, the stranded conductors consist of around 30 to 60 individual conductors that are twisted together. The centrally inserted glass thread increases the tensile strength of the strands in particular without noticeably increasing their cross-section, since it is embedded in the hollow spaces (gussets) between the individual conductors during the stranding process.
Ein solcher zentraler Glasfaden läßt sich bei der Verarbeitung auf Schneidemaschinen sehe leicht herausziehen und führt dann zu Störungen im Arbeiteablauf. Dee weiteren ist die Einbettung zwischen vielen Einzelleitern nicht von Dauer, wenn die fertige Leitung beim Gebrauch oft gebogen wird. Dann kann der mitverwürgte Glasfaden leicht aus dem Litzenverband austreten und zerbrechen.Such a central glass thread can be easily pulled out during processing on cutting machines and then leads to disruptions in the work process. Furthermore, the embedding between many individual conductors is not permanent if the finished cable is often bent during use. The tangled glass thread can then easily escape from the stranded wire and break.
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Der Erfindung liegt äle Aufgabe iugrunde, eine elektrische Leitung zs schaffen, die bei kleinem Querschnitt einer ex- ?turnen Zugbelastung standhält, leicht herzustellen und weiterzuverarbeiten ist. Des weiteren soll sie - falls gewünscht - in einfacher und dauerhafter Weise längswasserdicht ausgebildet werden können.The invention is based on the object of creating an electrical cable which, despite its small cross-section, can withstand extreme tensile stress and is easy to manufacture and process. Furthermore, it should be possible - if desired - to make it longitudinally watertight in a simple and permanent manner.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das faserförmige Element aus einem Bündel von Karbonfasern-Filamenten (Kohlenstoff-Fasern) gebildet ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen gekennzeichnet. Bei einer Aufteilung des Bündels in mindestens 800, je nach Ausführungsfall aber auch I 000 bis 12 000 Einzelfilamenten mit einem Durchmesser von max. 0,007 Millimeter kann sich die Karbonfaser optimal im Innenzwickel verteilen und alle Hohlräume ausfüllen.This object is achieved according to the invention in that the fibrous element is formed from a bundle of carbon fiber filaments (carbon fibers). Advantageous embodiments of the invention are characterized in the further claims. If the bundle is divided into at least 800, but depending on the design also 1,000 to 12,000 individual filaments with a diameter of max. 0.007 millimeters, the carbon fiber can be optimally distributed in the inner gusset and fill all the hollow spaces.
,1 Höchste Zugkräfte werden aufgenommen, wenn das Bündel,1 Maximum tensile forces are absorbed when the bundle
■■ keinerlei Drehung aufweist. Zur besseren Verarbeitbarkeit ■■ has no rotation whatsoever. For better processing
,1 des Bündels können die Karbonfaserfilament© zu einem Garn Ij mit einer Drehung bis zu etwa 60 d/m (Drehungen pro Meter),1 of the bundle, the carbon fiber filament© can be made into a yarn Ij with a twist of up to about 60 d/m (twist per meter)
geformt sein. Zum gleichen Zweck kann das Bündel mit einer Schlichte, z. B. auf Polymer-Basis, versehen sein, welche die Einzelelemente zusammenhält, insbesondere an ihren Berührungspunkten oder -linien miteinander verklebt. Eine solche Schlichte kann schon vom Höreteller des Bündele '''■ aufgebracht sein. In einfachster Ausführung ist der Leiter *; aus einer ringförmigen Lage aus mindestens 6 Einzeldrähten oder dergleichen aufgebaut, die das Bünder mit radialem Druck umschließen, go daß der Innenzwickel vollkommen von den Einzelf!lementen des Bündele auegefüllt let.For the same purpose , the bundle can be provided with a coating, e.g. based on polymer, which holds the individual elements together, in particular by gluing them together at their contact points or lines. Such a coating can already be applied to the head of the bundle. In the simplest design, the conductor *; is made up of a ring-shaped layer of at least 6 individual wires or the like, which enclose the bundle with radial pressure so that the inner gusset is completely filled with the individual elements of the bundle.
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Ober dec Lage aus Einzeldrähten können auch weitere Drähte oder andere Leitungebauelemente aufgebracht sein. Bei erhöhten Anforderungen an die Leitung kann das Bündel mit einem flüssigen, pastenförmigen oder pulverigen Material gefüllt sein. Ein derartiges Füllmittel vermindert stark die Reibung zwischen den einzelnen Filamenten, wirkt sich demnach positiv auf die Flexibilität der Leitung und auf die Haltbarkeit der Filamente bei Biegebelastungen aus. Es können dabei Füllmittel verwendet werden, die zudem eine Längsabdichtung der Leitung bewirken, indem sie bei Zutritt von Wasser oder einer anderen beliebigen Flüssigkeit durch Quellen, Schäumen oder eine andere Reaktion eine Sperre für die Flüssigkeit bilden. Derartige Füllmittel gibt es auf der Basis von Vaseline, Petrojelly. Silikone, Zellulose und anderen Materialien.Additional wires or other cable components can be applied above the layer of individual wires. If the cable has to meet higher requirements, the bundle can be filled with a liquid, paste or powdery material. This type of filler greatly reduces the friction between the individual filaments and therefore has a positive effect on the flexibility of the cable and the durability of the filaments under bending loads. Fillers can be used that also seal the cable longitudinally by forming a barrier to the liquid when water or any other liquid enters it by swelling, foaming or another reaction. Such fillers are available based on Vaseline, petrojelly, silicone, cellulose and other materials.
fine Leitung nach der Erfindung sieht vor, daß mindestens eine Lage von Drähten um ein zentrales Bündel aus Karbonfaserfilamenten verlitzt oder verseilt ist, daß diese Drähte eng um das Bündel anliegen und daß eine Isolierung um die Drähte angeordnet ;*{. . Dabei kön- nen zwischen der Drahtlage und der Isolierung noch weitere Drahtlagen oder andere Leitungsbauelemente, z. B. zur Bewehrung. Abschirmung und dergleichen, eingebracht werden.A cable according to the invention provides that at least one layer of wires is stranded or twisted around a central bundle of carbon fiber filaments, that these wires fit tightly around the bundle and that insulation is arranged around the wires. In this case, further layers of wire or other cable components, e.g. for reinforcement, shielding and the like, can be introduced between the wire layer and the insulation.
Eine weitere gefüllte Leitung ist in Schutzanspruch 9 gekennzeichnet.Another filled line is characterized in claim 9.
Falls weitere Leitungselemente eingebracht werden, müßten diese entweder hohlraumfrei sein oder ebenfalls mit einer entsprechenden Füllmasse versehen werden.If additional pipe elements are to be installed, they must either be void-free or also be provided with an appropriate filling compound.
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Dabei empfiehlt es sich, daß das Bündel unmittelbar vor dem Aufbringen der (ersten) Lage von Drähten durch eine Füllvorrichtung geführt wird, in der das Bündel mit dem Füllmittel getränkt wird.It is recommended that the bundle is passed through a filling device immediately before the (first) layer of wires is applied, in which the bundle is impregnated with the filling agent.
Die Erfindung schafft eine elektrische Leitung, die extrem dünn ausgebildet werden kann. bzw. extremen Zugbelastungen standhält. Sie ist wirtschaftlich herstellbar, störungslos weiterzubearbeiten und kann längswasserdicht und biegefest ausgebildet werden. Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beispielsbeschreibung.The invention creates an electrical cable that can be made extremely thin and can withstand extreme tensile loads. It can be produced economically, can be further processed without problems and can be made longitudinally watertight and bend-resistant. Further advantages can be seen from the following example description.
In der Zeichnung ist ein AusfUhrungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das im nachfolgenden näher beschrieben wird. Dabei wird die erfindungsgemäße Leitung mit einer herkömmlichen Leitung mit gleicher Zugfestigkeit verglichen.The drawing shows an embodiment of the invention, which is described in more detail below. The cable according to the invention is compared with a conventional cable with the same tensile strength.
Figur 1 zeigt eine herkömmliche elektrische Leitung im Querschnitt.Figure 1 shows a conventional electrical cable in cross section.
Figur 2 zeigt eine erfindungsgemäße elektrische Leitung im Querschnitt.Figure 2 shows an electrical line according to the invention in cross-section.
Figur 3 zeigt einen Ausschnitt aus dem zentralen, faserförmigen Element mit 3 Einzelfilamenten.Figure 3 shows a section of the central, fibrous element with 3 individual filaments.
In Figur 1 ist eine elektrische Leitung 1 gezeigt, die aus einer verseilten Kupferlitze 2 mit dem Aufbau 1+6+12 Drähten 3 mit dem Durchmesser 0,18 mm und einer Isolierung 4 aus Polyvinylchlorid besteht. Der Durchmesser der Leitung beträgt 1,5 mm, deren Querschnittsfläche ist 1,77 ram . Die Leiterguersehnittsflache beträgt 0.5 ras . die Reißkraft beträgt ca. 130 Newton.Figure 1 shows an electrical cable 1 consisting of a stranded copper wire 2 with a structure of 1+6+12 wires 3 with a diameter of 0.18 mm and an insulation 4 made of polyvinyl chloride. The diameter of the cable is 1.5 mm and its cross-sectional area is 1.77 ram. The conductor cross-sectional area is 0.5 ras. The breaking strength is approximately 130 Newtons.
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Es gibt AnwendungsfMile, bei denen ein «solcher Leiterquerschnitt lediglich aus Gründen der Zugbeanspruchung und/oder der Flexibilität gewählt wurde. Für die elektrische übertragung würde ein viel geringerer Leiterquerschnitt ausreichen.There are applications in which such a conductor cross-section was chosen purely for reasons of tensile stress and/or flexibility. A much smaller conductor cross-section would be sufficient for electrical transmission.
Figur 2 zeigt eine elektrische Leitung 10, die aus einem zentralen Karbonfaserbündel 11 mit ca. 0,2 mm Durchmesser, das aus ca. 1 000 Einzelfilamenten 12 mit einem Durchmesser von ca. 7 OOOstel Millimeter besteht. Die Einzelfilamente 12 weisen eine Schlichte 13 auf Polymerbasis auf, welche die Einzelfilamente 12 aneinander haften läßt, sowie ca. 7 d/m (Drehungen pro m) auf.Figure 2 shows an electrical line 10, which consists of a central carbon fiber bundle 11 with a diameter of approximately 0.2 mm, which consists of approximately 1,000 individual filaments 12 with a diameter of approximately 7,000ths of a millimeter. The individual filaments 12 have a polymer-based sizing 13, which allows the individual filaments 12 to adhere to one another, and approximately 7 d/m (twists per meter).
Das Bündel 11 ist von einer Lage 14 aus sechs Kupferdrähten 15 umgeben. Die Kupferdrähte 15 haben einen Durchmesser von ca. 0,2 mm, so daß sich eine Leiterquerschnitts-The bundle 11 is surrounded by a layer 14 of six copper wires 15. The copper wires 15 have a diameter of approx. 0.2 mm, so that a conductor cross-section
flachs Y9ü ca. Q; 2 BUB esgibfe. Alle Hohlräume innerhalb der Lage 14 der Drähte 15 und zwischen den Einzelfilamenten 13 des Bündels 11 sind von einem Füllmittel 16 auf der Basis von Vaseline ausgefüllt.flax Y9ü ca. Q; 2 BUB esgibfe. All cavities within the layer 14 of the wires 15 and between the individual filaments 13 of the bundle 11 are filled with a filling agent 16 based on Vaseline.
17 aus Polyvinylchlorid umgeben, welche die Außenzwickel17 made of polyvinyl chloride, which surrounds the outer gussets
18 vollkommen ausfüllt. Der Durchmesser der Leitung 10 beträgt 1.19 mm. deren Querschnittsfläche 1.11 mm . Die Reißkraft beträgt 120 Newton.18 is completely filled. The diameter of the pipe 10 is 1.19 mm. Its cross-sectional area is 1.11 mm. The tearing force is 120 Newtons.
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Die neue Leitung zeigt demnach bei etwa gleicher Reißkraft eine Verminderung des Durchmessers um 21 % und der Querschnittsfläche um 38 %. Dieses sind Werte, die bei speziellen Anwendungsfällen, bei denen es auf Raum- oder GewicnLif'@iüspä£~üiiy änKüiiimt, eifieü beäeüteüdwu v'öEtüil uäC-steLlen. Die neue Leitung läßt sich problemlos weiterverarbeiten, da die zentrale Karbonfaser nicht stört. Schneiden, Abisolieren, Crimpen, Schweißen und Löten sind weiterhin ohne Beeinträchtigung möglich, so daß diese Leitung besonders für die Herstellung von Kabelsätzen jeder Art geeignet ist.The new cable therefore shows a reduction in diameter of 21 % and a reduction in cross-sectional area of 38% with approximately the same tensile strength. These are values which are of no use in special applications where space or weight savings are important. The new cable can be processed further without any problems as the central carbon fibre does not cause any interference. Cutting, stripping, crimping, welding and soldering are still possible without any problems, so that this cable is particularly suitable for the manufacture of cable harnesses of all kinds.
Zur Herstellung der Leitung 10 werden die sechs Kupferdrähte 15 und das KarbonfaserbUndel 11 einer Verseilvorrichtung zugeführt. Vor dem Verseilpunkt wiri das Bündel 11 in einer Stopfvorrichtung mit einer Füllmasse 16 gefüllt und beschichtet. In der Verseilvorrichtuiig werdenTo produce the cable 10, the six copper wires 15 and the carbon fiber bundle 11 are fed to a stranding device. Before the stranding point, the bundle 11 is filled with a filling compound 16 in a stuffing device and coated. In the stranding device,
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seilt. Die Schlaglänge beträgt ca. 15 mm. Dabei werden die Einzelfilamente 12 des Bündels 11 von den Drähten 15 radial zusammengedrückt, so daß alle Innenzwickel bzw. der ganze von den Drähten 15 eingeschlossene Raum von dem Bündel 11, d. h. von den Einzelf ilamenten 12 und :H*ü Füllmittel 16 ausgefüllt ist. Danach wird das erzeugte Verseilgebilde durch einen Extruder geführt und unter radialem Druck mit einer Kunststoffisolierung 17, wie PVC beschichtet. Dabei füllt das Isoliermaterial alle Außen-18 hohlraumfrei aus.The lay length is approximately 15 mm. The individual filaments 12 of the bundle 11 are radially pressed together by the wires 15 so that all the inner gussets or the entire space enclosed by the wires 15 are filled by the bundle 11, i.e. by the individual filaments 12 and the filler 16. The stranded structure produced is then fed through an extruder and coated with a plastic insulation 17, such as PVC, under radial pressure. The insulating material fills all the outer 18 without leaving any cavities.
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Das beschriebene Ausführungsbeispiel zeigt nur einen einfachen Anwendungsfall der Erfindung. Die Erfindung ist auch anwendbar bei mehradrigen, runden oder flachen Leitungen, die unterschiedlichsten Zwecken dienen können, z. B. zur Energie- oder Nachrichtenübertragung, zu Steuer- oder Meßzwecken.The described embodiment shows only a simple application of the invention. The invention is also applicable to multi-core, round or flat cables that can serve a wide variety of purposes, e.g. for energy or message transmission, for control or measurement purposes.
Da Karbonfasern elektrisch leitfähig sind, können sich in anzuschließenden Kontaktteilen keine störenden Isolierschichten ausbilden, wie dies bei anderen, nichtmetallischen Verstärkungsfasern der Fall ist.Since carbon fibers are electrically conductive, no disruptive insulating layers can form in the contact parts to be connected, as is the case with other non-metallic reinforcing fibers.
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Claims (9)
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19505667A1 (en) * | 1995-02-20 | 1996-08-22 | Fraunhofer Ges Forschung | Wire electrode for spark erosive cutting of materials |
| DE19530949A1 (en) * | 1995-08-23 | 1997-02-27 | Abb Patent Gmbh | HT overhead cable operating at low and high temps. |
-
1989
- 1989-09-12 DE DE8914352U patent/DE8914352U1/en not_active Expired - Lifetime
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