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Kabel mit einer Isolierung aus breiten Filmbahnen und Verfahren zu
seiner Herstellung In der Kabeltechnik ist es üblich, die Isolierung von Leitermoder
die Bedeckung von: Kabeln durch Aufwickeln; relativ schmaler Papierbänder herzustellen.
Die schmalen Bänder- werden entweder mit geringem WindungswIderstand (etwa Stoß
an Stoß) wendelförmig aufgewickelt oder aber mit einer geringen ÜÜberlappung derart,
daß die nachfolgende Windung die Bandkante der vorhergehenden um einige Millimeter
überdeckt. Im allgemeinen haben die Papierbänder eine Breite, die etwa zwischen.
7 und 25 mm liegt. Wenn eine Überlappung angewendet wird, so hält sich diese meist
in sehr engen Grenzen.. Durchweg werden. 2o % der Bandbreite nicht überschritten;
nur selten wird eine Überlappu.ng von 3oo/a angewendet. Um mit Papieren. eine Überlappung
von. 30% anzuwenden, muß das Papier bereits sehr dünn und schmiegsam sein:, weil
sonst die Isolierung, als Ganzes betrachtet, zu lose wird.
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Es ist nun vorgeschlagen worden., an Stelle von Papieren, Werkstoffe,
beispielsweise Filme aus Cellulose-Triacetat, anzuwenden.
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Filme dieser Art werden entweder in ähnlicher Breite aufgewickelt
wie früher die Papierstreifen oder aber einem neueren Vorschlag gemäß längs um die
Leiter oder um das Kabel herumgelegt. Bei dem letztgenannten Verfahren wird bekanntlich
der Nachteil vermieden, der bei wendelförmigem
Aufwickeln schmaler
Bänder vorliegt und in. einer großen Anzahl von Lücken besteht, die sowohl bei dem
Fahren ohne Überlappung als auch bei dem Fahren mit Überlappung eine radiale Höhe
von angenähert einer Bandstärke aufweisen. Um gleichzeitig die Vorteile beider Verfahren
zu erreichen und ihre Nachteile zu vermeiden, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen,
bei Anwendung von Filmmaterialien großer Nachgiebigkeit (Bruchdehnung mehrfach größer
als bei Papier) in Abweichung von dem Üblichen. nicht schmale Bänder vorn etwa 7
bis 23 mm, sondern breite Bänder von beispielsweise etwa 6o bis 3,00 mm (Breite
gemessen in Achsrichtung des Kabels) derart auf die Leiter, wenn es sich um eine
Isolierung, auf die Kabel, wenn es sich um eine Bedeckung handelt, aufzuwickeln,
daß aufeinanderfolgende Bandwin, dingen sich um einen hohen Prozentsatz der Bandbreite,
und zwar von mindestens 50.0/0., überdecken. Wählt man beispielsweise eine Überdeckung
von etwa 8o %, so bedeutet dies, daß der Wickelschritt (Vorschub) etwa 2o0/0 der
Papierbreite beträgt .oder, anders ausgedrückt, daß von einem einzigen Spinner eine
Isolierung vom 5fachen der Filmstärke aufgelegt wird.
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Dieses Verfahren bietet in mehrfacher Hinsicht große Vorteile, insbesondere
den bereits .genannten, daß man mit einem, einzigen Spinner eine Schichtstärke vom
Vielfachen der Folienstärke auflegen kann. Dies ist technisch von., großer Bedeutung,
weil man andernfalls bei Anwendung großer Isolationsstärken Maschinen mit extrem
vielen S.pin@ nern, also einer sehr großen Baulänge, benötigen würde. Ein weiterer
Vorteil besteht darin, daß die breiten Bahnen .auch bei Anwendung grober Spinner
und grober Maschinen nicht oder nur selten reißen, während dies bei dem kleinen
Querschnitt, den schmale Bänder bei der nur sehr geringen Filmstärke aufweisen,,
häufiger geschieht.
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Bei diesem Vorgehen kann man sowohl lufthaltige, faltige Isolierungen
erzielen als auch glatte feste Isolierungen.
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In manchen Fällen, insbesondere bei Hochspannungskabeln, ist es erwünscht,
daß die Isolierschichten möglichst fest und saugend aufeinanderliegen. Um dies zu
erreichen, können verschieden, artige Mittel angewendet werden.
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Es sei in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen, daß bei dem Vorgehen
gemäß der Erfindung - die Windungen der. Isolierschicht bzw. Schichten nicht in
einer Zylinderebene liegen, sondern angenähert Teile eines Kegelmantels darstellen.
Hat beispielsweise der Leiter oder das Kabel einen Durchmesser von io mm und werden
Filmfolien von. etwa o,o2 mm Stärke (2o, ,u) bei einer Bandbreite von ioomm mit-
einem Vorschub von2,o,mm.,verwendet, so liegt.diecineBandkante auf einem Durchmesser
von etwa 1o -I- 2 - (5 - 0,02), d. h. also io,2 mm; die andere Bandkante auf dem
Leitungsdurchmesser von ro mm auf. Damit nun die Bandwindungen fest aufeinanderliegen,
muß also das Band auf der einen Kante um etwa 2 Oh, verlängert werden. Dies
kann auf verschiedene Weise erreicht werden, beispielsweise so, daß ein Material
gewählt wird, das unter der Spin.nerspannung eine Dehnung vom angegebenen Betrag
erfährt. Die erforderliche Längung auf der höherliegenden Seite des Bandes kann
auch durch mechanische Mittel bewirkt werden. So kann man beispielsweise die Vorratsrollen,
die nach ihrem Aufwickeln, eine zylindrische Form haben, durch Eintreiben konischer
Dorne in gewünschter Weise in die Kegelform überführen. Man kann hierbei ;gleichzeitig
Wärme anwenden, um den Auf-.treibvorgan:g zu erleichtern. Um zu verhindern, daß
.die Filme beim Auftreiben der Rollen einreißen, kann man die Filme an .der auf
zuweitenden .Kante vor dem Aufwickeln auf. die Vorratsrollen umfalten.
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Man -kann die erforderliche Reckung auch während des Ablaufens der
Folie von der zylindrischen Rolle auf,das Kabel bewirken, wobei man ebenfalls gleichzeitig
mechanische Mittel und Temperaturerhöhung zu Hilfe nehmen, kann.
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Auch ist .es möglich, die erforderliche Reckung bzw. auf der anderen.
Seite die erforderliche Schrumpfung durch Anwendung chemischer Mittel, d: h. von
Lösungs- und Quelhungsmitteln, zu be-
wirken bzw. zu erleichtern. Wenn man
dies zwischen dem Ablaufen von der Rolle auf das Kabel vornimmt, so kann man hiermit
gleichzeitig erreichen, daß die an (der Oberfläche angelösten oder angequollenen
Filme beim Aufbringen auf das Kabel miteinander verkleben.
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Eine so hergestellte Isolierung isst in Fig. i dargestellt. Es sind
mit a der Leiter, mit b die Isolierung bezeichnet, c zeigt die Filmbandbreite, d
die Wickelbreite an. Eine solche Isolierung hat mit einer nach -dem Lärngsbedeckungsverfahren
umgelegten Isolierung die Vorteile gemeinsam., daß keine Hohlstellen von Filmstärke
innerhalb der Isolierung vorliegen und daß der Weg zwischen Aderoberfläche und Leiter
etwa gleich der Bandbreite ist. Die Bandbreite jedoch ist vergleichbar mit derjenigen
eines Bandes, das nach dem Längsbedeckungsverfahren in 3- bi 5facher Umschlingung
den. Leiter umschließt. Bei beiden Isolierungen vermag also die Feuchtigkeit ähnlich
schwer von außen bis zum Leiter einzudringen und bewirkt eine ähnlich kleine Verringerung
des Isolationswiderstandes, nachdem sie eingedrungen ist, da die kapillaren Hohlräume
zwischen den Papierschichten ungleich kleiner sind als die vielen Hohlräume von
Bandstärke innerhalb einer wendelförmig .aus schmalen Bändern aufgewickelten Isolierurvg.
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Eine Isolierung gemäß der Erfindung hrät also bei solchen Kabeln besondere
Bedeutung, bei denen auf den. Bleimantel verzichtet wird oder bei denen nicht absolut
dichte Mäntel, z. B. Kunststoffmäntel, Anwendung finden. Selbstverständlich kommt
die Isolierung aber auch für metallummantelte Kabel in Betracht. Auch ist sie wegen
ihrer Freiheit von Hohlräumen größerer radialer Stärke für höhere Spannurigen geeignet.
Hierbei müssen naturgemäß in Wiederholung des Verfahrens mehrere Bänder
nacheinander
.aufgewickelt werden. Die Ränder der Bänder werden zweckmäßig auf eine dem Wickelschritt
(Vorschub) entsprechende Breite metallisiert, wie dies in Fng. 2-dargestellt ist.
Die Metallisierung kann so vorgenommen werden., daß sie lediglich die Oberfläche
der isoliertem Ader abschirmt, aber auch so, daß sie etwaige Hohlräume zwischen
Leiter .und Isolierung feldfrei macht. In dem ersten Fall müßten,die Bänder in der
Nähe des einen. Bandrandes auf eine dem Vorschub entsprechende Beeite metallisiert
werden, im zweiten Falle in der Nähe der beiden Bandränder auf der Oberseite und
der Unterseite. In. Fig.2 ist die obere Metall.isierung mit e, die untere
mit f bezeichnet. Als Metallieierung wird zweckmäßig eine auf die Folien
aufgedampfte Metallschicht gewählt. Werden bei Anwendung mehrerer Bänder in jedem.
Fall Flächen in der Nähe des einen und anderen. Bandrandes metallisiert, so ergeben
sich metallische Zwischenschichten, die den Vorzug haben,, d-aß die Lücken elektrisch
überbrückt sind.
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Man kann die Lücken zwischen zwei übereinanderl.iegenden, jeweils
mit großer überlappung gewickelten Bändern natürlich auch dadurch unschädlich machen,
daß man .Druckgas zwecks ErhÖhung der Glimmeinsatzspanmung in solchen Kabeln anwendet.
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Wenn es bei einem !Kabel .auf geringe Kapazität und geringe dielektrische
Verluste ankommt, wie das beispielsweise bei Fern@melde- oder Betätigungskabeln
der Fall ist, so wird man an Stelle der glatten festen Isolierung eine lufthaltige
und faltige Isolierung wählen. Man kann die Faltenbildung relativ regelmäßig gestalten
durch, besondere Führungsglieder, die zwischen der Ablaufrolle und lern Kabel angebracht
werden. Will man Kapazität und Verluste noch weiter herabsetzen, so kann, man die
Hohlräume dadurch vergrößern, daß man die für die Herstellung von. Hohlraumadern
üblichen Mittel .gleichzeitig benutzt, beispielsweise indem man vor dem Auflegen.
der Isolierung auf den Leiter wendelförmiig eine Kordel aus gleichartigem oder andersartigem
Material auflegt oder diese Kordel um die aufgelegte Isolierung windet. Ein solches
Kabel isst in Fig. 3 beispielsweise dargestellt. Dabei sind mit a der Leiter, mit
g die faltige Isolierung und mit h ,die Kordel bezeichnet. Man kann das angegebene
Verfahren auch wiederholen, indem man abwechselnd Schnüre und Filme großer Breite
wendelförmig aufwickelt. Durch die Anwendung der Kordel wird unter Umständen auch
die Durchschlagfestigkeit heraufgesetzt, da diese in manchen Fällen ja bekanntlich
sehr stark von dem Gradienten abhängig ist und dieser durch die Distanzierung erheblich
vermindert wird.
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Aber nicht nur für Isolierungen, sondern auch für Bedeckungen bietet
das angegebene Verfahren erhebliche Vorteile insofern, als eine solche Bedeckung
weit dichter ist, d. h. das Eindringen vom Feuchtigkeit aus der Umgebung weit stärker
herabmindert als eine imprägnierte Papierumwicklung. Solche Bedeckungen können,
deshalb insbesondere dann Verwendung finden, wenn der Bleimantel besonders stark
korrosionsgefährdet ist oder dann, wenn es sich um Kabel handelt, bei denen die
Erhaltung,des Bleimantels bzw. des Bleimantels und der Bandagierung von grundsätzlicher
Bedeutung ist (Olkaibel und sonstige unter Innendruck stehende Kabel).