Hochspannungskabel mit gummiisolierten Adern Die Erfindung bezieht
sich auf ein- oder mehradrige Kabel mit Gummiisolierung. Werden derartige Kabel
mit höheren Spannungen betrieben, so müssen diese Adern mit einem Glimmschutz versehen
werden. Andernfalls würde sich Ozon bilden, welcher bekanntlich zur Zerstörung .des
elastischen Gummis führt. DerGlimmschutzbestehtbekanntlich aus einer leitfähigen
oder halbleitenden Schicht, die auf der oder den beiden Begrenzungsflächen der Gummiisolierung
angebracht ist. Es sind schon verschiedene Ausführungsformen von Hochspannungskabeln
mit halbleitender oder leitender Schicht bekannt. Will man die Kabel mit höheren
Spannungen, beispielsweise io kV, betreiben, so ist es erforderlich, daß die leitende
Schicht in allen Fällen zuverlässig dicht auf der Oberfläche der Isolierung aufliegt.
Diese Bedingung muß auch dann noch erfüllt sein, wenn das Kabel wiederholten starken
Biege-, Zug- und Verdrehungsbeanspruchungen unterworfen worden ist, wie das beispielsweise
bei Baggerkabeln der Fall ist. Die bekannten leitenden Schichten aus metallisiertem
Papier genügen dieser Bedingung nicht, da sie sich von der Isolierung abheben. Auch
Faserstoffbänder, in welche dünne Drähte hineingewoben sind, entsprechen nicht der
vorgenannten Bedingung. Besser verhalten sich bereits Faserstoffbänder, in welche
an Stelle der @dünnen Drähte I ahnfäden eingewebt sind, sofern man die Bänder gummiert
und durch Vulkanisation mit der Aderisolierung verbindet. Es sind auch bereits Kabel
bekanntgeworden, bei denen halbleitende Schichten, aus Gummi mit Zusatz von leitenden
Stoffen, wie Graphit oder Ruß, an den Begrenzungsflächen der Isolierung angeordnet.
und mit dieser
durch Vulkanisation zu einer gummihomogenen Masse
verbunden sind-(vgl. deutsche Patentschrift 634 10i). Eine derartige Schirmung erfüllt
zweifellos die vorgenannten Bedingungen auch dann, wenn das Kabel starken mechanischen
Beanspruchungen unterworfen wird. Andererseits ist es nachteilig, daß solche leitenden
Gummischichten aus fabrikatorischen Gründen nicht dun er ausgeführt werden können
als etwa 0,5 mm. Verwendet man also als innere und äußere Begrenzung der
Isolierung je eine solche Schicht von etwa 0,7 mm Stärke, so bedeutet dies,
daß bei einer Stärke,der eigentlichen Gummiisolierung von 4 mm die Wandstärke .der
gesamten Gummihülle um etwa 350/0 verstärkt werden muß. Dieser Verstärkung entspricht
außerdem ein erheblicher Mehraufwand für Zwickel- und Mantelwerkstoff, so daß solche
Kabel einen unnötig großen Durchmesser aufweisen und daher materialverschwendend
sind.High-voltage cables with rubber-insulated cores The invention relates to single-core or multi-core cables with rubber insulation. If such cables are operated with higher voltages, these cores must be provided with a corona protection. Otherwise ozone would form, which is known to destroy the elastic rubber. As is known, the anti-corrosive protection consists of a conductive or semiconducting layer which is applied to one or both of the boundary surfaces of the rubber insulation. Various embodiments of high-voltage cables with a semiconducting or conductive layer are already known. If the cables are to be operated at higher voltages, for example 10 kV, it is necessary that the conductive layer rests reliably and tightly on the surface of the insulation in all cases. This condition must still be met even if the cable has been subjected to repeated strong bending, tensile and twisting loads, as is the case, for example, with excavator cables. The known conductive layers made of metallized paper do not meet this requirement because they stand out from the insulation. Fiber tapes into which thin wires are woven also do not meet the aforementioned condition. Fiber tapes, in which instead of thin wires, thread threads are woven in, behave better, as long as the tapes are rubberized and connected to the core insulation by vulcanization. Cables are also already known in which semiconducting layers, made of rubber with the addition of conductive substances such as graphite or carbon black, are arranged on the boundary surfaces of the insulation. and are connected to this by vulcanization to form a homogeneous rubber mass (cf. German patent specification 634 10i). Such a shield undoubtedly fulfills the aforementioned conditions even if the cable is subjected to strong mechanical stresses. On the other hand, it is disadvantageous that such conductive rubber layers, for manufacturing reasons, cannot be made smaller than about 0.5 mm. If one uses such a layer of about 0.7 mm thickness as the inner and outer boundary of the insulation, this means that with a thickness of the actual rubber insulation of 4 mm, the wall thickness of the entire rubber cover is reinforced by about 350/0 got to. This reinforcement also corresponds to a considerable additional expense for gusset and sheath material, so that such cables have an unnecessarily large diameter and are therefore wasteful of material.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine elektrisch leitende
Abschirmung für die gummiisolierten Adern zu schaffen, die keine zusätzliche Verstärkung
der isolierten. Adern bedeutet. Gelingt dies, so wird das Kabel billig und leicht;
dabei weist es in elektrischer Beziehung die gleiche Güte auf wie ein Kabel mit
aufvulkanis.ierten Schichten aus halbleitendem Gummi.The invention has set itself the task of an electrically conductive
Provide shielding for the rubber-insulated wires that do not require additional reinforcement
the isolated. Veins means. If this succeeds, the cable becomes cheap and light;
it has the same electrical quality as a cable
vulcanized layers of semiconducting rubber.
Die zu diesem Zweck angestellten Versuche haben folgendes ergeben:
Bringt man auf eine Ader, deren äußerste Isolierschicht aus einem nicht vulkanisierbaren
und daher ozonfesten Gummi besteht, einen an sich bekannten leitenden Anstrich,
etwa aus kolloidalgelöstem Graphit (Hydrocollag), auf, so weist diese Schicht eine
verhältnismäßig geringe Leitfähigkeit auf. Dies beruht offenbar darauf, daß der
unvulkanis@ierte Gummi ölige Bestandteile enthält, welche dtie einzelnen Teilchen
des leitenden Überzuges mehr oder weniger isolieren, so daß ein Stromübergang zwischen
den Teilchen sehr erschwert wird'. Daher kommt es, daß man mit derartigen Schichten
nicht immer die er§@trebte Wirkung erzielt. Bringt man andererseits auf die Oberfläche
einer vulkanisierbaren und vulkanisierten Ader eine Schicht aus Hydrocollag auf,
so ergibt sich eine weit bessere Leitfähigkeit. Unterwirft man nun eine solche Ader
mechanischen Beanspruchungen, denen das Kabel in der Praxis ausgesetzt ist, nämlich
Biege-, Zug-, Verdrehungs- und Schabebeanspruchungen, so ändert sich der Widerstand,
je nach Schärfe der Beanspruchung in stärkerem Maße, unter Umständen um mehrere
Zehnerpotenzen. Der Widerstand kann einen so hohen Wert erreichen, daß die Leitfähigkeit
der Schicht praktisch nicht mehr ausreicht, um den an sie gestellten Bedingungen
zu genügen.The tests carried out for this purpose have shown the following:
If you put on a vein, the outermost insulating layer of a non-vulcanizable
and therefore ozone-resistant rubber, a known conductive paint,
for example from colloidally dissolved graphite (hydrocollag), this layer has a
relatively low conductivity. This is apparently due to the fact that the
unvulcanized rubber contains oily components which form the individual particles
more or less isolate the conductive coating, so that a current transfer between
the particles are made very difficult '. Hence it is that one with such layers
not always achieved the desired effect. On the other hand, if you bring it to the surface
a vulcanizable and vulcanized vein on a layer of Hydrocollag,
this results in a far better conductivity. If one now submits such a vein
mechanical stresses to which the cable is exposed in practice, namely
Bending, tensile, twisting and scraping loads, the resistance changes,
depending on the severity of the stress to a greater extent, possibly by several
Powers of ten. The resistance can reach such a high value that the conductivity
the layer is practically no longer sufficient to meet the conditions imposed on it
to suffice.
Bringt man jedoch einen leitenden Überzug der vorgenannten Art auf
eine Gummischicht auf, die zwar vulkanisierbar, aber noch nicht vulkanisiert ist,
und nimmt man dann .die Vulkanisation vor, so erhält man eine Schicht mit ausreichender
Leitfähigkeit. In diesem Fall diffundiert nämlich das leitende Material, etwa der
Ruß, in die Oberfläche des Gummis hinein. Dadurch wird erreicht, daß .die Schicht
fest an der Oberfläche haftet und ihren Widerstand auch bei rauher Behandlung nicht
so stark ändert, d'aß die Wirksamkeit der Schicht in Frage gestellt wird. Versuche
haben ergeben, daß an so behandelten Oberflächen auch bei hohen mechanischen Beanspruchungen
kein Glimmen auftritt.However, if a conductive coating of the aforementioned type is applied
a rubber layer that can be vulcanized, but not yet vulcanized,
and if you then do the vulcanization, you get a layer with sufficient
Conductivity. In this case, namely, diffuses the conductive material, such as the
Soot, into the surface of the rubber. It is thereby achieved that .the layer
adheres firmly to the surface and does not resist even with rough treatment
changes so much that the effectiveness of the layer is called into question. try
have shown that surfaces treated in this way even under high mechanical loads
no glow occurs.
Gegenstand .der Erfindung ist somit ein Hochspannungskabel mit gummiisolierten
Adern, .deren Isolierung an einer oder !beiden Begrenzungsflächen mit einem -dicht
anliegenden leitenden oder halbleitenden Schirm als Glimmschutz versehen ist. Erfindungsgemäß
besteht dieser Schirm lediglich aus einer durch Diffusion von Graphit, Ruß od. dgl.
in die Oberfläche der Isolierung entstandenen leitenden oder halbleitenden Schicht.
Die Erzeugung einer derartigen Schicht kann in verschiedener Weise erfolgen. Beispielsweise
wird der Graphit in Form einer Kolloidlösung an die Begrenzungsfläche der Isolierung
herangebracht, und anschließend wird: .die Vulkanisation vorgenommen. Man kann auch
so vorgehen, daß man um den Leiter vor dem Aufbringen der Isolierung ein graphitiertes
Band legt; auch auf die äußere Oberfläche der Isolierung wird ein solches graphitiertes
Band aufgewickelt. Dann kann die Vulkanisation in bekannter Weise entweder frei
oder unter Blei erfolgen. Der Isoliergummi nimmt hierbei aus den. Graphithüllen
so viel Graphit in sich auf, daß seine Oberflächen eine ausreichende Leitfähigkeit
annehmen. Man kann sich auch damit begnügen, die äußere Oberfläche der Gummiisolierung
lediglich mit Graphit einzureiben oder anzustreichen. Wendet man außen ein graphitiertes
Band an, so kann man dies entweder als mechanischen Schutz auf der Ader belassen
oder aber auch nach beendeter Vulkanisation entfernen.The subject of the invention is thus a high-voltage cable with rubber-insulated
Cores, .whose insulation on one or! Both boundary surfaces with a -tight
adjacent conductive or semiconductive screen is provided as a corona protection. According to the invention
If this screen consists only of a diffusion of graphite, soot or the like.
conductive or semiconductive layer created in the surface of the insulation.
Such a layer can be produced in various ways. For example
the graphite in the form of a colloid solution is attached to the boundary surface of the insulation
brought up, and then:. the vulcanization is carried out. One can also
proceed in such a way that a graphitized wire is placed around the conductor before the insulation is applied
Tape lays; this is also graphitized on the outer surface of the insulation
Tape wound up. Then the vulcanization can either be free in a known manner
or under lead. The insulating rubber takes this out of the. Graphite shells
so much graphite in itself that its surfaces have sufficient conductivity
accept. You can also be content with the outer surface of the rubber insulation
just rub or paint with graphite. If you turn a graphitized one on the outside
Tape on, you can either leave this on the wire as mechanical protection
or remove it after vulcanization is complete.
Es wurde gefunden, daß die Diffusion des Graphits in die Gummiisolierung
auch dann noch stattfindet, wenn das Isoliermaterial bereits vorvulkanisiert ist,
sofern die Ader nach Aufbringung des Graphits erneut Temperaturen in der Höhe der
Vulkanisationstemperatur unterworfen wird. Wenn es, also geraten erscheint, .die
Adern zwecks Beseitigung .der Weichheit unid Verformbark:eit des aufvulkanisierten
Gummis vorab zu vulkanisieren, so steht dem nichts im Wege, @da in einem solchen
Fall die nachträglich zur Vulkanisation der Mäntel an- i gewendete Wärmebehandlung
für eine ausreichende Diffusion des Graphits in die Oberfläche der Adern sorgt.It was found that the diffusion of the graphite into the rubber insulation
also takes place when the insulation material has already been vulcanized,
provided that after the graphite has been applied, the vein again has temperatures at the level of
Vulcanization temperature is subjected. If it seems advisable, .the
Cores for the purpose of eliminating the softness and deformability: after the vulcanized
To vulcanize rubber in advance, nothing stands in the way, @da in such a
In the case of the subsequent heat treatment used to vulcanize the jackets
ensures sufficient diffusion of the graphite into the surface of the veins.
Die Erfindung ist auch bei solchen Kabeln anwendbar, die an Stelle
der Gummiisolierung eine Isolierung aus arnderen gummiähnlichen Stoffen, insbesondere
aus synthetischem Kautschuk oder dessen Mischpolymerisaten, aufweisen. Sie ist aber
auch bei Kabeln mit thermoplastischer Isolierung anwendbar, soweit bei diesen durch
eine der Vulkan@isierung entsprechende Wärmebehandlung die Diffusion des Graphits
ermöglicht werden kann.The invention is also applicable to cables in place
the rubber insulation an insulation made of other rubber-like materials, in particular
made of synthetic rubber or its copolymers. but she is
Can also be used for cables with thermoplastic insulation, provided that they are through
a heat treatment corresponding to the vulcanization the diffusion of the graphite
can be made possible.