EP0209826A2

EP0209826A2 - Cable

Info

Publication number: EP0209826A2
Application number: EP86109643A
Authority: EP
Inventors: Walter Dr.Dipl.-Ing. Mehnert
Original assignee: MITEC MODERNE INDUSTRIETECHNIK GmbH
Current assignee: MITEC MODERNE INDUSTRIETECHNIK GmbH
Priority date: 1985-07-26
Filing date: 1986-07-14
Publication date: 1987-01-28
Also published as: US4751614A; DE3620595A1; AU6051186A; EP0209826A3

Abstract

Um ein im Erdreich verlegbares Kabel (1), dessen Leiter (16) mit einer Vielzahl von elektrischen Schaltungseinheiten (10) elektrisch leitend verbunden sind, die längs des Kabels in Abständen verteilt im inneren des Kabelkerns (2) angeordnet sind, der von einem Mantel (3) umgeben ist, der eine Schicht hoher elektrischer Leitfähigkeit und eine äußere Schicht zum Schutz gegen chemische Einwirkungen umfaßt, zuverlässig gegen von außen kommende elektrische und magnetische Störungen zu schützen, weist der Mantel zusätzlich eine innere Schicht (28) aus einem Material hoher magnetischer Permeabilität auf. Überdies kann die äußere Schicht (27) eine elektrische Leitfähigkeit besitzen, deren Wert zwischen den Leitfähigkeitswerten des umgebenden Erdreichs und der mittleren Schicht liegt. Um ein solches Kabel möglichst einfach herstellen zu können, werden die Schaltungseinheiten zunächst mit den Leitern elektrisch leitend verbunden und dann zusammen mit diesen in die innere Schutzschicht (5) des Kabels z.B. durch Einextrudieren eingebettet.Around a cable (1) which can be laid in the ground and whose conductors (16) are electrically conductively connected to a multiplicity of electrical circuit units (10) which are distributed along the cable at intervals inside the cable core (2), which is surrounded by a sheath (3), which comprises a layer of high electrical conductivity and an outer layer to protect against chemical effects, to reliably protect against external electrical and magnetic interference, the jacket additionally has an inner layer (28) made of a material of high magnetic strength Permeability. In addition, the outer layer (27) can have an electrical conductivity, the value of which lies between the conductivity values of the surrounding soil and the middle layer. In order to be able to manufacture such a cable as simply as possible, the circuit units are first electrically connected to the conductors and then embedded together with them in the inner protective layer (5) of the cable, e.g. by extrusion.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kabel der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Kabels gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 29.The invention relates to a cable of the type mentioned in the preamble of claim 1 and a method for producing such a cable according to the preamble of claim 29.

Bei einem bekannten Kabel dieser Art, wie es z.B. der DE-PS 33 05 246 entnehmbar ist, wird der Kern des Kabels von einer Isolierschicht mit flach rechteckigem Querschnitt gebildet, in deren Inneren in unmittelbarer Nähe der einen Flachseite die Adern bzw. Leiter des Kabels so angeordnet sind, daß sie sich in etwa in einer Ebene zueinander parallel in Längsrichtung des Kabels erstrecken. Von der anderen Flachseite des Kabelkerns her erstrecken sich in Abständen vorgesehene Ausnehmungen so weit in die Isolierschicht hinein, daß an ihrer Bodenseite die Leiter blank offen liegen. Die Ausnehmungen weisen Abmessungen auf, die erheblich größer sind als die Abmessungen der in ihnen untergebrachten Schaltungseinheiten, so daß letztere bei der Herstellung des Kabels in die Ausnehmungen eingesetzt und mit den Leitern elektrisch leitend verbunden werden können. Dies hat allerdings zur Folge, daß nach der Montage der Schaltungseinheiten in den Ausnehmungen Frei-und Hohlräume vorhanden sind, die zum Schutz gegen Verunreinigungen und Feuchtigkeit mit einer dauerelastischen, elektrisch isolierenden Masse ausgefüllt werden müssen. Der so gebildete Kern des bekannten Kabels ist von einem mehrlagigen Mantel umgeben, der z.B. ein Band mit bei Wasserzutritt quellenden Bestandteilen, eine von einer Bandierung aus einem elektrisch leitenden Folienband gebildete Schicht mit hoher elektrischer Leitfähigkeit und eine Schicht aus einem plastomeren oder elastomeren Kunststoff umfaßt, die die inneren Teile des Kabels gegen von außen kommende chemische Einwirkungen schützen soll.In a known cable of this type, e.g. DE-PS 33 05 246 can be seen, the core of the cable is formed by an insulating layer with a flat rectangular cross-section, in the interior of which in the immediate vicinity of one flat side the wires or conductors of the cable are arranged so that they are approximately in extend in a plane parallel to one another in the longitudinal direction of the cable. From the other flat side of the cable core, recesses provided at intervals extend so far into the insulating layer that the conductors are bare on their bottom side. The recesses have dimensions which are considerably larger than the dimensions of the circuit units accommodated in them, so that the latter can be inserted into the recesses during the production of the cable and can be electrically conductively connected to the conductors. However, this has the consequence that after the circuit units have been installed, there are free spaces and cavities in the recesses, which must be filled with a permanently elastic, electrically insulating compound in order to protect them against contamination and moisture. The core of the known cable thus formed is surrounded by a multi-layer sheath, which e.g. a tape with water-swellable constituents, a layer formed by banding from an electrically conductive foil tape with high electrical conductivity and a layer made of a plastomeric or elastomeric plastic, which is intended to protect the inner parts of the cable against external chemical influences.

Der Aufbau dieses bekannten Kabels führt zu einer Reihe von Nachteilen. So ist die Herstellung umständlich und mit erhöhten Kosten verbunden, weil die Ausnehmungen zur Aufnahme der Schaltungseinheiten nachträglich in die die Leiter umgebende Isolationsschicht eingearbeitet und nach der Monage der Schaltungseinheiten mit einer weiteren Isolationsmasse ausgefüllt werden müssen, wobei fraglich ist, ob sich hierdurch eine vollständige, das Eindringen insbesondere von Feuchtigkeit mit Sicherheit verhindernde Abdeckung der blanken elektrisch leitenden Teile erreichen läßt. Dieses Problem ist um so gravierender, als der Aufbau des Kabel-Mantels mit gewickelten Bändern und einer äußeren Kunststoffschicht zumindest bei einer unmittelbaren Verlegung des Kabels im Erdboden keinen ausreichenden Schutz gegen Feuchtigkeit, sonstige chemische Einwirkungen und gegen elektrische und magnetische Störeinflüsse bietet, wie sie z.B. durch Blitzeinschläge in der näheren Umgebung des Kabels verursacht werden. Weiterhin sind bei dem bekannten Kabel die Positionen bzw. gegenseitigen Abstände der Schaltungseinheiten nach Herstellung der Ausnehmungen in der Isolierschicht endgültig festgelegt und können danach nicht mehr verändert werden. Insbesondere in den Fällen, in denen die Isolationsschicht in die die Ausnehmungen für die Schaltungseinheiten eingearbeitet werden, unabhängig von dem die Adern enthaltenden Teil des Kabelkerns hergestellt und nach Erzeugung der Ausnehmungen mit diesem Teil zusammengesetzt wird, ergeben sich große Schwierigkeiten hinsichtlich einer genauen Positionierung der Ausnehmungen und damit der Schaltungseinheiten, weil beim Zusammenbau des Kerns auf die mit Ausnehmungen versehene Isolierschicht unvermeidlich ein Zug in Längsrichtung ausgeübt wird, wodurch sich die Isolierschicht, deren Querschnitt im Bereich der Ausnehmungen stark verringert ist, ungleichförmig dehnt.The construction of this known cable leads to a number of disadvantages. Manufacturing is complicated and involves increased costs, because the recesses for accommodating the circuit units are subsequently incorporated into the insulation layer surrounding the conductors and have to be filled with a further insulation compound after the circuit units have been installed, it being questionable whether this would result in a complete, the penetration of moisture, in particular, can reliably prevent the bare electrically conductive parts from being covered. This problem is all the more serious since the construction of the cable sheath with wound strips and an outer plastic layer does not provide sufficient protection against moisture, other chemical effects and against electrical and magnetic interference, at least when the cable is laid directly in the ground. caused by lightning strikes in the vicinity of the cable. Furthermore, in the known cable, the positions or mutual spacings of the circuit units after the recesses have been produced in the insulating layer are finally determined and cannot be changed thereafter. Particularly in cases where the insulation layer into which the recesses for the circuit units are incorporated is produced independently of the part of the cable core which contains the wires and is assembled with this part after the recesses have been produced, great difficulties arise with regard to precise positioning of the recesses and thus the circuit units, because when the core is assembled, a pull in the longitudinal direction is inevitably exerted on the insulating layer provided with recesses, as a result of which the insulating layer, whose cross section is greatly reduced in the region of the recesses, stretches unevenly.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Kabel der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß es einen einfachen, kostengünstigen Aufbau besitzt und auch bei extremen Einsatzbedingungen einen hervorragenden Schutz der in das Kabel integrierten Schaltungseinheiten bzw. ihrer elektronischen und mechanischen Komponenten gegen Umwelteinflüsse aller Art gewährleistet, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Kabels anzugeben.In contrast, the invention has for its object to develop a cable of the type mentioned so that it has a simple, inexpensive structure and excellent protection of the integrated circuit units in the cable or their electronic and mechanical components against environmental influences of all kinds even under extreme conditions guaranteed, and to specify a method for producing such a cable.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung die in den Ansprüchen 1 bzw. 29 zusammengefaßten Merkmale vor.To achieve this object, the invention provides the features summarized in claims 1 and 29, respectively.

Den im Anspruch 1 niedergelegten Maßnahmen liegt die ErkennLnis zugrunde, daß eine in den Mantel eingebaute Schicht hoher elektrischer Leitfähigkeit, deren Querschnitt genügend klein ist, um zumindest eine gewisse Flexibilität des Kabels zu gewährleisten, für sich allein keinen perfekten Faraday'schen Käfig bildet, der bei hoher Belastung, z.B. bei einem Blitzeinschlag durch das Erdreich hindurch auf ein im Boden verlegtes Kabel, im Kabelinnern das Entstehen von gefährlichen Längsspannungen verhindern könnte, die zu einer Beschädigung oder Zerstörung der eingebauten Schaltungseinheiten führen. Wenn die Schicht hoher elektrischer Leitfähigkeit, wie dies wegen der Handhabbarkeit und des Gewichts des Kabels erforderlich ist, eine Dicke von nur einigen Zehntel Millimetern aufweist, genügen die in dieser Schicht bei einem Blitzeinschlag induzierten Wirbelströme in keiner Weise, um die aufgebrachten elektrischen Ladungen auf der Außenseite der elektrisch leitenden Schicht zu halten und daran zu hindern, zur Innenseite dieser Schicht zu gelangen, wo sie dann in Längsrichtung des Kabels zu einem proportional zur Entfernung vom Einschlagsort anwachsenden Spannungsabfall führen, der die zulässigen Werte bei weitem übersteigt. Daran ändert sich selbst dann grundsätzlich nichts, wenn man die Dicke der elektrisch gut leitenden Schicht auf einige Millimeter vergrößert. Hierdurch wird zwar das Gewicht und die Flexibilität des Kabels erheblich verschlechtert, die verbesserte Ausbildung von Wirbelströmen wird aber dadurch wieder weitgehend kompensiert, daß sich durch den geringeren elektrischen Widerstand der leitenden Schicht eine erheblich verlängerte Verweilstrecke des Blitzes auf dem Kabel ergibt. Die elektrisch gut leitende Schicht müßte also eine Dicke von einigen Zentimetern besitzen, wenn sie allein einen ausreichenden Schutz des Kabelinneren gegen Längsspannungen bewirken sollte. Eine solche Schichtdicke würde aber aus dem "Kabel" eine Stange bzw. ein Rohr machen, das nicht mehr endlos gefertigt, auf eine Trommel aufgewickelt und von dieser abgezogen und mit wechselnden, vor Ort beliebig wählbaren Krümmungsradien verlegt werden könnte.The measures laid down in claim 1 are based on the recognition that a layer of high electrical conductivity built into the jacket, the cross section of which is sufficiently small to ensure at least a certain flexibility of the cable, does not in itself form a perfect Faraday cage which at high loads, for example when lightning strikes the ground on a cable laid in the ground, inside the cable could prevent the creation of dangerous longitudinal voltages, which could damage or destroy the installed circuit units. If the layer of high electrical conductivity, as is required because of the manageability and the weight of the cable, has a thickness of only a few tenths of a millimeter, the eddy currents induced in this layer in the event of a lightning strike are in no way sufficient to dissipate the electrical charges applied to the layer To hold the outside of the electrically conductive layer and to prevent it from reaching the inside of this layer, where they then lead in the longitudinal direction of the cable to a voltage drop that increases proportionally to the distance from the point of impact, which far exceeds the permissible values. Basically nothing changes, even if you change the thickness of the electrically conductive layer enlarged to a few millimeters. As a result, the weight and flexibility of the cable is considerably deteriorated, but the improved formation of eddy currents is largely compensated for by the fact that the lower electrical resistance of the conductive layer results in a considerably longer residence time for the lightning on the cable. The layer with good electrical conductivity would therefore have to have a thickness of a few centimeters if it alone were to provide adequate protection of the interior of the cable against longitudinal stresses. Such a layer thickness would, however, turn the "cable" into a rod or a tube, which could no longer be manufactured endlessly, wound onto a drum and pulled off it and laid with changing radii of curvature that could be chosen on site.

Diese Problematik findet durch die im Anspruch 1 niedergelegten Maßnahmen eine überraschende Lösung, weil durch die innerhalb der eine hohe elektrische Leitfähigkeit besitzenden Schicht angeordnete Schicht hoher magnetischer Permeabilität, worunter insbesondere eine Schicht aus einem Material mit ferromagnetischen Eigenschaften verstanden werden soll, der Skin-Effekt in so starkem Maß gesteigert wird, daß auch dann, wenn die Schicht hoher elektrischer Leitfähigkeit nur einige Zehntel Millimeter dick ist, durch einen Blitzeinsclilag gefährliche Längspannungen im Kabelinneren durch Ladungsverdrängung verhindert werden. Die Schicht hoher elektrischer Leitfähigkeit übernimmt den Strom und verhindert, daß die Schicht hoher magnetischer Permeabilität, deren hoher Skin-Effekt erwünscht ist, in Sättigung geht. Um die Verweilstrecke des Blitzes auf der elektrisch gut leitenden Schicht möglichst kurz zu halten, hat sich eine Schichtdicke von 0,2 bis 0,3 nunals:optimal erwiesen, wie sie z.B. mit Hilfe einer entsprechend starken Aluminium- oder Kupferfolie ohne weiteres realisiert werden kann. Da sich der erwähnte Effekt mit einer Schicht hoher magnetischer Permeabilität erreichen läßt, die ebenfalls nur einen Zehntel-Millimeter dick ist, und z.B. aus einer oder mehreren entsprechend dünnen _Mu-Metall-Folien besteht, ergibt sich erfindungsgemäß eine hervorragende Schirmwirkung, ohne daß das Kabel hierdurch besonders schwer oder in seiner Flexibilität beeinträchtigt wird. Darüber hinaus verhindert die Schicht hoher magnetischer Permeabilität das Eindringen von magnetischen Störungen in das Kabelinnere und somit ein induktives Einkoppeln von elektrischen Spannungen in die Leiter des Kabels.This problem is found by the measures set out in claim 1, a surprising solution, because the layer arranged within the layer having high electrical conductivity has high magnetic permeability, which is to be understood in particular as a layer made of a material with ferromagnetic properties, the skin effect in is increased so much that even if the layer of high electrical conductivity is only a few tenths of a millimeter thick, dangerous lightning strains in the interior of the cable caused by charge displacement are prevented by a lightning strike. The layer of high electrical conductivity takes over the current and prevents the layer of high magnetic permeability, the high skin effect of which is desired, from becoming saturated. In order to keep the dwell time of the flash on the electrically highly conductive layer as short as possible, a layer thickness of 0.2 to 0.3 has now proven to be optimal, as can easily be achieved, for example, with the help of a correspondingly strong aluminum or copper foil . Since the mentioned effect can be achieved with a layer of high magnetic permeability, which is also only a tenth of a millimeter is thick, and for example consists of one or more correspondingly thin _M u-metal foils, according to the invention there is an excellent shielding effect, without the cable being thereby particularly difficult or impaired in its flexibility. In addition, the layer of high magnetic permeability prevents the penetration of magnetic interference into the interior of the cable and thus an inductive coupling of electrical voltages into the conductor of the cable.

Eine zusätzliche Verbesserung der Schirmwirkung der beiden eben beschriebenen Schichten läßt sich dadurch erreichen, daß die äußere, primär dem Schutz gegen chemische Einwirkungen dienende Schicht nicht von einer isolierenden Masse sondern von einem Material gebildet wird, das zwar eine hohe chemische Widerstandsfähigkeit besitzt, wie z.B. Polyäthylen oder ein ähnlicher Kunststoff, das überdies aber auch eine gewisse elektrische Leitfähigkeit aufweist, die zwar kleiner ist als die der extrem gut leitenden mittleren Schicht des Mantels aber größer als die elektrische Leitfähigkeit des Mediums, also z.B, des Erdreichs, in dem das Kabel verlegt werden soll, oder in derselben Größenordnung wie diese zu-Jetzt genannte Leitfähigkeit liegt. Durch diese Maßnahmen ist es möglich, daß die z.B. bei einem Blitzeinschlag über das Erdreich in das Kabel auf die elektrisch gut leitende Schicht des Mantels gelangenden großen Ladungsmengen von dort wegen der Leitfähigkeit der äußeren Schicht des Mantels wieder rasch über das umgebende Erdreich an die "Masse" zurückfließen, die als entfernte Zylinderwand koaxial zum Kabel liegend anzusehen ist. Somit wird durch die Leitfähigkeit der äußeren Kabelschicht die Verweilstrecke eines Blitzes auf dem Kabel zusätzlich verkürzt und damit die Größe von sich aufbauenden Längsspannungen auf noch geringere und mit Sicherheit ungefährliche Werte begrenzt.An additional improvement in the shielding effect of the two layers just described can be achieved in that the outer layer, which primarily serves to protect against chemical effects, is not formed by an insulating mass but by a material which has a high chemical resistance, such as polyethylene or a similar plastic, which also has a certain electrical conductivity, which is smaller than that of the extremely well-conductive middle layer of the jacket but greater than the electrical conductivity of the medium, e.g. the soil in which the cable is laid should be, or in the same order of magnitude as this conductivity called now. Through these measures it is possible that the large amounts of charge reaching the cable, for example in the event of a lightning strike, into the cable onto the electrically well-conducting layer of the jacket, because of the conductivity of the outer layer of the jacket, quickly return to the "earth" via the surrounding earth "flow back, which is to be seen as a removed cylinder wall lying coaxial to the cable. As a result of the conductivity of the outer cable layer, the dwell length of a lightning bolt on the cable is additionally shortened, and the size of the longitudinal voltages that build up is thus limited to even lower and certainly safe values.

Würde man die äußere Schicht des Mantels aus einem elektrisch gut isolierenden Material herstellen, so würde diese Schicht wie das Dielektrikum eines Kondensators wirken, dessen Belegungen einerseits vom Erdreich und andererseits von der elektrisch gut leitenden Schicht des Mantels gebildet werden. Um zu vermeiden, daß ein solches Dielektrikum bei einem Blitzschlag durchschlagen und damit örtlich zerstört wird, was an dieser Stelle zu einer Aufhebung seiner Schutzwirkung gegen chemische Einflüsse führen würde, müßte es mit einer sehr großen Wandstärke ausgebildet werden. Dies würde aber wiederum das Gewicht und die Flexibilität des Kabels beeinträchtigen. Somit trägt die Tatsache, daß die äußere Schicht des Mantels eine gewisse elektrische Leitfähigkeit besitzt, nicht nur zu einer verbesserten Schirmwirkung gegen elektrische Störungen sondern auch zur Erzielung guter mechanischer Eigenschaften des Kabels bei.If the outer layer of the jacket were to be made of an electrically well-insulating material, this layer would act like the dielectric of a capacitor, the coatings of which are formed on the one hand by the ground and on the other hand by the electrically well-conductive layer of the jacket. In order to prevent such a dielectric from striking through in the event of a lightning strike and thus being locally destroyed, which would lead to the abolition of its protective effect against chemical influences at this point, it would have to be formed with a very large wall thickness. However, this would in turn affect the weight and flexibility of the cable. Thus the fact that the outer layer of the sheath has a certain electrical conductivity not only contributes to an improved shielding effect against electrical interference but also to the achievement of good mechanical properties of the cable.

Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die elektrische Leitfähigkeit der äußeren, primär gegen chemische Einwirkungen schützenden Schicht des Mantels auch dann die oben beschriebenen Vorteile mit sich bringt, wenn die innere, eine hohe magnetische Permeabilität besitzende Schicht des Kabel- mantels weggelassen ist. Diese Schicht wird z.B. dann nicht benötigt, wenn ein erfindungsgemäßes Kabel im Meer verlegt wird und sich keine langgestreckten elektrischen Leiter, z.B. Telefonkabel, in seiner unmittelbaren Nähe befinden, weil sich wegen der hohen elektrischen Leitfähigkeit von Meerwasser bei einem Blitzeinschlag kein eventuell parallel zum Kabel verlaufender Strompfad bzw. -kanal ausbilden kann, von dem her eine induktive Störungseinkopplung auf die Leiter des Kabels zu befürchten ist. In einem solchen Fall kann es durchaus genügen, das Kabel nur mit einer dünnen Schutzschicht hoher elektrischer Leitfähigkeit zu versehen und diese Schicht, die z.B. von einer Aluminiumfolie gebildet ist, mit einer weiteren Schicht zu umgeben, die einerseits einen Schutz gegen chemische Einwirkungen bietet und gleichzeitig die oben erwähnte gemäßigte elektrische Leitfähigkeit besitzt. Die Kombination dieser beiden Maßnahmen ist dann in Verbindung mit dem elektrisch gut leitenden umgebenden Medium ausreichend, um die Verweilstrecke des Blitzes auf dem Kabel so stark zu verkürzen, daß keine gefährlichen Längsspannungen entstehen.It should be expressly pointed out that the electrical conductivity of the outer layer of the sheath, which primarily protects against chemical effects, also brings about the advantages described above if the inner layer of the cable sheath, which has a high magnetic permeability, is omitted. This layer is not required, for example, if a cable according to the invention is laid in the sea and there are no elongated electrical conductors, for example telephone cables, in its immediate vicinity because, due to the high electrical conductivity of sea water in the event of a lightning strike, there is no one that may run parallel to the cable Can form current path or channel, from which an inductive interference coupling to the conductors of the cable is to be feared. In such a case, it may be sufficient to provide the cable with only a thin protective layer of high electrical conductivity and this layer, which is formed, for example, by an aluminum foil, to surround with another layer, which on the one hand offers protection against chemical effects and at the same time has the moderate electrical conductivity mentioned above. The combination of these two measures in connection with the electrically highly conductive surrounding medium is then sufficient to shorten the dwell length of the lightning on the cable to such an extent that no dangerous longitudinal stresses arise.

Da ein erfindungsgemäßes Kabel im Regelfall so verwendet wird, daß seine Leiter zumindest an einem seiner Enden mit einer Steuer- und Meßzentrale elektrisch leitend verbunden sind, die zur Ansteuerung der im Kabel befindlichen Schaltungseinheiten und/oder zur Erfassung und Auswertung der von den Schaltungseinhelten gelieferten Meßwerte dient, ist gemäß der Erfindung weiterhin vorgesehen, daß zumindest alle mit dem Kabel in elektrisch leitender Verbindung stehenden Schaltungseinheiten der Steuer- und Meßzentrale von einer elektrisch gut leitenden Schirmanordnung umgeben sind, die mit der elektrisch gut leitenden Schicht des Kabelmantels elektrisch leitend verbunden ist und somit gemeinsam mit dieser einen Faraday' schen Käfig bildet, der durch elektrisch leitende Endabschlüsse an eventuell vorhandenen freien Kabelenden vervollständigt wird. Erfindungsgemäß wird dieser Faraday'sche Käfig an keiner Stelle durch elektrische Leiter durchbrochen. Dies bedeutet zum einen, daß jegliche Informations-Ein- bzw. -Ausspeisung in das bzw. aus dem Kabel, die nicht von der Steuer- und Meßzentrale her erfolgt,z.B. mit Hilfe von Lichtleitfasern oder direkt auf optischem Wege durchgeführt wird. Die Stromversorgung der im Kabel befindlichen Schaltungseinheiten erfolgt von der Steuer- und Meßzentrale her entweder mit Hilfe von Batterien, die innerhalb des Faraday'schen Käfigs angeordnet sind, oder mit Hilfe einer Stromversorgungseinheit, deren Transformator sich mit seiner Sekundärwicklung innerhalb und mit seiner Primärwicklung außerhalb des Faraday' schen Käfigs befindet. Die Vorteile eines vollständigen Einschlusses des gesamten Systems in einen Faraday'schen Käfig lassen sich auch dann erzielen, wenn das Kabel keine Schicht hoher magnetischer Permeabilität besitzt und/oder wenn die äußere Mantelschicht keine elektrische Leitfähigkeit aufweist, weil das Kabel z.B. in einem Kabelkanal verlegt ist, wo ein Blitzeinschlag nicht droht.Since a cable according to the invention is generally used in such a way that its conductors are connected in an electrically conductive manner to at least one of its ends to a control and measuring center, which is used to control the circuit units in the cable and / or to record and evaluate the measured values supplied by the circuit contents serves, according to the invention it is further provided that at least all the circuit units of the control and measuring center which are in an electrically conductive connection with the cable are surrounded by an electrically well-conductive shield arrangement which is electrically conductively connected to the electrically well-conductive layer of the cable jacket and thus together with this forms a Faraday cage, which is completed by electrically conductive end terminations on any free cable ends. According to the invention, this Faraday cage is never broken through by electrical conductors. On the one hand, this means that any information input or output into or out of the cable that is not carried out by the control and measuring center is carried out, for example, with the aid of optical fibers or directly by optical means. The circuit units located in the cable are supplied with power from the control and measuring center either with the aid of batteries which are arranged within the Faraday cage, or with the aid of a power supply unit whose transformer is connected to its secondary winding and its primary winding outside of Faraday's cage. The advantages of completely enclosing the entire system in a Faraday cage can also be achieved if the cable does not have a layer of high magnetic permeability and / or if the outer sheath layer has no electrical conductivity, for example because the cable is laid in a cable duct where there is no threat of lightning.

Durch den Anspruch 29 wird ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Kabels angegeben, das sich vor allem deshalb besonders einfach gestaltet, weil zunächst nur die Schaltungseinheiten in den gewünschten Abständen auf den Leitern des Kabels montiert und mit den erforderlichen Leitern elektrisch leitend verbunden werden müssen, um dann gemeinsam mit den Leitern in die innere Schutzschicht des Kabelkerns vorzugsweise durch Einextrudieren eingebettet zu werden. Eine vorausgehende Bearbeitung der Schutzschicht zur Herstellung irgendwelcher Ausnehmungen und ein nachträgliches Ausfüllen verbleibender Hohl- und Freiräume mit einer zusätzlichen isolierenden Masse ist nicht erforderlich. Selbst für den Fall, daß die Leiter von vornherein eine isolierende Hülle aufweisen, ist es zur elektrisch leitenden Verbindung der Schaltungseinheiteten mit diesen Leitern nicht unbedingt erforderlich, die Leiter partiell abzuisolieren. Vielmehr kann stattdessen die elektrisch leitende Verbindung auch durch einen Aufkrimp-Vorgang oder dergleichen hergestellt werden, bei dem die isolierende Hülle der betreffenden Leiter einfach mechanisch durchstoßen wird.By claim 29, a method for producing a cable according to the invention is specified, which is particularly simple because first of all only the circuit units must be mounted at the desired intervals on the conductors of the cable and connected to the required conductors in an electrically conductive manner then to be embedded together with the conductors into the inner protective layer of the cable core, preferably by extrusion. A preliminary treatment of the protective layer to produce any recesses and a subsequent filling of remaining voids and free spaces with an additional insulating compound is not necessary. Even in the event that the conductors have an insulating sheath from the outset, it is not absolutely necessary for the conductively connecting the circuit units to these conductors to partially strip the conductors. Instead, the electrically conductive connection can also be produced by a crimping process or the like, in which the insulating sheath of the relevant conductor is simply mechanically pierced.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens sind in den Ansprüchen 30 bis 36 niedergelegt.Advantageous further developments of the manufacturing method according to the invention are set out in claims 30 to 36.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt:

Fig. 1 einen in Längsrichtung verlaufenden Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Kabel an einer Stelle, an der sich eine Schaltungseinheit befindet,
Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II aus Fig. 1, und
Fig. 3 ein erfindungsgemäßes Kabel, das zusammen mit den Schaltungseinheiten einer Steuer- und Meßzentrale vollständig in einem Faraday'schen Käfig eingeschlossen ist.

The invention is described below using an exemplary embodiment with reference to the drawing; in this shows:

1 shows a longitudinal section through an inventive cable at a point where a circuit unit is located,
Fig. 2 is a section along the line II-II of Fig. 1, and
Fig. 3 shows a cable according to the invention, which is completely enclosed in a Faraday cage together with the circuit units of a control and measuring center.

Wie man der Fig. 1 entnimmt, besteht ein erfindungsgemäßes Kabel 1 aus einem Kern 2 und einem den Kern 2 umgebenden Mantel 3, wobei jede dieser beiden Untereinheiten aus mehreren Bestandteilen aufgebaut ist.As can be seen from FIG. 1, a cable 1 according to the invention consists of a core 2 and a sheath 3 surrounding the core 2, each of these two subunits being composed of several components.

So umfaßt der Kern 2 eine innere Schutzschicht 5, die im vorliegenden Fall aus einer isolierenden Masse, beispielsweise einer gummielastischen Mischung besteht und in die sowohl die Adern 7 des Kabels als auch die in Längsrichtung des Kabels 1 in Abständen voneinander angeordneten Schaltungseinheiten 10 vollständig eingebettet und hierdurch elektrisch isoliert und gegen Feuchtigkeit und Schmutz geschützt sind. Um dies zu erreichen, werden vorzugsweise die Schaltungseinheiten 10 zumindest mit einigen der Adern 7 sowohl mechanisch als auch elektrisch leitend verbunden und gemeinsam mit allen Adern 7 in die innere Schutzschicht 5 einextrudiert.Thus, the core 2 comprises an inner protective layer 5, which in the present case consists of an insulating mass, for example a rubber-elastic mixture, and in which both the wires 7 of the cable and the circuit units 10 which are spaced apart in the longitudinal direction of the cable 1 are completely embedded and thereby electrically insulated and protected against moisture and dirt. To achieve this, the circuit units 10 are preferably connected to at least some of the wires 7 in a mechanically and electrically conductive manner and are extruded into the inner protective layer 5 together with all the wires 7.

Weiterhin umfaßt der Kern 2 eine zweite Schutzschicht 12, die z.B. aus PVC besteht und die innere Schutzschicht 5 vollständig so umgibt, daß diese beiden Schichten gegeneinander frei beweglich sind. Dies verleiht dem erfindungsgemäßen Kabel 1 eine hohe Flexibilität, so daß es ohne Faltenbildung auch mit kleinen Krümmungsradien verlegt und/oder auf eine Vorratstrommel aufgewickelt werden kann.The core 2 further comprises a second protective layer 12 which e.g. consists of PVC and completely surrounds the inner protective layer 5 so that these two layers are freely movable against each other. This gives the cable 1 according to the invention a high degree of flexibility, so that it can be laid without wrinkles even with small radii of curvature and / or wound onto a storage drum.

Wie man insbesondere der Fig. 2 entnimmt, sind zwischen der inneren Schutzschicht 5 und der äußeren Schutzschicht 12 Zugentlastungs-Elemente 14 vorgesehen, die beispielsweise aus Kevlar-, Stahl- oder Kohlefasern bestehen können.As can be seen in particular from FIG. 2, between the inner protective layer 5 and the outer protective layer 12, strain relief elements 14 are provided, which may consist of Kevlar, steel or carbon fibers, for example.

Weiterhin zeigt insbesondere die Fig. 2, daß jede der Kabeladern 7 einen Leiter 1G umfaßt, der aus mehreren miteinander verdrillten Drähten besteht und von einer isolierenden Hülle 17 umgeben ist. Die Adern 7 sind in einer Ebene so angeordnet, daß sich die Hüllen 17 von einander benachbarten Adern 7 jeweils entlang einer sich in Längsrichtung erstreckenden Mantellinie berühren und in diesem Berührungsbereich fest miteinander verbunden sind. Somit bilden die Adern 7 bereits vor ihrem Einbau in das erfindungsgemäße Kabel 1 ein flaches Band, das auf einfache Weise gehandhabt werden kann. Zur Befestigung der Schaltungseinheiten 10 vor dem Einextrudienen in die innere Schutzschicht 5 wird im vorliegenden Fall von den Adern 7, mit denen die jeweilige Schaltungseinheit 10 verbunden werden soll, ein Teil der isolierenden Hülle 17 entfernt, so daß die Leiter 16 freiliegen und mit den Anschlußbeinchen 18 der betreffenden Schaltungseinheit z.B. durch Löten oder Schweißen elektrisch leitend verbunden werden können. In Fig. 2 ist eine solche Verbindung mit den mittleren vier Adern 7 des Kabels 1 dargestellt, während außen jeweils ein Paar von Adern 7 durchläuft, ohne mit der dort wiedergegebenen Schaltungseinheit 10 verbunden zu sein. Anstelle einiger der gezeigten elektrisch leitenden Adern 7 oder zusätzlich zu diesen kann ein erfindungsgemäßes Kabel auch eine oder mehrere Lichtleitfasern umfassen, die zur optischen Informationsübertragung dienen und mit Zugentlastungselementen umsponnen sind.Furthermore, FIG. 2 in particular shows that each of the cable cores 7 comprises a conductor 1G, which consists of several wires twisted together and is surrounded by an insulating sheath 17. The wires 7 are arranged in one plane so that the sheaths 17 of adjacent wires 7 touch each other along a longitudinally extending surface line and are firmly connected to one another in this contact area. Thus, the wires 7 form a flat band, which can be handled in a simple manner, even before they are installed in the cable 1 according to the invention. To attach the circuit units 10 before extrusion into the inner protective layer 5, in the present case a part of the insulating sheath 17 is removed from the wires 7 to which the respective circuit unit 10 is to be connected, so that the conductors 16 are exposed and with the connection pins 18 of the circuit unit concerned can be connected in an electrically conductive manner, for example by soldering or welding. 2 shows such a connection to the middle four wires 7 of the cable 1, while a pair of wires 7 each pass through the outside without being connected to the circuit unit 10 shown there. Instead of some of the electrically conductive wires 7 shown or in addition to these A cable according to the invention can also comprise one or more optical fibers which are used for optical information transmission and are wound with strain relief elements.

Die in den Figuren dargestellte Schaltungseinheit 10 umfaßt ein Substrat 20, das z.B. als gedruckte Schaltungsplatine oder als Dickschicht-Subatrat ausgebildet ist. Es dient einerseits als mechanischer Träger für die Bauelemente der Schaltungseinheit 10, die in Fig. 1 in schematischer Weise durch ein Rechteck 21 bzw. einen Vergußmassetropfen 22 symbolisiert sind. Andererseits trägt das Substrat 20 auch die in den Fig. 1 und 2 nicht sichtbaren Leitbahnen, die zur Verbindung der auf dem Substrat 20 angeordneten Bauelemente untereinander und mit den Anschlußbeinchen 18 erforderlich sind.The circuit unit 10 shown in the figures comprises a substrate 20 which e.g. is designed as a printed circuit board or as a thick-film sub-substrate. On the one hand, it serves as a mechanical support for the components of the circuit unit 10, which are symbolically represented in FIG. 1 by a rectangle 21 or a potting compound drop 22. On the other hand, the substrate 20 also carries the interconnects which are not visible in FIGS. 1 and 2 and which are necessary for connecting the components arranged on the substrate 20 to one another and to the connecting legs 18.

Wie man insbesondere der Fig. 1 entnimmt, besitzen die Anschlußbeinehen 18 einen senkrecht zur Längsrichtung des Kabels 1 und von den Adern 7 konvex weggebogenen Abschnitt 24, der sich bis knapp unter die Oberfläche der inneren Schutzschicht 5 erstreckt und scharfe Seitenkanten aufweist. Auf diese Weise werden zwischen dem Abschnitt 24 und den in den Mantel 3 des Kabels 1 cingebetteten metallisehen Leitern 28, 29 eine isolations-Schwachstelle und hohe Feldstärken geschaffen, so daß eine unmittelbare Entladung der Leiter 16 erfolgen kann, wenn trotz der weiter unten noch genauer beschriebenen Schutzmaßnahmen sich im Inneren des Kabelmantels 3 ein störendes elektrisches Potential aufbauen sollte. Außerdem dient der Abschnitt 24 der Anschlußbeinchen 18 zur Zugentlastung, falls es zu einer Relativbewegung zwischen dem Substrat 20 und den Kabeladern 7 kommen sollte.As can be seen in particular from FIG. 1, the connecting leg straps 18 have a section 24 which is bent away convexly from the longitudinal direction of the cable 1 and from the wires 7 and extends to just below the surface of the inner protective layer 5 and has sharp side edges. In this way, an insulation weak point and high field strengths are created between the section 24 and the metallic conductors 28, 29 embedded in the jacket 3 of the cable 1, so that the conductors 16 can be directly discharged, if, in spite of that, more precisely below described protective measures should build up a disturbing electrical potential inside the cable jacket 3. In addition, the section 24 of the connecting legs 18 is used for strain relief if there should be a relative movement between the substrate 20 and the cable wires 7.

Wie die Figuren deutlich zeigen, sind also die Kabeladern 7 insbesondere mit den blanken Stellen ihrer Leiter 16 und die Schaltungseinheiten 10 mit ihren Bauelementen 21, 22 und ihren Anachlußbeinchen 18 gänzlich in die innerste Schutzschicht 5 des Kabelkerns 2 eingebettet und somit in jedem Fall ausreichend gegen Schmutz und in all denjenigen Anwendungsfällen, in denen keine extrem hohen Anforderungen gestellt werden, auch ausreichend gegen Feuchtigkeit und andere chemische Einwirkungen geschützt. Dabei ist es nicht unbedingt erforderlich, daß die Kabeladern 7 eine eigene isolierende Hülle 17 besitzen. Stattdessen könnten auch bei der Herstellung des Kabels die Schaltungseinheiten 10 auf zunächst nicht isolierten Leitern 16, die durch geeignete Maßnahmen voneinander auf Abstand gehalten werden, montiert und dann gemeinsam mit diesen in die innerste Schutzschicht 5 eingebettet werden. Auch ist es nicht unbedingt erforderlich, daß die Kabeladern 7 in der dargestellten Weise in einer Ebene angeordnet sind. Vielmehr könnten sie auch,im Querschnitt der Fig. 2 gesehen auf einem oder mehreren konzentrischen Kreisen um einen gemeinsamen Mittelpunkt herum angeordnet sein, so daß sich im Endeffekt ein Rundkabel ergibt. Weiterhin ist es möglich, die Kabeladern 7 miteinander zu verdrillen, wobei vorzugsweise ein wechselnder Schlag verwendet wird, um einen zusätzlichen Schutz gegen von außen eingekoppelte elektromagnetische Störungen zu erzielen. In den beiden zuletzt genannten Fällen werden als Substrate für die Schaltungseinheiten 10 vorzugsweise keine starren Schaltungsplatinen oder Keramikplättchen sondern z.B. Kaptonrolienstücke verwendet, die die elektrischen Bauelemente und die zu ihrer Verbindung erforderlichen Leitungsbahnen tragen und von außen um das Adernbündel herumgelegt werden. Die elektrisch leitende Verbindung zwischen den Anschlußbeinchen der Schaltungseinheiten 10 und den Leitern 16 der Kabeladern 7 kann auch durch Krimpen oder einen anderen Aufquetsch-Vorgang erfolgen, wobei die isolierende Hülle 17 der Kabeladern 7 mechanisch durchstoßen wird, ohne daß vorher ein Abisolier-Vorgang erforderlich ist. Weiterhin ist es nicht erforderlich, daß die Schutzschicht 5 unbedingt aus einem Isolator mit extrem niedriger elektrischer Leitfähigkeit besteht. Vielmehr kann beim Zusammenbau des Kabels vor dem Einbetten auf die Adern 7 und die Schaltungseinheiten 1₀ ein dünner Film aus einem isolierenden Material, beispielsweise aus Teflon, aufgebracht und dann für die Bildung der Schutzschicht 5 eine Masse verwendet werden, die eine elektrische Leitfähigkeit besitzt, deren Wert zwischen den Leitfähigkeitswerten von Isolatoren einerseits und metallischen Leitern andererseits liegt. In Verbindung mit den im folgenden noch zu schildernden Schutzmaßnahmen kann hierdurch eine erhöhte Sicherheit gegen von außen kommende elektromagnetische Störungen erzielt werden.As the figures clearly show, the cable wires 7 are in particular with the bare spots of their conductors 16 and the circuit units 10 with their components 21, 22 and their connecting legs 18 are completely embedded in the innermost protective layer 5 of the cable core 2 and thus in any case sufficient against dirt and in all those applications in which no extremely high demands are made, also sufficient against moisture and other chemical influences are protected. It is not absolutely necessary that the cable wires 7 have their own insulating sheath 17. Instead, the circuit units 10 could also be mounted on initially uninsulated conductors 16, which are kept at a distance from one another by suitable measures, and then embedded together with them in the innermost protective layer 5 during the manufacture of the cable. It is also not absolutely necessary that the cable wires 7 are arranged in one plane in the manner shown. Rather, they could also, viewed in the cross section of FIG. 2, be arranged on one or more concentric circles around a common center point, so that the end result is a round cable. Furthermore, it is possible to twist the cable wires 7 together, an alternating stroke preferably being used in order to achieve additional protection against electromagnetic interference coupled in from the outside. In the latter two cases, preferably no rigid circuit boards or ceramic plates are used as substrates for the circuit units 10, but rather, for example, Kaptonolie pieces, which carry the electrical components and the conductor tracks required for their connection and are placed around the wire bundle from the outside. The electrically conductive connection between the leads of the circuit units 10 and the conductors 16 of the cable wires 7 can also be by crimping or another Crimping process take place, the insulating sheath 17 of the cable wires 7 being mechanically pierced without a stripping process being necessary beforehand. Furthermore, it is not necessary for the protective layer 5 to consist of an insulator with extremely low electrical conductivity. Rather, when assembling the cable before embedding on the wires 7 and the circuit units 1 _0, a thin film made of an insulating material, for example Teflon, can be applied and then a mass can be used to form the protective layer 5, which has an electrical conductivity, whose value lies between the conductivity values of insulators on the one hand and metallic conductors on the other. In conjunction with the protective measures to be described in the following, this can provide increased security against electromagnetic interference coming from outside.

Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, ist der Kabelkern 2 von einem Mantel 3 umgeben, der aus einer metallischen Schirmanordnung 26 gegen elektromagnetische Störungen und einer äußeren Schicht 27 besteht, die die Schirmanordnung 26 gegen chemische Einwirkungen schützt.1 and 2 show, the cable core 2 is surrounded by a sheath 3, which consists of a metallic shield arrangement 26 against electromagnetic interference and an outer layer 27, which protects the shield arrangement 26 against chemical effects.

Für gemäßigle Anforderungen kann die Schirmanordnung 26 z.n. aus einem Schirmgeflecht aus verkupfertem Eisen bestehen, d.h. also aus zwei Komponenten, von denen die eine ein Metall hoher magnetischer Permeabilität und die andere ein Metall hoher elektrischer Leitfähigkeit ist. Um einen ausreichenden Schutz zu gewährleisten, muß ein solches Schirmgeflecht aber eine vergleichsweise große Dicke aufweisen, was zu einem erhöhten Gewicht des Kabels führt. Überdies ist es schwierig, mit einem solchen Geflecht bereits im Mantel eine Feuchtigkeitssperre aufzubauen. Weiterhin ist der Schirmfaktor relativ gering.For moderate requirements, the screen arrangement 26 can be used. consist of a braid of copper-plated iron, i.e. in other words, two components, one of which is a metal of high magnetic permeability and the other of which is a metal of high electrical conductivity. In order to ensure adequate protection, such a screen braid must have a comparatively large thickness, which leads to an increased weight of the cable. Furthermore, it is difficult to build up a moisture barrier in the jacket with such a braid. Furthermore, the screen factor is relatively low.

Besonders bevorzugt ist daher die in den Fig. 1 und 2 wiedergegebene Schirmanordnung 26, die aus einer inneren Schicht 28 und einer zweiten Schicht 29 besteht. Die innere Schicht 28 wird von einer Folie eines Metalls mit hoher magnetischer Permeabilität, beispielsweise einer Mu-Metall-Folie gebildet, während die zweite Schicht 29, die die mittlere Schicht des Mantels 3 bildet, von einer Folie eines Metalls hoher elektrischer Leitfähigkeit, beispielsweise einer Aluminium- oder Kupferfolie gebildet wird.The screen arrangement 26 shown in FIGS. 1 and 2, which consists of an inner layer 28 and a second layer 29, is therefore particularly preferred. The inner layer 28 is formed by a foil of a metal with high magnetic permeability, for example a mu-metal foil, while the second layer 29, which forms the middle layer of the jacket 3, is made of a foil of a metal of high electrical conductivity, for example one Aluminum or copper foil is formed.

Die von der Mu-Metall-Folie gebildete innere Schicht 28 des Mantels 3 liegt unmittelbar auf der Außenseite der zweiten Schutzschicht 12 des Kerns 2 auf, ist gegen diese zweite Schutzschicht 12 aber verschiebbar, wodurch die Flexibilität des Kabels 1 erhöht und eine Faltenbildung auch dann vermieden wird, wenn das Kabel mit kleinen Krümmungsradien abgebogen wird. Die Mu-Metall-Folie 28 ist so um den Kabelkern 2 herumgelegt, daß ihre Längskanten parallel zur Längsrichtung des Kabels 1 verlaufen und sich im Uberlappungsbereich 30 gegenseitig überdecken. Die Mu-Metall-Folie 28 kann mit einem elektrisch leitenden Copolymer beschichtet sein, das zur Verschweißung der sich überlappenden Längskanten dient. Unmittelbar auf der Mu-Metall-Folie 28 und in elektrischem Kontakt mit ihr liegt dann die Aluminium- oder Kupfer-Folie 29 auf, die vorzugsweise mit einem copolymeren, elektrisch leitenden Kunststoff beschichtet ist. Die Längskanten dieser Aluminium-oder Kupfer-Folie verlaufen ebenfalls parallel zur Längsrichtung des Kabels 1 und überdecken sich gegenseitig im Uberlappungsbereich 31, wo sie mit Hilfe der copolymeren Beschichtung so miteinander verschweißt sind, daß die Aluminium- oder Kupfer-Folie 29 eine absolut wasser- und dampfdichte Umhüllung für alle innerhalb liegenden Teile des Kabels bildet. Um die Kupfer- bzw. Aluminium-Folie 29 gegen von außen kommende chemische Einwirkungen zu schützen, besitzt der Mantel 3 eine äußere Schicht 27, die vorzugsweise aus Polyäthylen oder einem ähnlichen Kunststoff besteht und durch entsprechende Beimengung einer elektrisch leitfähigen Substanz, wie z.B. Ruß oder Graphit eine elektrische Leitfähigkeit aufweist, die vorzugsweise größer/gleich der elektrischen Leitfähigkeit des Erdreiches ist, in dem das Kabel verlegt werden soll, und die kleiner ist, als die elektrische Leitfähigkeit der die mittlere Schicht 29 bildenden Aluminium- oder Kupfer-Folie. Diese Folie ist mit Hilfe ihrer Copolymerbeschichtung auch mit der äußeren Schicht 27 des Mantels 3 verschweißt.The inner layer 28 of the sheath 3 formed by the mu-metal foil lies directly on the outside of the second protective layer 12 of the core 2, but is displaceable against this second protective layer 12, which increases the flexibility of the cable 1 and also wrinkles is avoided if the cable is bent with small radii of curvature. The mu-metal foil 28 is placed around the cable core 2 in such a way that its longitudinal edges run parallel to the longitudinal direction of the cable 1 and overlap one another in the overlap region 30. The mu-metal foil 28 can be coated with an electrically conductive copolymer, which is used to weld the overlapping longitudinal edges. The aluminum or copper foil 29, which is preferably coated with a copolymeric, electrically conductive plastic, then lies directly on the mu-metal foil 28 and in electrical contact with it. The longitudinal edges of this aluminum or copper foil likewise run parallel to the longitudinal direction of the cable 1 and overlap one another in the overlap region 31, where they are welded to one another with the aid of the copolymer coating in such a way that the aluminum or copper foil 29 has an absolutely water- and forms a vapor-tight sheathing for all internal parts of the cable. In order to protect the copper or aluminum foil 29 against external chemical influences, the jacket 3 has an outer layer 27, which is preferably made of polyethylene or a similar plastic stands and by appropriate admixture of an electrically conductive substance, such as carbon black or graphite, has an electrical conductivity that is preferably greater than / equal to the electrical conductivity of the soil in which the cable is to be laid, and which is smaller than the electrical conductivity of the the middle layer 29 forming aluminum or copper foil. This film is also welded to the outer layer 27 of the jacket 3 with the aid of its copolymer coating.

Das so gebildete Kabel kann dann noch mit einem Nagetier-Schutz umgeben werden, der in den Figuren nicht dargestellt ist. Ebenso kann innerhalb der äußeren Schicht 27 ein in den Figuren nicht dargestellter Bleimantel vorgesehen werden, um das Kabelinnere gegen radioaktive Strahlung zu schützen.The cable thus formed can then be surrounded with rodent protection, which is not shown in the figures. Likewise, a lead sheath (not shown in the figures) can be provided within the outer layer 27 in order to protect the interior of the cable against radioactive radiation.

Bei dem eben beschriebenen Aufbau des Kabelmantels 3 übernimmt die innere Schicht 28 aus einer Mu-Metall-Folic primär den Schutz gegen von außen kommende magentische Felder, während die von einer Kupfer- oder Aluminium- Folie gebildete mittlere Schicht 29 einen Faraday ' schen Käfig bildet, der gegen elektrische Felder schützt. Überraschend dabei ist, daß die Schutzwirkung der mittleren Schicht 29 durch das Vorhandensein der innenliegenden Mu-Metall-Folie 28 in ganz erheblichem Maße verstärkt wird, so daß trotz der geringen Dicke der beiden Folien das Eindringen von Längsspannungen in das Kabelinnere auch dann vermieden wird, wenn ein Blitz in das Kabel einschlägt. Da in einem solchen Fall die mittlere Schicht 29 des Kabels 1 die für den Blitz "sichtbare Masse" aus der Ferne oder der weiteren Ungebung der Einschlagstelle in deren unmittelbare Nähe "verschleppt" würde der Blitz dann, wenn die äußere Schicht 27 aus einem elektrisch nicht leitenden Material bestehen würde, den vom Erdreich einerseits und der mittleren Schicht 29 andererseits gebildeten Kondensator durchschlagen und dabei die äußere Schicht 27 zumindest örtlich so weit beschädigen bzw. zerstören, daß sie ihre Schutzwirkung gegen chemische Einwirkungen an dieser Stelle nicht mehr ausüben könnte. Dadurch, daß die äußere Schicht 27 eine zwischen der Leitfähigkeit des Erdreichs und der Leitfähigkeit der mittleren Schicht 29 liegende Leitfähigkeit besitzt, wird die Bildung eines derartigen Kondensators vermieden und die vom Blitz in das Erdreich eingebrachte elektrische Ladung kann ohne Zerstörung auf die mittlere Schicht 29 des Kabelmantels 3 gelangen und über diese Schicht in Längsrichtung zur"Masse"hin kontinuierlich abfließen. Die erhöhte Leitfähigkeit der äußeren Schicht 27 erleichtert dabei das Zurückfließen der auf der mittleren Schicht 29 befindlichen elektrischen Ladungen über das Erdreich zur "Masse".In the construction of the cable sheath 3 just described, the inner layer 28 made of a mu-metal folic primarily assumes protection against magnetic fields coming from outside, while the middle layer 29 formed by a copper or aluminum foil forms a Faraday's cage that protects against electric fields. It is surprising that the protective effect of the middle layer 29 is increased to a very considerable extent by the presence of the inner mu-metal foil 28, so that, despite the small thickness of the two foils, the penetration of longitudinal stresses into the cable interior is also avoided. when a lightning strikes the cable. In such a case, since the middle layer 29 of the cable 1 "carries away" the "visible mass" for the lightning from afar or the further vicinity of the impact point in its immediate vicinity, the lightning would then, if the outer layer 27 was not electrically conductive material would consist of the soil on the one hand and the middle Layer 29, on the other hand, break through the capacitor formed and thereby damage or destroy the outer layer 27 at least locally to such an extent that it could no longer exert its protective action against chemical effects at this point. Because the outer layer 27 has a conductivity between the conductivity of the ground and the conductivity of the middle layer 29, the formation of such a capacitor is avoided and the electrical charge introduced into the ground by the lightning can be transmitted to the middle layer 29 of the ground without being destroyed Cable sheath 3 arrive and flow continuously through this layer in the longitudinal direction to the "mass". The increased conductivity of the outer layer 27 makes it easier for the electrical charges located on the middle layer 29 to flow back over the ground to the "ground".

In Fig. 3 sind die Adern 7 eines erfindungsgemäßen Kabels 1, von dem nur der Kabelkern 2 und die eine hohe elektrische Leitfähigkeit besitzende Schicht 29 des Mantels wiedergegeben sind, an dem einen Kabelende mit einer Steuer- und Meßzentrale 35 verbunden, die durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist. Diese Steuer- und Meßzentrale umfaßt eine Reihe von elektronischen Schaltungen, die durch den Block 36 symbolisiert sind und sowohl zur Ansteuerung der im Kabel 1 befindlichen Schaltungseinheiten als auch zum Empfang, Auswertung und gegebenenfalls zur Anzeige der von diesen Schaltungseinheiten gelieferten Informationen als auch zur Überwachung und Regelung der Versorgungsspannung dienen, die über zwei der Adern 7 den im Kabel 1 befindlichen Schaltungseinheiten (hier nicht dargestellt) zugeführt wird. Zu diesem Zweck stehen die elektronischen Schaltungen 36 mit den Kabeladern 7 in elektrisch leitender Verbindung.In Fig. 3, the wires 7 of a cable 1 according to the invention, of which only the cable core 2 and the layer 29 of the sheath having a high electrical conductivity are reproduced, at one end of the cable connected to a control and measuring center 35, which is shown by a dashed line Line is indicated. This control and measuring center comprises a series of electronic circuits, which are symbolized by the block 36 and both for controlling the circuit units located in the cable 1 as well as for receiving, evaluating and possibly for displaying the information provided by these circuit units as well as for monitoring and Serve regulation of the supply voltage, which is supplied via two of the wires 7 to the circuit units located in the cable 1 (not shown here). To this end are the electronic circuits 36 with the cable wires 7 in an electrically conductive connection.

Weiterhin umfaßt die Steuer- und Meßzentrale 35 eine Stromversorgungseinheit 39, die sowohl für die elektronischen Schaltungen 36 als auch für die im Kabel 1 befindlichen Schaltungseinheiten die zum Betrieb erforderliche elektrische Energie liefert.Furthermore, the control and measuring center 35 comprises a power supply unit 39 which supplies the electrical energy required for operation both for the electronic circuits 36 and for the circuit units located in the cable 1.

Prinzipiell könnte diese elektrische Energie aus Batterien entnommen werden, doch ist vorzugsweise ein Transformator 40 vorgesehen, von dem lediglich die Primärwicklung 42 und die Sekundärwicklung 41 in symbolischer Weise dargestellt sind. Darüber hinaus umfaßt die Steuer- und Meßzentrale 35 eine elektrisch leitende Schirmanordnung 44, die alle Teile der Steuer- und Meßzentrale 35, die mit dem Kabel 1 in elektrisch leitender Verbindung stehen, d.h. also insbesondere die elektronischen Schaltungen 36 und die Stromversorgungseinheit 39 umschließt und gegen von außen kommende elektrische Störungen schützt. Diese Schirmanordnung 44 ist mit der elektrisch gut leitenden Schicht 29 des Kabels elektrisch leitend verbunden, die an dem dargestellten stumpfen Kabelende einen elektrisch leitenden Endabschluß 45 aufweist. Weiterhin ist in Fig. 3 zwischen zwei "Unterbrechungen" des Kabels 1, die lediglich die große Länge des Kabels symbolisieren sollen, eine Verbindungseinheit 50 dargestellt, in die von zwei Setten her jeweils ein Kabelabschnitt eintritt. Die Verbindungseinheit 50 dient zur Aufnahme von Schaltungseinheiten 51, die nicht direkt in das Kabel 1 integriert werden können oder sollen, aber zumindest mit einigen der Kabeladern 7 in elektrisch leitender Verbindung stehen und über diese z.B. auch mit der zu ihrem Betrieb erforderlichen elektrischen Energie versorgt werden. Zum Schutz dieser Schaltungseinheiten 51 weist die Verbindungseinheit 50 eine elektrisch gut leitende Schirmanordnung 52 auf, die mit Ausnahme der Ein- und Austrittsöffnungen für das Kabel 1 die Schaltungseinheiten 51 vollständig umschließt und mit den elektrisch gut leitenden Schichten 29 der Kabelabschnitte, mit denen die Verbindungseinheit 50 verbunden ist, so in elektrisch leitendem Kontakt steht, daß sie einen Teil des Faraday'schen Käfigs bildet, der das gesamte System umschließt. Obwohl Fig. 3 nur eine einzige Verbindungseinheit 50 zeigt, die zwei Kabelabschnitte miteinander verbindet, kann eine Vielzahl solcher Verbindungseinheiten 50 vorgesehen sein, die je nach Bedarf jeweils auch mehr als zwei Kabelabschnitte miteinander verbinden können.In principle, this electrical energy could be taken from batteries, but a transformer 40 is preferably provided, of which only the primary winding 42 and the secondary winding 41 are shown symbolically. In addition, the control and measuring center 35 comprises an electrically conductive shield arrangement 44, which encloses all parts of the control and measuring center 35 which are in electrically conductive connection with the cable 1, that is to say in particular the electronic circuits 36 and the power supply unit 39 and against protects electrical interference coming from outside. This shield arrangement 44 is electrically conductively connected to the electrically highly conductive layer 29 of the cable, which has an electrically conductive end termination 45 at the blunt cable end shown. Furthermore, a connection unit 50 is shown in FIG. 3 between two "interruptions" of the cable 1, which are only intended to symbolize the great length of the cable, into each of which a cable section enters from two sets. The connection unit 50 serves to accommodate circuit units 51 which cannot or should not be integrated directly into the cable 1, but are at least in an electrically conductive connection with some of the cable wires 7 and, for example, are also supplied with the electrical energy required for their operation . To protect these circuit units 51, the connection unit 50 has an electrically highly conductive shield arrangement 52 which, with the exception of the entry and exit Openings for the cable 1 completely encloses the circuit units 51 and are in electrically conductive contact with the electrically well-conductive layers 29 of the cable sections to which the connecting unit 50 is connected, so that they form part of the Faraday cage, which forms the entire System encloses. Although FIG. 3 shows only a single connection unit 50 that connects two cable sections to one another, a large number of such connection units 50 can be provided, which can also connect more than two cable sections to one another as required.

Wesentlich ist, daß die Schirmanordnungen 44 und 52, die elektrisch gut leitenden Schichten 29 und der oder die Endabschlusse 45 einen vollständig geschlossenen Faraday'schen Käfig bilden, der an keiner Stelle von elektrischen Leitern durchbrochen wird. Da die Primärwicklung 42 des Transformators 40 in irgendeiner Weise an ein Stromversorgungsnetz angeschlossen werden soll, ist sie außerhalb der Schirmanordnung 44 angeordnet, während sich die Sekundärwicklung 41 innerhalb des Faraday ' schen Käfigs befindet. Die zur Stromversorgung der elektronischen Schaltungen 36 sowie der Schaltungseinheilen 10 im Kabel 1 erforderliche Energie wird also auf rein magnetischem Weg von außen in den Faraday'schen Käfig eingespeist.It is essential that the shield arrangements 44 and 52, the electrically highly conductive layers 29 and the end seal (s) 45 form a completely closed Faraday cage, which is never broken by electrical conductors. Since the primary winding 42 of the transformer 40 is to be connected to a power supply network in some way, it is arranged outside the shield arrangement 44, while the secondary winding 41 is located within the Faraday cage. The energy required to power the electronic circuits 36 and the circuit units 10 in the cable 1 is thus fed into the Faraday cage in a purely magnetic way from the outside.

Wenn es erforderlich ist, zwischen den Enden des Kabels durch den Faraday'schen Käfig hindurch Informationen ein- bzw. auszuspeisen, so erfolgt dies ausschließlich mit Hilfe von Nichtleitern, z.B. mit Hilfe von Lichtleitfasern, längs derer keine elektrischen Ladungen in das Innere des Käfigs gebracht werden können. Von den elektronischen Schaltungen 36 erzeugte Daten können innerhalb des Faraday'schen Käfigs zur Anzeige gebracht werden, wobei die Ablesung der Anzeigeeinheiten durch eine öffnung des Käfigs hindurch auf optischem Wege erfolgt. Sollen diese Daten an andere Einheiten übertragen werden, so erfolgt auch ihre Ausgabe aus der Steuer-und Meßzentrale auf optischem Weg, wie dies durch die in einer Pfeilspitze endende Lichtleitfaser 53 symbolisiert ist.If it is necessary to feed in or out information between the ends of the cable through the Faraday cage, this is done exclusively with the aid of non-conductors, for example with the aid of optical fibers, along which no electrical charges are brought into the interior of the cage can be. Data generated by the electronic circuits 36 can be displayed within the Faraday cage, with the reading of the display units optically through an opening of the cage Ways. If this data is to be transmitted to other units, it is also output from the control and measurement center optically, as is symbolized by the optical fiber 53 ending in an arrowhead.

Claims

1. Cable, the conductors of which are at least partially electrically conductively connected to a multiplicity of electrical circuit units, which in particular comprise sensors, which are arranged at intervals over the length of the cable and are arranged inside the cable core, which is surrounded by a sheath which comprises a Layer of a material of high electrical conductivity and an outer layer surrounding this layer, which serves to protect against external chemical influences, characterized in that the jacket (3) further comprises an inner layer (28) of a material of high magnetic permeability which is arranged within the layer which forms the middle layer (29) of the jacket (3) and is made of a material with high electrical conductivity.

2. Cable according to claim 1, characterized in that the inner layer (28) of the jacket (3) consists of a mu-metal and the middle layer (29) of the jacket made of aluminum or copper.

_3rd Cable according to claim 1 or 2, characterized in that the middle layer (29) of the jacket (3) is a foil made of a metal of high electrical conductivity, which is thus wrapped around the inner layer (28) of the jacket (2) that their longitudinally extending edges overlap and that the overlap region (31) of these edges is designed as a vapor barrier.

4. Cable according to one of claims 1 to 3, characterized in that the middle layer (29) of the jacket (3) with the outer layer (27) of the jacket (3) is welded.

5. Cable according to one of claims 1 to 4, characterized in that the middle layer (29) of the sheath (3) and / or the inner layer (28) of the sheath (3) each with a for welding the layer ( 28, 29) serving, electrically conductive copolymer is coated.

6. Cable according to one of claims 1 to 5, characterized in that the outer layer (27) of the sheath (3), which serves to protect against chemical influences coming from outside, is flame-retardant.

7. Cable according to one of claims 1 to 6, characterized in that the outer layer (27) of the sheath (3), which serves to protect against chemical influences coming from outside, is electrically conductive.

8. Cable, the conductors of which are at least partially electrically conductively connected to a multiplicity of electrical circuit units, which in particular comprise measuring sensors, which are arranged at intervals over the length of the cable and are arranged inside the cable core, which is surrounded by a jacket which comprises a Layer made of a material with high electrical conductivity and an outer layer surrounding this layer, which serves to protect against chemical influences coming from outside, characterized in that the outer layer (27) of the jacket (3) is electrically conductive.

9. Cable according to claim 7 or 8, characterized in that the electrical conductivity of the outer layer (27) of the jacket (3) is greater than / equal to the electrical conductivity of the surrounding medium in which the cable (1) is to be laid, and is less than the electrical conductivity of the layer (29), which consists of a material of high electrical conductivity.

10. Cable according to one of claims 7 to 9, characterized in that the outer layer (27) of the jacket (3) consists of a plastic which is filled with a material causing its electrical conductivity.

11. Cable according to one of the preceding claims, in which at least one end is connected to a control and measuring center for controlling the circuit units and / or for detecting and evaluating the information supplied by the circuit units, characterized in that at least one is high Layer (29) of the sheath (3) having electrical conductivity with a shield arrangement (44) provided in the control and measuring center (35) and enclosing all the circuit parts (36, 39) in electrical connection with the cable (1). is electrically connected so that the entire system is enclosed in a Faraday cage (44, 29, 45).

12. Cable, the conductors of which are at least partially electrically conductively connected to a plurality of electrical circuit units, which in particular comprise measuring sensors, which are arranged at intervals over the length of the cable and are arranged inside the cable core, which is surrounded by a jacket which comprises a Layer of a material of high electrical conductivity and an outer layer surrounding this layer, which serves to protect against chemical influences coming from outside, and at least one end with a control and measuring center for controlling the circuit units and / or for detection and evaluation of the information supplied by the circuit units, characterized in that at least the layer (29) of the sheath (3) which has a high electrical conductivity is connected to the one in the control and measuring center (35), all of which are located there Cable (1) in an electrically conductive connection circuit le (36, 39) enclosing shield assembly (44) is electrically connected so that the entire System is enclosed in a Faraday cage (44, 29, 45).

13. Cable according to claim 11 or 12, characterized in that the power supply of the circuit units (10) located in the cable (1) from the control and measuring center (35) with the aid of a within the Faraday cage (44, 29, 45) arranged battery arrangement takes place.

14. Cable according to claim 11 or 12, characterized in that the power supply to the circuit units (10) located in the cable (1) from the control and measuring center (35) is carried out with the aid of a power supply unit (39) which is a transformer (40), the primary winding (42) outside and the secondary winding (41) inside the Faraday cage (44, 29, 45) is arranged.

15. Cable according to one of claims 11 to 14, in which individual cable sections are connected to one another by connecting units which serve to receive further circuit units which are in an electrically conductive connection with cable wires, characterized in that each connecting unit (50) has its own electrically conductive Has shield arrangement (52) which is so electrically conductive with the high electrical conductivity layers (29, 29) of the cable sections opening into the respective connecting unit (50) that it is part of the Faraday cage, which is the overall system encloses.

16. Cable according to one of claims 1 to 15, characterized in that the sheath (3) comprises a further layer used for radiation shielding, which is arranged within the outer layer (27).

17. Cable, in particular according to one of claims 1 to 16, characterized in that the conductors (16) and the circuit units (10) are embedded in a mass forming the inner protective layer (5) of the core (2).

18. Cable according to claim 17, characterized in that the inner protective layer (5) of the core (2) forming the mass is an insulator.

19. Cable according to claim 17, characterized in that the mass forming the inner protective layer (5) of the core (2) is electrically conductive and that between it and at least the electrically conductive parts of the circuit units (10) and the conductor (16 ) of the cable (1) provided a thin film of insulating material jst.

20. Cable according to one of claims 17 to 19, characterized in that a strain relief (14) is provided for the inner protective layer (5) of the core (2).

21. Cable according to one of claims 17 to 20, characterized in that in the core (2) of the cable (1) over the inner protective layer (5) a second protective layer (12) is arranged, against which the inner protective layer (5th ) is mobile.

22. Cable according to claim 21, characterized in that the second protective layer (12) is an insulator.

23. Cable according to claim 21, characterized in that the second protective layer (12) is electrically conductive.

24. Cable according to one of claims 1 to 23, characterized in that the inner layer (27) of the jacket (3) rests on the outside of the core (2) and is movable against the core (2).

25. Cable according to one of claims 1 to 24, characterized in that the circuit units (10) are constructed as integrated circuits and / or as hybrid circuits.

26. Cable according to claim 25, characterized in that each circuit unit (10) comprises a substrate (20) which carries the electronic and / or electrical components and has interconnects for the electrical connection of these components as well as electrically conductive connection surfaces via which it with the conductors (16) of the cable (1) is electrically conductively connected.

27. Cable according to claim 26, characterized in that the substrate (20) has connecting legs (18), by means of which its interconnects are electrically conductively connected to the conductors (16) of the cable (1).

28. Cable according to claim 27, characterized in that the connecting legs (18) extend substantially in the longitudinal direction of the cable (1) over an edge of the substrate (20) and have an arcuate, laterally sharp-edged section (24) , which extends convex to just below the surface of the inner protective layer (5) of the core (2).

29. A method for producing a cable, the conductors of which are at least partially electrically conductively connected to a multiplicity of electrical circuit units, which in particular comprise sensors, which are arranged at intervals over the length of the cable and are arranged in the interior of the cable core by a multilayer jacket is surrounded, in particular according to one of the preceding claims, characterized in that first the electrical circuit units (10) with conductors (16) of the cable (1) are connected in an electrically conductive manner and then together with them are completely embedded in a mass which forms the inner protective layer (5) of the core (2) of the cable (1).

30. The method according to claim 29, characterized in that the embedding is carried out continuously, in particular by extruding the conductors (16) and the circuit units (10) into an initially flowable and then solidifying mass.

31. The method according to claim 29 or 30, characterized in that the conductors (16) are initially individual wires or strands which are only mechanically connected to one another in that they are connected to the circuit units (10).

32. The method according to claim 29 or 30, characterized in that the conductors (16) are mechanically connected to one another before they are connected to the circuit units (10).

33. The method according to any one of claims 29 to 32, characterized in that the conductors (16) are bare before embedding at least over part of their circumference and at least over part of their length.

34. The method according to any one of claims 29 to 32, characterized in that the conductors (16) are already surrounded by an insulating sheath (17) prior to embedding, which for producing the electrically conductive connection of the conductors (16) to the circuit units ( 10) is partially removed and / or mechanically pierced.

35. The method according to any one of claims 29 to 32, characterized in that the inner protective layer (5) of the core (2) is surrounded with a second protective layer which is movable against the inner protective layer (5).

36. The method according to any one of claims 29 to 35, characterized in that the core (2) of the cable (1) is surrounded with a jacket (3) which protects the core (2) against electrical, magnetic and chemical effects.