EP0809258B1 - Elektrische Leitungsader, Verfahren zu deren Herstellung sowie flexibles elektrisches Kabel - Google Patents

Elektrische Leitungsader, Verfahren zu deren Herstellung sowie flexibles elektrisches Kabel Download PDF

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EP0809258B1
EP0809258B1 EP97107614A EP97107614A EP0809258B1 EP 0809258 B1 EP0809258 B1 EP 0809258B1 EP 97107614 A EP97107614 A EP 97107614A EP 97107614 A EP97107614 A EP 97107614A EP 0809258 B1 EP0809258 B1 EP 0809258B1
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EP
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conductor
insulation
cable
core according
core
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EP97107614A
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EP0809258A1 (de
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Heinz-Dieter Ickler
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Baude Kabeltechnik GmbH
Original Assignee
Baude Kabeltechnik GmbH
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/02—Disposition of insulation
    • H01B7/0275—Disposition of insulation comprising one or more extruded layers of insulation

Definitions

  • the present invention relates to a cable core comprising a electrical conductor with a rough outer surface and a hose-like insulation, the inner surface of the insulation being substantially continuous with locally outer surface sections of the conductor in the friction or Slip engagement stands and outer surface sections of the inner lying Conductor with the formation of cavities external to the conductor spanned, with the cable core by a continuous extrusion process for extruding the insulation around the conductor using the hose method can be generated around.
  • a cable core can, for example, in multi-core, flexible electrical cables are used.
  • the invention also relates to a method for manufacturing such a wire and a flexible electrical cable, which comprises at least one such wire.
  • Typical flexible cables have the following structure:
  • One or more electrical wires each consisting of one Strand and a wire insulation enveloping them are, if necessary, common with a parallel support element (core run) from an inner jacket surround. Reinforcement is applied to this inner jacket, for example in the form of a textile braid, and the end to the outside of the cable forms a flexible connection to this reinforcement Outer jacket.
  • VESTODUR X7292 can be used for electrical wire insulation.
  • From US 4,471,161 A is a cable core with a hose-like Insulation known to be around a substantially circular conductor is arranged.
  • the invention was based on the object of an electrical line wire of the type mentioned above, which can be produced in a simple manner is.
  • the cable core (and also the corresponding electrical cable) should have a high degree of flexibility and durability (service life).
  • Wire or cable should preferably be halogen free and have as small a bending radius as possible.
  • the electrical and insulation properties the wire or cable should be for one given use with the properties of conventional electrical Cable cores or cables must be competitive.
  • this object is achieved by an electrical line wire solved the type mentioned, in which the insulation from a thermoplastic Plastic with an effective melting range ⁇ T ⁇ 15 ° C exists, with the line core through a continuous extrusion process for extruding the insulation around the conductor using the hose method around can be generated without subsequent heat treatment.
  • the invention is based on the knowledge that it is possible an electrical conductor with a rough outer surface, typically a stranded wire, with the formation of a cable core in the extrusion process so with one to encapsulate thermoplastic that the plastic encapsulation on the one hand frictionally on the outermost conductor surfaces is present, but on the other hand not in the outer free spaces of the conductor intervenes.
  • External gusset of the stranded wire of a typical inventive Line wires are thus, for example, from the insulating sheath (hereinafter simply called insulation) spanned and not filled out.
  • the strand is therefore within the insulation in the longitudinal direction displaceable (for example in the case of bending stress), but is not so loosely arranged within the insulation so that it can be used without any special effort could be pulled out of it.
  • This particular arrangement of the strand therefore causes in particular that a controlled relative movement within the insulation in the event of bending stress can perform.
  • the wire is therefore not under the when bending Insulation compressed, which is why the service life of the wire is otherwise regular is limited by the so-called strand break, is enormously high.
  • the braid's ability to slide within the insulation also enables easy stripping of the wire, for example when attaching electrical Trimmings is advantageous.
  • the wires according to the invention can be based on the described produce mechanical and electrical advantages according to the invention, Depending on the area of application, the cable diameter is reduced by up to 50% and a correspondingly reduced weight compared to conventional ones Have cables with insulating materials based on rubber and PVC. It it is clear that the reduction of the cable diameter also smaller minimum Bending radii allows, which of course in many practical situations is cheap.
  • the wires and cables according to the invention therefore have a number of unexpected mechanical and electrical properties that occur in the Result in considerable material savings and significantly increased Other useful lives compared to conventional wires and cables run at the same level.
  • the insulation consists of a thermoplastic polyester, preferably a modified polybutylene terephthalate (PBT).
  • PBT polybutylene terephthalate
  • the wire then has a special structural strength and / or elasticity.
  • a circular PBT insulation extruded with an outer diameter of 0.8 mm and a wall thickness of only 0.15 mm around a corresponding strand can only be compressed under considerable pressure, which rarely occurs in practice, so that practically none in use external pressure is passed on to the strand and thus no destructive mechanical load on the strand occurs within the insulation. Even when a wire is flexed, no disadvantageous compression effect is generated.
  • the following table shows the core diameters and the associated wall thicknesses for some typical cores.
  • a flame retardant is expediently used for the wire according to the invention and / or self-extinguishing insulating plastic selected.
  • Such veins are particularly suitable for areas at risk of fire.
  • thermoplastic In terms of process engineering, it is particularly favorable to use a thermoplastic according to the invention Use plastic that has an effective melting range ⁇ T ⁇ 15 ° C, preferably ⁇ 20 ° C.
  • Such plastics offer the advantage that you Melting range includes a larger temperature interval than the temperature fluctuations on the spray nozzle of a conventional extruder with quite imprecise Temperature control.
  • extruders can therefore also Extrusion can be used without the risk that the thermoplastic Plastic due to uncontrollable temperature fluctuations liquefied (too far) and then, for example, in the gusset one parallel leads out leads.
  • a practical example of a special one suitable PBT plastic with an effective melting range ⁇ T ⁇ 20 ° C is the plastic Vestodur X 4159 from Hüls AG, a highly viscous semi-crystalline Molding compound.
  • the term "effective melting range” is used in Incidentally, within the scope of this description always understood the temperature interval, that upwards through the condensing temperature and downwards through the transition from the hard elastic to the plastic state of the respective Plastic is limited.
  • thermoplastic materials e.g. the modified polybutylene terephthalates
  • plastics with "memory” or “elastic shape memory” acts.
  • the veins according to the invention are therefore by means of a continuous extrusion process without subsequent heat treatment can be generated and also have a substantial length constant mechanical and electrical properties.
  • FIG. 1 is an embodiment of an inventive Line wire shown, designated 1 in Fig. 1 in total is.
  • the wire 1 comprises a strand 3 as an electrical conductor, and this is made from a large number of thin metallic lead wires 5, which are extend transversely to the cross-sectional plane shown in the longitudinal direction of the wire.
  • the ensemble of lead wires (the strand) is tightly packed and in its Entirely round shape. Since the strand is made of individual Wires is formed, their surface (outer surface) is not smooth, but rough (contoured); in particular, it has between two neighboring ones external lead wires gusset 7.
  • the strand is of a tubular insulation made of a thermoplastic Polyester molding compound based on modified polybutylene terephthalate (PBT) coated.
  • PBT polybutylene terephthalate
  • the product has proven particularly useful as a molding compound Vestodur X4159 from Hüls AG.
  • the inner surface of the insulation is related on the longitudinal direction of the vein - essentially continuously with the locally outer surface sections of the outermost layer of the strand forming lead wires in friction or slip engagement. How best can be seen from Fig. 2, the more inner contour-forming Surface sections of the associated gusset 7 tight from the insulation spanned, forming cavities that essentially the gusset correspond.
  • the gussets 7 are not covered by the insulation molding compound filled out.
  • the line core 1 can therefore be particularly easy stripping, but this is not the only benefit.
  • the structural property the wire also allows strand 3 and insulation 9 move in the longitudinal direction with respect to a bending stress relative to each other. This is particularly important if you have the wire with a small radius of curvature wants to wind up or drum up. It then comes advantageously not to compress the strand under the insulation originally preferably soft annealed lead wires do not harden, and there is therefore no breakage of the outer individual wires subsequent strand break. In practice, therefore, there is an undesirable one Failure of the wire according to the invention occurs only extremely rarely.
  • FIGS. 1 and 2 Insulation of the illustrated wire 1 according to the invention shown thin-walled. This enables material savings of up to 50 X without the wire quality would be reduced compared to conventional wires, conventional PVC or rubber insulation around an identical strand wear.
  • the wires according to the invention are produced through a pore-free extrusion in the tube process.
  • the core insulation receives a high structural strength, but remains elastic and resistant to impact and bending fatigue.
  • the high tensile strength of the preferred polybutylene terephthalate molding compositions (in addition to Vestodur X4159 has also proven itself outstandingly Vestodur X7292) additionally guarantees that a tensile load of the wire insulation and not the stranded wire.
  • the high pressure resistance of the preferred materials causes the core insulation remains round and prevented even at comparatively high pressures so that an additional friction or compression effect when flexing a wire the strand occurs.
  • the conventional insulation materials like rubber, In comparison, PVC or PE have significantly poorer tensile strengths and pressure resistance.
  • Cable 20 has a centrally arranged support member, the total seven line wires 21 according to the invention is surrounded.
  • a four-layer jacket runs from the supporting element and veins.
  • the inner layer of the jacket consists of a polyester sliding film 24, which allows the wires 21 to slide within the jacket.
  • an inner jacket 26 made of polyurethane, which is particularly useful at higher nominal voltages.
  • With the outside the next layer is a textile braid 28, which for a high transverse stability (resistance to twisting) of the cable 20 ensures.
  • the wires 21 are in the longitudinal direction of the cable 20 with a short lay length stranded around the preferably textile support member 22. In the large volume Gussets between the wires can become polyester filler threads if necessary located (not shown).
  • the braid preferably consists of Artificial silk.
  • the strands within the wires 21 can be, for example, very fine-stranded with cross-sectional areas of 1.5 mm 2 - 35 mm 2 or finely stranded with cross-sectional areas of 50 mm 2 - 120 mm 2 .
  • the cable diameter can be reduced by up to 50% with comparable electrical properties, which of course also results in smaller bending radii. A weight reduction of up to 50% is possible.
  • the cable shown in Fig. 3 can of course be vary in many ways. However, essential for its properties is in in any case the use of one or more wires according to the invention.
  • veins according to the invention in Hose processes are manufactured. This will be useful strands preheated at least approximately to the molding compound temperature (cf. 3, Fig. 1) or other conductors (ropes etc.) through a central hole in fed to the quill of the extruder. For the extruded, already quite tough Insulation molding compound, a short cone is set and it settles with this setting as described above, close to the strand.

Landscapes

  • Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Insulated Conductors (AREA)

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leitungsader, umfassend einen elektrischen Leiter mit rauher Außenfläche und eine schlauchartige Isolierung, wobei die Innenoberfläche der Isolierung im wesentlichen kontinuierlich mit lokal außenliegenden Flächenabschnitten des Leiters im Reib- oder Rutscheingriff steht und weiter innen liegende Außenflächenabschnitte des Leiters unter Ausbildung von bezüglich des Leiters außenliegenden Hohlräumen überspannt, wobei die Leitungsader durch ein kontinuierliches Extrusionsverfahren zum Extrudieren der Isolierung im Schlauchverfahren um den Leiter herum erzeugbar ist. Eine solche Leitungsader kann beispielsweise in mehradrigen, flexiblen elektrischen Kabeln Verwendung finden.
Die Erfindung betrifft darüberhinaus auch ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Leitungsader und ein flexibles elektrisches Kabel, das zumindest eine solche Ader umfaßt.
Flexible Kabel finden beispielsweise überall dort Verwendung, wo ortsveränderliche, elektrische Verbraucher mit Energie versorgt werden müssen. Sie werden dabei oft extremen Einsatzbedingungen ausgesetzt; starke Temperaturschwankungen, die Einwirkung von Feuchtigkeit, Öl und Chemikalien sowie eine starke Biegewechselbeanspruchung seien hier nur beispielhaft genannt. Typische flexible Kabel (Leitungen) zeigen folgenden Aufbau:
Eine oder mehrere elektrische Leitungsadern, jeweils bestehend aus einer Litze und einer diese umhüllenden Aderisolierung, sind, ggf. gemeinsam mit einem parallel verlaufenden Tragorgan (Kernbeilauf) von einem Innenmantel umgeben. Auf diesen Innenmantel ist eine Bewehrung aufgebracht, beispielsweise in Form eines Textil-Stützgeflechtes, und nach außen den Abschluß des Kabels bildend schließt sich an diese Bewehrung ein flexibler Außenmantel an.
Aus dem Buch "Kabel- und Leitungsfertigung", VEB VERLAG TECHNIK, Berlin, 1. Auflage 1976, Seiten 28 und 240 bis 248 ist bereits eine Leitungsader der eingangs genannten Art bekannt.
Aus einer Produktinformation der Firma HÜLS Aktiengesellschaft betreffend VESTODUR (05/92) ergibt sich, daß eine Formmasse VESTODUR X7292 für elektrische Aderisolierungen verwendet werden kann.
Aus der US 4 471 161 A ist eine Leitungsader mit einer schlauchartigen Isolierung bekannt, die um einen im wesentlichen kreisrunden Leiter herum angeordnet ist.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Leitungsader der eingangs genannten Art anzugeben, die auf einfache Weise herstellbar ist. Die Leitungsader (und ebenso das entsprechende elektrische Kabel) sollte dabei eine hohe Flexibilität und Haltbarkeit (Nutzungsdauer) besitzen. Leitungsader bzw. Kabel sollten vorzugsweise halogenfrei sein und möglicht geringe Biegeradien besitzen. Die elektrischen und die Isolier-Eigenschaften der Leitungsader bzw. des Kabels sollten dabei für einen gegebenen Verwendungszweck mit den Eigenschaften der herkömmlichen elektrischen Leitungsadern bzw. Kabel konkurrenzfähig sein.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine elektrische Leitungsader der eingangs genannten Art gelöst, bei der die Isolierung aus einem thermoplastischen Kunststoff mit einem effektiven Schmelzbereich ΔT ≥ 15 °C besteht, wobei die Leitungsader durch ein kontinuierliches Extrusionsverfahren zum Extrudieren der Isolierung im Schlauchverfahren um den Leiter herum ohne nachträgliche Wärmebehandlung erzeugbar ist.
Die Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis, daß es möglich ist, einen elektrischen Leiter mit rauher Außenfläche, typischerweise eine Litze, unter Ausbildung einer Leitungsader im Extrusionsverfahren so mit einem thermoplastischen Kunststoff zu umhüllen, daß die Kunststoffumhüllung einerseits reibschlüssig an den am weitesten außen befindlichen Leiterflächen anliegt, andererseits aber nicht in die außenliegenden Freiräume des Leiters eingreift.
Außenliegende Zwickel der Leiterlitze einer typischen erfindungsgemäßen Leitungsader werden also beispielsweise von der isolierenden Umhüllung (nachfolgend auch einfach Isolierung genannt) überspannt und nicht ausgefüllt. Die Litze ist deshalb innerhalb der Isolierung in Längsrichtung verschiebbar (beispielsweise bei Biegebeanspruchung), ist jedoch nicht so lose innerhalb der Isolierung angeordnet, daß sie ohne besondere Kraftanstrengung aus ihr herausgezogen werden könnte.
Diese besondere Anordnung der Litze bewirkt also insbesondere, daß sie bei Biegebeanspruchung eine kontrollierte Relativbewegung innerhalb der Isolierung durchführen kann. Die Litze wird deshalb beim Biegen nicht unter der Isolierung gestaucht, weshalb die Nutzungsdauer der Ader, die sonst regelmäßig durch den sogenannten Litzenbruch limitiert ist, enorm hoch ist. Die Gleitfähigkeit der Litze innerhalb der Isolierung ermöglicht überdies eine leichte Abisolierung der Ader, was beispielsweise bei der Anbringung elektrischer Garnituren vorteilhaft ist.
Neben diesem mechanischen Effekt tritt bei erfindungsgemäßen Leitungsadern noch ein überaus vorteilhafter elektrischer Effekt auf. Dies wurde bei Dielektrizitätsmessungen "an der Ader" bemerkt, bei denen für das thermoplastische Isoliermaterial regelmäßig deutlich niedrigere Dielektrizitätszahlen festgestellt wurden als bei separaten Messungen am reinen, unverarbeiteten Kunststoff. Dieser Effekt ist natürlich äußerst vorteilhaft, denn bei elektrischen Kabeln sind niedrige effektive Dielektrizitätszahlen der isolierenden Materialien regelmäßig erwünscht, beispielsweise um Wechselwirkungen zwischen den benachbarten Adern eines mehradrigen Kabels zu unterbinden. Die Ursachen der Verringerung der effektiven Dielektrizitätszahl sind momentan noch nicht genau bekannt, sie beruhen jedoch möglicherweise auf der Anwesenheit der luftgefüllten Hohlräume in den außenliegenden Zwickeln der umhüllten Litze. Die bei den erfindungsgemäßen Leitungsadern festgestellten effektiven Dielektrizitätszahl-Erniedrigungen führen dazu, daß thermoplastische Kunststoffe mit eigentlich nachteilig hoher Dielektrizitätszahl mit Kunststoffen konkurrenzfähig werden, die bereits von Hause aus eine niedrige Dielektrizitätszahl besitzen.
Mit den erfindungsgemäßen Adern lassen sich aufgrund der beschriebenen mechanischen und elektrischen Vorteile erfindungsgemäße Kabel herstellen, die - je nach Einsatzgebiet - einen bis zu 50 % reduzierten Leitungsdurchmesser und ein entsprechend reduziertes Gewicht im Vergleich zu herkömmlichen Kabeln mit Isoliermaterialien auf Gummi- und PVC-Basis besitzen. Es ist klar, daß die Reduzierung des Leitungsdurchmessers auch kleinere minimale Biegeradien ermöglicht, was natürlich in vielen praktischen Situationen günstig ist.
Zusammenfassend besitzen die erfindungsgemäßen Adern und Kabel also eine Reihe unerwarteter mechanischer und elektrischer Eigenschaften, die im Ergebnis zu einer beträchtlichen Materialersparnis und zu deutlich erhöhten Nutzungsdauern im Vergleich mit herkömmlichen Adern und Kabeln ansonsten gleicher Leistungsstufe führen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Isolierung aus einem thermoplastischen Polyester, vorzugsweise einem modifizierten Polybutylenterephtalat (PBT), besteht. Die Ader besitzt dann eine besondere strukturelle Festigkeit und/oder Elastizität. Beispielsweise läßt sich bereits eine kreisförmig mit einem Außendurchmesser von 0,8 mm und einer Wanddicke von nur 0,15 mm um eine entsprechende Litze extrudierte PBT-Isolierung nur unter erheblichem, in der Praxis nur selten auftretendem Druck zusammenpressen, so daß im Gebrauchszustand praktisch kein äußerer Druck an die Litze weitergegeben wird und somit keine zerstörerische mechanische Belastung der Litze innerhalb der Isolierung auftritt. Selbst beim Walken einer Ader wird also kein nachteiliger Staucheffekt erzeugt. In der nachfolgenden Tabelle sind für einige typische Adern die Aderdurchmesser und die zugehörigen Wanddicken angegeben.
Ader Durchmesser Wanddicke
1 0,80 mm 0,15 mm
2 1,29 mm 0,25 mm
3 3,21 mm 0,30 mm
4 6,42 mm 0,40 mm
5 11,36 mm 0,70 mm
(Aderisolierung: VESTODUR X4159, s.u.)
Zweckmäßigerweise wird für die erfindungsgemäße Ader ein flammwidriger und/oder selbstverlöschender Isolier-Kunststoff ausgewählt. Derartige Adern sind besonders für brandgefährdete Bereiche geeignet.
Verfahrenstechnisch ist es besonders günstig, erfindungsgemäß einen thermoplastischen Kunststoff einzusetzen, der einen effektiven Schmelzbereich ΔT ≥ 15 °C, vorzugsweise ≥ 20 °C besitzt. Solche Kunststoffe bieten den Vorteil, daß ihr Schmelzbereich ein größeres Temperaturintervall umfaßt als die Temperaturschwankungen an der Spritzdüse eines üblichen Extruders mit recht unpräziser Temperatursteuerung. Auch solche Extruder können deshalb zur Extrusion eingesetzt werden, ohne daß die Gefahr besteht, daß sich der thermoplastische Kunststoff aufgrund unkontrollierbarer Temperaturschwankungen (zu weit) verflüssigt und dann beispielsweise in die Zwickel einer parallel hinausgeführten Litze eindringt. Ein praktisches Beispiel für einen besonders geeigneten PBT-Kunststoff mit einem effektiven Schmelzbereich ΔT ≥ 20 °C ist der Kunststoff Vestodur X 4159 der Hüls AG, eine hochviskose teilkristalline Formmasse. Unter dem Begriff "effektiver Schmelzbereich" wird im Rahmen dieser Beschreibung übrigens immer das Temperaturintervall verstanden, das nach oben hin durch die Verflüssigungstemperatur und nach unten hin durch den Übergang vom hartelastischen in den plastischen Zustand des jeweiligen Kunststoffs begrenzt wird.
Es soll noch betont werden, daß es sich bei den bevorzugt eingesetzten thermoplastischen Kunststoffen, also z.B. den modifizierten Polybutylenterephtalaten, nicht um Kunststoffe mit einem "Rückerinnerungsvermögen" oder "elastischen Formgedächtnis" handelt. Die erfindungsgemäßen Adern sind also mittels eines kontinuierlichen Extrusionsverfahrens ohne nachträgliche Wärmebehandlung erzeugbar und weisen auch auf großer Länge im wesentlichen gleichbleibende mechanische und elektrische Eigenschaften auf.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es stellen dar:
Fig. 1
einen schematischen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ader.
Fig. 2
eine vergrößerte Querschnitt-Teilansicht der erfindungsgemäßen Ader aus Fig. 1 im Kontaktbereich zwischen elektrischem Leiter und Isolierung.
Fig. 3
einen schematischen Querschnitt durch ein typisches Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen, trommelbaren Kabels.
In den Figuren 1 und 2 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Leitungsader dargestellt, die in Fig. 1 insgesamt mit 1 bezeichnet ist. Die Ader 1 umfaßt als elektrischen Leiter eine Litze 3, und diese besteht aus einer großen Anzahl dünner metallischer Leitungsdrähte 5, die sich quer zur dargestellten Querschnittsebene in Ader-Längsrichtung erstrecken. Das Ensemble von Leitungsdrähten (die Litze) ist enggepackt und in seiner Gesamtheit von annähernd runder Gestalt. Da die Litze aber aus einzelnen Drähten gebildet ist, ist ihre Oberfläche (Außenfläche) nicht glatt, sondern rauh (konturiert); insbesondere besitzt sie zwischen zwei jeweils benachbarten außenliegenden Leitungsdrähten Zwickel 7.
Die Litze ist von einer schlauchartigen Isolierung aus einer thermoplastischen Polyester-Formmasse auf Basis von modifiziertem Polybutylenterephtalat (PBT) ummantelt. Als Formmasse besonders bewährt hat sich das Produkt Vestodur X4159 der Hüls AG. Die Innenoberfläche der Isolierung steht-bezogen auf die Längsrichtung der Ader - im wesentlichen kontinuierlich mit den lokal außenliegenden Flächenabschnitten der die äußerste Lage der Litze bildenden Leitungsdrähte im Reib- oder Rutscheingriff. Wie sich am besten aus der Fig. 2 ersehen läßt, werden die weiter innen liegenden konturbildenden Flächenabschnitte der zugehörigen Zwickel 7 stramm von der Isolierung überspannt, wobei sich Hohlräume bilden, die den Zwickeln im wesentlichen entsprechen.
Einerseits besteht also eine gute Haftung zwischen Litze und Isolierung, andererseits werden die Zwickel 7 nicht durch die Isolierungs-Formmasse ausgefüllt. Die Leitungsader 1 läßt sich deshalb besonders leicht abisolieren, aber dies ist nicht der einzige Vorteil. Die strukturelle Eigenschaft der Ader erlaubt es nämlich auch, daß sich Litze 3 und Isolierung 9 in Längsrichtung bei einer Biegebeanspruchung relativ zueinander verschieben. Dies ist insbesondere wichtig, wenn man die Ader mit geringem Krümmungsradius aufwickeln oder auftrommeln will. Es kommt dann nämlich vorteilhafterweise nicht zu einer Stauchung der Litze unter der Isolierung, die ursprünglich vorzugsweise weichgeglühten Leitungsdrähte erhärten nicht, und es kommt somit nicht zu einem Brechen der außenliegenden Einzeldrähte mit anschließendem Litzenbruch. In der Praxis kommt deshalb ein unerwünschter Ausfall der erfindungsgemäßen Ader nur äußerst selten vor.
Im Vergleich zu konventionellen Isolierungen ist die in Fig. 1 und 2 dargestellte Isolierung der dargestellten erfindungsgemäßen Ader 1 besonders dünnwandig. Damit ist eine Materialeinsparung bis zu 50 X möglich, ohne daß dabei die Aderqualität im Vergleich mit herkömmlichen Adern reduziert wäre, die um eine baugleiche Litze herum eine herkömmliche PVC- oder Gummi Isolierung tragen.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Adern geschieht durch eine porenfreie Extrusion im Schlauchverfahren. Die Aderisolierung erhält dadurch eine hohe strukturelle Festigkeit, bleibt aber elastisch und gegen Schlageinwirkung und Biegeermüdungen beständig. Die hohe Zugfestigkeit der bevorzugt eingesetzten Polybutylenterephtalat-Formmassen (neben Vestodur X4159 hat sich auch Vestodur X7292 hervorragend bewährt) gewährleistet zusätzlich, daß eine während des Einsatzes ggf. auftretende Zugbelastung von der Aderisolierung und nicht von der Litze aufgenommen wird. Die hohe Druckbeständigkeit der bevorzugt eingesetzten Materialien bewirkt, daß die Aderisolierung auch bei vergleichsweise hohen Drücken noch rund bleibt und verhindert so, daß beim Walken einer Ader ein zusätzlicher Reib- oder Staucheffekt der Litze auftritt. Die herkömmlichen Isoliermaterialien wie Gummi, PVC oder PE besitzen im Vergleich hierzu erheblich schlechtere Zugfestigkeiten und Druckbeständigkeit.
Überdies haben sich bei Messungen an erfindungsgemäßen Adern des in den Figuren 1 und 2 dargestellten Typs außergewöhnlich geringe effektive Dielektrizitätszahlen εR messen lassen. Diese niedrigen Dielektrizitätszahlen sind keine reine Stoffeigenschaft der Isolierungs-Formmasse - daher der Zusatz "effektiv" -, sondern sie ergeben sich erst durch die erfindungsgemäße Art der Litzenummantelung. Wahrscheinlich sind es die (überspannten) luftgefüllten Zwickel-Hohlräume, die beispielsweise für Vestodur X4159, dessen Dielektrizitätszahl vom Hersteller mit 4 angegeben wird, zu einer Erniedrigung der effektiven Dielektrizitätszahl an der Ader auf ca. 2,6-2,8 führen. Damit ist diese effektive Dielektrizitätszahl mit der von unverarbeitetem Polyethylen (PE) vergleichbar.
Der in Fig. 3 dargestellte Querschnitt eines erfindungsgemäßen trommelbaren Kabels 20 besitzt ein mittig angeordnetes Tragorgan, das von insgesamt sieben erfindungsgemäßen Leitungsadern 21 umringt ist. Um die Anordnung aus Tragorgan und Adern herum verläuft ein vierlagiger Mantel. Die innenliegende Lage des Mantels besteht aus einer Polyester-Gleitfolie 24, die ein Gleiten der Adern 21 innerhalb des Mantels ermöglicht. Nach außen hin schließt sich an diese Gleitfolie ein Innenmantel 26 aus Polyurethan an, der vor allem bei höheren Nennspannungen zweckmäßig ist. Bei der nach außen hin nächsten Lage handelt es sich um ein Textil-Stützgeflecht 28, das für eine hohe Querstabilität (Verdrehungsfestigkeit) des Kabels 20 sorgt. Zuäußerst befindet sich schließlich ein Außenmantel 30 aus Polyurethan. Das in Fig.3 dargestellte Kabel ist somit halogenfrei.
Die Adern 21 sind in Längsrichtung des Kabels 20 mit kurzer Schlaglänge um das vorzugsweise textile Tragorgan 22 verseilt. In den großvolumigen Zwickeln zwischen den Adern können sich bei Bedarf Polyesterfüllfäden befinden (nicht dargestellt). Das Stützgeflecht besteht vorzugsweise aus Kunstseide.
Die Litzen innerhalb der Adern 21 können in der Praxis beispielsweise feinstdrähtig mit Querschnittsflächen von 1,5 mm2 - 35 mm2 oder feindrähtig mit Querschnittsflächen von 50 mm2 - 120 mm2 sein. Gegenüber den bisher eingesetzten trommelbaren Kabeln läßt sich dann bei vergleichbaren elektrischen Eigenschaften eine Reduzierung des Leitungsdurchmessers um bis zu 50 % erreichen, wobei sich natürlich auch kleinere Biegeradien ergeben. Eine Gewichtsreduzierung von bis zu 50 % ist möglich.
Das in Fig. 3 dargestellte Kabel läßt sich selbstverständlich auf vielerlei Weise variieren. Wesentlich für seine Eigenschaften ist jedoch in jedem Fall die Verwendung von einer oder mehreren erfindungsgemäßen Adern.
Es wurde bereits erwähnt, daß erfindungsgemäße Adern im Schlauchverfahren hergestellt werden. Dabei werden die zweckmäßigerweise zumindest annähernd auf Formenmasse-Temperatur vorgewärmten Litzen (vgl. 3, Fig. 1) oder sonstigen Leiter (Seile etc.) durch eine zentrale Bohrung in der Pinole des Extruders zugeführt. Für die extrudierte, bereits recht zähe Isolierungs-Formmasse wird ein kurzer Kegel eingestellt, und sie legt sich bei dieser Einstellung wie zuvor beschrieben eng an die Litze an.

Claims (8)

  1. Leitungsader, umfassend
    einen elektrischen Leiter (3) mit rauher Außenfläche und
    eine schlauchartige Isolierung (9) aus einem thermoplastischen Kunststoff mit einem effektiven Schmelzbereich ΔT ≥ 15 °C,
    wobei die Innenoberfläche (11) der Isolierung (9) im wesentlichen kontinuierlich mit lokal außenliegenden Flächenabschnitten des Leiters (3) im Reib- oder Rutscheingriff steht und weiter innen liegende Außenflächenabschnitte des Leiters (3) unter Ausbildung von bezüglich des Leiters (3) außenliegenden Hohlräumen überspannt und
    wobei die Leitungsader durch ein kontinuierliches Extrusionsverfahren zum Extrudieren der Isolierung (9) im Schlauchverfahren um den Leiter (3) herum ohne nachträgliche Wärmebehandlung erzeugbar ist.
  2. Ader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Leiter eine Litze aus dünnen metallischen Leitungsdrähten (5) umfaßt und die Isolierung (9) nicht wesentlich in die Zwickel (7) der Litze eingreift.
  3. Ader nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierung (9) aus einem thermoplastischen Polyester besteht.
  4. Ader nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Polyester ein modifiziertes Polybutylenterephtalat umfaßt.
  5. Ader nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff flammwidrig und/oder selbstverlöschend ist.
  6. Ader nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff einen effektiven Schmelzbereich ΔT ≥ 20 °C, besitzt.
  7. Verfahren, bei dem eine Ader nach einem der Ansprüche 1 - 6 hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein thermoplastischer Kunststoff mit einem effektiven Schmelzbereich ΔT ≥ 15 °C im Schlauchverfahren um den Leiter (3) herum extrudiert und anschließend unterhalb seiner Fließtemperatur in Anlage an diesen gebracht wird.
  8. Elektrisches Kabel, umfassend zumindest eine Ader nach einem der Ansprüche 1 - 6 sowie einen Kabelinnenmantel aus Polyurethan und/oder einen Kabelaußenmantel aus Polyurethan.
EP97107614A 1996-05-24 1997-05-09 Elektrische Leitungsader, Verfahren zu deren Herstellung sowie flexibles elektrisches Kabel Expired - Lifetime EP0809258B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

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