EP2202757B1 - Leiter für elektrische Kabel - Google Patents

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EP2202757B1
EP2202757B1 EP08291181A EP08291181A EP2202757B1 EP 2202757 B1 EP2202757 B1 EP 2202757B1 EP 08291181 A EP08291181 A EP 08291181A EP 08291181 A EP08291181 A EP 08291181A EP 2202757 B1 EP2202757 B1 EP 2202757B1
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stranding
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stranded
conductor
layer
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Ferdinand Grögl
Angela Brutler
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Nexans SA
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B9/00—Power cables
    • H01B9/006—Constructional features relating to the conductors
    • 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
    • H01B7/04—Flexible cables, conductors, or cords, e.g. trailing cables
    • H01B7/041—Flexible cables, conductors, or cords, e.g. trailing cables attached to mobile objects, e.g. portable tools, elevators, mining equipment, hoisting cables
    • 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
    • H01B7/17—Protection against damage caused by external factors, e.g. sheaths or armouring
    • H01B7/18—Protection against damage caused by wear, mechanical force or pressure; Sheaths; Armouring
    • H01B7/189—Radial force absorbing layers providing a cushioning effect

Definitions

  • the invention relates to a conductor for electrical cables, which consists of a plurality of stranded individual wires. Such a ladder is shown in G 893 018 A.
  • Such conductors also referred to as conductor cables, are known for all types of electrical cables for the transmission of electrical current and signals.
  • a field of application of such cables is for example the automation technology with robots and other mobile devices.
  • the cables and their conductors are constantly bent back and forth and twisted by up to 185 ° / m in both directions of rotation.
  • These requirements are met by known cables of conventional construction and relatively small cross-sections of conductors.
  • modern devices require a power supply with higher currents and cables, which also survive torsions by angles of for example 360 ° / m and more without damage.
  • the invention has for its object to make the above-described conductor so that it is suitable on the one hand for transmitting higher currents and on the other hand remains functional even at large torsion angles of more than 360 ° / m.
  • the electrically effective cross-section of this conductor is variable depending on the number of stranding elements or on the number of existing layers of stranding elements to predetermined currents. It can be easily made conductors with large cross-sections, for example, 10 mm 2 and more.
  • the ladder does not have a central stranding element, which in known ladders is easily destroyed by torsion as the first part.
  • the trouble-free twistability of the conductor is thereby already improved.
  • the improved twistability of the conductor is largely due to the different stranding directions of stranding elements and basic elements, which ensure that the conductor as a whole survives large torsion angles of up to 540 ° / m in both directions without damage.
  • the stranding elements of the individual layers of the conductor can advantageously be stranded with the same stranding angle.
  • the core of the basic elements consists of a metal-free, deformable central element, around which a number of steel wires are arranged all around.
  • Fig. 1 is shown consisting of twelve Verseitelementen VS existing conductor L1.
  • the structure of the stranding elements VS goes out Fig. 2 out.
  • a stranding element VS has according to the in Fig. 2 illustrated embodiment, a core 1 and six umverseilte around the same basic elements 2.
  • the core 1 consists of a deformable in the radial direction, ie compliant material. It is constructed, for example, of polyaramid yarn or carbon fiber yarn.
  • a base element 2 consists of a multiplicity of metallic individual wires, in particular of copper wires, which are stranded together, for example, in the direction of the arrow P1.
  • the basic elements 2 can be wound in the direction of the arrow P2 around the core 1, which is opposite to the stranding direction (arrow P1) of the individual wires. However, the stranding directions of individual wires and basic elements 2 can also coincide when the basic elements 2 are stranded without reverse rotation.
  • the stranding elements VS are in the conductor L1 after Fig. 1 arranged in two layers one above the other. In this case, in a first layer, three stranding elements VS are stranded together in a stranding direction corresponding to the arrow P3. This stranding direction is in any case opposite to the stranding direction of the basic elements 2 according to arrow P2. In a second position are according to Fig. 1 9 stranding elements VS are twisted around the first layer, in the same stranding direction indicated by the arrow P3 as the stranding elements VS of the first layer. The stranding direction of the stranding elements VS of the second layer is thus also opposite to the stranding direction of the base elements 2 according to arrow P2.
  • All stranding elements VS are thus stranded in the same direction in the conductor L1. They can also all be stranded with the same strand angle with advantage.
  • a conductor L1 according to Fig. 1 has an electrically effective cross section of 10 mm 2 , when the diameter of the base elements 2 and the core 1 is 0.48 mm.
  • Such a conductor L1 can be twisted with high durability also by angles of up to 540 ° / m in both directions.
  • at least one further layer of, for example, fifteen stranding elements VS can be stranded over the second layer of stranding elements VS, the stranding direction of which again corresponds to the stranding direction indicated by the arrow P3.
  • the structure of the conductor L1 described above with a total of twelve stranding elements VS and six basic elements 2 per stranding element corresponds to the embodiment shown in the drawings. Both the number of basic elements 2 and the number of stranding elements VS can also deviate from the specified values in the case of a sensible structure of the conductor L1.
  • the structure of the conductor L2 after Fig. 3 corresponds to that of the conductor L1 to Fig. 1 , but with modified stranding elements VS.
  • the stranding elements VS of the conductor L2 have as core 1 a metal-free, deformable central element 3 around which steel wires 4 are stranded.
  • the central element 3 may again consist of Polyaramidgarn or carbon fiber yarn.
  • the other structure of the stranding elements VS of the conductor L2 corresponds to that described for the conductor L1. This also applies to the structure of the conductor L2 from the twisted together in two layers stranding elements VS.

Landscapes

  • Non-Insulated Conductors (AREA)
  • Ropes Or Cables (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Leiter für elektrische Kabel, der aus einer Vielzahl von miteinander verseilten Einzeldrähten besteht. Ein solcher Leiter geht aus der G 893 018 A hervor.
  • Derartige auch als Leiterseile bezeichnete Leiter sind für alle Arten von elektrischen Kabeln zur Übertragung von elektrischem Strom und Signalen bekannt. Ein Einsatzgebiet solcher Kabel ist beispielsweise die Automatisierungstechnik mit Robotern und anderen beweglichen Geräten. Beispielsweise bei der Stromversorgung von Robotern werden die Kabel und deren Leiter ständig hin- und hergebogen sowie um Winkel von bis zu 185 °/m in beiden Drehrichtungen tordiert. Diese Forderungen werden von bekannten Kabeln mit herkömmlichem Aufbau und relativ kleinen Querschnitten der Leiter erfüllt. Moderne Geräte benötigen aber eine Stromversorgung mit höheren Strömen und Kabel, die auch Torsionen um Winkel von beispielsweise 360 °/m und mehr unbeschadet überstehen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den eingangs geschilderten Leiter so zu gestalten, daß er einerseits zur Übertragung höherer Stromstärken geeignet ist und andererseits auch bei großen Torsionswinkeln von mehr als 360 °/m funktionsfähig bleibt.
  • Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst,
    • daß eine Vielzahl von Verseilelementen eingesetzt ist, die alle einen zugfesten, in radialer Richtung verformbaren Kern aufweisen, um den eine Anzahl von Grundelementen herumverseilt ist, die aus miteinander verseilten Einzeldrähten bestehen,
    • daß in einer ersten Lage mindestens drei Verseilelemente miteinander verseilt ist, deren Verseilrichtung entgegengesetzt zur Verseilrichtung der Grundelemente gerichtet ist, und
    • daß um die erste Lage von Verseilelementen mindestens eine zweite Lage von Verseilelementen herumverseilt ist, deren Verseilrichtung ebenfalls entgegengesetzt zur Verseilrichtung der Grundelemente gerichtet ist.
  • Der elektrisch wirksame Querschnitt dieses Leiters ist in Abhängigkeit von der Anzahl von Verseilelementen bzw. von der Anzahl der vorhandenen Lagen von Verseilelementen variabel an vorgegebene Stromstärken anpaßbar. Es können problemlos Leiter mit großen Querschnitten von beispielsweise 10 mm2 und mehr hergestellt werden. Der Leiter hat kein zentrales Verseilelement, das bei bekannten Leitern durch Torsion leicht als erstes Teil zerstört wird. Die störungsfreie Tordierbarkeit des Leiters ist dadurch bereits verbessert. Zur verbesserten Tordierbarkeit des Leiters tragen wesentlich die unterschiedlichen Verseilrichtungen von Verseilelementen und Grundelementen bei, die sicherstellen, daß der Leiter insgesamt große Torsionswinkel von bis zu 540 °/m in beiden Drehrichtungen unbeschadet übersteht. Dabei ist von Bedeutung, daß alle Grundelemente des Leiters die gleiche Verseilrichtung haben, ebenso wie die Verseilelemente der unterschiedlichen Lagen, deren Verseilrichtung zu der der Grundelemente entgegengesetzt ist. Die für den Leiter realisierten größeren Torsionswinkel werden auch durch den zusammendrückbaren zugfesten Kern der Grundelemente unterstützt, der außerdem die mechanische Stabilität des Leiters verbessert.
  • Die Verseilelemente der einzelnen Lagen des Leiters können mit Vorteil mit dem gleichen Verseilwinkel verseilt sein.
  • In bevorzugter Ausführungsform des Leiters besteht der Kern der Grundelemente aus einem metallfreien, verformbaren Zentralelement, um das herum eine Anzahl von Stahldrähten rundum angeordnet ist.
  • Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in den Zeichnungen dargestellt.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1 und 3 Querschnitte von zwei unterschiedlich aufgebauten Leitern nach der Erfindung.
    • Fig. 2 eine Einzelheit des Leiters nach Fig. 1 in vergrößerter Darstellung.
    • Fig. 4 eine Einzelheit des Leiters nach Fig. 3 in vergrößerter Darstellung.
  • In Fig. 1 ist ein aus zwölf Verseitelementen VS bestehender Leiter L1 dargestellt. Der Aufbau der Verseilelemente VS geht aus Fig. 2 hervor. Ein Verseilelement VS hat gemäß dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel einen Kern 1 und sechs um denselben herumverseilte Grundelemente 2. Der Kern 1 besteht aus einem in radialer Richtung verformbaren, also nachgiebigen Material. Er ist beispielsweise aus Polyaramidgarn oder Kohlefasergarn aufgebaut. Ein Grundelement 2 besteht aus einer Vielzahl von metallischen Einzeldrähten, insbesondere aus Kupferdrähten, die beispielsweise in Richtung des Pfeiles P1 miteinander verseilt sind. Die Grundelemente 2 können in Richtung des Pfeiles P2 um den Kern 1 herumverseilt sein, die entgegengesetzt zur Verseilrichtung (Pfeil P1) der Einzeldrähte ist. Die Verseilrichtungen von Einzeldrähten und Grundelementen 2 können aber auch übereinstimmen, wenn die Grundelemente 2 ohne Rückdrehung verseilt werden.
  • Die Verseilelemente VS sind im Leiter L1 nach Fig. 1 in zwei Lagen übereinander angeordnet. Dabei sind in einer ersten Lage drei Verseilelemente VS miteinander in einer dem Pfeil P3 entsprechenden Verseilrichtung miteinander verseilt. Diese Verseilrichtung ist auf jeden Fall entgegengesetzt zur Verseilrichtung der Grundelemente 2 gemäß Pfeil P2. In einer zweiten Lage sind gemäß Fig. 1 neun Verseilelemente VS um die erste Lage herumverseilt, und zwar in der gleichen, durch den Pfeil P3 gekennzeichneten Verseilrichtung wie die Verseilelemente VS der ersten Lage. Auch die Verseilrichtung der Verseilelemente VS der zweiten Lage ist also entgegengesetzt zur Verseilrichtung der Grundelemente 2 gemäß Pfeil P2.
  • Alle Verseilelemente VS sind im Leiter L1 also in der gleichen Richtung verseilt. Sie können außerdem mit Vorteil auch alle mit dem gleichen Verseilwinkel verseilt sein.
  • Ein Leiter L1 gemäß Fig. 1 hat beispielsweise einen elektrisch wirksamen Querschnitt von 10 mm2, wenn der Durchmesser der Grundelemente 2 und des Kerns 1 0,48 mm beträgt. Ein solcher Leiter L1 kann mit hoher Lebensdauer auch um Winkel von bis zu 540 °/m in beiden Richtungen tordiert werden. Wann ein noch größerer, elektrisch leitender Querschnitt erreicht werden soll, dann kann über der zweiten Lage aus Verseilelementen VS mindestens eine weitere Lage aus beispielsweise fünfzehn Verseilelementen VS aufgeseilt werden, deren Verseilrichtung wieder der durch den Pfeil P3 angegebenen Verseilrichtung entspricht.
  • Der im Vorangehenden beschriebene Aufbau des Leiters L1 mit insgesamt zwölf Verseilelementen VS und sechs Grundelementen 2 pro Verseilelement entspricht dem in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel. Sowohl die Anzahl der Grundelemente 2 als auch die Anzahl der Verseilelemente VS können bei einem sinnvollen Aufbau des Leiters L1 auch von den angegebenen Werten abweichen.
  • Der Aufbau des Leiters L2 nach Fig. 3 entspricht demjenigen des Leiters L1 nach Fig. 1, allerdings mit abgewandelten Verseilelementen VS. Die Verseilelemente VS des Leiters L2 haben als Kern 1 ein metallfreies, verformbares Zentralelement 3, um das rundherum Stahldrähte 4 verseilt sind. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind es sechs Stahldrähte 4, die vorzugsweise aus hochfestem, rostfreiem Material bestehen. Das Zentralelement 3 kann wieder aus Polyaramidgarn oder Kohlefasergarn bestehen. Der sonstige Aufbau der Verseilelemente VS des Leiters L2 entspricht dem für den Leiter L1 beschriebenen. Das gilt auch für den Aufbau des Leiters L2 aus den in zwei Lagen miteinander verseilten Verseilelementen VS insgesamt.

Claims (3)

  1. Leiter für elektrische Kabel, der aus einer Vielzahl von miteinander verseilten Einzeldrähten besteht, dadurch gekennzeichnet,
    - daß eine Vielzahl von Verseilelementen (VS) eingesetzt ist, die alle einen zugfesten, in radialer Richtung verformbaren Kern (1) aufweisen, um den eine Anzahl von Grundelementen (2) herumverseilt ist, die aus miteinander verseilten Einzeldrähten bestehen,
    - daß in einer ersten Lage mindestens drei Verseitelemente (VS) miteinander verseilt sind, deren Verseilrichtung entgegengesetzt zur Verseilrichtung der Grundelemente (2) gerichtet ist, und
    - daß um die erste Lage von Verseilelementen (VS) mindestens eine zweite Lage von Verseilelementen (VS) herumverseilt ist, deren Verseilrichtung ebenfalls entgegengesetzt zur Verseilrichtung der Grundelemente (2) gerichtet ist.
  2. Leiterseil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Verseilelemente (VS) mit dem gleichen Verseilwinkel verseilt sind.
  3. Leiterseil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (1) der Verseilelemente (VS) aus einem metallfreien, verformbaren Zentralelement (3) und einer Anzahl von dasselbe rundum umgebenden Stahldrähten (4) aufgebaut ist.
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