EP3111039B1

EP3111039B1 - Induktionskabel, kupplungsvorrichtung sowie verfahren zum herstellen eines induktionskabels

Info

Publication number: EP3111039B1
Application number: EP15712066.8A
Authority: EP
Inventors: Gerhard Angermann; Klaus BITTERWOLF; Thomas Brunner; Michael Dreiner; Christian Eck; Jan FÖRSTER; Sebastian GOSS; Jens MOSEBACH; Ulrich RAUPACH; Rainer Sessner
Original assignee: Leoni Kabel GmbH
Current assignee: Leoni Kabel GmbH
Priority date: 2014-02-28
Filing date: 2015-02-27
Publication date: 2023-09-27
Anticipated expiration: 2035-02-27
Also published as: EA035984B1; EP3111039A1; US10614930B2; CA2940875A1; EA201691750A1; US20170004902A1; CA2940875C; WO2015128483A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Induktionskabel mit mehreren Kabeladern, die jeweils einen von einer Isolierung umgebenen Leiterstrang aufweisen, wobei der Leiterstrang mehrere Leiterabschnitte umfasst, die in einer Kabellängsrichtung an Resonanztrennstellen durch jeweils isolierende Zwischenbereiche mit zumindest einem Zwischenstück beabstandet sind. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Kupplungsvorrichtung für ein derartiges Induktionskabel sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Induktionskabels.
Ein derartiges auch als Induktor bezeichnetes Induktionskabel dient zur Ausbildung eines oder mehrerer sogenannter Induktionsfelder. Das Induktionskabel ist hierbei insbesondere zur induktiven Heizung von Ölsand- und / oder Schwerstöllagerstätten vorgesehen. Eine derartige Anwendung eines solchen Induktionskabels ist beispielsweise aus der EP 2 250 858 B1 zu entnehmen. Die sich durch diese Anwendung ergebenden technischen Randbedingungen werden durch das Induktionskabel erfüllt.
Zum Aufbau der Induktionsfelder und einer Realisierung der induktiven Heizung ist es erforderlich, dass die einzelnen Kabeladern des Kabels an definierten Trennstellen in einem Rastermaß mit definierter Länge von beispielsweise mehreren 10 m getrennt sind. Jede der Kabeladern wird dabei durch die Trennstellen in eine Anzahl von Aderabschnitten unterteilt.
Innerhalb des Kabels sind mehrere Kabeladern vorzugsweise zu Adergruppen zusammengefasst, wobei die Trennstellen oder Unterbrechungen der Adern einer jeweiligen Adergruppe im Wesentlichen an der gleichen Längenposition liegen. Typischerweise liegen zwei Adergruppen vor, deren Trennstellen relativ zueinander um das halbe Rastermaß verschoben sind. Mit anderen Worten: die Trennstellen einer ersten Adergruppe sind in Längsrichtung auf halber Strecke zwischen zwei Trennstellen einer zweiten Adergruppe angeordnet. Hierdurch ergibt sich ein Überlapp der Aderabschnitte verschiedener Gruppen, der insbesondere zur Ausbildung eines Induktionskabels dient.
Ein derartiges Kabel ist beispielsweise in der WO 2013 079 201 A1 beschrieben. Diese offenbart eine Kabelader für ein Kabel, insbesondere für ein Induktionskabel, mit mehreren derartigen Kabeladern, die jeweils einen von einer Isolierung umgebenen Leiter aufweisen. Weiterhin Ist die jeweilige Kabelader, also ein von einem Isolationsmantel umgebener Leiter, in Kabellängsrichtung an vorgegebenen Längenpositionen an Trennstellen unter Ausbildung zweier Aderenden unterbrochen. Zur Verbindung dieser ist ein Verbinder mit einem isolierenden Zwischenstück angeordnet und die Aderenden sind beidseitig des Zwischenstücks am Verbinder befestigt. Zur Verbindung der Aderenden ist der Verbinder an seinen gegenüberliegenden Stirnseiten hülsenartig ausgebildet, so dass ein jeweiliges A-derende, das heißt insbesondere auch ein Teil des Isolationsmantels umgriffen ist.
Derartige Induktionskabel werden üblicherweise im Induktionsfeld in vorbereiteten Röhren eingezogen. Die Länge eines jeweiligen Induktionskabels beträgt dabei mehrere hundert Meter bis hin zu Kilometern.
Ein derartiges Induktionskabel setzt sich dabei typischerweise aus einer Mehrzahl von Aderbündeln zusammen, die insbesondere miteinander verseilt sind. Der gesamte Verseilverbund weist dabei typischerweise einen Durchmesser im Bereich von mehreren Zentimetern, beispielsweise im Bereich von 5 bis 20 cm auf.
Die Bereitstellung und das Verlegen eines derartigen umfassenden Induktionskabels ist technisch aufwendig.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Induktionskabel anzugeben, welches einfacher bereitzustellen und zu verlegen ist.
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch ein Induktionskabel mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Das Induktionskabel umfasst danach mehrere Kabeladern, die jeweils einen von einer Isolierung umgebenen Leiterstrang aufweisen, der mehrere Leiterabschnitte umfasst, die in Kabellängsrichtung an Resonanztrennstellen durch isolierende Zwischenbereiche beabstandet sind. Der Zwischenbereich ist durch zumindest ein Isolierendes Zwischenstück gebildet, zumindest ist ein solches Zwischenstück im Zwischenbereich angeordnet. Weiterhin ist in das Induktionskabel eine Kupplungsvorrichtung integriert und zumindest mehrere der Leiterstränge sind an einer Kupplungsposition unterbrochen und weisen jeweils ein Paar von Kupplungsenden auf, welche an der Kupplungsposition mithilfe der Kupplungsvorrichtung miteinander verbunden sind.
Grundsätzlich sind zwei unterschiedliche Ausführungsvarianten der Kupplungsvorrichtung vorgesehen, nämlich eine Verbindung nur einer Anzahl von Leitersträngen oder die Verbindung sämtlicher Leiterstränge. Zumindest im erstgenannten Fall weist die Kupplungsvorrichtung ein Kupplungsmodul als zusätzliches Bauteil auf, welches mit Aufnahmen für die Kupplungsenden versehen ist. Mehrere der Leiterstränge sind mit ihren Kupplungsenden gemeinsam an dem Kupplungsmodul gehalten. Im zweitgenannten Fall ist das Kabel daher an der Kupplungsstelle unter Ausbildung von zwei über die Kupplungsvorrichtung miteinander verbundenen Kabelenden geteilt.
Die Kupplungsvorrichtung stellt daher eine Einheit zur Verbindung von mehreren der Leiterstränge, beispielsweise der Hälfte der Leiterstränge oder aller Leiterstränge zur Verfügung, sodass diese mehreren Leiterstränge über die Kupplungsvorrichtung in einfacher Weise gemeinsam miteinander verbunden sind.
Durch die Kupplungsvorrichtung wird allgemein das Herstellen, Bereitstellen oder Verlegen des Induktionskabels vereinfacht. In allen Fällen braucht nämlich das Induktionskabel nicht mit seiner gesamten Länge an einem Stück hergestellt werden. Vielmehr kann es in einzelne Teilabschnitte unterteilt sein. Bei der zweitgenannten Variante mit der vollständigen Trennung werden also einzelne Kabelteilstücke bereitgestellt, die als solche am Verlegeort beim Induktionsfeld bereitgestellt und erst unmittelbar beim Verlegen miteinander verbunden werden brauchen. Dies ermöglicht einen vereinfachten Transport und insgesamt auch eine einfachere Handhabung. Weiterhin ist dadurch auch eine einfachere Reparatur ermöglicht, da im Falle eines Defekts nur das defekte Kabelteilstück ausgetauscht werden braucht.
Bei beiden Varianten ist zudem die Qualitätskontrolle vereinfacht, da im Falle eines Qualitätsmangels bei der Herstellung in einfacher Weise lediglich das mangelhafte Teilstück ersetzt werden braucht. Auch ist die Kontrolle von einzelnen Teilstücken einfacher als bei einem vollständigen Kabel mit einer Länge von mehreren hundert Metern bis hin zu einigen Kilometern,
Die erstgenannte Variante der Kupplungsvorrichtung, bei der lediglich ein Teil der Leiterstränge über die Kupplungsvorrichtung verbunden ist, nutzt in vorteilhafter Weise aus, dass die einzelnen Leiterstränge einzelne, durch die Zwischenbereiche voneinander getrennte Leiterabschnitte mit vorgegebener Länge umfasst. Mithilfe der Kupplungsvorrichtung können daher die einzelnen Leiterabschnitte bei der Herstellung als Einzellängen mit einer definierten Rasterlänge bereitgestellt werden und über die Kupplungsvorrichtung miteinander verbunden werden.
Für den zweitgenannten Fall der vollständigen Trennung des Induktionskabels an der Kupplungsposition weist die Kupplungsvorrichtung zwei Kupplungsteile zum zusammenführen der beiden Kabelenden auf. In diesen beiden Kupplungsteilen sind die beiden Kabelenden aufgenommen und gehalten und die Kupplungsvorrichtung ist insgesamt nach Art einer Steckverbindung, Schraubverbindung oder auch Rastverbindung ausgebildet. Die beiden Kupplungsteile werden beim Verbinden in Kabellängsrichtung zusammengeführt. Bei diesem Zusammenführen erfolgt dann automatisch die Verbindung der einzelnen getrennten Leiterstränge des Induktionskabels.
In bevorzugter Ausgestaltung ist die Kupplungsvorrichtung als eine reversibel lösbare Vorrichtung ausgebildet, sodass die einzelnen Kupplungsenden, insbesondere die beiden Kabelenden mittels der Kupplungsvorrichtung reversibel miteinander verbindbar sind. Dies erlaubt auch nach erfolgter Montage ein einfaches Trennen, beispielsweise um einen mangelhaften Teilabschnitt auszuwechseln.
Das Zusammenführen der einzelnen Kupplungsenden der einzelnen Leiterstränge erfolgt vorzugsweise über Steckverbindungen. Hierzu sind gemäß einer ersten Variante an den Kupplungsenden Steckverbindungselemente angebracht, beispielsweise angeschweißt, angelötet, angecrimpt oder auch angespritzt. Alternativ hierzu sind die Kupplungsenden in die Aufnahmen des Kupplungsmoduls oder in geeignete, in den Aufnahmen einliegende Anschlussstücke eingesteckt. In beiden Fällen werden die Kupplungsenden vorzugsweise geeignet präpariert.
Die Kupplungsvorrichtung ist gemäß der Erfindung an der Resonanztrennstelle angeordnet, also an einer Längenposition des Induktionskabels, an dem einige der Leiterstränge Zwischenstücke aufweisen. Vorzugsweise sind in dem Induktionskabel mehrere Gruppen von Leitersträngen gebildet, insbesondere zwei Gruppen, wobei jede Gruppe an identischen Längenpositionen die Zwischenbereiche aufweisen. Die einander gegenüberliegenden Leiterenden der Leiterstränge bilden in diesem Fall die Kupplungsenden. In dem Kupplungsmodul sind daher die Zwischenbereiche integriert. Das Kupplungsmodul weist daher mehrere erste Aufnahmen einer ersten Anschlussart auf, wobei in jeder der ersten Aufnahmen jeweils zumindest ein Zwischenstück angeordnet ist.
Die einzelnen Gruppen der Leiterstränge sind dabei üblicherweise um ein definiertes Abstandsmaß, welches über die Kabellängsrichtung gleichbleibend ist, voneinander beabstandet. Bei zwei Gruppen ist dieses Abstandsmaß das halbe Rastermaß, also der halbe Abstand zwischen zwei Resonanztrennstellen,
Für die zweite Variante mit der vollständigen Trennung des Induktionskabels an der Kupplungsposition umfasst das Kupplungsmodul mehrere zweite Aufnahmen einer zweiten Anschlussart, wobei in den zweiten Aufnahmen die zwei Kupplungsenden elektrisch leitend miteinander verbunden sind. In diesem Fall wird daher über die Kupplungsvorrichtung der Leiterstrang im Bereich eines jeweiligen Leiterabschnitts unterbrochen und über die Kupplungsvorrichtung elektrisch leitend verbunden.
Das Kupplungsmodul weist dabei sowohl erste Aufnahmen mit den integrierten Zwischenstücken und zweite Aufnahmen zur elektrisch leitenden Verbindung auf. In diesem Fall dient die Kupplungsvorrichtung zur vollständigen Trennung und Verbindung des Induktionskabels unter Ausbildung von zwei Kabelenden.
innerhalb des Leiterstrang-Verbunds des Induktionskabels sind die unterschiedlichen Gruppen der Leiterstränge üblicherweise gemäß einem vorgegebenen Muster verteilt angeordnet, insbesondere derart, dass ein Leiterstrang der einen Gruppe jeweils neben dem Leiterstrang der anderen Gruppe angeordnet ist. Hierdurch ist also im Bereich einer Resonanztrennstelle üblicherweise ein isolierendes Zwischenstück neben einem Leiterabschnitt alternierend positioniert. Die einzelnen Leiterstränge bilden typischerweise ein insbesondere mehrlagiges Leiterbündel aus, insbesondere einen mehrlagigen Verseilverbund. Beispielsweise sind zwei Lagen um einen Zentralstrang angeordnet. Die erste Lage weist beispielsweise sechs Adern und die zweite Lage 12 Adern auf.
Im Hinblick auf eine möglichst einfache Verbindung der Kupplungsenden sind in den Aufnahmen zweckdienlicherweise Hülsen angeordnet, in die die Kupplungsenden eingeführt und insbesondere eingesteckt sind. Die Hülsen bestehen wahlweise aus einem isolierenden Material oder aus einem leitenden Material. Im erstgenannten Fall bilden sie bevorzugt ein Zwischenstück für die Ausbildung einer Resonanztrennstelle aus. Die Hülsen sind beispielsweise als Doppelhülse ausgebildet mit einem zwischen gegenüberliegenden Hülsenabschnitten angeordneten Zwischenstück. Als Material für die isolierende Hülse wird insbesondere Keramik verwendet, um eine hohe Teilentladungsfestigkeit zu erzielen.
Zweckdienlicherweise ist die Kupplungsverbindung zwischen den Kupplungsenden oder eine Befestigung der Kupplungsenden in den Hülsen mithilfe einer Profilierung ausgebildet. Hierzu ist wahlweise oder auch in Kombination die jeweilige Hülse mit einer wenigstens teilweise profilierten Innenwand versehen und / oder an den Kupplungsenden selbst ist eine Profilierung ausgebildet. Die Profilierung ist hierbei gemäß einer ersten Ausführungsvariante als ein Auszugsschutz ausgebildet, sodass also eine hohe Auszugsfestigkeit in Axialrichtung ausgebildet ist. Die Profilierungen sind beispielsweise nach Art von insbesondere kreisförmig umlaufenden Rippen oder auch nach Art von Widerhaken ausgebildet. In bevorzugter Ausgestaltung ist durch die Profilierung ein Gewinde ausgebildet, so dass die beiden Teile ineinander einschraubbar sind. Bei der Ausführungsvariante mit Hülsen weist also die Hülse an ihrer Innenwand Gewindeelemente und korrespondierend hierzu das darin einzuführende Kupplungsende ebenfalls ein Gewindeelement auf, sodass die beiden Partner durch ein Einschrauben miteinander verbunden werden.
Zweckdienlicherweise sind die Kupplungsenden bevorzugt ergänzend jeweils mit einem Abschlussstück versehen, an ihnen ist daher ein separates Teilelement befestigt. Dieses weist dabei vorzugsweise die Profilierung auf. Bei diesen Abschlussstücken handelt es sich gemäß einer ersten Variante insbesondere um kappenförmige Elemente nach Art von Abschlusskappen, die über den jeweiligen Endbereich am Kupplungsende gestülpt sind. Insbesondere handelt es sich dabei um beispielsweise angeschweißte Metallkappen. Alternativ sind Isolierkappen aufgesetzt, wobei zweckdienlicherweise die Isolierkappen zugleich auch das isolierende Zwischenstück ausbilden. Es braucht daher kein einstückiges durchgängiges Zwischenstück ausgebildet zu sein. Im isolierenden Zwischenbereich können daher auch zwei voneinander getrennte um gegebenenfalls einen Luftspalt zwischen sich einschließende Isolierkappen als Zwischenstücke angeordnet sein. Alternativ zu den kappenförmigen Elementen können auch zylindrische, bolzenförmige Elemente als Abschlussstücke angeordnet sein, insbesondere angeschweißt.
Um eine einfache Verbindung der einzelnen Kupplungsenden zu ermöglichen weist das Kupplungsmodul zweckdienlicherweise einen in etwa sternförmigen Träger auf, welcher mehrere Aufnahmen für die Kupplungsenden aufweist. Diese Ausgestaltung betrifft insbesondere die Ausführungsvariante, bei der lediglich ein Teil der Leiterstränge gekuppelt ist. Der Träger weist Trägerarme und damit eine in etwa verästelte Struktur auf, wobei an dem Träger, insbesondere die ersten Aufnahmen ausgebildet sind.
Im Bereich einer Resonanztrennstelle ist bei einem derartigen Träger an den Positionen, die die einzelnen Leiterstränge im Kabelverbund einnehmen, jeweils eine Aufnahme bereitgestellt. Über den Träger wird daher das gleiche Leiterstrangmuster nachgebildet, wie es auch im Induktionskabel vorliegt. Es ist daher die Beibehaltung des Leiterstrang-Verbunds gewährleistet und die einzelnen Leiterstränge brauchen beispielsweise nicht aus der Bündelung in eine Anschlussebene überführt zu werden.
Zweckdienlicherweise weist das Kupplungsmodul, insbesondere der Träger mehrere Ausnehmungen auf durch die - im Bereich der Resonanztrennstelle - die Leiterabschnitte unterbrechungsfrei durchgeführt sind. Die Leiterabschnitte werden daher nicht getrennt.
Der Träger ist als separates Bauteil ausgebildet, welches beispielsweise nach Art einer dicken Kreis-Scheibe mit einer verästelten Struktur geformt ist. Die durchgehenden Leiterabschnitte werden in einfacher Weise in die Ausnehmungen eingelegt. Zweckdienlicherweise sind diese hierbei von radial außen zugänglich, also nach außen hin offen.
Der in etwa sternförmiger Träger trennt insofern die beiden Gruppen von Leitersträngen voneinander und wird daher nachfolgend auch als Separierungsstern bezeichnet.
Zweckdienlicherweise ist dabei das Kupplungsmodul, insbesondere der Träger als ein Spritzgussteil ausgebildet. Dieses wird als vorgefertigtes Teil bereitgestellt, an dem dann die Kupplungsenden angebracht und miteinander verbunden werden.
In bevorzugter Weiterbildung weist das Induktionskabel eine Funktionsleitung, nämlich beispielsweise eine Zugentlastung, eine Sensorleitung oder auch eine Datenleitung auf, die über die Kupplungsvorrichtung entweder unterbrechungsfrei oder unter Ausbildung von zwei miteinander verbundenen Teilstücken geführt ist. Bei der Sensorleitung handelt es sich beispielsweise um eine Lichtwellenleitung vorzugsweise zur Temperaturmessung. Mithilfe der Datenleitung können Daten entlang des Kabels übertragen werden. In bevorzugter Variante werden diese Leitungen daher mithilfe der Kupplungsvorrichtung miteinander nach Art von Leitungs-Verbindern miteinander verbunden. Bei einer reinen Durchführung ist auch für diese Funktionsleitung bevorzugt eine Ausnehmung im Träger ausgebildet, sodass die Funktionsleitung in radialer Richtung seitlich eingebracht werden kann.
Die Aufnahmen sind zweckdienlicherweise in Richtung einer Anschlussrichtung orientiert, welche zu der Kabellängsrichtung in einem vorgegebenen Winkel steht. Die Anschlüsse sind daher nicht parallel zur Längsrichtung orientiert. Diese Ausgestaltung beruht auf der Überlegung, dass insbesondere bei wendelförmig verlaufenden Leitersträngen, beispielsweise infolge einer Verseilung, die Aufnahmen vorzugsweise schräg orientiert sind, um die jeweilige Richtung der Leiterstränge aufzunehmen, sodass diese in ihrem Verlauf durch die Aufnahmen weitergeführt werden. Die Orientierung der Aufnahmen, also deren Anschlussrichtung entspricht dabei insbesondere einer Steigung oder Orientierung der Leiterstränge.
Durch die Bereitstellung eines separaten Bauteils innerhalb des Kabels durch die Kupplungsvorrichtung ist eine Möglichkeit zur Integration von zusätzlichen Funktionselementen in das Kabel geschaffen. Bevorzugt ist in der Kupplungsvorrichtung ein Sensormodul integriert. Das Sensormodul umfasst dabei zumindest einen Sensor zur Erfassung von Werten von Parametern, wahlweise Kabelparameter zur Überwachung der Funktion des Kabels oder auch Umgebungsparameter zur Ermittlung von Eigenschaften der Umgebung des Kabels. Insbesondere bei der Erfassung von Messwerten zu Umgebungsparametern kann dadurch eine effektive Überwachung und Überprüfung der Umgebung des Induktionskabels, also insbesondere des gesamten Induktionsfelds in einfacher Weise erreicht werden. Die Messdaten werden zweckdienlicherweise an eine Auswerteeinheit übertragen. Hierzu ist insbesondere die Übertragung mittels der bereits erwähnten Datenleitung vorgesehen, die als Funktionsleitung in das Kabel integriert ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß weiterhin gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen eines Induktionskabels, bei dem mithilfe einer Kupplungsvorrichtung mehrere Kupplungsenden miteinander verbunden werden.
Die im Hinblick auf das Induktionskabel angeführten Vorteile und bevorzugten Ausführungen sind sinngemäß auch auf das Verfahren zu übertragen.
Zweckdienlicherweise werden über die Kupplungsvorrichtung zwei Kabelenden miteinander verbunden, und zwar vorzugsweise derart, dass die Kabelenden beim Verbinden über die Kupplungsvorrichtung relativ zueinander um die Kabellängsrichtung gedreht werden. Durch die Drehung wird insbesondere eine Wendelsteigung der einzelnen Leiterstränge aufgenommen beziehungsweise nachgeführt. Diese Ausführungsvariante ist insbesondere in Kombination mit den schräg in einer Anschlussrichtung orientierten Aufnahmen vorgesehen, sodass also durch diese Drehbewegung die einzelnen Kabelenden beziehungsweise die einzelnen Kupplungsenden der Leiterstränge parallel zu der Anschlussrichtung in die Aufnahmen eingeführt werden.
In zweckdienlicher Ausgestaltung werden zur Herstellung des Induktionskabels die einzelnen Leiterabschnitte als Einzellängen bereitgestellt und über die Kupplungsvorrichtung unter Ausbildung der Resonanztrennstellen miteinander verbunden. Unter verbunden wird hierbei verstanden, dass die Kopplungsenden durch ein isolierendes Zwischenstück voneinander getrennt gehalten sind. Die Kupplungsvorrichtung umfasst hierzu beispielsweise ein Keramikelement als Zwischenstück. Es werden also Kabelader-Teilstücke insbesondere mit der vorgegebenen Raster- oder Resonanzlänge zwischen zwei Resonanztrennstellen bereit gestellt und an den Resonanztrennstellen über die Kupplungsvorrichtung miteinander verbunden. Hierzu ist insbesondere der zuvor beschriebene Separierungsstern vorgesehen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Diese zeigen jeweils in schematischen und vereinfachten Darstellungen:

Fig. 1: Eine symbolhafte Seitendarstellung eines Induktionskabels,
Fig. 2: eine Querschnittsdarstellung eines Induktionskabels mit mehreren Teilkabeln,
Fig. 3: eine Querschnittsdarstellung eines Teilkabels,
Fig. 4: eine Aufsicht auf einen als Separatorstern ausgebildeten Träger eines Kupplungsmoduls,
Fig. 5: eine weitere Ausführungsvariante eines Trägers eines Kupplungsmoduls,
Fig. 6: eine schematisierte Querschnittsdarstellung einer Kupplungsvorrichtung mit zwei Kupplungsteilen,
Fig. 7: eine ausschnittsweise Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Kupplungsmoduls sowie
Fig. 8: eine stark vereinfachte schematisierte Darstellung von unter einer Anschlussrichtung orientierten Aufnahmen mit Leitersträngen.

In den Figuren sind gleichwirkende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Ein Induktionskabel 1 gemäß Figur 1 erstreckt sich in einer Kabellängsrichtung 2 und weist im Ausführungsbeispiel mehrere Kupplungsvorrichtungen 3 auf, an denen einzelne Kabelteilstücke 4 miteinander gekuppelt sind. Das Induktionskabel 1 weist üblicherweise eine Vielzahl von Kabeladern 6 auf. Jede einzelne Kabelader 6 ist hierbei gebildet durch mehrere Leiterabschnitte 8, die in Kabellängsrichtung 2 4 durch isolierende Zwischenstücke 10 voneinander beabstandet sind. Die Leiterabschnitte 8 zusammen mit den isolierenden Zwischenstücken 11 bilden einen Leiterstrang 9 aus, welcher zur Ausbildung der Kabelader 6 von einer Isolierung 11 (vergleiche hierzu insbesondere Figur 6) ummantelt ist. Bei der Isolierung 11 handelt es sich wahlweise um eine Bandierung oder auch um einen insbesondere extrudierten Isolationsmantel. Die Zwischenstücke 11 bestehen aus einem geeigneten Isolationsmaterial, insbesondere aus Keramik.
Die Leiterabschnitte 8 weisen dabei ein Rastermaß a typischerweise im Bereich von mehreren 10 m auf, beispielsweise im Bereich von 50 m oder einem Vielfachen hiervon. Die Gesamtlänge eines derartigen Induktionskabels 1 beträgt üblicherweise mehrere 100 m, insbesondere im Bereich von einigen wenigen Kilometern, beispielsweise im Bereich von 1 bis 3 km. Derartige Induktionskabel 1 werden zur induktiven Erwärmung von Ölsanden im Erdreich verlegt. Hierzu werden sie üblicherweise in Rohre eingeführt. Die Kupplungsvorrichtungen 3 weisen zueinander einen Abstand größer als das Rastermaß a auf, insbesondere ein Vielfaches des Rastermaßes a.
Die Zwischenstücke 10 definieren zugleich Resonanztrennstellen R, die im Rastermaß a angeordnet sind. Die Resonanztrennstellen R der verschiedenen Kabeladern 6 befinden sich an unterschiedlichen Längenpositionen, wobei mehrere der Kabeladern 6 vorzugsweise zu Gruppen zusammengefasst sind, deren Resonanztrennstellen R sich an einer gleichen Längenposition befinden. Im Ausführungsbeispiel sind zwei Gruppen an Kabeladern 6 ausgebildet, deren Resonanztrennstellen R um ein halbes Rastermaß a zueinander versetzt sind.
Demgegenüber definiert eine jeweilige Kupplungsvorrichtung 3 eine Kupplungsposition K, an der also mehrere Kabeladern 6 unterbrochen und über die Kupplungsvorrichtung 3 verbunden sind. Unter unterbrochen wird hierbei verstanden, dass die Kabelader 6 oder der Leiterstrang 9 nicht unterbrechungsfrei weitergeführt ist, sondern unter Ausbildung von Kupplungsenden 20a, b (vergleiche hierzu beispielsweise Figur 3, 6) getrennt ist. Die einzelnen Kabeladern 6 weisen typischerweise einen Durchmesser im Bereich von beispielsweise 1,5 bis 2,5 mm auf, wobei der Leiterstrang 9 einen Durchmesser von typischerweise 0,8 bis 1,5 mm aufweist.
Ein bevorzugter Aufbau eines derartigen Induktionskabels 1 ist in der Figur 2 dargestellt. Danach ist das Gesamt-Induktionskabel 1 aus mehreren Teilkabeln 12 zusammengesetzt, wobei jedes Teilkabel 12 wiederum mehrere Aderbündel 14 aufweist, die jeweils zentral eine Zugentlastung 16 aufweisen. Bei den einzelnen Aderbündeln 14 handelt es sich um einen Verbund, insbesondere einen Verseilverbund mehrerer Kabeladern 6, die wiederum um einen Zentralstrang, insbesondere einen Lichtwellenleiter 15, angeordnet sind. Im Ausführungsbeispiel sind die Aderbündel 14 in zwei Lagen um den Lichtwellenleiter 15 verseilt. Insgesamt sechs dieser Aderbündel 14 sind dann um die Zugentlastung 16 des Teilkabels 12 herum angeordnet, insbesondere verseilt und bilden das Teilkabel 12. Das Teilkabel 12 weist vorzugsweise einen Kabelmantel 18 auf. Die drei Teilkabel 12 sind üblicherweise wiederum miteinander verseilt und ebenfalls von einem weiteren Kabelmantel 18 umgeben.
Figur 3 zeigt in einem Querschnitt eines der Teilkabel 12 mit dem um die Zugentlastung 16 herum verseilten Aderbündel 14. In jedem der Aderbündel 14 sind die einzelnen Kabeladern 6 um den zentralen Lichtwellenleiter 15 angeordnet, insbesondere verseilt. Figur 3 zeigt dabei einen Schnitt durch das Induktionskabel 1 an einer der Resonanztrennstellen R. Die dunklen Kreise markieren erste Kupplungsenden 20a im Bereich der Resonanztrennstelle R, also im Bereich der isolierenden Zwischenstücke 10 wohingegen die hellen Kreise zweite Kupplungsenden 20b der Leiterabschnitte 8 zeigen, die durchgehend ausgebildet sind beziehungsweise über die Kupplungsvorrichtung 3 dann miteinander elektrisch kontaktiert sind.
In Figur 4 ist eine erste Ausführungsvariante eines als Separatorstern ausgebildeten Kupplungsmoduls 22 dargestellt. Dieses umfasst einen in etwa sternförmigen Träger 24, der korrespondierend zu den Positionen der ersten Kupplungsenden 20a erste Aufnahmen 26a nach Art von Durchgangslöchern aufweist, die erste Anschlüsse bilden. Der Träger 24 weist daher Arme auf, in denen diese ersten Aufnahmen 26a nach Art von Durchgangsbohrungen eingebracht sind. Zwischen diesen Armen sind Ausnehmungen 28 ausgebildet, die radial nach außen offen sind. In diese Ausnehmungen 28 werden die durchgehenden, unterbrechungsfrei durchgeführten Leiterabschnitte 8 von außen eingelegt. Demgegenüber definieren die ersten Aufnahmen 26a die Resonanztrennstelle R mit dem isolierenden Zwischenstück 10.
Zentral im Träger 24 ist weiterhin ein Funktionsanschluss 30 ausgebildet, welcher zur Durchführung und insbesondere zur Verbindung einen zentralen Funktionsleiters, nämlich des Lichtwellenleiter 15 ausgebildet ist. Dieser Funktionsanschluss 30 ist beispielsweise nach Art eines Steckverbinders zur Verbindung zweier Lichtleiterenden ausgebildet oder nimmt entsprechende Steckverbindungselemente auf.
Während bei dem Separatorstern gemäß Figur 4 lediglich eine begrenzte Anzahl von Kabeladern 6 unterbrochen ist, sind beim Kupplungsmodul 22, wie es in Figur 5 dargestellt ist, alle Kabeladern 6 des Aderbündels 14 unterbrochen und über das Kupplungsmodul 22 miteinander verbunden. Auch hier zeigen wieder die dunklen Kreise die ersten Kupplungsenden 20a der elektrisch leitend durchgeführten Leiterabschnitte 8 und die hellen Kreise die zweiten Kupplungsenden 20b an der Resonanztrennstelle R. Die Figur 5 zeigt daher insoweit ein Kabelende 32 im Sinne der vorliegenden Anmeldung. Die hellen Kreise definieren dabei zugleich auch zweite Aufnahmen 26b, in denen die Kupplungsenden 20b einliegen. Diese zweiten Aufnahmen 26b sind wiederum durch Durchführungen durch den Träger 24 gebildet. Der Träger 24 besteht allgemein aus einem isolierenden Werkstoff, insbesondere Kunststoff und ist beispielsweise in etwa platten- oder scheibenförmig mit nur geringer Dicke in Kabellängsrichtung 2 ausgebildet.
Unter "Kabel" wird vorliegend allgemein jeglicher gemeinsamer Verbund von Kabeladern 6, insbesondere ein Verseilverbund verstanden. Eine kleinste Kabeleinheit bildet daher das Aderbündel 14 aus. Die nächstgrößere mittlere Kabeleinheit ist durch das Teilkabel 12 und die wiederum nächstgrößere Kabeleinheit schließlich durch das gesamte Induktionskabel 2 gebildet.
Die hier beschriebenen unterschiedlichen Ausgestaltungen der Kupplungsvorrichtung 3 beziehen sich wahlweise auf die kleinste Kabeleinheit (Aderbündel 14), die mittlere Kabeleinheit (Teilkabel 12) oder die Gesamtkabeleinheit (Induktorkabel 2).
Der beschriebene Aufbau der Kupplungsvorrichtung 3 dient daher wahlweise zum Verbinden der Aderbündel 14, der Teilkabel 12 oder auch des gesamten Induktionskabels 1.
Zweckdienlicherweise ist für jedes Teilkabel 12 eine eigene Kupplungsvorrichtung 3 vorgesehen, sodass jedes Teilkabel 12 eigenständig getrennt werden kann. Alternativ ist auch eine Gesamt-Kupplungsvorrichtung 3 vorgesehen, mit der das Induktionskabel 1 insgesamt an einer Trennstelle getrennt werden kann.
Eine spezielle Ausführungsvariante einer Kupplungsvorrichtung 3 ist in Figur 6 dargestellt. Die Kupplungsvorrichtung 3 weist danach zwei Kupplungsteile 34a, b auf, die jeweils einen Träger 24 aufnehmen und Gehäuseteile 36a, b umfassen, die zur Ausbildung der Kupplung miteinander verbindbar sind und damit die Träger 24 und damit auch die einzelnen Kupplungsenden 20a, 20b in definierter Relativposition zueinander halten. Die Gehäuseteile 36a, b sind beispielsweise als Steckteile oder auch als verschraubbare Teile in hier nicht näher dargestellter Weise ausgebildet, sodass also die beiden Kupplungsteile 34a, b durch ein Verschrauben nach Art von Schraubkupplungen oder beispielsweise durch Verrasten aneinander befestigt und die Träger 24 zueinander versetzt werden.
Zur Ausbildung der isolierenden Zwischenstücke 10 sind im Ausführungsbeispiel isolierende Hülsen 38, insbesondere Keramikhülsen ausgebildet, in die die ersten Kupplungsenden 20a eingeführt sind. Im Ausführungsbeispiel ist dabei endseitig auf ein jeweiliges Kupplungsende eine Abschlusskappe 40, insbesondere aus Metall beispielsweise durch Schweißen aufgebracht. Ergänzend ist der freie Raum zwischen der Kappe 40 und der Hülse 38 mit einem weiteren Isolationsmaterial, insbesondere einem Silikongel 42 oder auch einem Kleber angefüllt. Dadurch ist eine gute Isolierung der ersten Kupplungsenden 20a zueinander erzielt und eine hohe Teilentladungsfestigkeit erreicht. Im Unterschied hierzu sind bei den Kupplungsenden 20b der Leiterabschnitte 8 Steckverbinderelemente aufgebracht, nämlich auf der einen Seite ein Steckstift 44 und auf der anderen Seite eine Steckhülse 46. Diese dienen zur Ausbildung einer elektrisch leitenden Verbindung der zweiten Kupplungsenden 20b. Sie sind mit dem jeweiligen zweiten Kupplungsende 20b elektrisch leitend beispielsweise durch Aufschweißen oder auch durch einen Crimpprozess verbunden. Beim Zusammenfügen der beiden Kupplungsteile 34a, b wird automatisch die elektrisch leitende Verbindung ausgebildet.
Bei dem zu der Figur 6 beschriebenen Ausführungsbeispiel ist das Zwischenstück 10 insoweit zweigeteilt ausgebildet, als dass zwei isolierende Hülsen 38 jeweils an den ersten Kupplungsenden 20a angebracht sind. Zwischen diesen Hülsen 38 kann im gekoppelten Zustand noch ein Luftspalt bestehen.
In der Figur 7 ist eine alternative Ausgestaltung einer Hülse 38 dargestellt, bei der in einer jeweiligen ersten Aufnahme 26a des Trägers 22 eine Doppelhülse, insbesondere Keramikhülse einliegt, in die von beiden Seiten die Kupplungsenden 20a eingesteckt werden können.
Schließlich zeigt Figur 8 in stark vereinfachter Darstellung noch eine besondere Ausführungsvariante, bei der die Aufnahmen 26a, 26b unter einer Anschlussrichtung 50 unter einem Winkel zu der Längsrichtung 4 orientiert sind. Der Winkel entspricht dabei insbesondere einem Steigungswinkel der einzelnen Kabeladern 6, die diese infolge einer Verseilung miteinander einnehmen. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Kabeladern 6 mit den Anschlüssen 26a, 26b fluchten, sodass ein einfaches Einstecken ermöglicht ist.
Insbesondere bei dieser Ausführungsvariante besteht die Möglichkeit, zu der Ausbildung des Induktionskabels 1 auch ein Flachkabel heranzuziehen, bei dem die einzelnen Leiterstränge 9 jeweils innerhalb einer gemeinsamen Ebene in einem gemeinsamen Isolationsmantel zunächst angeordnet sind und dieses Flachbandkabel dann um einen zentralen Strang gewickelt wird. Entsprechend besteht auch die Möglichkeit, für ein derartiges gegebenenfalls gewölbtes Flachbandkabel eine Kupplungsvorrichtung 3 bereitzustellen, bei der die einzelnen Anschlüsse 26a, 26b einreihig nebeneinander angereiht sind.

In die Kupplungsvorrichtung 3 ist weiterhin ein Sensormodul 52 integriert, über das sowohl das Induktionskabel 1 selbst als auch die Umgebung, also Kenndaten beispielsweise des Induktionsfelds überwacht und entsprechende Messdaten an eine hier nicht näher dargestellte Auswerteeinheit weitergeleitet werden. Zu überwachende Parameter sind beispielsweise die Kabeltemperatur, die Umgebungstemperatur oder auch seismische Bewegungen etc.

Bezugszeichenliste

1	Induktionskabel	a	Rastermaß
2	Kabellängsrichtung	R	Resonanztrennstelle
3	Kupplungsvorrichtung	K	Kupplungsposition
4	Kabelteilstück
6	Kabelader
8	Leiterabschnitt
9	Leiterstrang
10	Zwischenstück
11	Isolierung
12	Teilkabel
14	Aderbündel
15	Lichtwellenleiter
16	Zugentlastung
18	Kabelmantel
20a,b	Kupplungsende
22	Kupplungsmodul
24	Träger
26a	erste Anschlüsse
26b	zweite Anschlüsse
28	Ausnehmung
30	Funktionsanschluss
32	Kabelende
34a,b	Kupplungsteil
36a,b	Gehäuseteile
38	isolierende Hülse
40	Kappe
42	Silikongel
44	Steckstift
46	Steckhülse
50	Anschlussrichtung
52	Sensormodul

Claims

Induktionskabel (1) mit mehreren Kabeladern (6), die jeweils einen von einer Isolierung (11) umgebenen Leiterstrang (9) aufweisen, der mehrere Leiterabschnitte (8) umfasst, die in Kabellängsrichtung (2) an Resonanztrennstellen (R) jeweils durch einen isolierenden Zwischenbereich mit zumindest einem isolierenden Zwischenstück (10) beabstandet sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Kupplungsvorrichtung (3) ausgebildet ist und mehrere der Leiterstränge (9) an einer Kupplungsposition (K) jeweils ein Kupplungsende (20a, 20b) aufweisen und an der Kupplungsposition (K) mit Hilfe der Kupplungsvorrichtung (3) miteinander verbunden sind, wobei die Kupplungsvorrichtung (3) an der Resonanztrennstelle (R) angeordnet ist und ein Kupplungsmodul (22) aufweist, wobei
- an der Kupplungsposition (20a, 20b) das Kupplungsmodul (22) Aufnahmen (26a, 26b) für die Kupplungsenden (20a, 20b) der mehreren Leiterstränge (9) aufweist, wobei das Kupplungsmodul (22) mehrere erste Aufnahmen (26a) für eine erste Anschlussart aufweist und in jeder der ersten Aufnahmen (26a) jeweils zumindest ein Zwischenstück (10) einliegt und / oder

- das Induktionskabel (1) an der Kupplungsposition (K) unter Ausbildung von zwei Kabelenden (32) unterteilt ist und die Kupplungsvorrichtung (3) zwei Kupplungsteile (34a, 34b) zum Zusammenführen der Kabelenden (32) aufweist, wobei das Kupplungsmodul (22) sowohl erste Aufnahmen (26a) mit den integrierten Zwischenstücken (10) und zweite Aufnahmen (26b) für eine zweite Anschlussart aufweist, wobei in jede der zweiten Aufnahmen (26b) zwei Kupplungsenden (20b) elektrisch leitend miteinander verbunden sind.
Induktionskabel (1) nach dem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kupplungsenden (20a, 20b) mittels der Kupplungsvorrichtung (3) reversibel miteinander verbindbar sind.
Induktionskabel (1) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kupplungsenden (20a, 20b) über Steckverbindungen in der Kupplungsvorrichtung (3) gehalten sind und hierzu wahlweise an den Kupplungsenden (20a, 20b) Steckverbindungselemente (44, 46) ausgebildet sind oder dass die Kupplungsenden (20a, 20b) in die Aufnahmen (26a, 26b) eingesteckt sind.
Induktionskabel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass in den Aufnahmen (26a, 26b) Hülsen (38) angeordnet sind, in die die Kupplungsenden (20a, 20b) eingeführt sind und die Hülsen (38),wahlweise aus einem isolierenden Material, insbesondere eine Keramik, oder aus einem leitenden Material ausgebildet sind.
Induktionskabel (1) nachdem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet,
dass wahlweise die Hülsen (38) jeweils eine wenigstens teilweise profilierte Innenwand aufweisen oder die Kupplungsenden mit einer Profilierung versehen sind.
Induktionskabel (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass auf den Kupplungsenden (20a, 20b) jeweils ein Abschlussstück (40) befestigt ist.
Induktionskabel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Kupplungsmodul (22) einen insbesondere sternförmigen Träger (24) aufweist, an dem die Aufnahmen (26a, 26b) ausgebildet sind.
Induktionskabel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Kupplungsmodul (22) eine Anzahl von Ausnehmungen (28) aufweist, zur Durchführung von an der Kupplungsposition (K) durchgehenden Leitersträngen (9).
Induktionskabel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Kupplungsmodul (22) als ein Spritzgussteil ausgebildet ist.
Induktionskabel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass dieses eine Funktionsleitung (15), nämlich wahlweise eine Zugentlastung, eine Sensorleitung oder eine Datenleitung aufweist, die durch die Kupplungsvorrichtung (3) unterbrechungsfrei oder unter Ausbildung von zwei miteinander verbundenen Teilstücken geführt ist.
Induktionskabel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Anschlüsse (20a, 20b) eine Anschlussrichtung (50) aufweisen, die zur Längsrichtung (2) in einem vorgegebenen Winkel steht.
Induktionskabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass in der Kupplungsvorrichtung (3) ein Sensormodul (52) integriert ist.
Verfahren zum Herstellen eines Induktionskabels (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem mit Hilfe einer Kupplungsvorrichtung (3) Kupplungsenden (20a, 20b) mehrerer Kabeladern (6) miteinander verbunden werden.
Verfahren nach Anspruch 13, bei dem über die Kupplungsvorrichtung (3) zwei Kabelenden (32) miteinander verbunden werden, insbesondere derart, dass die Kabelenden (32) relativ zueinander um die Kabellängsrichtung (2) gedreht werden.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, bei dem Leiterabschnitte (8) als Einzellängen bereitgestellt werden und über die Kupplungsvorrichtung (3) unter Ausbildung der Resonanztrennstellen (R) verbunden werden.