EP3111040A1 - Kabelader für ein kabel, insbesondere ein induktionskabel, kabel und verfahren zur herstellung einer kabelader - Google Patents

Kabelader für ein kabel, insbesondere ein induktionskabel, kabel und verfahren zur herstellung einer kabelader

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EP3111040A1
EP3111040A1 EP15712067.6A EP15712067A EP3111040A1 EP 3111040 A1 EP3111040 A1 EP 3111040A1 EP 15712067 A EP15712067 A EP 15712067A EP 3111040 A1 EP3111040 A1 EP 3111040A1
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EP
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cable
conductor
intermediate piece
cable core
core
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Application number
EP15712067.6A
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Gerhard Angermann
Klaus BITTERWOLF
Thomas Brunner
Michael Dreiner
Christian Eck
Jan FÖRSTER
Sebastian GOSS
Jens MOSEBACH
Ulrich RAUPACH
Rainer Sessner
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Leoni Kabel GmbH
Original Assignee
Leoni Kabel Holding GmbH
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Publication date
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Publication of EP3111040B1 publication Critical patent/EP3111040B1/de
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/16—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons
    • E21B43/24—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons using heat, e.g. steam injection
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    • H05B2214/03—Heating of hydrocarbons

Definitions

  • Cable core for a cable in particular an induction cable, cable and method for producing a cable core
  • the invention relates to a cable core for a cable, in particular for an induction cable, having a plurality of such cable cores, each having a conductor which is interrupted in the longitudinal direction at predetermined length positions at a plurality of separation points to form two conductor ends, wherein provided for connection of the conductor ends an insulating intermediate piece is, on which the conductor ends are arranged on both sides. Furthermore, the invention relates to a cable, with a plurality of such cable cores, and a method for producing a cable core for a cable.
  • Such a cable is used in particular for use as a so-called induction cable (alternatively also called inductor) for forming one or more induction fields.
  • the cable is in this case provided in particular for the inductive heating of oil sands and / or heavy oil deposits.
  • induction cable can be seen, for example, from EP 2 250 858 B1. The technical boundary conditions resulting from this application are fulfilled by the cable described below.
  • the individual cable cores of the cable are separated at defined separation points in a grid with a defined length of for example several 10 m.
  • Each of the cable wires is divided by the separation points in a number of wire sections.
  • a plurality of cable cores are preferably combined into wire groups, wherein the separation points or interruptions of the wires of a respective wire group are substantially at the same length position.
  • the separation points are shifted relative to each other by half the pitch.
  • the separation Make a first wire group are arranged in the longitudinal direction halfway between two separation points of a second wire group. This results in an overlap of the wire sections of different groups, which serves in particular for the formation of an induction cable.
  • Such a cable is described for example in WO 2013 079 201 A1.
  • the respective cable core ie a conductor surrounded by an insulation jacket
  • the respective cable core is interrupted in the cable longitudinal direction at predetermined length positions at separation points to form two wire ends.
  • a connector with an insulating intermediate piece is arranged and the wire ends are attached to both sides of the intermediate piece on the connector.
  • To connect the wire ends of the connector is sleeve-like design at its opposite end faces, so that a respective wire end, that is, in particular, a part of the insulation sheath is embraced.
  • the connectors therefore have a larger diameter than the cable core and build accordingly strong, so lead to a thickening of the cable core in the region of the separation points.
  • the connected wire sections and the connectors are provided with a common banding. That is, it is an additional layer applied, whereby the production cost is increased. Furthermore, the diameter of the cable core is increased and thus reduces the flexibility, whereby a rolling up for the purpose of transporting a cable formed from such cable cores is difficult.
  • a raw core is continuously supplied to a processing machine and there separated recurringly at the predetermined length positions at a respective separation point, so that the two wire ends are present at the separation point. These are provided in the cable length direction. nanderaji and again connected to the connector. That is, they must be promoted for adjusting the distance for a short time with different conveying speeds of the processing machine. In addition, a monitoring of the distance is necessary to ensure that actually the predetermined distance is set.
  • the invention has for its object to provide an improved cable core, which is as compact and easy to handle. Furthermore, a cable should be specified based on the aforementioned cable core. In addition, an improved method for producing a cable core is to be specified, which is also suitable for the production of said, improved cable core.
  • a cable core for a cable comprising a plurality of such cable cores comprises a conductor which is interrupted in the longitudinal direction at predetermined length positions at a plurality of separation points to form two conductor ends.
  • the cable core is intended for use with an induction cable having a plurality of such cable cores.
  • an insulating spacer is provided, on which the conductor ends are arranged on both sides.
  • the conductor and the intermediate piece for forming the cable core are common surrounded by a continuous insulating jacket.
  • the insulating jacket serves both for electrical insulation of the conductor in the radial direction and for connecting a number of separated by separation points conductor sections.
  • continuous insulation jacket is understood here that the insulation jacket is applied in particular directly on the conductor and is guided continuously over the intermediate piece. This manifests itself in terms of manufacturing technology in that initially only the electrical conductor is provided and the intermediate piece is inserted, before the insulating jacket is subsequently brought over the conductor strand formed thereby, consisting of individual conductor sections and the intermediate pieces arranged therebetween. In contrast to the prior art, there is thus no cutting through of a cable core with subsequent connection of the wire ends by means of a connector.
  • a cable core is generally understood to mean a conductor surrounded by a core jacket.
  • a conductor surrounded by the wire jacket is severed and then reconnected via the connector.
  • the conductor ends which are connected to one another via the intermediate piece, therefore, no additional core jacket between the insulating jacket and the actual conductor is arranged.
  • a vein jacket is here understood to mean a usually extruded jacket of an insulating material, in particular PFA, which typically has a wall thickness in the range of greater than 0.1 and up to 0.8 mm, in particular in the range of 0.2 to 0.6 mm.
  • the conductor is either a stranded conductor or a solid conductor wire made of a suitable conductive material, in particular copper.
  • the conductor preferably has a diameter in the range of 0.8 to 2 mm, in particular in the range of 1, 0 to 1, 4 mm.
  • the wall thickness of the insulation jacket is preferably in the range of a few tenths of a millimeter, in particular in the range of greater than 0.2 and up to 0.8 mm, preferably in the range of 0.2 to 0.6 mm.
  • the conductor is in particular a coated conductor, for example a copper conductor provided with a nickel layer. This additional coating destroys the copper conductor in the event of hen temperatures when using the induction cable in the field avoided.
  • the conductor is surrounded in particular by a conductor insulation, in particular of PFA, which is omitted accordingly at the conductor ends.
  • Such a nickel layer shows in comparison to copper only a comparatively low conductivity, in particular on the surface of the conductor, which is particularly critical in view of the low penetration depth of the electric field due to the commonly applied high frequencies in the range of 50 kHz to 200 kHz.
  • a silver-coated conductor is used instead of a nickel-plated conductor.
  • the layer thickness in both a nickel-coated and a silver-coated conductor is, for example, in the range of 0.8 to 1.5 ⁇ .
  • the metallic conductor material is provided with a thin lacquer coating. This typically has only a layer thickness in the range of less than 100 ⁇ . In that regard, this paint coating does not form a wire coat. Rather, the additional insulation jacket is still required. In addition to the protection of the conductor by the applied paint, this supports the insulation and thus provides additional protection against partial discharges.
  • the insulation jacket is preferably applied to the conductor strand by an extrusion process.
  • the cable core is therefore formed overall by an inner conductor strand with the surrounding common insulation jacket.
  • the cables- vein is available as an endless piece by the meter. Preferably over the entire length of the conductor strand extends together with the insulation jacket.
  • the conductor strand itself, in turn, is formed by a multiplicity of conductor sections, which are each connected to one another via the intermediate pieces or are spaced from one another.
  • the conductor strand is therefore a conductor which is interrupted in defined, for example periodic intervals and by means of insulating pieces.
  • the particular advantage of a simplified quality control is achieved.
  • the formed conductor strand can already be checked with regard to a desired good connection of the intermediate piece with the conductor ends and, if necessary, sorted out in the case of quality defects. This is therefore done in a very early manufacturing step, whereby the manufacturing costs are kept low.
  • the conductor of the cable core is divided by the separation points in particular periodically into a number of conductor sections, which are separated from each other at the length positions.
  • the separation points are separated in a predetermined grid of typically several 10 m, for example, from about 100 m apart.
  • the result of the process may possibly be an offset of the separation points of different cable cores to one another; the conductor sections of different cable cores are then shifted in the longitudinal direction against each other.
  • the length positions, in particular of adjacent cable cores are not optimally aligned with respect to the longitudinal direction, in particular not in a common plane transverse to the longitudinal direction of the cable.
  • the intermediate has a spacer length which is at least 0.5%, preferably at least 1% and more preferably at most 4% of the section length.
  • Such an intermediate piece is also referred to as a long intermediate piece.
  • the intermediate piece length is particularly chosen such that a process-related offset of the conductor ends is compensated at a separation point. For example, there is an offset of about 2%, which is then about 2 m at a section length of for example 100 m. In this case, then the spacer length is selected such that it is about 2 m.
  • the respective conductor ends are prepared by means of an adapter element in each case.
  • the adapter element is placed on the conductor end.
  • the conductor ends spaced about the length of the intermediate piece are each connected to the intermediate piece via a preferably sleeve-shaped adapter element.
  • the adapter element is for example a sleeve, end cap or sleeve.
  • the intermediate piece is then arranged between two adapter elements and attached in a suitable development also to this.
  • a respective cable core then has in the longitudinal direction in the region of a separation point in particular the following structure: conductor section, adapter element, intermediate piece, adapter element, conductor section.
  • the adapter element has only a fraction of the length of the intermediate piece and is for example only a few centimeters long. Its length is therefore typically in the range of less than 8% and in particular less than 4% or less than 2% of the length of the intermediate piece.
  • the intermediate piece either of an insulating or a conductive material.
  • a wire in particular made of the same material as the conductor, is used.
  • an adapter ment of a conductive material is selected according to an intermediate piece of an insulating material.
  • the adapter element is preferably a brass sleeve.
  • the intermediate piece is designed as a flexible, tensile element.
  • the intermediate piece is preferably made of an insulating high-temperature material, for example of PFA, PTFE or aramid or generally an insulating and tensile material.
  • the intermediate piece comprises a tensile core and an insulating sheath surrounding the core.
  • the core is preferably made of aramid or alternatively made of another tensile and insulating material and the sheath of PFA.
  • the sheath is selected such that there is a particularly good connection with the subsequently applied insulating jacket.
  • the insulating jacket is applied in a suitable embodiment directly in the manner of a hose on the intermediate piece, the adapter piece and the conductor.
  • the insulating jacket is formed as a banding directly around the intermediate piece, the adapter piece and the conductor.
  • a respective conductor end is surrounded by a sleeve, which in turn is surrounded by the continuous insulation jacket.
  • the sleeve is preferably made for this purpose as an injection molded part or casting. Since an adapter element is possibly attached to the conductor end, the sleeve then surrounds the conductor end accordingly only indirectly, ie the sleeve is arranged around the conductor end and the adapter element, in particular around them. This will special air pockets in the area of possible gusset between adapter element and conductor avoided.
  • the sleeve here has only a fraction of the length of the intermediate piece and is for example only a few centimeters long. Their length is therefore typically in the range of less than 10% and in particular less than 5% of the length of the intermediate piece.
  • the adapter element is completely enclosed by the sleeve, whereby a particularly firm hold of the entire arrangement is achieved.
  • the sleeve extends in the longitudinal direction in particular over a length which is at least slightly larger than the length of the adapter element, for example about twice as large.
  • the sleeve is then in each case at the end, in particular on the conductor or on the intermediate piece.
  • the insulating jacket is mounted around this entire arrangement throughout.
  • the sleeve is then designed in particular such that it leads in the longitudinal direction to a particularly flat widening of the diameter of the cable core, so that any air inclusions are avoided when applying, in particular extruding the insulation jacket.
  • the sleeve nestles preferably with only a slight slope to the conductor.
  • the diameter in the direction of the adapter grows only about 0.5 mm per centimeter in the longitudinal direction, i. with a slope of about 5% and decreases behind the adapter element accordingly again.
  • the insulating jacket is formed at least two layers, with two layers of different materials, which in particular have different dielectric constants. In this way, in particular the partial discharge resistance is improved with several adjacent cable cores.
  • the insulation sheath is formed in three layers.
  • one of the layers of the insulation sheath is made of PTFE and in particular sintered. This allows a particularly robust and effective insulation of the cable core.
  • the sintering is then preferably after the application of the PTFE layer and before the application of another layer.
  • the second layer is then preferably made of PFA as a material with a different dielectric constant.
  • first a PTFE layer is applied as banishing and then a PFA layer is extruded.
  • two PTFE layers are applied to each other, in particular each banded and sintered, wherein one of the PTFE layers is made of a modified PTFE.
  • a PFA layer generally forms an outermost layer of the insulation jacket and a PTFE layer forms a layer disposed within the PFA layer.
  • the conductor is surrounded by a conductor insulation, which is then interrupted in particular also at the separation points.
  • the conductor insulation allows in particular an improved application of the insulation sheath.
  • the conductor insulation is also removed at least at the conductor ends in order to realize a particularly good hold of the respective conductor end in the adapter element or on the intermediate piece.
  • the conductor insulation is preferably chosen such that there is a particularly good connection with the insulation jacket and in particular also a possibly existing sleeve. Therefore, the conductor insulation is preferably made of PFA.
  • connection of the conductor ends by means of a connector regularly leads to an undesired thickening being formed in the region of the connection point.
  • the common insulation jacket there is preferably essentially no additional thickening in the region of the intermediate piece.
  • Due to the configuration with the common insulation jacket a cable core with substantially the same diameter is preferably realized, also in the region of the separation points.
  • the intermediate piece and the conductor are aligned in the longitudinal direction. This results in particular with respect to the diameter particularly compact design of the cable core.
  • the spacer builds advantageously Not enough, which in particular the cable is easier to handle. Since the conductor transversely to the longitudinal direction typically has a circular cross-sectional profile, the intermediate piece is suitably cylindrical.
  • the intermediate piece is made of an insulating material, for example of a plastic material (for example PFA, FEP, MFA, PTFE or aramid). In the cable core partial discharges between the intermediate piece facing conductor ends are prevented.
  • a plastic material for example PFA, FEP, MFA, PTFE or aramid.
  • the intermediate piece is made of a ceramic, which is characterized in particular by a good partial discharge resistance.
  • the material used is preferably transparent, which in particular facilitates visual / visual quality control of the connection.
  • the intermediate piece preferably has a length in the range of about 3 to 10 mm, whereby in particular optimum efficiency of the overall arrangement is achieved. In the alternative variant described above, however, the intermediate piece is significantly longer and in particular has a length in the range of one or more meters.
  • the intermediate piece on a lateral surface with a wave-shaped profiling which in particular creepage currents are reduced from one to the other end of the conductor via the intermediate piece or completely suppressed.
  • the partial discharge resistance is improved.
  • the partial discharge safety is in particular further improved by the fact that the intermediate piece is formed with the conductor ends while avoiding formation of air inclusions. This high partial discharge safety is achieved on the one hand in particular by a suitable choice of material of the intermediate piece, preferably ceramic. By using in particular a prefabricated intermediate piece, these can already be subjected to a quality control in advance.
  • the intermediate piece In contrast to a method in which the intermediate piece is formed by an injection process directly to the connection of the conductor ends, can therefore be reliably excluded in the present case - even when using spacers made of plastic - that the partial discharge safety is reduced, for example due to air pockets in a poor injection process.
  • the intermediate piece has a first end face and the conductor end has a second end face facing this first end face.
  • at least the first end face is formed round. This is understood in particular to mean that the first end face is circular, in particular in a plane perpendicular to the longitudinal direction. Such a round configuration is particularly advantageous in terms of the electrical properties of the intermediate piece, that is, in particular its insulating effect here.
  • the first and the second end face are each provided with a profile.
  • the profile is advantageously formed directly by the separation process.
  • the profile is formed by subsequent processing.
  • a suitable dome is applied to the conductor end, that is, the conductor end is verkuppt.
  • this tip is made of metal and soldered, for example, or welded to the conductor end. If only one surface provided by the end faces is available for connecting the intermediate piece to the conductor ends, the surface is enlarged by a suitable profile, thereby improving in particular the stability of the connection.
  • the end faces are round.
  • the first end face is convex and the second end face is complementary thereto concave or vice versa.
  • at least the conductor end is configured edge-free, that is, in particular, that the conductor end in a cross-section in the longitudinal direction has no or only rounded edges.
  • the edge has a radius of curvature that does not fall below a predetermined by field calculations minimum radius of curvature.
  • the radius of curvature is greater than 0.2 mm.
  • an edge results in particular at the transition from the second end face to the lateral surface of the conductor.
  • An edge-free configuration results in particular in an increased partial discharge resistance of the cable core in the region of the intermediate piece.
  • any edges avoided at the end of the conductor by the second end face is round and with respect to the conductor outwardly curved, that is in particular as a convex hemisphere surface.
  • a corresponding hemispherical conductor end is formed, which is preferably surrounded by the complementary formed intermediate piece.
  • the dome is suitably made of metal, in particular of the same material as the head.
  • a conical configuration of the conductor end in which the second end face is designed in accordance with a conical or frusto-conical shape.
  • any edges are expediently rounded.
  • a further embodiment is suitable, in which the second end face is circular and in particular has rounded edges in the longitudinal direction.
  • first and the second end face are configured similarly to a plug-in coupling.
  • the conductor is formed as a hollow wire with a longitudinally extending cavity.
  • the use of a waveguide advantageously saves material, and on the other hand, this results in a particularly circular opening at the conductor end.
  • a suitably shaped intermediate piece is used.
  • connection is improved, for example, by a press fit and / or suitably applied profiles.
  • the extension has a thread and is screwed into the complementary recess.
  • the conductor end and the intermediate piece are glued together or welded.
  • a strain relief is introduced into the cavity of the conductor designed as a waveguide.
  • the intermediate piece in the longitudinal direction on a continuous cavity and the strain relief is performed similar to the insulating jacket of the finished cable core continuously, whereby in particular the tensile strength of the cable core is improved.
  • the intermediate piece is designed as a hollow cylinder.
  • the intermediate piece is formed by means of an injection molding process between two conductor ends to be connected.
  • an extension protruding into the cavity is formed by the injection molding, which extension in particular improves the stability of the connection.
  • the injection molding is carried out such that the intermediate piece and the conductor are aligned.
  • the conductor ends are welded to the intermediate piece, for example.
  • the intermediate piece is advantageously metallized on the front side.
  • this makes it possible to achieve a particularly stable connection by forming enamelling.
  • the separate conductor has at least partially on its end face a particular annular coating of nickel. This makes it possible in particular to connect an aligned with the conductor intermediate piece of ceramic by means of enamelling with the end face, preferably to be welded.
  • an intermediate piece made of ceramic, in particular a low-melting glass is cast or pressed against the conductor end.
  • the intermediate piece is advantageously severed, in particular transversely to the longitudinal direction.
  • the intermediate piece is merely notched.
  • One or more score or separation points are provided.
  • the intermediate piece is therefore preferably formed generally as a member with low torsional or bending stiffness. This makes it possible, in particular, to prevent damage to the cable core by torsional forces, such as, for example, when stranding a cable. number of cable cores occur.
  • the cable core is in particular easier to unroll and easier to transport.
  • the intermediate piece is expediently designed as a wire end cap (or end sleeve) and the head end is seated in a frontally introduced into the intermediate piece recess.
  • This is for example cylindrical conical or hemispherical.
  • either only a single wire end cap is provided, which is arranged between two conductor ends and is mounted on one of the conductor ends, or there are provided several wire end caps, preferably two, which are each mounted on a conductor end.
  • the core caps form in particular a separate intermediate piece with the advantages already mentioned above.
  • the conductor end is suitably designed to be complementary to the recess.
  • the conductor end is designed round, whereby in particular the partial discharge resistance is improved.
  • the wire end cap is in particular made of a conductive material and electrically conductively connected to the respective conductor end.
  • the wire end cap comprises a front part and a collar extending from the latter, in particular sleeve-shaped collar, collar, or jacket.
  • the conductor end is connected by means of a press fit with the wire end cap. This type of connection is particularly easy to perform and very stable.
  • the wire end cap is soldered, welded, sintered, crimped or pinched on the conductor end, for example.
  • the recess of the wire end cap is preferably at least partially metallized, for example, provided with a nickel layer.
  • the wire end cap is glued to the conductor end, for example by means of a polyimide adhesive.
  • the adhesive is preferably insulating.
  • the bond is suitably in addition to one of the above mentioned connection forms executed.
  • the collar has a number of teeth or clamps.
  • a squeezing the wire end cap on the conductor end is simplified.
  • the wire end cap is connected to the conductor end by a thermal aftertreatment, for example shrunk onto the end of the conductor similar to a heat-shrinkable tube or fastened by means of a thermosetting adhesive.
  • the insulating jacket is suitably made thinner in the region of the wire end cap, in particular to ensure a uniform cable core diameter.
  • the radius of the conductor in the region of the conductor end is reduced such that the wire end cap is aligned with the remaining part of the conductor.
  • the radius of the conductor at the end of the conductor is reduced by turning, milling or etching.
  • the recess has a cylindrical and profiled inner wall. For example, these teeth or barbs, which in particular a pull-out protection is realized.
  • the wire end cap on the inner wall has an internal thread, whereby the conductor end is simply and stably connected by screwing with the intermediate piece.
  • the conductor end has a substantially smooth lateral surface and the thread is self-tapping.
  • the intermediate piece is particularly accurate to the end of the conductor
  • wire end cap can also be transferred mutatis mutandis and generally to an intermediate piece not designed as a wire end cap.
  • the intermediate piece is designed in the manner of a sleeve, that is, similar to two connected wire end caps.
  • the above-mentioned developments and advantages with respect to a trained as a wire end cap adapter are then mutatis mutandis transferred to such an intermediate piece designed as a sleeve.
  • the intermediate piece in each case has a thread on the end faces thereof, mit- Tels the intermediate piece is screwed onto one end of each conductor.
  • the threads are cut in opposite directions of rotation, which facilitates the assembly of the intermediate piece.
  • an adapter element is attached to the intermediate piece on the front side to form a prepared intermediate piece.
  • the adapter element is a conductor piece similar or identical to the conductor used for the cable core.
  • the conductor and the adapter element are made of copper, for example.
  • the conductor end and the intermediate piece are advantageously connected to one another by means of a welding process, in particular by means of a cold welding process.
  • the object is further achieved by a cable, in particular a so-called inductor cable with a plurality of cable cores, as described above.
  • several groups of cable cores are formed, in particular two groups, wherein the intermediate pieces of the cable cores of a group are each arranged at the same axial length.
  • the intermediate pieces of the cable cores of the two groups are therefore offset in the longitudinal direction to each other and preferably exactly half a distance between two successive spacers in a respective cable core.
  • the spacers are preferably arranged in all cable strands in a fixed, periodically recurring distance.
  • intermediate pieces expediently an intermediate piece length corresponding to at least 0.5%, preferably at least 1% and more preferably at most 4% of a section length of the ladder.
  • the section length is in this case the length of a conductor section and approximately corresponds to the above-mentioned distance measure.
  • the entire inductor cable is preferably formed by a plurality, in particular three sub-cables, each consisting of several cable cores.
  • the cable and in particular each sub-cable consists of several wire bundles, which in turn consist of a plurality of individual cable cores.
  • a plurality of wire bundles in particular seven wire bundles around a center strand, in particular for strain relief, arranged.
  • Each core bundle in turn, preferably consists of several layers of individual cable cores, which are preferably also arranged around a center strand, in particular also in turn for strain relief.
  • several cable cores are stranded together.
  • Such a cable with stranded cable cores is particularly easy to manufacture.
  • such a cable is particularly easy to transport.
  • such a cable is easy to install.
  • To form the wire bundle several layers of cable cores are stranded with one another and, in particular, around a strain relief (for example made of aramid), advantageously in an SZ stranding.
  • an inner layer comprises six cable wires and an outer layer twelve cable wires.
  • Several such wire bundles, for example, seven pieces are then stranded together for another strain relief and form a sub-cable.
  • Several such sub-cables for example, three pieces are then stranded together to form the induction cable.
  • the direction of impact is set appropriately, for example, such that two consecutive stranding form an SZ stranding.
  • the induction cable has a capacitance value which is advantageously adjustable.
  • this capacitance value can be adjusted by a suitable choice of the pitch.
  • a number of coats or tapings are suitably provided.
  • one or more coats are provided after each sub-step in the manufacture of the cable.
  • the cable cores, the core bundles and the sub-cables are preferably directly stranded together and only one sheath is finally applied to the summary of the sub-cable to the induction cable.
  • a plurality of sub-cables are connected to the induction cable, in particular stranded and provided with a particular trained as banding sheath so that the induction cable in cross-section to the longitudinal direction has a triangular profile with rounded corners.
  • the induction cable is in a preferred embodiment in cross-section in particular not circular.
  • such an induction cable is easier to lay. Namely, such induction cables are usually inserted or retracted in pre-routed pipes. Due to the non-circular configuration of the cable, in particular with a triangular cross-sectional profile with rounded corners, easy insertion of the cable into such tubes is possible with only little friction. In principle, it is also possible to dispense with the outer casing, which thus surrounds the three component cables. The total of three sub-cables are in the corners of an imaginary triangle.
  • a number of cable cores are present as bundles, that is, not stranded with each other.
  • a number of load straight in the longitudinal direction that is in particular not spirally guided.
  • the cable cores of a wire bundle are bundled and a number of such wire bundles are in turn stranded together. In this way it is possible to manufacture the induction cable in a simplified manner and in particular to provide a certain degree of stranding at the same time.
  • a number of cable cores in the manner of a ribbon cable designed such that these cable cores have a common applied on the conductor insulation jacket are combined into a ribbon cable by means of an insulation applied together thereon. That is, the ribbon cable is made similar to a number of bundled cable cores.
  • a strain relief is provided as a core around which the ribbon cable is banded.
  • ribbon cables are arranged in particular in several layers by means of banding to form a cable or a partial cable.
  • a six-core ribbon cable is banded around a strain relief and a twelve-core ribbon cable around the six-core ribbon cable.
  • the two ribbon cables are suitably wound similar to a SZ stranding, that is, they run in opposite directions of rotation to each other.
  • the cable is connected in particular to a power source such that a current flows in the cable and a voltage is applied.
  • the power source is typically an AC power source and the power and voltage are at a frequency.
  • the cable has a sensor module, with at least one sensor for determining at least one value of an operating parameter of the cable.
  • operating parameters are understood as meaning, for example, the current, the voltage and / or the frequency.
  • Another operating parameter is, for example, a temperature measured in the cable.
  • the induction cable is regularly inserted into a reservoir (or generally in the ground), for example in an oil sands field or buried in this.
  • a laid in the reservoir pipe is provided, in which the induction cable is retracted or inserted.
  • the condition of the reservoir is characterized by one or more environmental parameters, such as temperature, density, viscosity or conductivity of the reservoir.
  • a parameter can assume different values at different points in the reservoir.
  • the or the sensor modules are additionally or alternatively designed to determine at least one value of such an environmental parameter.
  • the sensor module is equipped to perform seismic measurements with an acoustic signal transmitter and a microphone and performs seismic measurements at predetermined time intervals. Since the sensor module suitably has a position which is substantially unchanged in time, a time and position-resolved characterization of the reservoir and its state is possible in particular as a result.
  • Different sensors or sensor modules are preferably integrated in the cable for the different parameters.
  • the sensor module additionally comprises control electronics, in particular in order to evaluate the determined values.
  • the control electronics generates advantageous control and / or warning signals, for example, in case of a defect in the cable to interrupt its power supply and to prevent further damage.
  • the sensor module and / or the control electronics are suitably connected to a central evaluation unit, for example a computer.
  • a central evaluation unit for example a computer.
  • the cable has a data line, which in particular serves to forward data determined by means of one or more sensor modules.
  • the induction cable comprises at least one optical waveguide, which is designed, for example, for data transmission and / or as a temperature sensor.
  • the optical waveguide is suitably inserted directly in the manufacture of the induction cable, for example, stranded together with the cable cores. Alternatively, the optical waveguide is guided along a strain relief or inserted instead of such.
  • an energy supply of the sensor module and / or the control electronics is realized such that energy is taken from the induction field generated by the induction cable.
  • the cable core has electronics, in particular for short-circuiting of partial discharges at the conductor ends.
  • the electronics are designed, for example, as a resonant circuit, high-pass filter or bandpass filter.
  • the electronics are electrically connected to the two conductor ends.
  • such electronics are provided for each opposing pair of conductor ends.
  • the electronics can be switched on and off by a user. By means of the electronics, it is possible in particular to improve the partial discharge resistance of the induction cable.
  • partial discharges are short-circuited by means of the electronics.
  • a sheath-free conductor is provided which is periodically separated at predetermined length positions or is such that two spaced by a gap conductor ends are formed.
  • a conductor in particular provided as a raw wire, is separated recurrently.
  • a separation takes place for example by means of a cutting or punching process.
  • an intermediate piece, in particular made of an insulating material is introduced, with which the conductor ends are connected such that they are opposite each other in the longitudinal direction.
  • the conductor and the intermediate piece to form the cable core are provided together with a continuous insulating jacket. This is for example extruded or applied in the form of a band.
  • a sheath-free conductor is understood to mean a raw conductor, for example a solid raw wire, a stranded conductor or even an enameled wire, which is free of a conductor sheath, that is to say free of an extruded or wound insulation sheath.
  • a conductor strand is obtained, which is composed of a plurality of individual conductor sections with in particular identical length, which are connected to each other via the intermediate pieces.
  • the conductor strand has sufficient mechanical tensile strength in order to further treat it for further process steps, similar to a conventional raw wire, and to apply the continuous insulation jacket, for example, by an extrusion process or by banding.
  • air pockets are preferably avoided, whereby the partial discharge safety is improved.
  • a particularly automated quality assurance procedure is provided, which is suitable for detecting air pockets.
  • an ultrasound or X-ray method is provided, which is suitable for detecting air pockets.
  • an optical method is preferably used, such as an image processing method by means of a camera operated in bright and / or dark field illumination.
  • a number of juxtaposed conductor strands that is provided by conductors provided with spacers together with the insulation sheath in the manner of a ribbon cable, for example by an extrusion process.
  • the conductors are arranged such that only every second conductor is interrupted at a first predetermined length position of the ribbon cable. At a second longitudinal position following in the longitudinal direction, the conductors which are not interrupted at the first longitudinal position are then interrupted.
  • a suitable for forming an induction cable overlap of predetermined by the separation points conductor sections is ensured in the longitudinal direction.
  • the ribbon cable for the formation of separation points Since for the formation of an induction cable at a predetermined length position typically only every second conductor is severed, in an alternative embodiment in the ribbon cable for the formation of separation points, a number of sections cut out, for example, punched that at a predetermined length position, only every second conductor and a this assigned section of the insulation are separated out. Due to the remaining common insulation, the separation points are still correctly positioned relative to each other.
  • the separation is preferably carried out such that the intermediate pieces used at a predetermined length position in the finished, that is, in particular in a stranded with a certain lay length cable continue to be present at the same length position.
  • the sections are therefore staggered suitably offset taking into account the lay length.
  • the sections are punched non-offset, whereby the intermediate pieces are present at the predetermined length position, in particular in a bundling of cable wires to wire bundles as described above, for example.
  • the cut-out sections are provided with suitable intermediate pieces, for example in one of the above-mentioned embodiments.
  • the intermediate pieces are each formed by means of an injection molding process.
  • the spacers are connected to the insulating jacket, for example, sintered or vulcanized, whereby a particularly strong connection is made.
  • the conductor - for example, when using a raw wire - is separated at predetermined length positions, that from this a section is cut out with a certain length.
  • the section is punched out of the ladder.
  • the section is cut out, for example by means of a water jet or laser cutting process. This simplifies the formation of the conductor ends to the effect that a predetermined distance between them does not have to be subsequently set in an additional process step, but is produced directly by the length of the cut-out section. In other words, an adjustment of the distance does not take place only after the separation, but already by the separation process itself.
  • the length of the cut-out section is suitably set as a function of the operating parameters of the cable core, such as voltage, current and / or frequency.
  • the intermediate piece is separated after joining at a separation point in at least two sections, in particular transversely to the longitudinal direction.
  • the intermediate piece is merely notched. This advantageously forms a separate intermediate piece with the advantages already mentioned.
  • the structure of the cable consists of several wire bundles, preferably single layers arranged in layers,
  • Fig. 3 shows a further cable core in longitudinal section, with a prepared
  • FIG. 6 shows a further cable core in a longitudinal section, comprising a conductor designed as a hollow wire,
  • FIG. 7 shows a further cable core in longitudinal section, with a long intermediate piece
  • Fig. 9 shows a cable in cross section
  • FIGS. 1 a to 1 c The production of a cable core 2 in a longitudinal sectional view is shown in FIGS. 1 a to 1 c.
  • 1 a shows a conductor 4 formed as a raw wire which is separated at predetermined length positions 6 to form a gap 8.
  • a punching tool 10 is provided with a punching direction S, the punched out of the conductor 4 to form two separation points 12, a portion 14 having a predetermined length L, wherein two conductor ends 1 6 are formed.
  • 1 b shows the conductor ends 1 6 with an intermediate piece 18 arranged between them. This has two end faces 20 with a predetermined distance A from one another, this being expediently equal to the one shown in FIG. separated length is L1.
  • the conductor ends 1 6 are connected to the intermediate piece 18, for example, welded.
  • the intermediate piece 18 and the conductor 4 each have the same diameter, so they are aligned with each other.
  • a conductor strand similar to a raw wire is formed, which is quasi provided as an endless strand, so called meterware and used, for example, for the subsequent process steps and rolled up on a drum if necessary.
  • the conductor strand is composed of a plurality of conductor pieces, in particular the same length, which are each connected to an intermediate piece 18.
  • the respective conductor 4 typically has a diameter in the range of a few millimeters, in particular 1 to 3 mm. It is in particular a solid wire, in particular copper wire. This is preferably provided with a coating, for example nickel coating or silver coating. The layer thickness is in this case a few micrometers, for example 1 to 1, 5 ⁇ .
  • the intermediate piece 18 has a length in the range of a few millimeters, for example in the range of 3 to 10 mm and in particular of 5 mm. Accordingly, the distance between the opposite conductor ends 1 6, the length of the intermediate piece 18.
  • the intermediate piece 18 is formed in the embodiment as a cylindrical intermediate piece.
  • the distance between two longitudinally successive intermediate pieces 18 and thus the length of a respective conductor piece is typically in the range of several 10 meters, for example in the range of 50 m or even a multiple thereof, for example in the range of about 100 m.
  • the spacers 18 are spaced apart in such a defined grid with this grid length to each other.
  • the total length of such a Cable core 2 is in the range of several hundred meters to a few kilometers.
  • an insulating jacket 22 is applied, which is here alsext- rudged from a plastic.
  • the insulation jacket 22 along the entire cable core 2 has a constant diameter D1, in particular in the region of the intermediate piece 18th
  • FIGS. 2 to 6 show schematically another embodiment of the cable core 2 in a longitudinal sectional view. Shown is in each case a section of the cable core 2 in the region of the intermediate piece 18 which is in the intermediate space 18.
  • the intermediate piece 18 shown in Fig. 2 is made in one piece and substantially cylindrical, with a lateral surface 24 which is provided with a wave-shaped profile. As a result, leakage currents are avoided and the partial discharge safety of the cable core 2 is increased. Furthermore, the intermediate piece 18 is aligned with the conductor 4.
  • the end faces 20 are concave in the embodiment shown here. Each of the two end faces 20 is associated with an end face 21 of the conductor ends 1 6, which are correspondingly complementary, that is, here convex.
  • the end faces 20 are metallized and welded to the respective conductor end 1 6.
  • the intermediate piece 18 is made of a ceramic in the embodiment shown here.
  • the intermediate piece 18 is made of plastic.
  • the intermediate piece 18 is designed as an injection molded part and formed by means of a suitable injection mold directly between the two conductor ends 1 6. As a result, it is expediently possible to manufacture the intermediate piece 18 accurately.
  • FIG. 3 shows an alternative embodiment of the cable core 2, with a prepared intermediate piece 18, at whose end faces 20 each have an adapter element. 19 is attached, which is designed here as a conductor piece and in particular made of the same material as the conductor 4.
  • a prepared intermediate piece 18 is formed.
  • the adapter element 19 is in particular a few millimeters long, for example 1 to 5 mm. It preferably consists of the same or at least similar material as the conductor 4.
  • FIG. 4 shows an alternative intermediate piece 18, which here comprises two wire end caps 26.
  • the intermediate piece 18 shown here is separated at a separation point 28.
  • the separation can be realized either directly by the use of two wire end caps 26 or alternatively by an intermediate piece 18 designed as a sleeve and severed after connection to the conductor ends 16.
  • the end caps 26 each have a head 30, which in particular includes the end face 20. From the head 30 extends in the longitudinal direction R, an annular collar 32. This has on its inner wall 34 has a profiling, which is a thread here. Furthermore, the collar 32 rotates around a cylindrical recess having a predetermined depth T.
  • the conductor ends 16 have a reduced diameter D2 over a length L2, which expediently corresponds to the depth T, and are screwed into the wire end cap 26.
  • the recess is conical and the conductor ends 16 are correspondingly also formed conically shaped complementary thereto.
  • the heads 30 of the end caps 26 are in the embodiment shown here to each other, the insulation jacket 22 is carried out consistently.
  • the two wire end caps 26 are connected to each other, for example, glued or welded.
  • einitzenden conductor ends 1 6 can be additionally glued or welded.
  • FIG. 5 A further embodiment is shown in FIG. 5.
  • the intermediate piece 18 is designed as two wire end caps 26, which are placed on the conductor ends 1 6 and fixed by means of a press fit. For this purpose, the respective conductor end 1 6 is cooled and inserted into the end cap 26.
  • the end cap 26 has a profiled inner wall 34 and / or a profiled end face 20, which is developed in accordance with one of the above-mentioned embodiments.
  • the wire end cap 26 has a diameter D3 which is greater than the diameter D4 of the conductor 1 6. So that the intermediate piece 18 does not build up, the insulating jacket 22 is made thinner in the region of the intermediate piece 18.
  • the conductor 4 is formed as a hollow wire with a longitudinally extending R cavity 4a. This has transversely to the longitudinal direction of an inner diameter D5.
  • the intermediate piece 18 is inserted by means of suitably formed extensions 18 a in the cavity 4 a.
  • the extensions 18a have a thread or another profiling in the radial direction, that is to say on a lateral surface bearing against the hollow space 4a, in order to improve the stability of the connection.
  • the cavity 4a is filled with a strain relief, which is advantageously materially connected to the extensions 18a.
  • FIGS. 7 and 8 a preferred variant of the cable core 2 is shown, in which the intermediate piece 18 is designed as a long intermediate piece 18. This is similar to that in Fig. 3 by means of an adapter element 19 connected to the conductor end 1 6 and is thus formed in particular as a prepared intermediate piece 18.
  • a complete ladder section 4 'and an adjoining intermediate piece 18 are shown in FIG. 7.
  • the intermediate piece 18 has at its ends in each case a sleeve-like adapter 19, for connecting in FIG. 8, only one length position 6 is shown, ie only one of two ends of the intermediate piece 18, which is connected to the conductor end 16 via the adapter element 19; an analogous connection takes place at the other end, not shown here.
  • the conductor 4 is divided into conductor sections 4 ', each having a section length L3, which corresponds to the distance between two conductor ends 16 of a conductor section 4'.
  • the intermediate piece 18 has a certain intermediate length Z, which corresponds to about 1 to 4% of the section length L3. With a section length L3 of about 100 m, the intermediate piece 18 is then for example about 2 m long. In this way, a production-related offset of a plurality of intermediate pieces 18 is compensated at a separation point 12. In this case, an overlap of the long intermediate pieces 18 across the longitudinal direction R of the cable 2 is ensured by the intermediate piece length Z.
  • the intermediate piece is also designed here as a flexible, tensile element and comprises a tensile core 18b made of aramid and a surrounding the core 18b insulating sheath 18c made of PFA.
  • the adapter element 19 is formed in FIGS. 7 and 8 as a brass sleeve into which the intermediate piece 18 and the conductor end 16 of the conductor section 4 'are inserted on the end side.
  • the entire assembly is surrounded by a sleeve 35 which is formed as an injection molded part and preferably made of PFA.
  • the sleeve 35 surrounds the adapter element 19 and the attached conductor end 1 6 completely.
  • the sleeve 35 also fills the gusset formed by the adapter element 19 with the conductor section 4 'and the intermediate piece 18.
  • the insulation jacket 22 is finally applied around this overall arrangement, which is embodied in the embodiments in FIGS. 7 and 8 in a manner not shown in detail in three layers, namely with an inner banding made of modified PTFE, an applied on this bandage Further banding of PTFE and an outer layer of extruded PFA, wherein the two bandings are additionally sintered.
  • a further insulating layer 22 'of PFA is additionally disposed within the insulation 22.
  • the conductor section 4 ' is surrounded by an additional conductor insulation 33, which however is omitted at the conductor ends 1 6.
  • the cable cores 2 of FIGS. 7 and 8 are then preferably produced such that the conductor 4 is first divided into a plurality of conductor sections 4 'and an adapter element 19 is placed on the conductor ends 16 formed in each case. Subsequently, in the respective remaining end of an adapter element 19, a long spacer 18 is inserted, which is then arranged between the two conductor ends 1 6. The adapter element 19 is then in particular squeezed in order to fix the respective conductor end 1 6 and the intermediate piece 18 in it. Subsequently, the respective adapter element 19 is encapsulated with PFA to form the sleeve 35. The entire assembly is optionally surrounded lengthwise with an insulating layer 22 'of PFA. Finally, the continuous insulation jacket 22 is applied. For this purpose, first a single or double banding with PTFE, which is then sintered; Finally, an outermost layer of PFA is extruded.
  • each of the sub-cables 38 comprises six wire bundles 42 stranded around a strain relief 40.
  • Each of these wire bundles 42 in turn has eighteen cable cores 2 arranged around a strain relief 44.
  • the core bundle 42 has an inner layer 46 comprising six cable cores 2 and an outer layer 48 comprising twelve cable cores 2.
  • the inner layer 46, the outer layer 48, the partial cable 38 and the entire cable 36 are preferably each surrounded by an additional jacket 50, which is for example extruded or designed as a band.
  • the inner layer 46 and / or the outer layer 48 are each formed as a ribbon cable with six or twelve conductors 4 and wrapped around the strain relief 44 in the manner of a Band istsvons. As a result, the production cost of the wire bundle 42 and thus in particular the entire cable 36 is reduced.
  • the cable 36 shown in FIG. 9 additionally has a sensor module 52 with a sensor 54.
  • each of the cable cores 2 is subjected to a current and a voltage at a predetermined frequency.
  • the sensor 54 is then, for example, a Hall sensor, by means of which the sensor module 52 monitors the induction field.
  • a number of functional lines are provided in the cable 36, for example, temperature sensors designed as optical waveguides. These are then connected to one or more sensor modules 52.
  • FIG. 10 An alternative embodiment of the cable according to FIG. 9 is shown in FIG. 10.
  • the outer jacket 50 surrounding the three sub-cables 38 is designed as a banding.
  • the resulting cross-sectional profile of the cable is thereby a triangle with rounded corners.
  • the individual core bundles 42 are each formed as stranding elements with a 1-6-12 stranding of individual elements.
  • the central strand is designed as a strain relief 44.
  • the core bundle 42 produced in this way has, for example, one
  • Diameter in the range of about 8 to 15 mm, in particular of about 12 mm.
  • the individual sub-cables 38 are again formed as Verseilverbund consisting of the central strain relief 40 and six stranded strand bundles 42.
  • This strand composite is in the exemplary embodiment, but not necessarily surrounded by a jacket which, for example, as a sprayed, extruded jacket 50 or as a banding example by means of a Polyester tapes is formed.
  • This partial cable 38 preferably has a diameter in the range of a few centimeters, for example in the range of 2.5 to 6 cm and in particular in the range of about 4 cm.
  • a central strain relief wire is expediently additionally introduced in a manner not shown.
  • the maximum width of the cable 36 ie in the case of FIG. 9 the diameter and in the case of the triangular configuration according to FIG. 10 a leg length of the isosceles triangle, is again several centimeters, in particular approximately 6 to 12 cm and preferably approximately 8 cm.
  • the three sub-cables 38 are in turn stranded together.
  • Both cable types according to FIGS. 9 and 10 are expediently still surrounded by a jacket 50, which is formed by means of an extrusion method. Conveniently, it has a shell thickness in the range of a few millimeters, in particular in the range of 2.5 to 5 mm.
  • the trained cable 36 has a length preferably of several 100 meters up to a few kilometers.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kabelader (2) für ein Kabel (36), insbesondere für ein Induktionskabel, mit mehreren derartigen Kabeladern (2), die einen Leiter (4) aufweist, der in Längsrichtung (R) an vorgegebenen Längenpositionen (6) an mehreren Trennstellen unter Ausbildung zweier Leiterenden (16) unterbrochen ist, wobei zur Verbindung der Leiterenden (16) ein isolierendes Zwischenstück (18) vorgesehen ist, an welchem die Leiterenden (16) beidseitig angeordnet sind. Die Kabelader (2) ist dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter (4) und das Zwischenstück (18) zur Ausbildung der Kabelader (2) gemeinsamen von einem durchgehenden Isolationsmantel (22) umgeben sind. Ein bevorzugtes Konzept sieht vor, ein jeweiliges Zwischenstück (18) mittels zweier Adapterelemente (19) zwischen zwei Leiterenden (16) anzuordnen. Ein anderes bevorzugtes Konzept sieht vor, ein jeweiliges, insbesondere keramisches Zwischenstück (18) direkt mit zwei Leiterenden (16) zu verbinden. Desweiteren betrifft die Erfindung ein Kabel (36), mit mehreren solcher Kabeladern (2), sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Kabelader (2) für ein Kabel (36).

Description

Beschreibung
Kabelader für ein Kabel, insbesondere ein Induktionskabel, Kabel und Verfahren zur Herstellung einer Kabelader
Die Erfindung betrifft eine Kabelader für ein Kabel, insbesondere für ein Induktionskabel, mit mehreren derartigen Kabeladern, die jeweils einen Leiter aufweisen, der in Längsrichtung an vorgegebenen Längenpositionen an mehreren Trennstellen unter Ausbildung zweier Leiterenden unterbrochen ist, wobei zur Verbindung der Leiterenden ein isolierendes Zwischenstück vorgesehen ist, an welchem die Leiterenden beidseitig angeordnet sind. Desweiteren betrifft die Erfindung ein Kabel, mit mehreren solcher Kabeladern, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Kabelader für ein Kabel.
Ein derartiges Kabel dient insbesondere zur Verwendung als ein sogenanntes Induktionskabel (alternativ auch Induktor genannt) zur Ausbildung eines oder mehrerer Induktionsfelder. Das Kabel 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 nachfolgend beschriebene Kabel 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 Trenn- stellen 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 Aderende, das heißt insbesondere auch ein Teil des Isolationsmantels umgriffen ist.
Die Verbinder weisen daher einen größeren Durchmesser als die Kabelader auf und bauen entsprechend stark auf, führen also zu einer Verdickung der Kabelader im Bereich der Trennstellen.
Zur Verbesserung der Stabilität der Kabelader ist weiterhin bekannt, dass die verbundenen Aderabschnitte und die Verbinder mit einer gemeinsamen Bandierung versehen werden. Das heißt, es ist eine zusätzliche Schicht aufgebracht, wodurch der Fertigungsaufwand erhöht ist. Desweiteren ist auch der Durchmesser der Kabelader vergrößert und folglich die Flexibilität verringert, wodurch ein Aufrollen zwecks Transport eines aus solchen Kabeladern gebildeten Kabels erschwert ist.
Zur Herstellung einer solchen Kabelader wird eine Rohader fortlaufend einer Bearbeitungsmaschine zugeführt und dort wiederkehrend an den vorgegebenen Längenpositionen an einer jeweiligen Trennstelle getrennt, so dass an der Trennstelle die zwei Aderenden vorliegen. Diese werden in Kabellängsrichtung ausei- nandergezogen und wieder mit dem Verbinder verbunden. Das heißt, diese müssen zum Einstellen des Abstandes kurzzeitig mit unterschiedlichen Fördergeschwindigkeiten von der Bearbeitungsmaschine gefördert werden. Zusätzlich ist dabei eine Überwachung des Abstandes nötig, um zu gewährleisten, dass auch tatsächlich der vorgegebene Abstand eingestellt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Kabelader anzugeben, die möglichst kompakt und einfach zu handhaben ist. Desweiteren soll ein Kabel basierend auf der vorgenannten Kabelader angegeben werden. Zusätzlich soll ein verbessertes Verfahren zur Herstellung einer Kabelader angegeben werden, das weiterhin zur Herstellung der genannten, verbesserten Kabelader geeignet ist.
Die auf die Kabelader gerichtete Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Kabelader mit den Merkmalen des Anspruches 1 . Vorteilhafte Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Varianten sind Gegenstand der Unteransprüche.
Hierzu ist vorgesehen, dass eine Kabelader für ein mehrere derartige Kabeladern umfassendes Kabel einen Leiter aufweist, der in Längsrichtung an vorgegebenen Längenpositionen an mehreren Trennstellen unter Ausbildung zweier Leiterenden unterbrochen ist. Insbesondere ist die Kabelader zur Verwendung für ein Induktionskabel mit mehreren derartigen Kabeladern vorgesehen. Zur Verbindung der Leiterenden ist dabei ein isolierendes Zwischenstück vorgesehen, an dem die Leiterenden beidseitig angeordnet sind. Weiterhin sind der Leiter und das Zwischenstück zur Ausbildung der Kabelader gemeinsamen von einem durchgehenden Isolationsmantel umgeben. Hierdurch ist insbesondere eine für ein Induktionskabel geeignete Kabelader realisiert. Mittels des durchgehenden Isolationsmantels werden insbesondere eine gute Stabilität sowie Zugfestigkeit der Kabelader erzielt. Vorteilhafterweise dient der Isolationsmantel sowohl zur elektrischen Isolation des Leiters in radialer Richtung als auch zur Verbindung einer Anzahl von durch Trennstellen getrennten Leiterabschnitten. Dadurch ist der Aufbau der Kabelader vereinfacht. Vorteilhafterweise ist dadurch der Fertigungsaufwand für eine solche Kabelader reduziert. Unter gemeinsamem, durchgehendem Isolationsmantel wird hierbei verstanden, dass der Isolationsmantel insbesondere direkt auf den Leiter aufgebracht ist und durchgehend über das Zwischenstück geführt ist. Herstellungstechnisch äußert sich dies darin, dass zunächst lediglich der elektrische Leiter bereitgestellt wird und das Zwischenstück eingefügt wird, bevor anschließend der Isolationsmantel über den dadurch gebildeten Leiterstrang, bestehend aus einzelnen Leiterabschnitten und den dazwischen angeordneten Zwischenstücken, gebracht wird. Im Unterschied zum Stand der Technik erfolgt also kein Durchtrennen einer Kabelader mit anschließendem Verbinden der Aderenden mittels eines Verbinders. Unter Kabelader wird allgemein ein von einem Adermantel umgebener Leiter verstanden. Beim Stand der Technik wird daher ein von dem Adermantel umgebener Leiter durchtrennt und anschließend über den Verbinder wieder verbunden. An den Leiterenden, die über das Zwischenstück miteinander verbunden sind, ist daher kein zusätzlicher Adermantel zwischen dem Isolationsmantel und dem eigentlichen Leiter angeordnet.
Unter Adermantel wird hierbei ein üblicherweise aufextrudierter Mantel aus einem isolierenden Material, insbesondere PFA verstanden, der typischerweise eine Wandstärke im Bereich von größer 0,1 und bis 0,8 mm aufweist, insbesondere im Bereich von 0,2 bis 0,6 mm.
Bei dem Leiter handelt es sich wahlweise um einen Litzenleiter oder auch einen massiven Leiterdraht aus einem geeigneten leitfähigen Werkstoff, insbesondere Kupfer. Der Leiter weist bevorzugt einen Durchmesser im Bereich von 0,8 bis 2 mm, insbesondere im Bereich von 1 ,0 bis 1 ,4 mm auf.
Die Wandstärke des Isolationsmantels liegt vorzugsweise im Bereich von einigen zehntel Millimetern, insbesondere im Bereich von größer 0,2 und bis 0,8 mm, bevorzugt im Bereich von 0,2 bis 0,6 mm.
Bei dem Leiter handelt es sich insbesondere um einen beschichteten Leiter, beispielsweise ein mit einer Nickelschicht versehener Kupferleiter. Durch diese zusätzliche Beschichtung werden zerstörende Einflüsse auf den Kupferleiter bei ho- hen Temperaturen beim Einsatz des Induktionskabels im Feld vermieden. Alternativ oder zusätzlich ist der Leiter insbesondere von einer Leiterisolierung, insbesondere aus PFA umgeben, die an den Leiterenden entsprechend ausgelassen ist.
Eine derartige Nickelschicht zeigt im Vergleich zu Kupfer nur eine vergleichsweise geringe Leitfähigkeit, insbesondere an der Oberfläche des Leiters, was insbesondere im Hinblick auf die geringe Eindringtiefe des elektrischen Feldes infolge der üblicherweise anliegenden hohen Frequenzen im Bereich von 50 kHz bis 200 kHz kritisch ist. Vorzugsweise wird daher anstelle eines vernickelten Leiters ein silberbeschichteter Leiter eingesetzt. Die Schichtdicke sowohl bei einem nickelbeschichteten als auch bei einem silberbeschichteten Leiter liegt beispielsweise im Bereich von 0,8 Bis 1 ,5 μηπ.
Alternativ oder auch ergänzend zu dem nickel-/silberbeschichteten Kupferleiter wird als Leiter ein so genannter Lackdraht eingesetzt. Bei diesem ist der metallische Leiterwerkstoff mit einer dünnen Lackbeschichtung versehen. Diese weist typischerweise lediglich eine Schichtdicke im Bereich von kleiner 100 μηπ auf. Insoweit bildet diese Lackbeschichtung keinen Adermantel aus. Vielmehr ist der zusätzliche Isolationsmantel weiterhin erforderlich. Neben dem Schutz des Leiters durch den aufgebrachten Lack unterstützt dieser die Isolierung und liefert dadurch einen zusätzlichen Schutz vor Teilentladungen.
Als Leitermaterial ist darüber hinaus auch die Verwendung von Supraleitern grundsätzlich möglich.
Der Isolationsmantel wird vorzugsweise durch einen Extrusionsprozess auf den Leiterstrang aufgebracht. Alternativ besteht auch die Möglichkeit, anstelle oder in Ergänzung eines extrudierten Isolationsmantels diesen durch eine Bandie- rung/Umwicklung aus- bzw. weiterzubilden.
Die Kabelader ist daher insgesamt gebildet durch einen innen liegenden Leiterstrang mit dem diesen umgebenden gemeinsamen Isolationsmantel. Die Kabel- ader liegt dabei als Endlos-Meterware vor. Bevorzugt über die gesamte Länge erstreckt sich der Leiterstrang gemeinsam mit dem Isolationsmantel. Der Leiterstrang selbst wiederum ist gebildet durch eine Vielzahl von Leiterabschnitten, die jeweils über die Zwischenstücke miteinander verbunden bzw. voneinander beabstandet sind. Bei dem Leiterstrang handelt es sich daher um einen in definierten, beispielsweise periodischen Abständen und mittels Isolierstücken unterbrochenen Leiter.
Durch die Anordnung des Zwischenstücks an den (Roh)-Leiter mit der erst anschließend erfolgenden Ummantelung mit einem Isolationsmantel wird unter anderem auch der besondere Vorteil einer vereinfachten Qualitätskontrolle erreicht. So kann nämlich bereits der gebildete Leiterstrang im Hinblick auf eine gewünschte gute Verbindung des Zwischenstücks mit den Leiterenden überprüft und bei Qualitätsmängeln gegebenenfalls aussortiert werden. Dies erfolgt daher in einem sehr frühen Herstellungsschritt, wodurch die Herstellungskosten niedrig gehalten sind.
Der Leiter der Kabelader ist durch die Trennstellen insbesondere periodisch in eine Anzahl von Leiterabschnitten unterteilt, welche an den Längenpositionen voneinander getrennt sind. Die Trennstellen sind dabei in einem vorgegebenen Rastermaß von typischerweise mehreren 10 m, beispielsweise von etwa 100 m voneinander getrennt. Beim Zusammenführen, insbesondere Verseilen mehrerer Kabeladern zu einem Kabel ergibt sich dann prozessbedingt möglicherweise ein Versatz der Trennstellen unterschiedlicher Kabeladern zueinander; die Leiterabschnitte verschiedener Kabeladern sind dann in Längsrichtung gegeneinander verschoben. Mit anderen Worten: die Längenpositionen insbesondere benachbarter Kabeladern sind bezüglich der Längsrichtung nicht optimal zueinander ausgerichtet, insbesondere nicht in einer gemeinsamen Ebene quer zur Längsrichtung des Kabels.
Die an einer jeweiligen Trennstelle ausgebildeten Leiterenden sind dann in Längsrichtung versetzt angeordnet, wodurch es im Betrieb zu nachteiligen Teilentladungen kommen kann. Daher weist in einer bevorzugten Ausgestaltung das Zwi- schenstück eine Zwischenstücklänge auf, die wenigstens 0,5 %, bevorzugt wenigstens 1 % und weiter bevorzugt höchstens 4 % der Abschnittslänge beträgt. Ein solches Zwischenstück wird auch als langes Zwischenstück bezeichnet. Auf diese Weise ist trotz eines möglichen Versatzes ein Überlapp der Zwischenstücke realisiert und die Teilentladungsfestigkeit an einer jeweiligen Trennstelle deutlich verbessert. Dabei ist die Zwischenstücklänge insbesondere derart gewählt, dass ein prozessbedingter Versatz der Leiterenden an einer Trennstelle ausgeglichen wird. Beispielsweise ergibt sich ein Versatz von etwa 2%, der bei einer Abschnittslänge von beispielsweise 100 m dann etwa 2 m beträgt. In diesem Fall ist dann die Zwischenstückelänge derart gewählt, dass diese etwa 2 m beträgt.
Vorzugsweise sind insbesondere im oben beschriebenen Fall eines langen Zwischenstücks die jeweiligen Leiterenden mittels jeweils einem Adapterelement vorbereitet. Dazu ist das Adapterelement auf das Leiterende aufgesetzt. In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die etwa um die Zwischenstücklänge beabstande- ten Leiterenden jeweils über ein bevorzugt hülsenförmiges Adapterelement mit dem Zwischenstück verbunden. Das Adapterelement ist beispielsweise eine Hülse, Aderendkappe oder Muffe. Das Zwischenstück wird dann zwischen zwei Adapterelementen angeordnet und in einer geeigneten Weiterbildung auch an diesen befestigt. Eine jeweilige Kabelader weist dann in Längsrichtung im Bereich einer Trennstelle insbesondere folgenden Aufbau auf: Leiterabschnitt, Adapterelement, Zwischenstück, Adapterelement, Leiterabschnitt.
Das Adapterelement weist dabei nur einen Bruchteil der Länge des Zwischenstücks auf und ist beispielweise lediglich einige wenige Zentimeter lang. Dessen Länge liegt daher typischerweise im Bereich von weniger als 8% und insbesondere weniger als 4% oder weniger als 2% der Länge des Zwischenstücks.
Je nach Ausgestaltung des Adapterelementes ist es möglich, das Zwischenstück entweder aus einem isolierenden oder einem leitenden Material zu fertigen. So wird bei einem isolierenden Adapterelement beispielsweise ein Draht, insbesondere aus dem gleichen Material wie der Leiter verwendet. Bei einem Adapterele- ment aus einem leitenden Material wird entsprechend ein Zwischenstück aus einem isolierenden Material gewählt.
Das Adapterelement ist vorzugsweise eine Hülse aus Messing. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Zwischenstück als flexibles, zugfestes Element ausgebildet. Das Zwischenstück ist vorzugsweise aus einem isolierenden Hochtemperaturwerkstoff gefertigt, beispielsweise aus PFA, PTFE oder Aramid oder generell einem isolierenden sowie zugfesten Material.
In einer bevorzugten Weiterbildung umfasst das Zwischenstück einen zugfesten Kern und eine isolierende Ummantelung, welche den Kern umgibt. Dadurch ist das Zwischenstück besonders robust, insbesondere bei einer Zugbelastung, und zugleich besonders biegeflexibel. Hierbei ist der Kern vorzugsweise aus Aramid oder alternativ aus einem anderen zugfesten sowie isolierenden Material gefertigt und die Ummantelung aus PFA. Insbesondere ist die Ummantelung derart ausgewählt, dass sich eine besonders gute Verbindung mit dem anschließend aufgebrachten Isoliermantel ergibt.
Der Isolationsmantel ist in einer geeigneten Ausgestaltung direkt nach Art eines Schlauchs auf das Zwischenstück, das Adapterstück und den Leiter aufgebracht. In einer geeigneten Alternative ist der Isolationsmantel dagegen als Bandierung direkt um das Zwischenstück, das Adapterstück und den Leiter ausgebildet.
Insbesondere zur Verbesserung der Teilentladungssicherheit ist jedoch in einer bevorzugten Alternative ein jeweiliges Leiterende von einer Muffe umgeben, welche wiederum von dem durchgehenden Isolationsmantel umgeben ist. Durch das Anbringen der zusätzlichen Muffe wird die Gefahr von Lufteinschlüssen beim Aufbringen des Isolationsmantels deutlich reduziert und dadurch dann die Teilentladungsfestigkeit beträchtlich verbessert. Die Muffe ist hierzu vorzugsweise als Spritzgussteil oder Gussteil gefertigt. Da am Leiterende möglicherweise ein Adapterelement angebracht ist, umgibt die Muffe das Leiterende dann entsprechend lediglich mittelbar, d.h. die Muffe ist um das Leiterende und das Adapterelement herum angeordnet, insbesondere um diese herumgespritzt. Dadurch werden ins- besondere Lufteinschlüsse im Bereich möglicher Zwickel zwischen Adapterelement und Leiter vermieden.
Die Muffe weist hierbei lediglich einen Bruchteil der Länge des Zwischenstücks auf und ist beispielweise lediglich einige wenige Zentimeter lang. Ihre Länge liegt daher typischerweise im Bereich von weniger als 10% und insbesondere weniger als 5% der Länge des Zwischenstücks.
Vorzugsweise ist das Adapterelement vollständig von der Muffe umschlossen, wodurch ein besonders fester Halt der gesamten Anordnung erzielt ist. Die Muffe erstreckt sich hierbei in Längsrichtung insbesondere über eine Länge, welche zumindest etwas größer als die Länge des Adapterelements ist, beispielsweise etwa doppelt so groß. Die Muffe liegt dann jeweils endseitig insbesondere am Leiter bzw. am Zwischenstück an. Der Isolationsmantel ist um diese gesamte Anordnung herum durchgängig angebracht.
Zudem ist die Muffe dann insbesondere derart ausgeführt, dass diese in Längsrichtung zu einer besonders flachen Aufweitung des Durchmessers der Kabelader führt, sodass beim Aufbringen, insbesondere Aufextrudieren des Isolationsmantels jegliche Lufteinschlüsse vermieden werden. Hierzu ist insbesondere vorgesehen, dass die Muffe sich zu ihren Endbereichen hin bevorzugt konisch verjüngt. Die Muffe schmiegt sich bevorzugt mit nur geringer Steigung an den Leiter an. Beispielsweise wächst der Durchmesser in Richtung des Adapters lediglich mit etwa 0,5 mm pro Zentimeter in Längsrichtung an, d.h. mit einer Steigung von etwa 5 % und nimmt hinter dem Adapterelement entsprechend wieder ab.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Isolationsmantel zumindest zweilagig ausgebildet, mit zwei Lagen aus unterschiedlichen Werkstoffen, die insbesondere unterschiedliche Dielektrizitätszahlen aufweisen. Auf diese Weise wird insbesondere die Teilentladungsfestigkeit bei mehreren benachbarten Kabeladern verbessert. In einer bevorzugten Weiterbildung ist der Isolationsmantel dreilagig ausgebildet. Vorzugsweise ist eine der Lagen des Isolationsmantels aus PTFE gefertigt und insbesondere gesintert. Dies ermöglicht eine besonders robust und effektive Isolierung der Kabelader. Das Sintern erfolgt dann vorzugsweise nach dem Aufbringen der PTFE-Lage und vor dem Aufbringen einer weiteren Lage. Die zweite Lage ist dann vorzugsweise aus PFA als Material mit anderer Dielektrizitätszahl gefertigt. In einer bevorzugten Ausgestaltung wird zunächst eine PTFE-Lage als Ban- dierung aufgebracht und anschließend eine PFA-Lage aufextrudiert. In einer geeigneten Variante sind zwei PTFE-Lagen aufeinander aufgebracht, insbesondere jeweils bandiert und gesintert, wobei eine der PTFE-Lagen aus einem modifizierten PTFE gefertigt ist. Bevorzugterweise bildet allgemein eine PFA-Lage eine äußerste Lage des Isolationsmantels und eine PTFE-Lage eine innerhalb der PFA- Lage angeordnete Lage.
In einer geeigneten Variante ist der Leiter von einer Leiterisolierung umgeben, welche dann insbesondere ebenfalls an der Trennstellen unterbrochen ist. Die Leiterisolierung ermöglicht insbesondere ein verbessertes Aufbringen des Isolationsmantels. Vorzugsweise ist die Leiterisolierung zudem zumindest an den Leiterenden entfernt, um einen besonders guten Halt des jeweiligen Leiterendes im Adapterelement oder am Zwischenstück zu realisieren. Die Leiterisolierung ist vorzugsweise derart gewählt, dass sich eine besonders gute Verbindung mit dem Isolationsmantel und insbesondere auch einer möglicherweise vorhandenen Muffe ergibt. Daher ist die Leiterisolierung bevorzugterweise aus PFA gefertigt.
Das Verbinden der Leiterenden mittels eines Verbinders führt regelmäßig dazu, dass im Bereich der Verbindungsstelle eine unerwünschte Verdickung ausgebildet ist. Im Unterschied hierzu erfolgt durch den gemeinsamen Isolationsmantel vorzugsweise im Wesentlichen keine zusätzliche Verdickung im Bereich des Zwischenstücks. Durch die Ausgestaltung mit dem gemeinsamen Isolationsmantel wird vorzugsweise eine Kabelader mit im Wesentlichen gleichem Durchmesser realisiert, auch im Bereich der Trennstellen. Dazu ist in einer vorteilhaften Weiterbildung vorgesehen, dass das Zwischenstück und der Leiter in der Längsrichtung fluchten. Dadurch ergibt sich insbesondere eine bezüglich des Durchmessers besonders kompakte Ausgestaltung der Kabelader. Das Zwischenstück baut vorteil- hafterweise nicht auf, wodurch insbesondere das Kabel einfacher zu handhaben ist. Da der Leiter quer zur Längsrichtung typischerweise ein kreisförmiges Querschnittsprofil aufweist, ist das Zwischenstück geeigneterweise zylinderförmig ausgebildet.
Das Zwischenstück ist aus einem isolierenden Material gefertigt, beispielsweise aus einem Kunststoff (beispielsweise PFA, FEP, MFA, PTFE oder Aramid). In der Kabelader sind Teilentladungen zwischen den dem Zwischenstück zugewandten Leiterenden unterbunden. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist dazu das Zwischenstück aus einer Keramik gefertigt, die sich insbesondere durch eine gute Teilentladungsfestigkeit auszeichnet. Das verwendete Material ist bevorzugterweise transparent, wodurch insbesondere eine optische/visuelle Qualitätskontrolle der Verbindung erleichtert ist. Das Zwischenstück weist vorzugsweise eine Länge im Bereich von etwa 3 bis 10 mm auf, wodurch insbesondere eine optimale Effizienz der Gesamtanordnung erzielt ist. In der zuvor beschriebenen alternativen Variante ist das Zwischenstück jedoch deutlich länger und weist insbesondere eine Länge im Bereich von ein oder mehreren Metern auf.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Zwischenstück eine Mantelfläche mit einer wellenförmigen Profilierung auf, wodurch insbesondere Kriechströme von dem einen zu dem anderen Leiterende über das Zwischenstück reduziert oder gänzlich unterdrückt sind. Mit anderen Worten: die Teilentladungsfestigkeit ist verbessert. Die Teilentladungssicherheit wird insbesondere weiterhin dadurch verbessert, dass das Zwischenstück mit den Leiterenden unter Vermeidung einer Ausbildung von Lufteinschlüssen ausgebildet ist. Diese hohe Teilentladungssicherheit wird zum Einen insbesondere auch durch eine geeignete Materialwahl des Zwischenstücks, vorzugsweise Keramik erreicht. Durch das Verwenden insbesondere eines vorgefertigten Zwischenstücks können diese vorab bereits einer Qualitätskontrolle unterzogen werden. Im Unterschied zu einem Verfahren, bei dem das Zwischenstück durch einen Spritzprozess unmittelbar zur Verbindung der Leiterenden ausgebildet wird, kann daher vorliegend zuverlässig - auch bei der Verwendung von Zwischenstücken aus Kunststoff - ausgeschlossen werden, dass die Teilentladungssicherheit beispielsweise durch Lufteinschlüsse bei einem mangelhaften Spritzprozess verringert ist.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Zwischenstück eine erste Stirnfläche auf und das Leiterende eine dieser ersten Stirnfläche zugewandte, zweite Stirnfläche. Zweckmäßigerweise ist dann zumindest die erste Stirnfläche rund ausgebildet. Darunter wird insbesondere verstanden, dass die erste Stirnfläche kreisförmig ist, insbesondere in einer Ebene senkrecht zur Längsrichtung. Eine solche runde Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft hinsichtlich der elektrischen Eigenschaften des Zwischenstücks, das heißt hier insbesondere dessen Isolationswirkung. Vorzugweise sind die erste und die zweite Stirnfläche jeweils mit einem Profil versehen. Im Falle des Leiterendes ist das Profil vorteilhafterweise direkt durch den Trennprozess ausgebildet. Alternativ ist das Profil durch nachträgliches Bearbeiten ausgebildet. Alternativ ist auf das Leiterende eine geeignete Kuppe aufgebracht, das heißt, das Leiterende ist verkuppt. Vorzugsweise ist diese Kuppe aus Metall und beispielsweise aufgelötet oder mit dem Leiterende verschweißt. Steht zum Verbinden des Zwischenstückes mit den Leiterenden lediglich eine durch die Stirnseiten vorgegebene Fläche zur Verfügung, ist durch ein geeignetes Profil die Fläche vergrößert und dadurch insbesondere die Stabilität der Verbindung verbessert.
Vorteilhafterweise sind die Stirnflächen rund ausgebildet. In einer geeigneten Ausgestaltung ist dazu die erste Stirnfläche konvex und die zweite Stirnfläche komplementär dazu konkav oder umgekehrt. Bevorzugterweise ist zumindest das Leiterende kantenfrei ausgestaltet, das heißt insbesondere, dass das Leiterende in einem Querschnitt in Längsrichtung keine oder lediglich abgerundete Kanten aufweist. Unter abgerundet wird dabei verstanden, dass die Kante einen Krümmungsradius aufweist, der einen durch Feldberechnungen vorgegebenen minimalen Krümmungsradius nicht unterschreitet. Insbesondere ist der Krümmungsradius größer als 0,2 mm. Dabei ergibt sich eine Kante insbesondere am Übergang von der zweiten Stirnfläche zur Mantelfläche des Leiters. Durch eine kantenfreie Ausgestaltung ergibt sich insbesondere eine erhöhte Teilentladungsfestigkeit der Kabelader im Bereich des Zwischenstücks. Vorzugsweise werden jegliche Kanten am Leiterende vermieden, indem die zweite Stirnfläche rund und bezüglich des Leiters nach außen gewölbt ausgeführt ist, das heißt insbesondere als konvexe Halbkugeloberfläche. Dadurch wird ein entsprechend halbkugelförmiges Leiterende ausgebildet, das vorzugsweise vom komplementär ausgebildeten Zwischenstück eingefasst ist. In einer geeigneten Alternative ist hierzu eine halbkugelförmige Kuppe oder eine Kuppe mit abgerundeten Kanten am Leiterende befestigt, beispielsweise an dieses angelötet. Die Kuppe ist zweckmäßigerweise aus Metall gefertigt, insbesondere aus dem gleichen Material wie der Leiter. Geeignet ist auch eine kegelförmige Ausgestaltung des Leiterendes, bei der die zweite Stirnfläche entsprechend kegel- oder kegelstumpfförmig ausgebildet ist. Hierbei sind jegliche Kanten zweckmäßigerweise abgerundet ausgeführt. Auch ist eine weitere Ausgestaltung geeignet, bei welcher die zweite Stirnfläche kreisförmig ausgebildet ist und insbesondere in Längsrichtung abgerundete Kanten aufweist.
In einer weiteren geeigneten Ausgestaltung sind die erste und die zweite Stirnfläche ähnlich einer Steckkupplung ausgestaltet. Dazu weist wahlweise das Zwischenstück oder das Leiterende einen Fortsatz, Zapfen oder Pin auf, der in eine dazu komplementäre Ausnehmung in dem Leiterende beziehungsweise dem Zwischenstück eingesetzt oder eingesteckt ist.
Zweckmäßigerweise ist der Leiter als Hohldraht mit einem sich in Längsrichtung erstreckenden Hohlraum ausgebildet. Zum Einen wird durch die Verwendung eines Hohlleiters vorteilhaft Material eingespart, zum Anderen liegt dadurch am Leiterende eine insbesondere kreisförmige Öffnung vor. In dieser ist ein geeignet geformtes Zwischenstück eingesetzt.
Die Stabilität der Verbindung ist beispielsweise durch eine Presspassung und/oder geeignet angebrachte Profilierungen verbessert. Beispielsweise weist der Fortsatz ein Gewinde auf und ist in die komplementäre Ausnehmung eingeschraubt. Alternativ oder zusätzlich sind das Leiterende und das Zwischenstück miteinander verklebt, oder verschweißt. In einer geeigneten Weiterbildung ist in dem Hohlraum des als Hohlleiter ausgebildeten Leiters eine Zugentlastung eingebracht. Vorteilhafterweise weist zusätzlich das Zwischenstück in Längsrichtung einen durchgehenden Hohlraum auf und die Zugentlastung ist ähnlich dem Isolationsmantel der fertigen Kabelader durchgängig ausgeführt, wodurch insbesondere die Zugfestigkeit der Kabelader verbessert ist. Mit anderen Worten: das Zwischenstück ist als Hohlzylinder ausgeführt.
In einer alternativen Weiterbildung ist das Zwischenstück mittels eines Spritzgussverfahrens zwischen zwei zu verbindenden Leiterenden ausgebildet. In Kombination mit einem Hohlleiter ist dabei durch den Spritzguss ein in den Hohlraum hineinragender Fortsatz ausgebildet, der insbesondere die Stabilität der Verbindung verbessert. Vorteilhafterweise ist der Spritzguss derart ausgeführt, dass das Zwischenstück und der Leiter fluchten.
Die Leiterenden sind beispielsweise mit dem Zwischenstück verschweißt. Dazu ist das Zwischenstück vorteilhafterweise stirnseitig metallisiert. Im Falle eines aus einer Keramik gefertigten Zwischenstückes ist hierdurch eine besonders stabile Verbindung durch Ausbildung einer Emaillierung erzielbar. Dies ist insbesondere in Kombination mit einem nickelbeschichteten Leiter der Fall. Geeigneterweise weist der getrennte Leiter an seiner Stirnfläche wenigstens teilweise eine insbesondere ringförmige Beschichtung aus Nickel auf. Dadurch ist es insbesondere möglich, ein mit dem Leiter fluchtendes Zwischenstück aus Keramik mittels einer Emaillierung mit der Stirnfläche zu verbinden, vorzugsweise zu verschweißen. Alternativ ist ein aus Keramik, insbesondere einem niedrigschmelzenden Glas gefertigtes Zwischenstück an das Leiterende angegossen oder angepresst.
Um eine hohe Flexibilität der gesamten Kabelader zu erzielen, ist das Zwischenstück vorteilhafterweise durchtrennt, insbesondere quer zur Längsrichtung. Alternativ ist das Zwischenstück lediglich eingekerbt. Dabei sind eine oder mehrere Kerb- oder Trennstellen vorgesehen. Das Zwischenstück ist daher vorzugsweise allgemein als ein Element mit geringer Torsions- oder Biegesteifigkeit ausgebildet. Dadurch ist es insbesondere möglich eine Beschädigung der Kabelader durch Torsionskräfte zu verhindern, wie diese beispielsweise beim Verseilen einer An- zahl von Kabeladern auftreten. Desweiteren ist die Kabelader aufgrund der verbesserten Flexibilität insbesondere einfacher aufzurollen und einfacher zu transportieren.
Um die Stabilität und die Zugfestigkeit der Kabeladern zu verbessern, ist das Zwischenstück zweckmäßigerweise als Aderendkappe (oder auch Aderendhülse) ausgebildet und das Leiterende sitzt in einer stirnseitig in das Zwischenstück eingebrachten Ausnehmung ein. Diese ist beispielsweise zylinderförmig kegelförmig oder halbkugelförmig. Dabei ist entweder lediglich eine einzelne Aderendkappe vorgesehen, die zwischen zwei Leiterenden angeordnet ist und auf einem der Leiterenden angebracht ist, oder es sind mehrere Aderendkappen vorgesehen, vorzugsweise zwei, die jeweils auf einem Leiterende angebracht sind. In letzterem Fall bilden die Aderenkappen insbesondere ein getrenntes Zwischenstück mit den oben bereits genannten Vorteilen. Insbesondere ist das Leiterende geeigneterweise komplementär zu der Ausnehmung ausgestaltet. Vorzugsweise ist das Leiterende rund ausgestaltet, wodurch insbesondere die Teilentladungsfestigkeit verbessert ist. Die Aderendkappe ist insbesondere aus einem leitenden Material gefertigt und mit dem jeweiligen Leiterende elektrisch leitend verbunden.
Geeigneterweise umfasst die Aderendkappe ein Stirnteil und einen sich von diesem in Längsrichtung erstreckenden insbesondere hülsenförmigen Kragen, Bund, oder Mantel. Dieser umgreift vorteilhaft das Leiterende in radialer Richtung, wodurch insbesondere die zur Herstellung der Verbindung zur Verfügung stehende Fläche vergrößert ist. Vorzugsweise ist das Leiterende mittels einer Presspassung mit der Aderendkappe verbunden. Diese Art der Verbindung ist insbesondere einfach durchzuführen und besonders stabil. Alternativ oder zusätzlich ist die Aderendkappe auf dem Leiterende beispielsweise verlötet, verschweißt, versintert, vercrimpt oder verquetscht. Insbesondere zum Verlöten ist die Ausnehmung der Aderendkappe bevorzugt wenigstens teilweise metallisiert, beispielsweise mit einer Nickelschicht versehen. Vorteilhafterweise ist die Aderendkappe mit dem Leiterende verklebt, beispielsweise mittels eines Polyimid-Klebstoffes. Im Falle eines mit einem Klebstoff verklebten Zwischenstückes ist der Klebstoff vorzugsweise isolierend. Die Verklebung ist geeigneterweise zusätzlich zu einer der bereits oben genannten Verbindungsformen ausgeführt. Zweckmäßigerweise weist der Kragen eine Anzahl von Zähnen oder Klemmarmen auf. Insbesondere ein Verquetschen der Aderendkappe auf dem Leiterende ist dadurch vereinfacht. In einer weiteren alternativen Ausgestaltung ist die Aderendkappe durch eine thermische Nachbehandlung mit dem Leiterende verbunden, beispielsweise ähnlich einem Schrumpfschlauch auf das Leiterende aufgeschrumpft oder mittels eines thermisch aushärtenden Klebstoffes befestigt.
Insbesondere für den Fall, dass die Aderendkappe einen größeren Außendurchmesser aufweist als der Leiter, ist der Isoliermantel im Bereich der Aderendkappe geeigneterweise dünner ausgeführt, um insbesondere einen gleichmäßigen Kabeladerdurchmesser zu gewährleisten. In einer alternativen Ausgestaltung ist der Radius des Leiters im Bereich des Leiterendes derart reduziert, dass die Aderendkappe mit dem verbleibenden Teil des Leiters fluchtet. Beispielsweise ist der Radius des Leiters am Leiterende durch Drehen, Fräsen oder Ätzen reduziert. In einer bevorzugten Weiterbildung weist die Ausnehmung eine zylindrische und profilierte Innenwand auf. Beispielsweise weist diese Zähne oder Widerhaken auf, womit insbesondere ein Auszugschutz realisiert ist. Alternativ weist die Aderendkappe auf der Innenwand ein Innengewinde auf, wodurch das Leiterende einfach und stabil durch Verschrauben mit dem Zwischenstück verbunden ist. Zum Herstellen einer besonders festen Schraubverbindung weist das Leiterende eine im Wesentlichen glatte Mantelfläche auf und das Gewinde ist selbstschneidend. Damit ist das Zwischenstück insbesondere passgenau auf das Leiterende
aufschraubbar. Insbesondere sind eine oder alle Weiterbildungen und Vorteile der oben beschriebenen Aderendkappe auch sinngemäß und allgemein auf ein nicht als Aderendkappe ausgebildetes Zwischenstück übertragbar.
In einer geeigneten Weiterbildung ist das Zwischenstück nach Art einer Muffe ausgebildet, das heißt ähnlich zweier verbundener Aderendkappen. Die oben genannten Weiterbildungen und Vorteile bezüglich eines als Aderendkappe ausgebildeten Zwischenstückes sind dann sinngemäß auf solch ein als Muffe ausgebildetes Zwischenstück übertragbar. Beispielsweise weist das Zwischenstück in einer geeigneten Ausgestaltung an dessen Stirnseiten jeweils ein Gewinde auf, mit- tels dessen das Zwischenstück auf jeweils ein Leiterende aufgeschraubt ist. Vorteilhafterweise sind die Gewinde mit entgegengesetztem Drehsinn geschnitten, wodurch sich die Montage des Zwischenstückes erleichtert.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist an dem Zwischenstück stirnseitig ein Adapterelement angebracht zur Ausbildung eines vorbereiteten Zwischenstückes. Beispielsweise ist das Adapterelement ein Leiterstück ähnlich oder identisch zu dem für die Kabelader verwendeten Leiter. Durch Bereitstellen solcher vorbereiteter Zwischenstücke ist die Fertigung der Kabelader insbesondere dahingehend vereinfacht, dass lediglich zwei gleichartige oder identische Materialien miteinander verbunden werden müssen. Der Leiter und das Adapterelement sind beispielsweise aus Kupfer hergestellt. Das Leiterende und das Zwischenstück sind vorteilhaft mittels eines Schweißverfahrens, insbesondere mittels eines Kaltschweißverfahrens miteinander verbunden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß weiterhin gelöst durch ein Kabel, insbesondere ein sogenanntes Induktorkabel mit einer Vielzahl von Kabeladern, wie sie zuvor beschrieben wurden.
Zweckdienlicherweise sind dabei mehrere Gruppen von Kabeladern gebildet, insbesondere zwei Gruppen, wobei die Zwischenstücke der Kabeladern einer Gruppe jeweils an gleicher axialen Länge angeordnet sind. Die Zwischenstücke der Kabeladern der beiden Gruppen sind daher in Längsrichtung zueinander versetzt und vorzugsweise exakt um ein halbes Abstandsmaß zwischen zwei aufeinander folgenden Zwischenstücken bei einer jeweiligen Kabelader. Die Zwischenstücke sind dabei vorzugsweise bei allen Kabeladern in einem festen, periodisch wiederkehrenden Abstand angeordnet.
Um insbesondere einen herstellungstechnisch bedingten Versatz der Zwischenstücke einer Gruppe an einer Längenposition auszugleichen, weisen die an dieser Längenposition angeordneten Zwischenstücke zweckmäßigerweise eine Zwischenstücklänge auf, die wenigstens 0,5 %, bevorzugt wenigstens 1 % und weiter bevorzugt höchstens 4 % einer Abschnittslänge der Leiter entspricht. Die Ab- schnittslänge ist hierbei die Länge eines Leiterabschnitts und entspricht ungefähr dem oben erwähnten Abstandsmaß.
Das gesamte Induktorkabel ist dabei vorzugsweise durch mehrere, insbesondere drei Teilkabel gebildet, die jeweils aus mehreren Kabeladern bestehen.
Insbesondere besteht das Kabel und insbesondere jedes Teilkabel aus mehreren Aderbündeln, welche wiederum aus einer Vielzahl von einzelnen Kabeladern bestehen. Beispielsweise sind mehrere Aderbündel, insbesondere sieben Aderbündel um einen Mittenstrang, insbesondere zur Zugentlastung, angeordnet.
Jedes Aderbündel wiederum besteht vorzugsweise aus mehreren Lagen von einzelnen Kabeladern, die vorzugsweise ebenfalls um einen Mittenstrang, insbesondere auch wiederum zur Zugentlastung, angeordnet sind.
Vorteilhafterweise sind mehrere Kabeladern miteinander verseilt. Solch ein Kabel mit verseilten Kabeladern ist insbesondere einfach zu fertigen. Desweiteren ist solch ein Kabel besonders einfach zu transportieren. Insbesondere ist solch ein Kabel einfach zu verlegen. Zur Ausbildung des Aderbündels sind mehrere Lagen von Kabeladern miteinander und insbesondere um eine Zugentlastung (beispielsweise aus Aramid) herum verseilt, vorteilhafterweise in einer SZ-Verseilung. Beispielsweise umfasst eine innere Lage sechs Kabeladern und eine äußere Lage zwölf Kabeladern. Mehrere solcher Aderbündel, beispielsweise sieben Stück sind dann miteinander um eine weitere Zugentlastung verseilt und bilden ein Teilkabel. Mehrere solcher Teilkabel, beispielsweise drei Stück sind dann miteinander zu dem Induktionskabel verseilt. Bei jedem Verseilen ist dabei die Schlagrichtung geeignet eingestellt, beispielsweise derart, dass zwei aufeinanderfolgende Verseilungen eine SZ-Verseilung bilden.
In einer alternativen Ausführungsform sind eine Anzahl von Kabeladern, Aderbündeln und/oder Teilkabel jeweils miteinander verflochten oder verstrickt. Insbesondere weist das Induktionskabel aufgrund der teilweise in Längsrichtung überlappenden Kabeladern einen Kapazitätswert auf, der vorteilhafterweise einstellbar ist. Im Falle eines mit einer wählbaren Steigung gestrickten Aderbündels, Teilkabels oder Induktionskabel ist dieser Kapazitätswert durch eine geeignete Wahl der Steigung einstellbar.
Zum Zusammenfassen jeweils mehrerer Kabeladern zum Aderbündel, mehrerer Aderbündel zum Teilkabel und/oder mehrerer Teilkabel zum Induktionskabel sind geeigneterweise eine Anzahl von Mäntel oder Bandierungen vorgesehen. Mit anderen Worten: nach jedem Teilschritt bei der Herstellung des Kabels sind insbesondere ein oder mehrere Mäntel vorgesehen.
Vorteilhafterweise ist jedoch auf zusätzliche solche Mäntel und/oder Bandierungen verzichtet, wodurch insbesondere ein kompakter Aufbau des Induktionskabels möglich ist. Bevorzugt sind jeweils die Kabeladern, die Aderbündel und die Teilkabel direkt miteinander verseilt und lediglich ein Mantel ist abschließend zur Zusammenfassung der Teilkabel zum Induktionskabel aufgebracht.
Bevorzugterweise sind mehrere Teilkabel zu dem Induktionskabel verbunden, insbesondere verseilt und mit einer insbesondere als Bandierung ausgebildeten Ummantelung derart versehen, dass das Induktionskabel im Querschnitt zur Längsrichtung ein dreieckiges Profil mit abgerundeten Ecken aufweist. Das Induktionskabel ist in bevorzugter Ausgestaltung im Querschnitt insbesondere nicht kreisförmig. Hierdurch lässt sich insbesondere Material für die Ummantelung einsparen. Weiterhin ist solch ein Induktionskabel einfacher zu verlegen. Derartige Induktionskabel werden nämlich üblicherweise in vorverlegte Rohre eingeschoben oder eingezogen. Durch die unrunde Ausgestaltung des Kabels, insbesondere mit einem dreieckförmigen Querschnittsprofil mit abgerundeten Ecken, ist ein leichtes Einführen des Kabels in derartige Rohre bei nur geringer Reibung ermöglicht. Grundsätzlich kann auf die äußere Ummantelung, die also die drei Teilkabel umgibt, auch verzichtet werden. Die insgesamt drei Teilkabel liegen in den Ecken eines gedachten Dreiecks ein.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform liegen eine Anzahl von Kabeladern als Bündel, das heißt nicht miteinander verseilt vor. Dazu ist eine Anzahl von Ka- beladern in Längsrichtung gerade, das heißt insbesondere nicht spiralförmig geführt. Beispielsweise liegen die Kabeladern eines Aderbündels gebündelt vor und eine Anzahl solcher Aderbündel sind wiederum miteinander verseilt. Auf diese Weise ist es möglich, das Induktionskabel vereinfacht herzustellen und insbesondere gleichzeitig ein gewisses Maß an Verseilung bereitzustellen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist eine Anzahl von Kabeladern nach Art eines Flachbandkabels derart ausgeführt, dass diese Kabeladern einen gemeinsam auf deren Leiter aufgebrachten Isolationsmantel aufweisen. Mit anderen Worten: eine Anzahl von Leitern ist mittels einer gemeinsam auf dieser aufgebrachten Isolierung zu einem Flachbandkabel zusammengefasst. Das heißt, das Flachbandkabel ist ähnlich einer Anzahl von zusammengefassten Kabeladern ausgeführt. Anstelle oder zusätzlich zu einer Verseilung einer Anzahl von Kabeladern zu einem Kabel, ist es dadurch möglich, ein mehradriges Kabel durch eine Bandierung mit dem Flachbandkabel auszubilden. Dazu ist beispielsweise eine Zugentlastung als Kern vorgesehen, um den herum das Flachbandkabel bandiert ist. In einer geeigneten Weiterbildung sind mehrere Flachbandkabel insbesondere in mehreren Schichten mittels Bandierung zu einem Kabel oder einem Teilkabel angeordnet. Beispielsweise ist ein sechsadriges Flachbandkabel um eine Zugentlastung herum bandiert und ein zwölfadriges Flachbandkabel um das sechsadrige Flachbandkabel. Dabei sind die beiden Flachbandkabel geeigneterweise ähnlich einer SZ- Verseilung gewickelt, das heißt sie verlaufen mit entgegengesetztem Drehsinn zueinander.
Zum Betrieb ist das Kabel insbesondere an eine Stromquelle derart angeschlossen, dass in dem Kabel ein Strom fließt und eine Spannung anliegt. Im Falle eines Induktionskabels ist die Stromquelle typischerweise eine Wechselstromquelle und der Strom sowie die Spannung weisen eine Frequenz auf.
Bevorzugterweise weist das Kabel ein Sensormodul auf, mit wenigstens einem Sensor zur Ermittlung wenigstens eines Wertes eines Betriebsparameters des Kabels. Dabei werden unter Betriebsparameter beispielsweise der Strom, die Spannung und/oder die Frequenz verstanden. Ein weiterer Betriebsparameter ist beispielsweise eine in dem Kabel gemessene Temperatur. Durch Ermittlung des Wertes einer dieser Betriebsparameter ist insbesondere eine Überwachung der Funktionalität des Kabels möglich. Für eine kontinuierliche Überwachung werden geeigneterweise mehrere Werte des Betriebsparameters über einen vorgegebenen Zeitraum erfasst. Bevorzugt sind über die Länge des Kabels mehrere Sensormodule angeordnet.
Das Induktionskabel ist regelmäßig in ein Reservoir (oder auch allgemein im Erdboden), beispielsweise in ein Ölsandfeld eingelegt oder in diesem vergraben. Typischerweise ist ein in dem Reservoir verlegtes Rohr vorgesehen, in das das Induktionskabel eingezogen oder eingelegt ist. Der Zustand des Reservoirs ist durch einen oder mehrere Umgebungsparamater charakterisiert, beispielsweise Temperatur, Dichte, Viskosität oder Leitfähigkeit des Reservoirs. Ein Parameter kann dabei an unterschiedlichen Stellen im Reservoir unterschiedliche Werte annehmen. Um den Zustand des Reservoirs zu überwachen, ist das bzw. sind die Sensormodule zusätzlich oder alternativ zur Ermittlung wenigstens eines Wertes eines solchen Umgebungsparameters ausgebildet.
Vorteilhafterweise findet eine zeitaufgelöste Ermittlung der Betriebsparameter oder der Umgebungsparameter statt. Beispielsweise ist das Sensormodul zur Durchführung von seismischen Messungen mit einem akustischen Signalgeber und einem Mikrofon ausgestattet und führt in vorgegebenen Zeitintervallen seismische Messungen durch. Da das Sensormodul geeigneterweise eine zeitlich im Wesentlichen unveränderte Position aufweist, ist hierdurch insbesondere eine zeit- und positionsaufgelöste Charakterisierung des Reservoirs und dessen Zu- standes möglich. Für die unterschiedlichen Parameter sind im Kabel vorzugsweise unterschiedliche Sensoren bzw. Sensormodule integriert.
Vorteilhafterweise umfasst das Sensormodul zusätzlich eine Steuerungselektronik, insbesondere um die ermittelten Werte auszuwerten. Weiterhin generiert die Steuerungselektronik vorteilhaft Steuer- und/oder Warnsignale, beispielsweise um bei einem Defekt des Kabels dessen Stromversorgung zu unterbrechen und eine weitere Beschädigung zu verhindern. Das Sensormodul und/oder die Steuerungselektronik sind geeigneterweise mit einer zentralen Auswerteeinheit, beispielsweise einem Computer verbunden. Insbesondere im Falle mehrerer Sensormodule lassen sich auf diese Weise Daten von verschiedenen Stellen des Kabels und/oder des Reservoirs zusammenführen. Bevorzugterweise weist das Kabel eine Datenleitung auf, die insbesondere der Weiterleitung von mittels eines oder mehrerer Sensormodule ermittelter Daten dient. Geeigneterweise umfasst das Induktionskabel wenigstens einen Lichtwellenleiter, der beispielsweise zur Datenübertragung und / oder als Temperatursensor ausgestaltet ist. Der Lichtwellenleiter ist geeigneterweise beim Herstellen des Induktionskabels direkt in diesen eingefügt, beispielsweise gemeinsam mit den Kabeladern verseilt. Alternativ ist der Lichtwellenleiter entlang einer Zugentlastung geführt oder anstelle einer solchen eingefügt.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist eine Energieversorgung des Sensormoduls und/oder der Steuerungselektronik derart realisiert, dass Energie aus dem vom Induktionskabel erzeugten Induktionsfeld entnommen wird.
In einer geeigneten Weiterbildung weist die Kabelader eine Elektronik auf, insbesondere zum Kurzschließen von Teilentladungen an den Leiterenden. Dazu ist die Elektronik beispielsweise als Schwingkreis, Hochpassfilter oder Bandpassfilter ausgestaltet. Geeigneterweise ist die Elektronik mit den beiden Leiterenden elektrisch verbunden. Vorteilhafterweise ist für jedes sich jeweils gegenüberliegende Paar von Leiterenden eine solche Elektronik vorgesehen. In einer geeigneten Weiterbildung ist die Elektronik durch einen Anwender ein- und ausschaltbar. Mittels der Elektronik ist es insbesondere möglich, die Teilentladungsfestigkeit des Induktionskabels zu verbessern. Vorteilhaft sind Teilentladungen mittels der Elektronik kurzgeschlossen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß weiterhin gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer Kabelader. Dabei gelten die bereits oben offenbarten Vorteile und Ausgestaltung der Kabelader sinngemäß auch für das Verfahren. Zur Herstellung der Kabelader, insbesondere gemäß den oben genannten Ausführungen, ist vorgesehen, dass zunächst ein mantelfreier Leiter bereitgestellt wird, der wiederkehrend an vorgegebenen Längenpositionen derart getrennt ist oder wird, dass zwei durch einen Zwischenraum beabstandete Leiterenden ausgebildet sind. Bevorzugt wird ein insbesondere als Rohdraht bereitgestellter Leiter wiederkehrend getrennt. Ein Trennen erfolgt beispielsweise mittels eines Schneidoder Stanzverfahrens. In den Zwischenraum wird dann ein Zwischenstück, insbesondere aus einem isolierenden Material eingebracht, mit dem die Leiterenden derart verbunden werden, dass diese sich in Längsrichtung gegenüberliegen. Anschließend werden der Leiter und das Zwischenstück zur Ausbildung der Kabelader gemeinsam mit einem durchgehenden Isolationsmantel versehen. Dieser wird beispielsweise aufextrudiert oder in Form einer Bandierung aufgebracht.
Unter mantelfreier Leiter wird vorliegend ein Rohleiter, beispielsweise ein massiver Rohdraht, ein Litzenleiter oder auch ein Lackdraht verstanden, welcher frei von einem Adermantel ist, also frei von einem aufextrudierten oder aufgewickelten Isolationsmantel ist.
Alternativ zum Trennen eines Rohdrahtes werden einzelne Leiterteilstücke mit der gewünschten Länge bereitgestellt und über die Zwischenstücke verbunden. In beiden Varianten wird ein Leiterstrang erhalten, welcher sich aus einer Vielzahl von einzelnen Leiterteilstücken mit insbesondere identischer Länge zusammensetzt, welche jeweils über die Zwischenstücke miteinander verbunden sind. Der Leiterstrang weist insgesamt eine ausreichende mechanische Zugfestigkeit auf, um diesen für weitere Prozessschritte ähnlich wie einen herkömmlichen Rohdraht weiter zu behandeln und den durchgehenden Isolationsmantel beispielsweise durch einen Extrusionsvorgang oder auch durch eine Bandierung aufzubringen.
Beim Verbinden des Zwischenstückes mit den Leiterenden werden Lufteinschlüsse bevorzugterweise vermieden, wodurch die Teilentladungssicherheit verbessert wird. Dazu ist ein insbesondere automatisiertes Qualitätssicherungsverfahren vorgesehen, welches entsprechend zum Nachweisen von Lufteinschlüssen geeignet ist. Beispielsweise ein Ultraschall- oder Röntgenverfahren. Insbesondere im Falle eines aus einem transparenten Material gefertigten Zwischenstückes wird bevorzugt ein optisches Verfahren angewendet, wie beispielsweise ein Bildverarbeitungsverfahren mittels einer in Hell- und/oder Dunkelfeldbeleuchtung betriebenen Kamera.
Geeigneterweise wird eine Anzahl von nebeneinander angeordneten Leitersträngen, also von mit Zwischenstücken versehenen Leitern gemeinsam mit dem Isolationsmantel nach Art eines Flachbandkabels versehen, beispielsweise durch einen Extrusionsvorgang. Bevorzugterweise sind die Leiter dabei derart angeordnet, dass an einer ersten vorgegebenen Längenposition des Flachbandkabels lediglich jeder zweite Leiter unterbrochen ist. An einer in Längsrichtung folgenden zweiten vorgegebenen Längenposition sind dann die an der ersten Längenposition nicht unterbrochenen Leiter unterbrochen. Hierdurch wird insbesondere ein zur Ausbildung eines Induktionskabels geeigneter Überlapp von durch die Trennstellen vorgegebenen Leiterabschnitten in Längsrichtung gewährleistet.
Da zur Ausbildung eines Induktionskabels an einer vorgegebenen Längenposition typischerweise lediglich jeder zweite Leiter durchtrennt ist, ist in einer alternativen Ausgestaltung in dem Flachbandkabel zur Ausbildung von Trennstellen eine Anzahl von Abschnitten derart herausgetrennt, beispielsweise gestanzt, dass an einer vorgegebenen Längenposition lediglich jeder zweite Leiter und ein diesem zugeordneter Abschnitt der Isolierung herausgetrennt sind. Aufgrund der verbleibenden gemeinsamen Isolierung sind die Trennstellen relativ zueinander weiterhin korrekt positioniert. Das Heraustrennen erfolgt bevorzugt derart, dass die an einer vorgegebenen Längenposition eingesetzten Zwischenstücke im fertigen, das heißt insbesondere in einem mit einer bestimmten Schlaglänge verseilten Kabel weiterhin an der gleichen Längenposition vorliegen. Vorteilhafterweise sind die Abschnitte daher unter Berücksichtigung der Schlaglänge geeignet versetzt ausgestanzt. In einer alternativen Ausgestaltung sind die Abschnitte nicht-versetzt ausgestanzt, wodurch die Zwischenstücke insbesondere bei einer wie beispielsweise oben beschriebenen Bündelung von Kabeladern zu Aderbündeln an der vorgegebenen Längenposition vorliegen. In einer vorteilhaften Weiterbildung sind die herausgetrennten Abschnitte mit geeigneten Zwischenstücken versehen, beispielsweise in einer der oben genannten Ausführungen. Vorteilhafterweise sind die Zwischenstücke jeweils mittels eines Spritzgussverfahrens ausgebildet. Geeigneterweise werden die Zwischenstücke mit dem Isolationsmantel verbunden, beispielsweise versintert oder vulkanisiert, wodurch eine besonders feste Verbindung hergestellt wird.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Leiter - beispielsweise bei der Verwendung eines Rohdrahtes - an vorgegebenen Längenpositionen dadurch getrennt wird, dass aus diesem ein Abschnitt mit einer bestimmten Länge herausgetrennt wird. Beispielsweise wird der Abschnitt aus dem Leiter ausgestanzt. Alternativ wird der Abschnitt herausgeschnitten, beispielsweise mittels eines Wasserstrahl- oder Laserschneideverfahrens. Dadurch vereinfacht sich das Ausbilden der Leiterenden dahingehend, dass ein vorgegebener Abstand zwischen diesen nicht in einem zusätzlichen Prozessschritt nachfolgend eingestellt werden muss, sondern direkt durch die Länge des herausgetrennten Abschnittes hergestellt wird. Mit anderen Worten: ein Einstellen des Abstandes findet nicht erst nach dem Trennen statt, sondern bereits durch den Trennvorgang selbst. Die Länge des herausgetrennten Abschnittes ist geeigneterweise in Abhängigkeit der Betriebsparameter der Kabelader, wie beispielsweise Spannung, Strom und/oder Frequenz eingestellt.
Geeigneterweise wird das Zwischenstück nach dem Verbinden an einer Trennstelle in wenigstens zwei Teilabschnitte getrennt, insbesondere quer zur Längsrichtung. Alternativ wird das Zwischenstück lediglich eingekerbt. Hierdurch wird vorteilhaft ein getrenntes Zwischenstück mit den bereits genannten Vorteilen ausgebildet.
Eine Vielzahl der zu den unabhängigen Ansprüchen beschriebenen bevorzugten Ausführungsvarianten und Vorteile sind nicht zwingend an die spezielle Ausgestaltung der Kabelader gemäß Anspruch 1 gebunden, wonach der Leiter und das Zwischenstück gemeinsam von einem durchgehenden Isolationsmantel umgeben sind. Gleiches gilt für den unabhängigen Verfahrensanspruch, gemäß dem ein Leiterstrang gebildet aus einzelnen mit den Zwischenstücken verbundenen Leiterteilstücken bereitgestellt und anschließend vom Isolationsmantel gemeinsam umgeben wird. In einer Vielzahl dieser bevorzugten Ausführungsvarianten werden selbständig eigenständige erfinderische Aspekte gesehen, die für sich auch unabhängig von der speziellen Merkmalskombination der unabhängigen Ansprüche, insbesondere unabhängig von den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs, als schutzfähig angesehen werden. Die Einreichung von Teilanmeldungen auf diese Aspekte bleibt vorbehalten. Diese Aspekte können daher beispielsweise auch für das in der WO 2013/079201 A1 beschriebene Kabel oder die dort beschriebenen Kabeladern der Anmelderin herangezogen werden. Dies betrifft insbesondere folgende Merkmale jeweils einzeln für sich aber auch in Kombination miteinander:
- die Merkmale der abhängigen Ansprüche 2 bis 5, 10 bis 12 und 15 bis 19, welche die speziellen (unterschiedlichen) Ausgestaltungen des Zwischenstücks betreffen, insbesondere auch mit den weiterhin beschriebenen bevorzugten Weiterbildungen,
- der spezielle Aufbau des Kabels gemäß den Merkmalen der Ansprüche 20 bis 25, insbesondere auch mit den weiterhin beschriebenen bevorzugten Weiterbildungen,
- die Integration von ein oder mehreren Sensormodulen gemäß Anspruch 25, insbesondere auch mit den weiterhin beschriebenen bevorzugten Weiterbildungen,
- das spezielle Herstellverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 26, wonach zum Trennen der Leiter ein Abschnitt mit einer bestimmten Länge herausgetrennt wird.
Insbesondere oder ergänzend handelt es sich daher um folgende Merkmale:
- die Ausgestaltung des Zwischenstücks umfassend eine Mantelfläche mit einer Profilierung (außenliegend / innenliegend),
- die Profilierung einer oder beider Stirnflächen des Zwischenstücks,
- eine Metallisierung des Zwischenstücks, - eine Durchtrennung oder zumindest eine Einkerbung des Zwischenstücks,
- die Ausgestaltung des Zwischenstücks als eine oder mehrere Aderendkappen mit einer Ausnehmung mit den bevorzugten Weiterbildungen der Ausnehmungen,
- der Ausgestaltung des Leiters als Hohldraht mit den entsprechenden bevorzugten Ausgestaltungen,
- die Ausgestaltung mit der Verschraubbarkeit des Zwischenstücks mit dem Leiter oder auch einem Aderende einer Ader (mit einem Adermantel versehener Leiter),
- der insbesondere dreieckförmige Aufbau des Kabels, insbesondere bestehend aus drei Teilkabeln,
- der Aufbau des Kabels aus mehreren Aderbündeln, vorzugsweise von in Lagen angeordneten Einzeladern,
- die Verwendung von mit einer Nickelschicht oder Silberschicht versehenen Leitern, oder die Verwendung eines Lackdrahts als Leiter,
- die Integration einer Zugentlastung im Zwischenstück und / oder im Leiter, insbesondere bei der Ausgestaltung als Hohlleiter,
- eine SZ-Verseilung der einzelnen Kabeladern,
- die Integration einer Elektronik insbesondere zum Kurzschließen von Teilentladungen mit bevorzugten Ausgestaltungen,
- ein automatisiertes Qualitätssicherungsverfahren zur Erhöhung der Teilentladungssicherheit, insbesondere zum Nachweis von Lufteinschlüssen im Zwischenstück,
- der Aufbau des Kabels aus Flachbandkabel, insbesondere mit der Variante, gemäß der bei herkömmlichen Flachbandkabeln Leiterteilabschnitte mit der Isolierung herausgetrennt werden und anschließend Zwischenstücke eingesetzt werden sowie die bevorzugten Weiterbildungen zum Flachbandkabel,
- die Ausgestaltung des Zwischenstücks aus Keramik,
- die Ausbildung des Zwischenstücks als langes Zwischenstück,
- das Aufbringen der Muffe um das Adapterelement herum,
- der spezielle mehrlagige Aufbau des Isolationsmantels. Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen schematisch:
Fig. 1 a
bis 1 c die Herstellung einer Kabelader,
Fig. 2 eine Kabelader im Längsschnitt, mit einem Zwischenstück,
Fig. 3 eine weitere Kabelader im Längsschnitt, mit einem vorbereiteten
Zwischenstück zum Verbinden zweier Leiterenden,
Fig. 4 eine weitere Kabelader im Längsschnitt, mit einem alternativen Zwischenstück,
Fig. 5 eine weitere Kabelader im Längsschnitt, mit einem alternativen Zwischenstück,
Fig. 6 eine weitere Kabelader im Längsschnitt, umfassend einen als Hohldraht ausgebildeten Leiter,
Fig. 7 eine weiter Kabelader im Längsschnitt, mit einem langen Zwischenstück,
Fig. 8 eine weiter Kabelader im Längsschnitt, mit einem langen Zwischenstück,
Fig. 9 ein Kabel im Querschnitt, und
Fig. 10 im Querschnitt eine alternative Ausführungsform des Kabels gemäß
Fig. 9.
Die Herstellung einer Kabelader 2 in Längsschnittansicht ist in den Fig. 1 a bis 1 c dargestellt. Dazu zeigt Fig. 1 a einen als Rohdraht ausgebildeten Leiter 4, der an vorgegebenen Längenpositionen 6 unter Ausbildung eines Zwischenraumes 8 getrennt wird. Dazu ist in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ein Stanzwerkzeug 10 mit einer Stanzrichtung S vorgesehen, das aus dem Leiter 4 unter Ausbildung zweier Trennstellen 12 einen Abschnitt 14 mit einer vorgegebenen Länge L ausstanzt, wobei zwei Leiterenden 1 6 ausgebildet werden.
Fig. 1 b zeigt die Leiterenden 1 6 mit einem zwischen diesen angeordneten Zwischenstück 18. Dieses weist zwei Stirnflächen 20 mit einem vorgegebenen Abstand A zueinander auf, wobei dieser zweckmäßigerweise gleich der herausge- trennten Länge L1 ist. Die Leiterenden 1 6 werden mit dem Zwischenstück 18 verbunden, beispielsweise verschweißt.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel weisen das Zwischenstück 18 und der Leiter 4 jeweils den gleichen Durchmesser auf, fluchten also miteinander.
Nach dem Einbringen den Zwischenstücks 18 ist ein Leiterstrang ähnlich einem Rohdraht gebildet, welcher quasi als Endlos-Strang, also als sogenannte Meterware bereitgestellt ist und beispielsweise für die nachfolgenden Prozessschritte verwendet und bei Bedarf auch auf einer Trommel aufgerollt zwischengelagert werden kann. Der Leiterstrang setzt sich zusammen aus einer Vielzahl von Leiterstücken insbesondere gleicher Länge, die jeweils mit einem Zwischenstück 18 verbunden sind.
Der jeweilige Leiter 4 weist typischerweise einen Durchmesser im Bereich von wenigen Millimetern, insbesondere 1 bis 3 mm auf. Es handelt sich insbesondere um einen massiven Draht, insbesondere Kupferdraht. Dieser ist vorzugsweise mit einer Beschichtung, beispielsweise Nickelbeschichtung oder Silberbeschichtung versehen. Die Schichtdicke beträgt hierbei einige wenige Mikrometer, beispielsweise 1 bis 1 ,5 μηπ.
Das Zwischenstück 18 weist eine Länge im Bereich von einigen Millimetern, beispielsweise im Bereich von 3 bis 10 mm und insbesondere von 5 mm auf. Entsprechend beträgt der Abstand zwischen den gegenüberliegenden Leiterenden 1 6 der Länge des Zwischenstücks 18. Das Zwischenstück 18 ist im Ausführungsbeispiel als ein zylindrisches Zwischenstück ausgebildet.
Der Abstand zwischen zwei in Längsrichtung aufeinanderfolgender Zwischenstücke 18 und damit die Länge eines jeweiligen Leiterstücks liegt typischerweise im Bereich von mehreren 10 Metern, beispielsweise im Bereich von 50 m oder auch einem Mehrfachen hiervon, beispielsweise im Bereich von etwa 100 m. Die Zwischenstücke 18 sind dabei in einem solchen definierten Rastermaß mit dieser Rasterlänge beabstandet zueinander angeordnet. Die Gesamtlänge einer derarti- gen Kabelader 2 liegt im Bereich von mehreren hundert Metern bis hin zu einigen Kilometern.
Nach der Bereitstellung eines derartigen Leiterstrangs bestehend aus einzelnen Leiterteilstücken, verbunden mit den Zwischenstücken 18 wird, wie in Fig. 1 c gezeigt, ein Isolationsmantel 22 aufgebracht, der hier aus einem Kunststoff aufext- rudiert ist. Dabei weist der Isolationsmantel 22 entlang der gesamten Kabelader 2 einen konstanten Durchmesser D1 auf, insbesondere auch im Bereich des Zwischenstückes 18.
Die Fig. 2 bis 6 zeigen schematisch weitere Ausführungsbeispiel der Kabelader 2 in einer Längsschnittansicht. Gezeigt ist jeweils ein Ausschnitt der Kabelader 2 im Bereich des in dem Zwischenraum 8 einsitzenden Zwischenstückes 18.
Das in Fig. 2 dargestellte Zwischenstück 18 ist einstückig ausgeführt und im Wesentlichen zylinderförmig, mit einer Mantelfläche 24, die mit einem wellenförmigen Profil versehen ist. Dadurch werden Kriechströme vermieden und die Teilentladungssicherheit der Kabelader 2 erhöht. Weiterhin fluchtet das Zwischenstück 18 mit dem Leiter 4. Die Stirnflächen 20 sind in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel konkav ausgebildet. Jedem der beiden Stirnflächen 20 ist eine Stirnfläche 21 eines der Leiterenden 1 6 zugeordnet, die entsprechend komplementär, das heißt hier konvex ausgebildet sind. Die Stirnflächen 20 sind metallisiert und mit dem jeweiligen Leiterende 1 6 verschweißt.
Das Zwischenstück 18 ist in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel aus einer Keramik gefertigt. Alternativ ist das Zwischenstück 18 aus Kunststoff gefertigt. In einer weiteren, hier nicht gezeigten Alternative ist das Zwischenstück 18 als Spritzgussteil ausgelegt und mittels einer geeigneten Spritzgussform direkt zwischen den beiden Leiterenden 1 6 ausgebildet. Dadurch ist es zweckmäßigerweise möglich, das Zwischenstück 18 passgenau zu fertigen.
Fig. 3 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel der Kabelader 2, mit einem vorbereiteten Zwischenstück 18, an dessen Stirnflächen 20 jeweils ein Adapterele- ment 19 befestigt ist, das hier als Leiterstück ausgebildet ist und insbesondere aus dem gleichen Material wie der Leiter 4 hergestellt ist. Durch die Kombination des Zwischenstückes 18 mit den Adapterelementen 19 ist ein vorbereitetes Zwischenstück 18 ausgebildet. Dieses mittels der Adapterelemente 19 mit den Leiterenden 1 6 verbunden, in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel mittels eines Kaltschweißverfahrens, bevorzugt mittels eines Lötverfahrens, insbesondere Hartlöten. Das Adapterelement 19 ist insbesondere wenige Millimeter lang, beispielsweise 1 bis 5 mm. Es besteht vorzugsweise aus dem gleichen oder zumindest ähnlichem Material wie der Leiter 4.
Fig. 4 zeigt ein alternatives Zwischenstück 18, das hier zwei Aderendkappen 26 umfasst. Insbesondere ist das hier dargestellte Zwischenstück 18 an einer Trennstelle 28 getrennt. Die Trennung kann dabei entweder direkt durch die Verwendung zweier Aderendkappen 26 realisiert werden oder alternativ durch ein als Muffe ausgebildetes und nach dem Verbinden mit den Leiterenden 1 6 durchtrenn- tes Zwischenstück 18.
Die Aderendkappen 26 weisen jeweils einen Kopf 30 auf, der insbesondere die Stirnfläche 20 umfasst. Vom Kopf 30 aus erstreckt sich in Längsrichtung R ein ringförmiger Kragen 32. Dieser weist auf seiner Innenwand 34 eine Profilierung auf, die hier ein Gewinde ist. Desweiteren umläuft der Kragen 32 eine zylinderförmige Ausnehmung mit einer vorgegebenen Tiefe T. Die Leiterenden 1 6 weisen auf einer Länge L2, die zweckmäßigerweise der Tiefe T entspricht, einen reduzierten Durchmesser D2 auf und sind in die Aderendkappe 26 eingeschraubt. In einer alternativen Ausgestaltung ist die Ausnehmung konusförmig und die Leiterenden 16 sind entsprechend komplementär dazu ebenfalls konusförmig ausgeformt.
Die Köpfe 30 der Aderendkappen 26 liegen in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel aneinander an, der Isolationsmantel 22 ist dabei durchgängig ausgeführt. In einer alternativen Ausgestaltung sind die beiden Aderendkappen 26 miteinander verbunden, beispielsweise geklebt oder verschweißt. Auch die in den Aderendkappen 26 einsitzenden Leiterenden 1 6 können zusätzlich verklebt oder verschweißt sein. Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 5. Darin ist das Zwischenstück 18 als zwei Aderendkappen 26 ausgeführt, die auf den Leiterenden 1 6 aufgesetzt und mittels einer Presspassung befestigt sind. Dazu wird das jeweilige Leiterende 1 6 abgekühlt und in die Aderendkappe 26 eingesetzt. In einer hier nicht gezeigten Ausführungsform weist die Aderendkappe 26 eine profilierte Innenwand 34 und/oder eine profilierte Stirnfläche 20 auf, die entsprechend einer der oben genannten Ausgestaltungen weitergebildet ist.
Wie Fig. 5 zeigt, weist die Aderendkappe 26 einen Durchmesser D3 auf, der größer ist als der Durchmesser D4 des Leiters 1 6. Damit das Zwischenstück 18 nicht aufbaut, ist der Isoliermantel 22 im Bereich des Zwischenstückes 18 dünner ausgeführt.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Kabelader ist in Fig. 6 dargestellt. Dort ist der Leiter 4 als Hohldraht mit einem sich in Längsrichtung R erstreckenden Hohlraum 4a ausgebildet. Dieser weist quer zur Längsrichtung einen Innendurchmesser D5 auf. An den Leiterenden 1 6 ist das Zwischenstück 18 mittels geeignet ausgebildeter Fortsätze 18a in den Hohlraum 4a eingesetzt. In einer hier nicht gezeigten Ausführungsform weisen die Fortsätze 18a in radialer Richtung, das heißt auf einer innen an den Hohlraum 4a anliegenden Mantelfläche ein Gewinde oder eine andere Profilierung auf zur Verbesserung der Stabilität der Verbindung. In einer weiteren alternativen Ausgestaltung ist der Hohlraum 4a mit einer Zugentlastung ausgefüllt, die vorteilhafterweise stoffschlüssig mit den Fortsätzen 18a verbunden ist.
In den Fig. 7 und 8 ist jeweils eine bevorzugte Variante der Kabelader 2 gezeigt, bei welcher das Zwischenstück 18 als langes Zwischenstück 18 ausgebildet ist. Dieses ist ähnlich wie in Fig. 3 mittels eines Adapterelements 19 mit dem Leiterende 1 6 verbunden und ist somit insbesondere als vorbereitetes Zwischenstück 18 ausgebildet. Dabei ist in Fig. 7 jeweils ein kompletter Leiterabschnitt 4' und ein sich daran anschließendes Zwischenstück 18 dargestellt. Das Zwischenstück 18 weist an dessen Enden jeweils einen hülsenartigen Adapter 19 auf, zum Verbin- den mit einem jeweiligen Leiterabschnitt 4' an einer jeweiligen Längenposition 6. In Fig. 8 ist lediglich eine Längenposition 6 gezeigt, d.h. lediglich eines von zwei Enden des Zwischenstücks 18, das mit dem Leiterende 1 6 über das Adapterelement 19 verbunden ist; eine analoge Verbindung erfolgt am anderen, hier nicht gezeigten Ende. Der Leiter 4 ist dabei in Leiterabschnitte 4' geteilt, die jeweils eine Abschnittslänge L3 aufweisen, welche dem Abstand zwischen zwei Leiterenden 16 eines Leiterabschnitts 4' entspricht.
In dem in den Fig. 7 und 8 gezeigten Ausführungsbeispiel weist das Zwischenstück 18 eine gewisse Zwischenstücklänge Z auf, die etwa 1 bis 4% der Abschnittslänge L3 entspricht. Bei einer Abschnittslänge L3 von etwa 100 m ist das Zwischenstück 18 dann beispielsweise etwa 2 m lang. Auf diese Weise wird ein herstellungsbedingter Versatz mehrerer Zwischenstücke 18 an einer Trennstelle 12 ausgeglichen. Durch die Zwischenstückelänge Z wird dabei ein Überlapp der langen Zwischenstücke 18 quer zur Längsrichtung R des Kabels 2 gewährleistet.
Das Zwischenstück ist hier zudem als flexibles, zugfestes Element ausgebildet und umfasst einen zugfesten Kern 18b aus Aramid und eine den Kern 18b umgebende isolierende Ummantelung 18c aus PFA.
Das Adapterelement 19 ist in den Fig. 7 und 8 als Messinghülse ausgebildet, in welche das Zwischenstück 18 und das Leiterende 1 6 des Leiterabschnitts 4' end- seitig eingesetzt sind. Die gesamte Anordnung ist von einer Muffe 35 umgeben, die als Spritzgussteil und vorzugsweise aus PFA ausgebildet ist. Dabei umgibt die Muffe 35 das Adapterelement 19 und das daran angebrachte Leiterende 1 6 vollständig. Auf vorteilhafte Weise füllt die Muffe 35 zudem die durch das Adapterelement 19 jeweils mit dem Leiterabschnitt 4' und dem Zwischenstück 18 gebildeten Zwickel aus.
Zur Ausbildung der Kabelader ist schließlich um diese Gesamtanordnung herum der Isolationsmantel 22 aufgebracht, der in den Ausführungsbeispielen in den Fig. 7 und 8 in nicht näher gezeigter Weise dreilagig ausgeführt ist, nämlich mit einer innenliegenden Bandierung aus modifiziertem PTFE, einer auf dieser aufgebrach- ten weiteren Bandierung aus PTFE und einer außenliegenden Lage aus extrudier- tem PFA, wobei die beiden Bandierungen zusätzlich gesintert sind.
In Fig. 7 ist zusätzlich innerhalb der Isolierung 22 eine weitere Isolationsschicht 22' aus PFA angeordnet. In Fig. 8 ist dagegen der Leiterabschnitt 4' von einer zusätzlichen Leiterisolierung 33 umgeben, die jedoch an den Leiterenden 1 6 ausgelassen ist.
Die Kabeladern 2 der Fig. 7 und 8 werden dann vorzugsweise derart hergestellt, dass der Leiter 4 zunächst in mehrere Leiterabschnitte 4' zerteilt wird und auf die hierbei ausgebildeten Leiterenden 1 6 jeweils ein Adapterelement 19 aufgesetzt wird. Darauffolgend wird in das jeweils verbleibende Ende eines Adapterelements 19 ein langes Zwischenstück 18 eingesetzt, welches dann zwischen den beiden Leiterenden 1 6 angeordnet ist. Das Adapterelement 19 wird dann insbesondere verquetscht, um das jeweils darin einsitzende Leiterende 1 6 und das Zwischenstück 18 zu fixieren. Darauffolgend wird das jeweilige Adapterelement 19 mit PFA zur Ausbildung der Muffe 35 umspritzt. Die gesamte Anordnung wird der Länge nach optional mit einer Isolationsschicht 22' aus PFA umgeben. Schließlich wird der durchgehende Isolationsmantel 22 aufgetragen. Dazu erfolgt zunächst eine ein- oder zweifache Bandierung mit PTFE, welches anschließend gesintert wird; abschließend wird eine äußerste Lage aus PFA aufextrudiert.
Zur Herstellung eines Kabels 36 wird eine Anzahl von Kabeladern 2 miteinander verseilt. Ein Ausführungsbeispiel eines solchen Kabels 36 ist schematisch und im Querschnitt in Fig. 9 dargestellt. Das hier gezeigte Kabel 36 umfasst drei miteinander verseilte Teilkabel 38. Jedes der Teilkabel 38 umfasst sechs um eine Zugentlastung 40 herum verseilte Aderbündel 42. Jedes dieser Aderbündel 42 weist wiederum achtzehn Kabeladern 2 auf, die um eine Zugentlastung 44 herum angeordnet sind. Dabei weist das Aderbündel 42 eine sechs Kabeladern 2 umfassende Innenlage 46 und eine zwölf Kabeladern 2 umfassende Außenlage 48 auf. Die Innenlage 46, die Außenlage 48, das Teilkabel 38 und das gesamte Kabel 36 sind bevorzugt jeweils von einem zusätzlichen Mantel 50 umgeben, der beispielsweise aufextrudiert oder als Bandierung ausgeführt ist. In einer Ausführungsvariante sind die Innenlage 46 und/oder die Außenlage 48 jeweils als Flachbandkabel mit sechs beziehungsweise zwölf Leitern 4 ausgebildet und nach Art eines Bandierungsverfahrens um die Zugentlastung 44 herum gewickelt. Dadurch ist der Fertigungsaufwand des Aderbündels 42 und damit insbesondere auch des gesamten Kabels 36 reduziert.
Das in Fig. 9 gezeigte Kabel 36 weist zusätzlich ein Sensormodul 52 mit einem Sensor 54 auf. Zur Erzeugung eines Induktionsfeldes ist jede der Kabeladern 2 mit einem Strom und einer Spannung bei einer vorgegebenen Frequenz beaufschlagt. Der Sensor 54 ist dann beispielsweise ein Hall-Sensor, mittels dessen das Sensormodul 52 das Induktionsfeld überwacht. In einer hier nicht gezeigten Ausführungsform sind in dem Kabel 36 eine Anzahl von Funktionsleitungen vorgesehen, beispielsweise als Lichtwellenleiter ausgebildete Temperatursensoren. Diese sind dann mit einem oder mehreren Sensormodulen 52 verbunden.
Eine alternative Ausgestaltung des Kabels gemäß Fig. 9 ist in Fig. 10 gezeigt. Hier ist der die drei Teilkabel 38 umgebende äußerste Mantel 50 als Bandierung ausgeführt. Das resultierende Querschnittsprofil des Kabels ist dadurch ein Dreieck mit abgerundeten Ecken.
Bei den in den Figuren 9 und 10 dargestellten Kabeln 36 sind die einzelnen Aderbündel 42 jeweils als Verseilelemente mit einer 1 -6-12-er Verseilung von Einzelelementen gebildet. Der zentrale Strang ist dabei als eine Zugentlastung 44 ausgebildet. Das derart hergestellte Aderbündel 42 weist beispielsweise einen
Durchmesser im Bereich von etwa 8 bis 15 mm, insbesondere von etwa 12 mm auf.
Die einzelnen Teilkabel 38 sind wiederum als Verseilverbund bestehend aus der zentralen Zugentlastung 40 und sechs darum verseilten Aderbündeln 42 ausgebildet. Dieser Verseilverbund ist im Ausführungsbeispiel, jedoch nicht zwingend noch von einem Mantel umgeben, welcher beispielsweise als aufgespritzter, ex- trudierter Mantel 50 oder auch als eine Bandierung beispielsweise mittels eines Polyestertapes ausgebildet ist. Dieses Teilkabel 38 weist vorzugsweise einen Durchmesser im Bereich von einigen wenigen Zentimetern, beispielsweise im Bereich von 2,5 bis 6 cm und insbesondere im Bereich von etwa 4 cm auf.
Zwischen den insgesamt drei Teilkabeln 38 ist zweckdienlicherweise ergänzend noch in nicht näher dargestellter Weise eine zentrale Zugentlastungsader eingebracht.
Die maximale Breite des Kabels 36, also im Falle der Figur 9 der Durchmesser und im Falle der dreieckförmigen Ausgestaltung gemäß Figur 10 eine Schenkellänge des gleichschenkligen Dreiecks, beträgt wiederum mehrere Zentimeter, insbesondere etwa 6 bis 12 cm und vorzugsweise etwa 8 cm. Die drei Teilkabel 38 sind wiederum miteinander verseilt. Beide Kabeltypen gemäß den Figuren 9 und 10 sind zweckdienlicherweise noch von einem Mantel 50 umgeben, welcher mittels eines Extrusionsverfahrens ausgebildet ist. Zweckdienlicherweise weist er eine Mantelstärke im Bereich von einigen Millimetern, insbesondere im Bereich von 2,5 bis 5 mm auf.
Das ausgebildete Kabel 36 weist eine Länge vorzugsweise von mehreren 100 Metern bis hin zu wenigen Kilometern auf.
Bezugszeichenliste
2 Kabelader
4 Leiter
4a Hohlraum
4' Leiterabschnitt
6 Längenposition
8 Zwischenraum
10 Stanzwerkzeug
12 Trennstelle
14 Abschnitt
16 Leiterende
18 Zwischenstück
18a Fortsatz
18b Kern
18c Ummantelung
19 Adapterelement
20 Stirnfläche (Zwischenstück)
21 Stirnfläche (Leiter)
22 Isolationsmantel
22' Isolationsschicht
24 Mantelfläche
26 Aderendkappe
28 Trennstelle
30 Kopf
32 Kragen
33 Leiterisolierung
34 Innenwand
35 Muffe
36 Kabel
38 Teilkabel
40 Zugentlastung (Teilkabel)
42 Aderbündel 44 Zugentlastung (Aderbündel)
46 Innenlage
48 Außenlage
50 Mantel
52 Sensormodul
54 Sensor
A Abstand
D1 Durchmesser (Isolationsmantel)
D2 Durchmesser (Leiterende)
D3 Durchmesser (Aderendkappe)
D4 Durchmesser (Leiter)
D5 Innendurchmesser
L1 Länge
L2 Länge (Leiterende)
L3 Abschnittslänge
R Längsrichtung
S Stanzrichtung
T Tiefe
Z Zwischenstücklänge

Claims

Ansprüche
1 . Kabelader (2) für ein Kabel (36), insbesondere für ein Induktionskabel, mit mehreren derartigen Kabeladern (2), die einen Leiter (4) aufweist, der in Längsrichtung (R) an vorgegebenen Längenpositionen (6) an mehreren Trennstellen unter Ausbildung zweier Leiterenden (1 6) unterbrochen ist, wobei zur Verbindung der Leiterenden (1 6) ein isolierendes Zwischenstück (18) vorgesehen ist, an welchem die Leiterenden (1 6) beidseitig angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet,
dass der Leiter (4) und das Zwischenstück (18) zur Ausbildung der Kabelader (2) gemeinsamen von einem durchgehenden Isolationsmantel (22) umgeben sind.
2. Kabelader (2) nach dem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Leiter (4) eine Anzahl von Leiterabschnitten (4') aufweist, die durch die Längenpositionen (6) voneinander getrennt sind und jeweils eine Abschnittslänge (L3) aufweisen, und dass das Zwischenstück (18) eine Zwischenstücklänge (Z) aufweist, die wenigstens 0,5 %, bevorzugt wenigstens 1 % und weiter bevorzugt höchstens 4 % der Abschnittslänge (L3) beträgt.
3. Kabelader (2) nach dem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet,
dass die um die Zwischenstücklänge (Z) beabstandeten Leiterenden (1 6) jeweils über ein bevorzugt hülsenförmiges Adapterelement (19) mit dem Zwischenstück (18) verbunden sind.
4. Kabelader (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass das Zwischenstück (18) als flexibles, zugfestes Element ausgebildet ist.
5. Kabelader (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Zwischenstück (18) einen zugfesten Kern (1 8b) umfasst und eine isolierende Ummantelung (18c), welche den Kern umgibt.
6. Kabelader (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein jeweiliges Leiterende (1 6) von einer insbesondere gespritzten Muffe (35) umgeben ist, welche wiederum von dem durchgehenden Isolationsmantel (22) umgeben ist.
7. Kabelader (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Isolationsmantel (22) zumindest zweilagig ausgebildet ist, mit zwei Lagen aus unterschiedlichen Werkstoffen, die insbesondere unterschiedliche Dielektrizitätszahlen aufweisen.
8. Kabelader (2) nach dem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine der Lagen aus PTFE gefertigt und insbesondere gesintert ist.
9. Kabelader (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Leiter (4) von einer Leiterisolierung (33) umgeben ist.
10. Kabelader (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Zwischenstück (18) und der Leiter (4) in der Längsrichtung (R) fluchten.
1 1 . Kabelader (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Zwischenstück (18) eine Mantelfläche (24) mit einer wellenförmigen Profilierung aufweist.
12. Kabelader (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Zwischenstück (18) eine erste Stirnfläche (20) aufweist und das Leiterende (1 6) eine dieser ersten Stirnfläche (20) zugewandte, zweite Stirnfläche (21 ), wobei die Stirnflächen (20,21 ) jeweils mit einem Profil versehen sind.
13. Kabelader (2) nach dem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet,
dass die zweite Stirnfläche (21 ) rund und bezüglich des Leiters (4) nach außen gewölbt ausgeführt ist.
14. Kabelader (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Leiterende (1 6) kantenfrei ausgestaltet ist.
15. Kabelader (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Zwischenstück (18) stirnseitig metallisiert ist.
1 6. Kabelader (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Zwischenstück (18) durchtrennt ist.
17. Kabelader (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenstück (18) als Aderendkappe (26) ausgebildet ist und das Leiterende (1 6) in einer stirnseitig in das Zwischenstück (18) eingebrachten Ausnehmung einsitzt.
18. Kabelader (2) nach dem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Ausnehmung eine zylindrische und profilierte Innenwand (34) aufweist.
19. Kabelader (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass an dem Zwischenstück (18) stirnseitig ein Adapterelement (19) angebracht ist zur Ausbildung eines vorbereiteten Zwischenstückes (18).
20. Kabel (36), insbesondere Induktionskabel, mit mehreren Kabeladern (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die insbesondere miteinander verseilt sind.
21 . Kabel (36) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem mehrere Kabeladern (2) zu einem Aderbündel (42), mehrere Aderbündel (42) zu einem Teilkabel (38) und mehrere Teilkabel (38) zu dem Kabel (36) miteinander verbunden, insbesondere verseilt sind.
22. Kabel (36) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die an einer jeweiligen Längenposition (6) angeordneten Zwischenstücke (18) eine Zwischenstücklänge (Z) aufweisen, die wenigstens 0,5 %, bevorzugt wenigstens 1 % und weiter bevorzugt höchstens 4 % einer Abschnittslänge (L3) der Leiter (4) entspricht.
23. Kabel (36) nach einem der Ansprüche 20 bis 22, welches eine nicht-runde Querschnittsfläche insbesondere nach Art eines abgerundeten Dreiecks aufweist.
Kabel (36) nach einem der Ansprüche 20 bis 23,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Anzahl von Kabeladern (2) nach Art eines Flachbandkabels zu- sammengefasst sind, bei dem mehrere Leiter (4) in einer Ebene nebeneinander angeordnet sind und einen gemeinsamen, insbesondere extrudierten Isolationsmantel (22) aufweisen.
25. Kabel (36) nach einem der Ansprüche 20 bis 24,
dadurch gekennzeichnet,
dass dieses ein Sensormodul (52) aufweist, mit wenigstens einem Sensor (54) zur Ermittlung wenigstens eines Betriebsparameters des Kabels (36) und/oder wenigstens eines Umgebungsparameters.
26. Verfahren zur Herstellung einer Kabelader (2), insbesondere gemäß einem Ansprüche 1 bis 18, für ein Kabel (36), insbesondere ein Induktionskabel, dadurch gekennzeichnet,
dass
- ein insbesondere mantelfreier Leiter (4) bereitgestellt wird, der an vorgegebenen Längenpositionen (6) wiederkehrend derart getrennt ist, dass zwei durch einen Zwischenraum (8) beabstandete Leiterenden (1 6) vorliegen,
- in den Zwischenraum (8) ein Zwischenstück (18) eingebracht wird, und
- der Leiter (4) und das Zwischenstück (18) zur Ausbildung der Kabelader (2) gemeinsam mit einem durchgehenden Isolationsmantel (22) versehen werden.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Leiter (4) an den vorgegebenen Längenpositionen (6) dadurch getrennt wird, dass aus diesem ein Abschnitt (14) mit einer bestimmten Länge (L) herausgetrennt wird.
28. Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Zwischenstück (18) nach dem Verbinden an einer Trennstelle (28) in wenigstens zwei Teilabschnitte getrennt wird.
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