FI72462B - Kabelmantel. - Google Patents

Description

1 72462

Kaapelin vaippa - Kabelmantel

Keksinnön kohteena on useampikerroksinen kaapelin vaippa-rakenne .

Kaapelien vaipat ovat yleensä yhtä ja olennaisesti yhtenäistä materiaalia. Monissa käyttötarkoituksissa voidaan saavuttaa huomattavia etuja käyttämällä erilaisista materiaaleista muodostuvia kerroksia, jolloin saadaan aikaan yhden materiaalin käytöllä saavuttamattomia ominaisuuksia. Mahdollisesti haluttavat edut voivat esimerkiksi olla seuraavien ominaisuuksien yhdistelmiä: i) mekaaninen lujuus ii) hankauskestävyys iii) kemiallinen kestävyys iv) pintakitkakestävyys v) tulenkestävyys vi) joustavuus vii) hinta viii) esteettisyys Käsiteltäessä eri materiaaleja yhdessä tapahtuu eriasteista luonnollista sitoutumista vaihdellen hyvästä kiinnittymisestä kiinnityksen täydelliseen puuttumiseen, jolloin nämä seikat riippuvat pääasiallisesti käytettyjen yksittäisten materiaalien ominaisuuksista. Yleensä laminoituihin vaippoihin saadaan parhaat yleisominaisuudet kiinnittämällä yksittäiset kerrokset yhteen ja tämä koskee erityisesti ohuiden kerrosten käyttöä.

Esillä oleva keksintö on tehty tämän ongelman ratkaisemiseksi. Keksintö kattaa tekniikan, jolla kehitetään sidos monien erilaisten muovimateriaalien välille. Jopa silloin, kun liimautuminen tai osittainen liimautuminen tapahtuu luonnostaan, voidaan keksintöä käyttää monissa suhteissa sidoksen laadun parantamiseksi.

2 72462

Keksinnön mukaisesti on järjestetty siten, että kuori muodostuu polyetyleeniä olevasta sisäkerroksesta, suhteellisen kovasta, kulutusta kestävästä polypropyleeniä olevasta ulkokerroksesta, joka ulkokerros on ohuempi kuin sisäkerros ja välikerroksesta, joka yhdistää sisä- ja ulkokerrokset, joka välikerros on sisäkerroksessa käytetyn polyetyleenin ja ulkokerroksessa käytetyn polypropyleenin seos.

Toisinaan on mahdollista käyttää sidekerroksena liimaa, esimerkiksi jotakin tunnettua kaupallisesti saatavissa olevaa liimaa, mutta tätä ei normaalisti suositella johtuen liimasta tulevien liuotinten jäämisestä muovikerrosten väliin. Edullisempaa on käyttää sideaineena ensimmäisen ja toisen kerroksen muoviseosta jne. useiden kerrosten muodostamiseksi. Nämä kaksi kerrosta yhteensitovassa seoksessa olevien kahden muovimateriaalin määrä on edullisesti yhtä suuri, mutta hyviä tuloksia voidaan saada aikaan käyttämällä eri suuria määriä, kuten tilavuussuhdetta 65:35 - 35:65, edullisesti 60:40 - 40:60. Sidekerros voi myös sisältää lisäaineita tiettyjen teknisten vaatimusten saavuttamiseksi. Laminaatti muodostetaan edullisesti peräkkäiskäsittelyllä sitomalla ensimmäinen ja toinen kerros jne. monien kerrosten aikaansaamiseksi. Kukin kerros kerrostetaan edullisesti edelliselle kerrokselle pehmeässä tilassa ja edullisesti siten, että myös edeltävä kerros on pehmeässä tilassa. Kun kysymyksessä on kaapelin vaippa, jossa kerrokset voidaan suulakepuristaa, ne voidaan muodostaa yhdellä suulakepuristuksella, jossa toinen ja sitä seuraavat kerrokset suulakepuristetaan plastisessa tilassa olevalle edelliselle kerrokselle tai voidaan käyttää muovivaihetoi-mintaa, jossa kerrokset suulakepuristetaan kovettuneille edellisille kerroksille. Tavallisesti viestintä- ja voiman-siirtokaapeleissa on johtavista ja johtamattomista materiaaleista muodostuva yhdistelmä, jota ympäröi johtamatonta muovia oleva ulkovaippa.

3 72462

Maanalaisissa käyttötarkoituksissa käytetään yleensä polyvi-nyylikloridia voima-asennusten vaippana ja polyetyleeniä viestintäkaapeleihin. Polyvinyylikloridia ei suositella viestintäkaapeleihin, koska kosteus kykenee tunkeutumaan polyvinyylikloridiin huomattavasti nopeammin ja voimakkaammin kuin polyetyleeniin. Polyvinyylikloridiin muodostuu myös usein herkästi pieniä reikiä käsittelyn aikana, jotka mahdollistavat kosteuden tunkeutumisen. Kun kyseessä ovat voima-kaapelit, johtimista tuleva lämmönhajaantuminen poistaa tämän ongelman, mutta viestintäkaapeleissa lämmön hajaantuminen on minimaalista ja ongelmia voi esiintyä.

Molemmat vaippatyypit yleensä vahingoittuvat herkästi asennuksen aikana, esimerkiksi vedettäessä niitä pitkin tai täytettäessä kaivantoja uudelleen kaapeleiden ollessa haudattuna suoraan maahan. Vaipan vaurioituminen saattaa paljastaa kaapelin sisäosat ympäristölle.

Näiden ongelmien ratkaisemiseksi on esitetty alkali- tai suojametallin käyttöä kaapelissa ulkovaipan paksuuden lisäämiseksi tai sitten on ehdotettu erittäin kovan ja hankausta kestävän materiaalin käyttämistä vaippaan. Mikään näistä esityksistä ei kuitenkaan poista tehokkaasti yllä mainittuja haittapuolia ja lisäksi niistä kaikista muodostuu kaapeli, joka on huomattavan jäykkä tai joustamaton. Lisäksi metalli-panssarin ja paksumpien vaippojen käyttö suurentaa kaapelin kokoa siten, että sitä on entistä vaikeampi vetää putkien tai johtojen ja muiden pienten tilojen läpi.

Keksinnön avulla on mahdollista saada aikaan kaapeli, jonka vaippa on muovilaminaatti, jossa on ulkokerros ja siinä halutut ulkopuoliset ominaisuudet, kuten hyvä iskunkestävyys ja kulutuskestävyys. Ulkokerros voi olla suhteelisen ohut verrattuna pehmeämpään sisäkerrokseen, joten taipuisuus 4 72462 säilyy. Kova ja pehmeä kerros on lujasti sidottu toisiinsa, mikä on erittäin tärkeätä siitä syystä, että ellei niitä ole tällä tavoin sidottu, ulkokerros saattaisi repeytä irti alakerroksesta. Keksinnön avulla siis yhdistetään taipuisan sisäkerroksen hyöty ulkokerroksen lujuuteen.

Edelleen eräs suuri etu on siinä, että valittaessa ulkokerrokseen sellainen materiaali, jolla on vähäiset kitkavastus-ominaisuudet, saadaan valmistetuksi sellainen kaapeli, joka voidaan vetää johtoihin tai putkiin huomattavasti vähäisem-mällä vetovoimalla, jolloin vahingoitturnisvaara pienenee. Samoin voidaan vetää pidempiä kaapelipätkiä ja siten vähentää järjestelmässä tarvittavien liitosten määrää. Kitkavastuk-seltaan vähäiset materiaalit ovat yleensä erittäin jäykkiä ja vaikkapa vain yhden tällaisen materiaalivaipan käyttö tekee tyhjäksi tärkeimmät edut johtuen valmiin kaapelin taipuisuuden huononemisesta.

Keksinnössä voidaan käyttää mitä tahansa sopivaa muoviainetta, mutta erityisen käyttökelpoinen tuote saadaan käytettäessä pienitiheyksisellä polyetyleenillä vaipoitettuja kaapeleita, kun polyetyleeni päällystetään kovalla polypropyleenikerrok-sella. Sopiva rakenne saavutetaan, kun polyetyleenin, side-kerroksen ja polypropyleenin säteetäispaksuuden suhde on alueella 3:0, 4:1 - 2:0, 4:1.

Polypropyleenikerros parantaa hankaus- tai kulumislujuutta, kemiallista lujuutta ja muodostaa hyvin liukkaan pinnan.

Seuraava esimerkki selvittää keksintöä edelleen. Esimerkissä viitataan keksinnön tiettyyn suoritusmuotoon, jota kuvataan viittaamalla oheiseen piirustukseen, jossa:

Kuvio 1 on osittain leikattu sivukuva viestintäkaapelista.

Il 5 72462

Kuviossa 1 kuuluu viestintäkaapeliin esimerkiksi kuparinen sisäjohdin 10, jotka ympäröi eriste 12, joka voi olla huokoinen ja valmistettu esimerkiksi muovista, kuten polyetyleenis-tä. Eristettä ympäröi mahdollisesti kuparinen metallipunos 14. Punos on päällystetty keksinnön mukaisella laminaatilla, jossa on esimerkiksi polypropyleeniä oleva ensimmäinen muovi-kerros 16, joka on sidottu esimerkiksi polypropyleeniä olevaan kovempaan ulkomuovikerrokseen 18 sidekerroksella 20, joka puolestaan on kerrosten 16 ja 18 materiaalien seos.

Kuviossa 1 esitetyssä suoritusmuodossa on vain kerros 16 pienitiheyksistä polyetyleeniä ja se on vedetty halkaisijaltaan 10,76 mm olevalle verkolle siten, että sen halkaisijaksi muodostuu 13,0 mm. Sidekerros 20 on pienitiheyksisen poly-etyleenin kautta polypropyleenin seos tilavuussuhteessa 50/50 ja se on vedetty kerrokselle 16 siten, että halkaisijaksi muodostuu 13,4 mm. Lopuksi polypropyleeniä oleva ulkokerros 18 on vedetty sidekerroksen päälle siten, että halkaisijaksi muodostuu 14,45 mm.

Tällä tavoin valmistettua kaapelia verrattiin ennestään tunnettuun kaapeliin, jossa ei ollut esillä olevan keksinnön mukaista laminaattiulkovaippaa, vaan olennaisesti homogeeninen polyety-leeniulkovaippa. Tunnetun kaapelin kokonaishalkaisija oli 13 mm. Tunnetun kaapelin maksimipituus, joka voitiin vetää putken tai kanavan läpi, havaittiin noin 70 m:ksi. Tämä määrä vaati ainakin kaksi miestä vetämään kaapelia ja yhden työntämään.

Keksinnön mukainen kaapeli oli kooltaan hieman suurempi kuin tunnettu kaapeli, mutta yksi mies kykeni vetämään sitä helposti saman kokoisen putken läpi, vaikka keksinnön mukaisen kaapelin pituus ylitti 240 m. Keksinnön mukaisen kaapelin ulkopinnan kitkakerroin oli huomattavasti pienempi kuin tunnetun kaapelin. Lisäksi laminaattiulkovaippa antoi kaapelille entistä paremman 6 72462 veto- ja puristuslujuuden verrattuna tunnettuun kaapeliin.

Koska pidempiä kaapeleita voidaan vetää putkien läpi, tarvitaan vähemmän liitoksia kaapeleiden liittämiseksi yhteen.

Tästä seuraavat säästöt ovat hyvinkin huomattavia, koska kaapeliasennuksissa juuri liitoskustannukset ovat suurimpia menoeriä. Helppous, jolla kaapeli voidaan vetää putkien ja vastaavien läpi, merkitsee sitä, että kaapeliin ei kohdistu voimakkaita vetovoimia, mutta kaikissa tapauksissa keksinnön mukainen kaapeli kestää entistä suurempaa vetorasitusta johtuen laminaatin kaapelille antamasta suuremmasta vetolujuudesta. Keksinnön antama sekä veto- että puristuslujuuden lisäys on noin 50 % luokkaa.

Keksintö ei rajoitu ainoastaan edellä esitettyyn kaapeliin. Sitä voidaan käyttää useissa erilaisissa käyttötarkoituksissa. Keksintöä voidaan käyttää esimerkiksi optisten kuitujen vaippana, jolloin laminaatin suuri lujuus suojaa erittäin hyvin kuituja. Optisten kuitujen liitoskustannukset ovat jopa suuremmat kuin voimajohtojen tai viestintäkaapeleiden liitos-kustannukset, joten pidempien yhtäjaksoisten kuitujen vetämisestä putkien läpi aiheutuvat edut ovat vieläkin suuremmat. Lisäksi suuri vetolujuus suojaa kuituja vedettäessä niitä putkien ja vastaavien tiehyeiden läpi ja lisäksi tarvitsee käyttää vähemmän voimaa vetämiseen johtuen laminaattipinnan pienestä kitkakertoimesta.

Laminaattia voidaan käyttää myös putkien vuorauksena. Tämä käyttömahdollisuus vähentää edelleen kitkaa, joka muodostuu vedettäessä kaapeleita putkien läpi.

Edelleen keksinnön mukaista laminaattia voidaan käyttää säiliöissä, joissa sisäpuolen pitää olla eri matriaalia kuin ulkopuolen.

Claims (9)

1. Kaapelin vaippa, tunnettu siitä, että kuori muodostuu polyetyleeniä olevasta sisäkerroksesta (16), suhteellisen kovasta, kulutusta kestävästä polypropyleeniä olevasta ulkokerroksesta (18), joka ulkokerros on ohuempi kuin sisäkerros ja välikerroksesta (20), joka yhdistää sisä-ja ulkokerrokset, joka välikerros (20) on sisäkerroksessa käytetyn polyetyleenin ja ulkokerroksessa käytetyn polypropyleeni seos.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kaapelin vaippa, tunnettu siitä, että välikerros (20) on seos, jossa on yhteenkiinnitettävien vierekkäisten kerrosten (16, 18) muovimateriaaleja tilavuussuhteessa noin 65:35 - 35:65.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen kaapelin vaippa, tunnettu siitä, että välikerros (20) on seos, jossa on yhteenkiinnitettävien vierekkäisten kerrosten (16, 18) muovimateriaaleja tilavuussuhteessa noin 60:40 - 40:60.

4. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 1-3 mukainen kaapelin vaippa, tunnettu siitä, että ensimmäisen kerroksen (16), välikerroksen (20) ja toisen kerroksen (18) paksuudet ovat suhteessa välillä 3:0,4:1 ja 2,0:0,4:1.

5. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 1-4 mukainen kaapelin vaippa, tunnettu siitä, että se sisältää viestintä- tai voimajohtimen (10).

6. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 1-5 mukainen kaapelin vaippa, tunnettu siitä, että mainittu johdin (10) on metallia. 8 72462

7. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 1-6 mukainen kaapelin vaippa, tunnettu siitä, että johdin (10) muodostuu optisista kuiduista.

7 72462

8. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 1-7 mukainen kaapelin vaippa, tunnettu siitä, että jonkin (10) on ympäröity eristekerroksella (12).

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen kaapelin vaippa, tunnettu siitä, että eristekerroksen (12) ja kuoren väliin on järjestetty suojus (14). Il 9 72462