KR20120101303A - 연성 전기 케이블 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 코어에 두 개의 심선(11, 12)을 구비하는 하나 이상의 센서 소자(S) 및 절연된 전기 도체로 구성된 심선을 구비하며, 상기 심선은 절연체로 구성된 공동 외피(10)에 의해 감싸져 있는, 연성 전기 케이블을 제공하는 것이다. 상기 케이블의 심선에 서로 스트랜딩 되어 있고, 1 kV 이상 전압의 에너지를 전달하기 위해 사용되는 세 개의 상도체(1, 2, 3)가 전기 심선으로서 배열되어 있으며, 상기 상 도체는 각각 도체를 감싸고 있는 하나 이상의 내부 전도층(5) 및 상기 내부 전도층 위에 있는 절연체(6)를 구비한다. 상기 센서 소자(S)의 심선(11, 12)의 도체는 구리 와이어로 구성되며, 상기 구리 와이어는 반대 방향으로 스트랜딩 되어 있는 두 개의 레이어(14, 15) 안에 있는 장력이 있는 코어 요소(13)를 감싸고 있다. 상기 센서 소자(S)의 심선(11, 12)의 절연체(16)는 실온에서 유전 상수가 적어도 6.0이며, 압출 가공을 통해 제공되고 교차 결합한 탄성 중합체 재료로 구성된다. 상기 센서 소자(S)의 서로 스트랜딩 되어 있는 심선(11, 12)과 부속물(17, 18)로 구성된 단일 유닛은 도전성 중합체 재료로 구성된 피복(16)에 의해 감싸져 있고, 상기 상 도체(1, 2, 3) 및 센서 소자(S)로 구성된 케이블의 코어는 압출 가공을 통해 제조된 공동 내피에 의해 감싸져 있으며, 상기 내피 위에 외피(10)가 배열되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

연성 전기 케이블{FLEXIBLE ELECTRICAL CABLE}
본 발명은 코어에 하나 이상의 센서 소자 및 절연된 전기 도체로 구성된 심선을 구비하며, 상기 심선은 절연체로 구성된 공동 외피에 의해 감싸져 있고, 상기 센서 소자는 장력이 있는 코어 요소를 포함하는 절연된 도체를 각각 구비하는 두 개의 전기 심선으로 구성되며, 상기 심선은 절연체로 구성된 두 개의 부속물과 함께 단일 유닛으로 스트랜딩 되어 있으며, 상기 단일 유닛은 절연체로 구성된 밴드에 의해 감싸져 있고, 상기 밴드 위에 피복이 배열되어 있는 연성 전기 케이블에 관한 것이다(DE 10 2006 015 878 A1).
상기 케이블은 예를 들어 대형 크레인 장치에서 사용될 수 있으며, 상기 크레인 장치는 항구에서 예컨대 레일 시스템을 따라 이동된다. 상기 케이블은 보빈(bobbin)에 감겨 있으며, 상기 보빈은 예를 들어 크레인에서 회전 가능하게 설치되어 있다. 상기 케이블은 짐(load) 또는 크레인 전체가 움직일 때 감기거나 풀린다. 이러한 과정에서, 특히 상기 보빈의 회전 방향이 변할 때 및 작동 및/또는 멈출 경우, 상기 케이블에 영향을 주는 장력이 발생할 수 있다. 상기 장력은 케이블에 포함된 센서 소자를 통해 탐지될 수 있고, 계기판에 표시될 수 있다.
독일특허공보 DE 10 2006 015 878 A1에 공지된 연성 케이블은 중앙에 배열된 센서 소자를 구비하며, 상기 센서 소자의 용량(capacity value)은 상기 케이블의 장력에 따라 변한다. 이러한 변화를 측정하여, 케이블의 부하를 경감시키도록 상기 케이블이 감겨 있는 보빈을 작동시킬 수 있다. 이러한 케이블의 경우, 상기 센서 소자에 감시선(pilot wire)의 두 개의 레이어(layer)가 스트랜딩 되어 있으며, 상기 레이어는 절연체로 구성된 외피에 의해 감싸져 있다. 예를 들어, 크레인 또는 상기 케이블이 감겨 있는 보빈을 작동시키기 위해 상기 감시선에 의해 신호가 전달될 수 있다. 마찬가지로, 상기 감시선을 통해 상기 크레인 장치의 보조 장치에 최대 1 kV의 전압을 공급할 수 있다. 상기 센서 소자는 절연된 두 개의 전기 도체로 구성된 한 쌍의 심선을 구비하고 있다. 상기 센서 소자의 각각의 심선은 장력이 있는 플라스틱으로 구성된 코어 요소, 구리 와이어로 구성되어 있으며 상기 코어 요소에 스트랜딩 되어 있는 레이어 및 압축성 있는 절연 재료로 구성되어 있으며 상기 레이어를 감싸고 있는 코팅으로 구성된다. 상기 한 쌍의 심선은 두 개의 부속물과 함께 스트랜딩 되어 있으며, 상기 부속물은 폴리에틸렌테레프탈레이트-연사(twisting)로 구성되어 있다. 상기 센서 소자는 플라스틱으로 구성된 외피에 의해 감싸져 있다.
본 발명의 목적은 센서 소자의 동시적 반응 감도(response sensitivity)가 증가한 경우, 중전압 영역으로 1 kV 이상 전압의 에너지를 전달할 수 있도록 전술한 케이블을 개량하는 것이다.
본 발명의 상기 목적은,
- 서로 스트랜딩 되어 있고, 1 kV 이상 전압의 에너지를 전달하기 위해 사용되는 세 개의 상도체(phase conductor)가 전기 심선으로서 케이블의 코어에 배열되어 있으며, 상기 상 도체는 각각 도체를 감싸고 있는 하나 이상의 내부 전도층(inner conducting layer) 및 상기 내부 전도층 위에 있는 절연체를 구비하고,
- 상기 센서 소자 심선의 도체는 구리 와이어로 구성되며, 상기 구리 와이어는 반대 방향으로 스트랜딩 되어 있는 두 개의 레이어 안에서 장력이 있는 코어 요소를 감싸고 있으며,
- 상기 센서 소자의 심선 절연체는 실온에서 유전 상수(dielectric constant)가 적어도 6.0이며, 압출 가공(extrusion)을 통해 제공되고 교차 결합한 탄성 중합체 재료로 구성되며,
- 상기 센서 소자의 서로 스트랜딩 되어 있는 심선과 부속물로 구성된 단일 형태는 도전성 중합체 재료로 구성된 피복에 의해 감싸져 있고,
- 상기 상 도체 및 센서 소자로 구성된 케이블의 코어는 압출 가공에 의해 제조된 공동 내피(inner sheath)에 의해 감싸져 있고, 상기 내피 위에 외피(outer sheath)가 배열됨으로써 해결된다.
이러한 케이블은 서로 스트랜딩 되어 있는 세 개의 상 도체를 구비하며, 상기 상 도체를 통해 1 kV 이상 전압의 에너지를 전달할 수 있다. 사용된 전압은 바람직하게는 1 kV 내지 45 kV의 소위 고전압 레벨이다. 이러한 상 도체를 통해 상기 케이블에 연결된 장치, 예를 들어 크레인 장치에 또 다른 연결부 없이 전류가 공급될 수 있다. 상기 도체의 전도성 횡단면의 크기가 변하지 않은 경우, 스트랜딩 되어 있는 구리 와이어로 구성된 두 개의 레이어를 구비한 센서 소자 심선의 도체를 선택함으로써, 상기 심선의 방사상 방향 치수가 감소 될 수 있다. 이로 인해, 상기 센서 소자의 방사상 방향 치수 또한 전체적으로 감소 될 수 있으므로, 예를 들어 상기 센서 소자는 바람직하게는 상기 상 도체 사이의 중앙에 배열될 수 있다. 상기 구리 와이어는 바람직하게는 주석 코팅(tin-coated)될 수 있다.
그밖에, 상기 센서 소자는 주어진 구성을 통해 전기적 특성이 개선되고, 이와 함께 반응 감도가 증가한다. 한편, 상기 센서 소자의 전도성 피복은 센서 소자의 외부로부터 발생하는 전기 방해(disturbance)를 감소시킨다. 다른 한편, 실온에서 적어도 6.0의 높은 유전 상수를 갖는 심선 절연체의 재료로 인해 두 도체 사이의 용량(capacity)이 증가하기 때문에, 더 크고 빠르며 정확하게 측정할 수 있는 이러한 용량의 변화는 상기 케이블에 영향을 주는 인장 하중(tensile load)에 의해 발생한다. 상기 심선 절연체 재료의 유전 상수는 바람직하게는 실온에서 적어도 6.5이다.
본 발명의 실시예를 도면을 참고하여 아래와 같이 설명한다.
본 발명에 의하면, 센서 소자의 동시적 반응 민감성이 증가한 경우, 고전압 레벨에 1 kV 이상의 전압의 에너지를 전달할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 케이블의 횡단면을 도시하고 있고,
도 2는 도 1에 따른 케이블에 있는 센서 소자를 확대해서 개략적으로 도시하고 있고,
도 3은 도 2를 확대하여 상세히 도시하고 있고,
도 4는 도 1에 따른 실시 형태로부터 변형된 케이블의 횡단면을 도시하고 있다.
도면부호 1, 2 및 3은 세 개의 상 도체(phase conductor)를 나타내며, 바람직하게는 상기 상 도체를 통해 1 kV 이상 전압의 에너지가 중전압 영역에서 전달될 수 있다. 상기 세 개의 상 도체(1, 2, 3)는 각각 전기 도체(4)를 구비하며, 상기 전기 도체는 내부 전도층(5)에 의해 감싸져 있고, 상기 내부 전도층 위에 절연체(6)가 배열되어 있다. 이러한 구성은 편의상 상 도체(1)에 대해서만 기재되어 있다. 상기 구성은 상 도체(2, 3)에도 해당된다. 도체(4)는 바람직하게는 각각 구리로 구성된 와이어를 구비한 컨덕터 케이블(conductor cable)로서 실시되며, 상기 도체 케이블 또한 주석 코팅될 수 있다. 상기 도체(4) 위에 도전성 직물(fleece; web)로 구성된 밴드가 배열될 수 있으며, 상기 밴드 위에 예를 들어 압출 가공을 통해 내부 전도층(5)이 제공되어 있다. 상기 밴드는 예를 들어 카본 블랙(carbon black)을 첨가함으로써 도전성을 갖는 중합체 재료로 구성된다.
절연체(6)는 전체 세 개의 상 도체(1, 2, 3)에서 바람직하게는 에틸렌-프로필렌-고무(ethylene-propylene rubber, EPR) 계열의 재료로 구성된다. 상기 절연체는 상기 내부 전도층(5) 주변에서 압출 가공된다. 상기 절연체(6) 위에 상기 내부 전도층(5)과 마찬가지로 형성된 압출 가공된 외부 전도층이 제공될 수 있다.
상기 세 개의 상 도체(1, 2, 3)와 함께, 도 1에 따른 상기 케이블은 센서 소자(S) 및 세 개의 충전 요소(7)를 포함하며, 상기 충전 요소는 상기 상 도체(1, 2, 3) 사이의 틈(gap)에 위치하고, 상기 충전 요소를 통해 도 1에 따른 케이블은 대략 원형 형태의 횡 단면을 구비한다. 상기 센서 소자(S)의 구성은 도 2 및 도 3으로부터 유추할 수 있다. 일반적으로, 상기 충전 요소(7)는 임의로 실시될 수 있다. 바람직하게는, 상기 충전 요소(7) 가운데 하나 이상의 충전 요소는 보호 도체(protection conductor)이다.
상기 상 도체(1, 2, 3), 센서 소자(S) 및 충전 요소(7)는 스트랜딩 요소(stranding element)로서 서로 스트랜딩 되어 있다. 이러한 스트랜딩 요소는 압출 가공을 통해 제조된 내피(8)에 의해 감싸져 있으며, 상기 내피는 대략 원통형 외피를 구비한다. 상기 내피(8)는 상기 스트랜딩 요소 사이의 틈을 채우고 있는 내부 층 및 도전성 고무 복합체(rubber composite)로 구성될 수 있고, 외부 층으로서 상기 고무 복합체 위에 배열된 도전성이 아닌 절연 층으로 구성될 수 있다. 상기 내피(8) 주변에 비틀림 보호물(torsion protection)로 사용되는 그물 구조물(meshwork)(9))이 배열되어 있으며, 상기 그물 구조물은 예를 들어 폴리에스테르 섬유로 구성된다. 상기 그물 구조물(9) 위에 외피(10)가 배열되어 있으며, 상기 외피는 압출 가공을 통해 제조되고, 바람직하게는 고무 복합체로 구성되며, 상기 고무 복합체는 염소 처리한 천연 고무(caoutchouc) 계열의 재료로 구성될 수 있다.
상기 센서 소자(S)는 도 1에 따른 케이블의 실시 형태에서 상기 상 도체(1, 2, 3) 사이의 중앙에 배열되어 있다. 상기 센서 소자는 각각 장력을 갖는 코어 요소(13)를 구비한 두 개의 심선(11, 12)으로 구성되며, 상기 코어 요소 위에 전기 도체가 각각 배열되어 있다. 상기 장력을 갖는 코어 요소(13)는 예를 들어 폴리에스테르 섬유로 구성되어 있다. 상기 심선(11, 12)의 도체는 각각 구리 와이어로 구성된 두 개의 레이어(14, 15)로 구성되어 있으며, 상기 구리 와이어는 반대 방향으로 스트랜딩 된 상태로 제공된다. 내부 레이어(14)는 각각 장력을 갖는 코어 요소(13)를 중심으로 스트랜딩 되어 있는 반면, 외부 레이어(15)는 상기 내부 레이어(14)를 중심으로 스트랜딩 되어 있다(도 3 참조). 상기 심선(11, 12)의 도체 위에는 압출 가공을 통해 제조된 각각의 절연체(16)가 배열되어 있으며, 상기 절연체는 전기적으로 양질의 재료로 구성된다. 상기 절연체는 바람직하게는 실온에서 절연체(16)의 유전 상수가 적어도 6.0이며 교차 결합된 중합체 재료로 구성된다. 바람직한 실시 형태에서, 상기 절연체(16)의 유전 상수는 실온에서 적어도 6.5이다.
상기 심선(11, 12) 사이의 틈에 두 개의 부속물(17, 18)이 배열되어 있으며, 상기 부속물은 상기 심선(11, 12)과 함께 스트랜딩 되어 있다. 상기 부속물은 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트-연사로 구성된다. 상기 스트랜딩 되어 있는 심선(11, 12) 및 부속물(17, 18)로 이루어진 단일 유닛은 예를 들어 폴리에스테르 직물 레이어에 의해 감싸져 있고, 상기 층 위에 폴리에틸렌테레프칼레이트-박편(19)으로 구성된 레이어가 제공되어 있다. 상기 박편(19) 위에 압출 가공을 통해 제조된 피복(20)이 배열되어 있으며, 상기 피복은 도전성 중합체 재료로 구성된다. 상기 폴리에스테르 직물 대신에 구리 섬유로 구성된 직물 또는 구리 그물 구조물이 사용될 수도 있으며, 전술한 것 위에 상기 박편(19)이 배열되어 있다. 상시 센서 소자(S)는 개선된 전기 실드(shielding)를 구비한다.
상기 케이블 구성에서 상기 센서 소자(S)는 도 1에 대해 위치가 변경될 수도 있다. 예를 들어, 상기 스트랜딩 요소를 감싸고 있는 층을 구비하지 않은 스트랜딩 요소만 개략적으로 도시하고 있는 도 4에 따르면 상기 상 도체(1, 2, 3) 사이의 틈 중앙에 상시 센서 소자가 배열되지 않을 수도 있다. 케이블의 이러한 실시 형태의 경우, 세 개의 충전 요소(7)가 다시 존재하며, 상기 충전 요소 가운데 하나의 충전 요소가 코어 요소 사용된다. 나머지 두 개의 충전 요소는 상기 상 도체(1, 2, 3) 사이의 잔여 틈에 배열된다. 상기 케이블의 또 다른 구성은 도 1에 따라 기재된 케이블 구성에 대응한다.

Claims (7)

  1. 코어 내에 하나 이상의 센서 소자 및 절연된 전기 도체로 구성된 심선을 구비하며, 상기 심선은 절연체로 구성된 공동 외피에 의해 감싸져 있고, 상기 센서 소자는 절연된 전기 도체를 각각 구비하는 두 개의 심선으로 구성되며 상기 전기 도체는 장력이 있는 코어 요소를 포함하고, 상기 심선은 절연체로 구성된 두 개의 부속물과 함께 단일 유닛으로 스트랜딩 되어 있으며, 상기 단일 유닛은 절연체로 구성된 밴드로 감싸져 있고, 상기 밴드 위에 피복이 배열되어 있는, 연성 전기 케이블에 있어서,
    - 서로 스트랜딩 되어 있고, 1 kV 이상 전압의 에너지를 전달하기 위해 사용되는 세 개의 상도체(1, 2, 3)가 전기 심선으로서 케이블의 코어 내에 배열되어 있으며, 상기 상 도체는 각각 도체를 감싸고 있는 하나 이상의 내부 전도층(5) 및 상기 내부 전도층 위에 있는 절연체(6)를 구비하고,
    - 상기 센서 소자(S)의 심선(11, 12)의 도체는 구리 와이어로 구성되며, 상기 구리 와이어는 반대 방향으로 스트랜딩 되어 있는 두 개의 레이어(14, 15) 안에 있는 장력이 있는 코어 요소(13)를 감싸고 있으며,
    - 상기 센서 소자(S)의 심선(11, 12)의 절연체(16)는 실온에서 유전 상수가 적어도 6.0이며, 압출 가공을 통해 제공되고 교차 결합한 탄성 중합체 재료로 구성되며,
    - 상기 센서 소자의 서로 스트랜딩 되어 있는 심선(11, 12)과 부속물(17, 18)로 구성된 단일 유닛은 도전성 중합체 재료로 구성된 피복(16)에 의해 감싸져 있고,
    - 상기 상 도체(1, 2, 3) 및 센서 소자(S)로 구성된 케이블의 코어는 압출 가공에 의해 제조된 공동 내피에 의해 감싸져 있고, 상기 내피 위에 외피(10)가 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 연성 전기 케이블.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센서 소자(S)의 심선(11, 12)의 도체의 구리 와이어는 주석 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 케이블.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 센서 소자(S)의 서로 스트랜딩 되어 있는 심선(11, 12)과 부속물(17, 18)로 구성된 단일 유닛은 구리 섬유로 구성된 직물에 의해 감싸져 있으며, 상기 직물 위에 폴리에틸렌테레프칼레이트-박편(19)이 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 케이블.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 센서 소자(S)의 서로 스트랜딩 되어 있는 심선(11, 12)과 부속물(17, 18)로 구성된 단일 유닛은 구리 그물 구조물에 의해 감싸져 있으며, 상기 구조물 위에 폴리에틸렌테레프칼레이트-박편(19)이 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 케이블.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내피(8)는 압출 가공된 내부 고무 전도층 및 상기 내부 고무 전도층 위에 있으며 비도전성 절연체로 구성된 압출 가공된 층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 케이블.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내피(8)는 비틀림 보호물로 사용되는 폴리에스테르 섬유로 구성된 그물 구조물(9)에 의해 감싸져 있는 것을 특징으로 하는 케이블.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 외피(10)는 염소 처리한 천연 고무 계열의 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 케이블.
KR1020120015855A 2011-03-03 2012-02-16 연성 전기 케이블 KR20120101303A (ko)

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