KR20150127066A - 실링된 도체 케이블 - Google Patents

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KR20150127066A
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토마스 칸츠
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후버 앤드 주흐너 아게
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Abstract

본 발명은 가닥 도체 (2) 에 관한 것으로, 이것은 가닥 도체의 단면을 볼 때, 적어도 2 개 층들에 의해 중심 와이어 (7) 둘레에서 육각형 패턴으로 배열되는, 특정 개수의 제 1 유형의 와이어 (5) 를 포함한다. 육각형 패턴의 정점들에 배열되는 와이어들은 원칙적으로 제 1 유형의 와이어들 (5) 보다 작은 직경을 가지는 제 2 유형의 와이어 (6) 를 갖는다. 상기 제 1 및 제 2 와이어들 사이 틈새 공간들 (10) 은 실링제 (3) 에 의해 충전된다.

Description

실링된 도체 케이블{SEALED CONDUCTOR CABLE}
본 발명은 가닥 도체 케이블에 관한 것이다.
DE2444360 은 Siemens AG 를 대표하여 1976 년 03 월 25 일에 공개되었고 종방향으로 실링된 통신 케이블을 기술한다. 문헌은 다수의 동심층들로 정렬되는 단일 또는 그룹의 와이어들을 포함하는 케이블들을 보여주고, 동일층의 와이어들은 케이블의 중심 축선에 대해 동일한 거리를 갖는다. 그러므로, 와이어의 전도성 코어는 본질적으로 라운드 형상을 갖는다. 전도성 코어는 절연 플라스틱 재킷에 의해 덮여있다. 실링제는 전도성 와이어들 사이 간극들에 위치한 특별한 수단에 의해 충전된다.
US5151143 은 Ian Downie 를 대표하여 1992 년 09 월 29 일에 공개되었고 수분 불침투성 전기 케이블을 기술한다. 케이블은, 와이어들의 적어도 하나의 층이 나선형으로 둘레에 권취된 중심 와이어를 포함한다. 중심 와이어는 단일 와이어이거나 스트랜드 와이어일 수도 있다. 동일한 층에 속하는 모든 와이어들은 본질적으로 중심층으로부터 동일한 거리를 갖는다. 결과적으로 생긴 스트랜드 전도성 코어는 절연 플라스틱 재킷에 의해 덮여있다. 전도성 와이어들 사이 간극들은 타 단부를 액체 충전제의 리저버에 연결하면서 케이블의 일 단부에 진공을 적용함으로써 실링제로 충전된다.
US4471161 은 Essex Group Inc. 를 대표하여 1984 년 09 월 11 일에 공개되었고 도체 스트랜드를 기술한다. 유니레이 (unilay) 케이블 코어는 중심 코어 및 2 개의 주위 나선형 형상의 층들과 와이어들의 조밀한 육각형 패킹을 포함한다. 가장 바깥쪽 층은 원형 단면들을 가지는 전부 12 개의 와이어들, 즉 코어 및 제 1 층에 사용된 와이어들과 동일한 직경을 가지는 6 개의 와이어들, 및 부가적으로 다른 와이어들의 직경보다 작은 직경을 가지는 6 개의 와이어들을 포함한다. 가장 바깥쪽 층에서, 2 가지 와이어 유형들이 원주 방향으로 교대로 배열되고, 이는 거의 원형 단면의 케이블 코어를 초래한다.
US5496969 는 Ceeco Machinery Manufacturing Ltd. 를 대표하여 1996 년 03 월 05 일에 공개되었고 동심 압축된 유니레이 가닥 도체를 보여준다. 상기 발명에 따르면, 가닥 도체에서 인접한 층들에서 와이어들의 개수는 정수 1 을 제외하고 공통 수에 의해 나눌 수 없는 정수들이다. 와이어들의 특정 층들의 반경방향 압축과 조합하여, 따라서 스테일 (stale) 원형 단면을 가지는 도체를 구축할 수 있게 된다.
JP1302615 는 Hitachi Cable Ltd. 를 대표하여 1989 년 12 월 06 일에 공개되었고 육각형 패킹을 구비한 완전히 압축된 도체를 기술한다. 와이어들의 불균일한 압축으로부터 유발될 수도 있는, 케이블들의 사행 (snaking) 및 팽창을 방지하도록, 보다 작은 직경들을 가지는 와이어들이 와이어들의 가장 바깥쪽 육각형 형상의 층의 정점들에 배치된다.
US5696352 는 Whitaker Corporation 을 대표하여 1997 년 12 월 09 일에 공개되었고 멀티가닥 도체를 보여준다. 스트랜드들은 예컨대 절연 변위 콘택트들 (IDC) 에 사용될 때 인접한 스트랜드들 사이 미끄럼 운동 (시프트들) 을 막도록 스트랜드들의 원주 둘레에 세레이션들 (serrations) 을 갖는다.
본 발명의 한 가지 목적은, 양호한 기계적 가요성 및 높은 단면 치수 안정성을 가지고 최소 양의 실링 재료에 의해 종방향으로 실링될 수 있는 가닥 도체 코어를 구비한 도체 케이블을 제공하는 것이다.
종방향으로 실링된 도체 케이블들은, 케이블 내 유체와 수분의 전달이 방지되어야 하는 광범위한 적용 분야, 예컨대 차량 배선에서 사용된다. 케이블 코어로 유체들의 침투를 방지하고 스트랜드 코어 내 유체의 전달을 방지하는데 통상적으로 사용되는 접근법은 필러 재료로 코어 내 빈 공간들 (틈새 공간들) 을 충전하는 것이다. 이러한 필러들은 보통 케이블의 종방향으로 모세관 효과들뿐만 아니라 확산을 억제함으로써 유체들의 질량 전이를 막는다. 많은 경우에, 특수 유형들의 그리스들 또는 젤리 유형의 재료들이 필러들로서 사용된다. 이런 종류들의 필러들의 사용에서 비롯되는 주요 문제점은, 필러들의 윤활성들이 케이블 코어의 개별 와이어들 사이 접촉면들에서 마찰을 감소시킨다는 점이다.
이러한 윤활 필러들이 종래의 스트랜드 와이어 코어 설계들에 적용된다면, 외력이 와이어들에 인가되자마자 개별 단일 와이어들은 시프트하는 경향이 있다. 특히 (지정 반경을 갖는) 하나의 단일 와이어 유형으로부터 형성되는 종래의 가닥 도체들은, 와이어들이 아래 층의 와이어들에 의해 형성되는 틈새 요홈들에 수용되는 보다 조밀한 육각형 패턴으로 접혀지는 경향이 있다. 하지만 이러한 도체들은 그것의 외측에서 더이상 라운드형이 아니다.
특히 비틀림을 부여받는 케이블들은 와이어들을 이렇게 시프트하기 쉽다. 불안정성 이외에, 케이블 단면 형상의 이런 변화들은 도체 케이블의 전기적 특징들의 원치 않는 변화들을 초래할 수도 있다. 더욱이, 결과적으로 생긴 육각형 형상의 가닥 도체는, 원형 케이블 단면을 수용하기 위해서, 재킷으로 케이블을 코팅하는 것을 어렵게 한다. 이것은 일정하지 않은 두께를 유발하여서, 스트랜드의 육각형으로 배열된 가장 바깥쪽 와이어들의 정점들 가까이에 최저 두께를 갖는다. 이러한 재킷들은 정점들에서 최소 벽 두께의 밑을 지나가므로 제대로 작동하지 못하는 경향이 있다. 그러므로, 임의의 최소 재킷 두께를 갖는 케이블을 획득하기 위해서 재킷을 위한 전체 재료가 많이 필요하다.
종래 기술로부터, Seale, Filler, Warrington 및 Warrington-Seale 와 같은 여러 가지 설계들의 치수 안정된 스트랜드 와이어 코어들이 공지되어 있다. 하지만, 이런 유형들의 스트랜드 와이어들은 모두 상이한 직경들을 가지는 비교적 많은 수의 단일 와이어들로 형성된다. 그러므로, 상이한 와이어 유형들의 재고 보관 뿐만 아니라 기계류의 준비로 인해 생산 비용이 증가하게 된다. 게다가 통상적으로 사용되는 많은 필러 재료들이 비교적 고가이고 따라서 단일 와이어들 사이에 최소 빈 공간들을 가지는 코어 설계들이 필요하다.
본 발명의 신규한 개념은, 치수 안정된 단면을 가지고, 게다가 안정적 케이블 코어가 최소 개수, 즉 단 2 가지 상이한 유형들의 단일 와이어들에 의해 형성될 수도 있는, 케이블 코어 설계 (아키텍처) 를 제공할 뿐만 아니라, 실링되어야 하는 소량의 빈 공간으로 특징짓는다. 결과적으로 생긴 케이블은 콤팩트한 설계를 제공하여서 충전 재료의 양을 감소시킨다. 추가 장점은, 생산 비용에 긍정적인 효과를 유발하는, 치수 안정된 케이블을 제조하기 위한 방법의 단순성에 있다.
종래 기술로부터 공지된 도체들과 달리, 본 발명에 따른 방법은 특정 개수의 2 가지 상이한 유형들 (그룹들) 의 와이어들을 조합함으로써 충분히 원형 단면을 가지는 가닥 도체들을 획득하는 장점을 제공한다. 와이어들은 주로 그들의 단면이 상이하다.
바람직한 실시형태에서, 제 1 및 제 2 와이어들은 콤팩트화하기 전 둘 다 원형 단면들을 가지고 있다. 제 1 유형의 와이어들은 보다 큰 직경 (즉, 반경 (R1)) 을 가지고 있고 제 2 유형의 와이어들은 보다 작은 직경 (즉, 반경 (R2)) 을 가지고 있다. 와이어들은 한꺼번에 스트랜딩된 후 스트랜딩 중 또는 그 후에 제어된 방식으로 변형된다. 단면도에서 제 1 유형의 와이어들이 육각형 패턴으로 배열되어 기하학적 구조의 주요 부분을 제공하고, 제 2 유형의 6 개의 와이어들은 제 1 와이어들의 육각형 패턴의 6 개의 정점들에 배열된다. 스트랜딩 전 제 2 유형의 6 개의 와이어들이 정점들 영역을 충전하지 않는 것이 통상적이다. 이것은 새롭게 스트랜딩된 와이어들의 제어된 변형 및 콤팩트화에 의해 극복된다.
장착된 위치에서 (즉, 스트랜드 케이블에서) 단면을 볼 때 제 2 유형의 6 개의 와이어들은 제 1 유형의 와이어들 대신에 육각형의 패킹된 와이어들의 정점들에 배열된다. 제 2 유형의 와이어들은 제 1 유형의 적어도 3 개의 와이어들 사이에 배열되고 최종 위치에서 그것들의 외부 형상을 따라 3 개의 위치들에서 제 1 유형의 와이어들과 접촉한다. 이 접촉에 의해 제 1 유형의 와이어들은 규정된 방식으로 측방향으로 지지되고 단면의 원치 않는 변형은 방지된다.
설명한 실시형태에서, 콤팩트화함으로써 와이어들의 외부 형상은 제어된 방식으로 변형된다. 콤팩트화 프로세스 중 결과적으로 생긴 단면을 완전히 충전하도록 와이어들을 변형하는 것이 목적은 아니다. 대신에, 임의의 틈새 공간을 이용가능하게 남겨두는 것이 목적이다. 이 공간 (최종 제품을 볼 때) 은 실링제에 의해 충전되어서 액체와 수분의 종방향 전달을 방지한다. 일 실시형태에서, 틈새 공간은 가닥 도체의 단면의 면적의 2% ~ 20% 를 차지한다. 가닥 도체의 와이어들을 콤팩트화함으로써 도체의 직경이 감소된다.
조밀한 육각형 패킹 패턴을 획득하기 위해서, 중심층에 인접한 여러 층들의 와이어들은 모두 동일한 방향으로 배향된다 (유니레이).
실시형태에서 육각형 형상의 제 2 층의 6 개의 정점들에서 6 개의 와이어들은 제 2 유형의 와이어들이고, 이것은 스트랜딩 프로세스 전 및/또는 중 및/또는 후에 압축에 의해 케이블 코어의 반경 방향으로 변형되어서, 동일 층의 인접한 제 1 유형 와이어들의 간극들은 규정된 방식으로 감소된다. 동시에 케이블 코어의 단면의 총 면적은 감소된다. 제 2 층의 상기 6 개의 정점들 사이 6 개의 위치들은 제 1 유형 와이어들에 의해 점유되고, 그러므로 이 유형의 코어 레이아웃은 1 + 6 + (6 + 6) 으로서 식별될 수 있다. 다시 말해서: 절단도에서 이 실시형태에서의 와이어들은 본질적으로 중심 실린더, 중심 와이어 각각의 축선을 따라 트위스팅되는 실린더들의 조밀한 육각형 패킹에서처럼 위치결정된다.
대안적으로 또는 부가적으로 제 1 및/또는 제 2 유형 와이어들은 예컨대 보빈으로부터 제거된 후 그리고 폐쇄 다이로 진입하기 전 가장 바깥쪽 층의 와이어들을 배치 (폐쇄) 하기 전 변형된다. 대안적으로 또는 부가적으로, 제 1 및 제 2 유형 와이어들은 보빈으로부터 가져올 때 이미 변형된 형상일 수도 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 제 1 및/또는 제 2 유형 와이어들은 폐쇄 다이로 진입하는 동안 그리고/또는 폐쇄 다이 내에서 변형된다. 폐쇄 다이 내에서 변형될 때, 다른 와이어들의 변형이 본 발명에 따라 수행될 수도 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 케이블 코어가 폐쇄 다이를 이탈한 후 제 1 및 제 2 유형 와이어들의 변형이 또한 수행될 수도 있다. 그러므로 제 1 및 제 2 유형 와이어들의 변형은 단일 단계로 또는 다수의 단계들로 점진적으로 수행될 수도 있다.
바람직하게, 와이어들이 제어가능하게 변형되는 고정 또는 가동 다이 (캘리버, 지그) 를 통하여 와이어들을 동시에 통과시킴으로써 변형이 일어난다. 다이는 스트랜딩 기계의 단일 폐쇄 다이일 수도 있다. 대안적으로 또는 부가적으로 하나의 추가 다이 또는 다수의 추가 다이들이 와이어들을 가져오는 공급 보빈들과 폐쇄 다이 사이에 위치결정될 수도 있다. 적합하다면 와이어들은 변형 프로세스 전 및/또는 중 및/또는 후에 열 처리될 수도 있다. 대안적으로 또는 부가적으로 전부 또는 임의의 와이어들이 스트랜딩 전 및/또는 후에 열간 또는 냉간 압연 프로세스에 의해 변형될 수도 있다. 압연 프로세스 또는 다이를 통한 통과에 의한 변형은 윤활제를 사용해 수행될 수도 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 필러는 윤활제로서 사용된다.
예컨대 19 개의 와이어들을 구비한 스트랜드 코어에 대해, 와이어들은 각각에 6 개의 와이어들이 권취된 3 개의 다중 권취 공급 보빈들 및 1 개의 단일 권취 공급 보빈으로부터 권출될 수도 있다. 단일 권취 공급 보빈은 중심 와이어를 위한 공급부로서 사용될 수도 있다. 하나의 다중 권취 공급 보빈은 6 개의 제 2 유형 와이어들을 위한 공급부로서 사용될 수도 있고, 반면에 2 개의 다른 다중 권취 보빈들은 내부층의 6 개의 와이어들 및 외부층의 6 개의 와이어들을 위한 공급부로서 사용될 수도 있다. 따라서, 전체 기계류의 크기는 감소될 수 있고 와이어 파단 위험이 줄어들 수 있다.
본 발명에 따른 변형 프로세스로 인해, 제 2 유형의 와이어들은 그것이 와이어들의 가장 바깥쪽 층의 제 1 유형 와이어들 사이 공간을 적어도 부분적으로 충전하도록 형상화된다. 이상적으로 절단도에서 제 2 유형의 와이어들은 그것이 제 1 유형 와이어들과 접촉하는 3 개의 접촉 구역들, 즉 동일한 층 각각의 인접한 제 1 유형 와이어들과 하나의 접촉 영역 및 아래 층의 인접한 제 1 유형 와이어와 하나의 접촉 영역을 형성한다. 그리하여, 그것은 인접한 와이어들을 측방향으로 지지하고, 와이어들 사이 틈새 공간을 감소시키고 예상된 위치에서 제 1 유형의 와이어들을 "로킹" 함으로써 원치 않는 변형을 방지한다. 동시에 육각형 형상의 가장 바깥쪽 층의 정점들은 모따기되어서, 거의 원형 단면의 케이블 코어를 발생시킨다.
다시 말해서, 일 실시형태에서 직경들 (R1) 을 갖는 원형 와이어들의 조밀한 패킹의 육각형 단면은, 와이어들의 가장 바깥쪽 층의 6 개의 정점들에 있는 6 개의 와이어들을, 결과적으로 생긴 가닥 도체의 반경 방향으로 변형되는 보다 작은 직경 (R2) 을 갖는 6 개의 와이어들로 대체함으로써 원형 형상에 가깝게 된다.
본 발명의 제 2 실시형태에서, 스트랜드 코어는 중심 와이어뿐만 아니라 조밀한 육각형 패킹에서 코어 둘레에 권취되는 2 개 층들의 와이어들을 포함하고, 그것은 모두 제 1 유형의 와이어들이다. 본 발명의 이 제 2 실시형태는 부가적으로 제 2 층의 와이어들 둘레에 나선형으로 권취된 제 3 층의 와이어들을 포함한다. 본 발명의 제 1 실시형태와 유사하게, 제 3 (가장 바깥쪽) 층은, 조밀한 육각형 패킹을 따라 또한 위치결정되는 12 개의 제 1 유형의 와이어들, 및 가장 바깥쪽 층의 6 개의 정점들 (모서리들) 에 위치결정되는 6 개의 제 2 유형의 와이어들로 구성되고, 제 2 유형의 와이어들은 전부 결과적으로 생긴 가닥 도체의 반경 방향으로 변형된다.
본 발명에 따른 가닥 도체를 제조하기 위해서, 하나의 폐쇄 다이 또는 다수의 폐쇄 다이들 및 하나의 레이 (lay) 플레이트 (와이어 가이드) 또는 다수의 레이 플레이트들을 구비한 스트랜딩 기계들이 사용될 수도 있다. 일 실시형태에서, 가닥 도체는 하나의 폐쇄 다이 및 하나의 레이 플레이트만 사용하여 만들어질 수도 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 가닥 도체의 트위스팅은 단일 또는 다수의 트위스트 기계를 사용함으로써 수행될 수도 있다.
와이어들 사이 틈새 공간들을 필러 재료로 충전하도록, 개별 와이어들의 집합 및 폐쇄는 필러 재료에 부분적으로 또는 완전히 침지되는 폐쇄 다이에서 수행될 수도 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 와이어들은 폐쇄 다이를 통과하기 전 또는 통과한 후 특별한 목적들을 위해 부가적 기능들을 달성하도록 코팅될 수도 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 가닥 도체는 폐쇄 다이를 이탈한 후 필러 재료로 또한 함침될 수도 있다. 충전 프로세스를 향상시키기 위해서, 가닥 도체 및/또는 필러는 특정 온도로 가열될 수도 있다. 충전 프로세스 후 가닥 도체는 가닥 도체의 주변면으로부터 여분의 필러 재료를 제거하기 위해서 하나 또는 다수의 부가적 다이들로 통과될 수도 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 필러 재료는 도체의 주변면으로부터 제거될 수도 있다. 본 발명의 다른 실시형태에서, 가닥 도체의 주변면 상의 틈새 요홈들은 여전히 약간의 필러 재료를 함유한다. 본 발명의 다른 실시형태에서, 주변면 상에 있는 필러 재료는 예컨대 재킷의 적용에 더 적합할 수도 있는 다른 필러 재료에 의해 대체된다.
도체 케이블을 제조하기 위해서, 가닥 도체는 적어도 하나의 압출 프로세스 및/또는 적어도 하나의 래핑 (wrapping) 프로세스에 의해 재킷으로 코팅될 수도 있다. 재킷은 하나 또는 다수의 층들을 포함할 수도 있다. 따라서 가닥 도체는 그것의 제조 후 압출 라인 (케이블 압출기) 으로 직접 공급될 수도 있다. 대안적으로, 그것은 먼저 저장된 후 압출 라인으로 공급될 수도 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 가닥 도체는 필러 재료의 점도를 증가시켜서 누출을 방지하도록 충전 재료로 충전된 후 그리고 압출 라인으로 공급되기 전 임의의 온도로 냉각될 수도 있다.
보통, 본 발명에 따른 가닥 도체는, 제 1 유형의
Figure pct00001
와이어들 및 외부 정점들에 배열되는 제 2 유형의 6 개의 와이어들을 포함한다. n 은 중심 와이어를 둘러싸는 외부층들의 개수이다 (여기에서 n > 1).
본 발명에 따른 가닥 도체의 실시형태는 다음과 같이 설명될 수 있다. 가닥 도체는 특정 개수의 제 1 유형의 와이어를 포함하고 상기 와이어는 가닥 도체의 단면을 볼 때 적어도 2 개 층들에 의해 중심 와이어 둘레에서 육각형 패턴으로 배열된다. 적용 분야에 따라 제 1 유형의 와이어들 그 자체는 2 개의 인접한 층들에 대해 상이한 직경들을 가질 수도 있다. 육각형 패턴의 단면의 외부 기하학적 구조를 형성하는 정점들에 배열된 와이어들은 제 1 유형의 와이어들보다 원칙적으로 더 작은 직경을 가지는 제 2 유형의 와이어를 갖는다. 제 1 및 제 2 와이어들 사이 틈새 공간들은 전술한 대로 실링제에 의해 충전된다. 설계에 따라 제 1 및/또는 제 2 유형의 와이어들은 가닥 도체에서 비원형 단면을 가질 수도 있다. 비원형 단면은 폐쇄 다이 또는 유사한 공구를 통하여 도체를 당겨줌으로써 변형 프로세스로부터 유발될 수도 있다. 제 1 및/또는 제 2 유형의 와이어들은 스트랜딩 전 원형 단면을 가질 수도 있다. 하지만 다른 형상들, 예컨대 타원형이 적절할 수도 있다. 실링제에 의해 충전된 틈새 공간(들)이 단면 면적의 2% ~ 20% 를 차지할 때 양호한 결과들이 달성될 수도 있다. 보통, 제 2 유형의 와이어들은 각각 장착된 위치에서 3 개의 접촉 구역들을 가지고 있고 이 접촉 구역들에 의해 제 2 유형의 와이어들은 이웃한 제 1 유형의 와이어들과 상호 작용할 수도 있다. 제 1 유형의 와이어들은 가닥 도체에 일반적으로 육각형 단면을 가질 수도 있고 이것은 본원에 기술한 발명에 따라 제어된 변형으로부터 유발된다. 적합하다면 최외부층의 제 1 유형의 와이어들은 제 3 유형의 와이어들에 의해 대체될 수도 있고, 제 3 유형의 와이어들은 제 1 유형의 와이어들보다 원칙적으로 더 큰 직경을 가지고 있다.
실시형태에서 제 1 유형의 와이어들은 0.05 ㎜ ~ 3.0 ㎜ 범위의 직경을 갖는다. 제 2 유형의 와이어들은 제 1 유형의 와이어들 직경의 0.5 ~ 0.95 배의 범위에 있는 직경을 갖는다. 제 2 유형의 와이어들이 제 1 유형의 와이어들 직경의 0.82 ~ 0.9 배의 범위에 있는 직경을 갖는다면 양호한 결과들이 달성될 수도 있다. 최외부층의 제 1 유형의 와이어들이 제 3 유형의 와이어들에 의해 대체된다면, 본원에서 검토한 실시형태에서 제 3 유형의 와이어들은 제 1 유형의 와이어들 직경의 1.02 ~ 1.2 배의 범위에 있는 직경을 갖는다. 적용 분야에 따라 다른 직경들과 비들이 적절할 수도 있다.
실링제는 그리스 및/또는 오일 및/또는 플라스틱 재료이다. 필요하다면 외부면은 전기 절연 재료의 적어도 하나의 층을 포함하는 재킷에 의해 덮여있다.
본원에서 설명한 발명은 본원에서 하기에 주어진 상세한 설명과 첨부 도면들로부터 보다 충분히 이해될 것이고, 이것은 첨부된 청구범위에서 설명되는 본 발명을 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다.
도 1 은 스트랜딩 기기를 사시도로 개략적으로 도시한다.
도 2a 는 도 1 에 따른 세부 A 를 도시한다.
도 2b 는 스트랜딩 기기를 정면에서 개략적으로 도시한다.
도 3 은 케이블의 실시형태를 사시도로 개략적으로 도시한다. 필러와 가닥 도체 코어를 보여주기 위해서 재킷 및 필러는 케이블의 일 단부에서 부분적으로 제거된다.
도 4 는 도 3 에 따른 세부 B 를 도시한다.
도 5 는 도 3 에 따른 케이블의 절단도 C 를 도시한다.
도 6 은 케이블의 실시형태의 절단도를 도시한다.
도 7 은 케이블의 실시형태의 절단도를 도시한다.
도 8 은 케이블의 실시형태를 사시도로 개략적으로 도시한다. 케이블 재킷의 일부는 가닥 도체 코어를 보여주기 위해서 제거되었다.
도 9 는 도 8 에 따른 케이블의 절단도 D 를 도시한다.
도 10 의 (a) 는 종래의 가닥 도체의 단면 이미지를 도시하고 도 10 의 (b) 는 단면 이미지의 아웃라인을 도시한다.
도 11 의 (a) 는 본 발명에 따른 가닥 도체의 단면 이미지를 도시하고 도 11 의 (b) 는 단면 이미지의 아웃라인을 도시한다.
도 12 의 (a) 는 본 발명에 따른 가닥 도체의 단면 이미지를 도시하고 도 12 의 (b) 는 단면 이미지의 아웃라인을 도시한다.
전술한 요약뿐만 아니라 바람직한 실시형태들에 대한 하기 상세한 설명은 첨부 도면들과 함께 읽을 때 더 잘 이해된다. 본 발명의 예시를 위해, 본원의 바람직한 실시형태에서, 같은 도면부호들이 여러 도면들에 걸쳐 유사한 부품들을 나타내지만, 본 발명은 개시된 특정 방법들과 수단들에 제한되지 않음을 이해한다.
도 1 은 19 개의 와이어들을 구비한 가닥 도체 코어를 제조하기 위한 스트랜딩 기기 (20) 를 사시도로 개략적으로 도시한다. 도 2a 는 도 1 의 세부 A 를 도시한다. 스트랜딩 기기 (20) 는 적어도 하나의 레이 플레이트 (22) 를 포함하고, 이것은 와이어 공급부 (21) 에서 나오는 분리된 제 1 유형 와이어들 (5) 및 제 2 유형 와이어들 (6) 을 개구들 (23) 을 통하여 폐쇄 다이 (24) 로 가이드하고, 상기 폐쇄 다이에서 와이어들은 스트랜드 와이어로 집합된다. 가장 바깥쪽 층의 제 1 유형 와이어들 (5) 및 제 2 유형 와이어들 (6) 은, 도 2b 에서 볼 수 있듯이, 교대로 배열된다. 제 1 유형 와이어 (5) 는 제 2 유형 와이어 (6) 의 반경 (R2) 보다 더 큰 반경 (R1) 을 갖는다. 와이어들 (5, 6) 의 정렬에 사용된 개념은 실린더들의 최조밀 패킹된 육각형 격자와 유사하다. 도 2a 에 도시된 대로, 중심 와이어 및 6 개의 제 1 와이어 유형 와이어들 (5) (이 도면에서 비해칭 단면들을 가지는 와이어들) 의 둘러싸는 제 1 층은 단지 약간만 변형될 수도 있다. 도 2 내지 도 9 에서, 단지 약간만 변형된 와이어들은 개략적으로 원형 단면들과 비슷하고, 그것은 원형 단면 또는 단지 약간만 변형된 단면을 가질 수도 있음을 나타낸다. 와이어들의 외부 (제 2) 층은, 교대로 위치결정되는 6 개의 제 1 유형 와이어들 (5) (약간 변형될 수도 있음) 및 6 개의 변형된 제 2 유형 와이어들 (6') (해칭됨) 로 구성된다. 제 2 층의 제 1 유형 와이어들 (5) 은, 본질적으로, 그것들 각각이 와이어들의 제 1 층의 2 개의 제 1 유형 와이어들 (5) 과 면 접촉하도록 위치결정된다. 제 2 층의 변형된 제 2 유형 와이어들 (6') 은, 본질적으로, 그것들이 와이어들의 제 1 층의 단 하나의 제 1 유형 와이어들 (5) 및 가장 바깥쪽 층의 2 개의 제 1 유형 와이어들 (5) 과 면 접촉하도록 위치결정된다.
도 3 은 스트랜드 코어 (2), 필러 (3), 및 재킷 (4) 을 구비한 도체 케이블 (1) 을 도시한다. 재킷 (4) 뿐만 아니라 필러 (3) 는, 케이블의 내부 구조를 보이게 하기 위해서 부분적으로 제거되었다. 도 5 에서 볼 수 있듯이, 스트랜드 코어는 본질적으로 원형 단면을 가지고 총 19 개의 단일 와이어들로 형성된다. 도 4 는 도 3 에 따른 세부 B 를 도시하고 필러가 단일 와이어들 사이 스트랜드 코어 (2) 내부의 충전되지 않으면 빈 틈새 공간들 (10) (통상적으로 거싯들 또는 틈새들로도 불림) 을 충전할 수도 있을 뿐만 아니라, 스트랜드 코어 (2) 의 외부면을 적어도 부분적으로 덮을 수도 있음을 보여준다. 재킷은 하나 또는 다수의 동심층들을 포함할 수도 있다. 도 5 는 도 3 에 따른 단면도 C 를 도시하고 스트랜드 코어 (2) 의 가능한 실시형태 뿐만 아니라 본 발명에 따른 가능한 도체 케이블 (1) 을 보여준다. 스트랜드 코어 (2) 는 약간 변형될 수도 있는 반경 (R1) 을 갖는 제 1 유형 와이어 (5) 인 중심 와이어 (7) 를 포함한다. 이 중심 와이어 (7) 는, 약간 변형될 수도 있는 중심 와이어 (7) 둘레에 나선형으로 권취된 6 개의 제 1 유형 와이어들 (5) 의 제 1 본질적으로 육각형 형상의 층으로 둘러싸여 있다. 와이어들의 이 제 1 층에 인접하여 그리고 동심으로 와이어들의 제 2 본질적으로 육각형 형상의 층이 있다. 제 2 육각형 형상의 층의 6 개의 모서리 위치들 (정점들) 에서 6 개의 와이어들은 변형된 제 2 유형 와이어들 (6') 이고, 반면에 모서리 위치들 (정점들) 사이 6 개의 와이어들은 또한 약간 변형될 수도 있는 제 1 유형 와이어들 (5) 이다. 그러므로 스트랜드 코어 (2) 의 레이아웃은 1 + 6 + (6 + 6) 이다. 도 5 에서 볼 수 있듯이, 와이어들 사이 모든 틈새 공간들 (10) 은 그리스 및/또는 오일 및/또는젤리 및/또는 플라스틱일 수도 있는 필러 (3) 로 충전된다.
도 6 은 스트랜드 코어 (2), 필러 (3) 및 재킷 (4) 을 포함하는 전도성 케이블의 다른 실시형태를 도시한다. 그것은 또한 스트랜드 코어 (2) 의 단일 와이어들 사이 및 스트랜드 코어와 재킷 (2) 사이 틈새들 (10) 에 위치한 필러 (3) 를 포함할 수도 있다. 스트랜드 코어 (2) 는 중심 와이어 (7) 및 중심 와이어 (7) 둘레에 권취된 2 개의 동심의 그리고 본질적으로 육각형 형상의 층들의 와이어들을 포함하고, 그것은 전부 약간 변형될 수도 있는 제 1 유형 와이어들 (5) 이다. 전술한 2 개 층들을 구비한 실시형태와 유사하게, 가장 바깥쪽 (제 3) 육각형 층의 정점들에서 와이어들은 크림핑된 제 2 유형 와이어들 (6') 이고, 반면에 제 3 육각형 층의 다른 모든 와이어들은 제 1 유형 와이어들 (5) 이어서, 1 + 6 + 12 + (12 + 6) 레이아웃을 이끈다.
도 7 은, 레이아웃 1 + 6 + 12 + 18 + (18 + 6) 을 갖는, 와이어들의 4 개의 동심의 본질적으로 육각형 층들을 구비한 본 발명의 제 3 실시형태를 도시한다. 전술한 실시형태들에서처럼, 가장 바깥쪽 층의 6 개의 정점들은 변형된 제 2 유형 와이어들 (6') 에 의해 점유된다. 게다가, 6 개의 제 2 유형 와이어들 (6') 에 인접한 가장 바깥쪽 층에서 12 개의 제 1 유형 와이어들 (5') 은 부분적 패트닝 (fattening) 또는 크림프 프로세스를 적용함으로써 크게 변형될 수도 있다. 따라서, 스트랜드 코어의 단면을 원형 형상에 가깝게 하는 것을 개선시킬 수 있다. 제 1 유형 와이어들 (6) 의 이러한 부분 변형 프로세스들은, 와이어들이 폐쇄 다이로 진입하기 전 그리고/또는 폐쇄 다이로 진입하는 동안 그리고/또는 폐쇄 다이 내부에 있는 동안 그리고/또는 폐쇄 다이를 이탈할 때 그리고/또는 폐쇄 다이를 이탈한 후 수행될 수도 있다.
도 8 은, 필러 (3) 가 단지 단일 와이어들 사이 틈새 공간들 (거싯들) 로 제한되는 도체 케이블의 다른 실시형태를 도시한다. 도 9 에 도시된 단면 D 에서 볼 수 있듯이, 재킷 (4) 은 틈새 요홈들을 포함해 가닥 도체의 전체 주변면과 본질적으로 직접 접촉한다. 본 발명에 따르면 이 유형의 재킷은 전술한 스트랜드 코어들의 모든 유형들/실시형태들에 적용될 수도 있다.
도 10 은 중심 와이어 (7), 제 1 (내부) 층의 6 개의 와이어들, 및 제 2 (외부) 층의 12 개의 와이어들을 포함하는 19 개의 와이어들로 된 종래 기술의 스트랜드를 도시하고, 상기 와이어들은 비육각형 형태로 중심 와이어 (7) 둘레에서 트위스팅되어서, 본질적으로 원형 단면을 이끈다. 현미경 사진 이미지 (a) 뿐만 아니라 아웃라인 (b) 에서 볼 수 있듯이, 와이어들 사이 틈새 공간들 (10) 은 비교적 크다.
도 11 은 본 발명에 따른 19 개의 와이어들로 만들어진 스트랜드를 도시하고, 여기에서 충전 재료는 보이지 않는다. 스트랜드는 단 2 가지 다른 유형들의 와이어들만 포함하고, 이것은 3 가지 다른 유형들의 와이어들을 사용할 때보다 훨씬 더 용이하게 제조하도록 한다. 육각형 제 2 층의 6 개의 정점들에서 와이어들 (6') 을 제외하고 중심 와이어 (5', 7) 및 다른 와이어들 (5') 은 반경방향 압축에 의해 변형된, 변형된 제 1 유형 와이어로 만들어진다. 전체 스트랜드는 반경 방향으로 압축되어서, 개별 와이어들의 단면들의 변형을 유발한다. 이 유형의 가닥 도체의 와이어들은 안정적으로 정렬된다. 또한, 예컨대 아웃라인 (b) 에서 볼 수 있듯이, 이 유형의 스트랜드는 비교적 적은 전체 틈새 공간 (10) 을 갖는 조밀한 패킹을 포함한다.
도 12 의 (a) 는 본 발명에 따른 다른 가닥 도체를 도시한다. 스트랜드는, 중심 와이어 (7) 및 제 1 층에서 중심 와이어 (7) 와 동일한 직경을 갖는 6 개의 와이어들 (5') 을 포함해 19 개의 와이어들로 만들어진다. 더욱이 가닥 도체는 중심 와이어 (7) 의 직경보다 작은 직경을 가지는 6 개의 와이어들 (6'), 및 중심 와이어 (7) 의 직경보다 큰 직경을 가지는 제 3 와이어 유형의 6 개의 변형된 와이어들 (8') 을 포함하는 제 2 (가장 바깥쪽) 층을 포함한다. 전체 스트랜드는 반경 방향으로 압축되어서, 개별 와이어들의 단면들의 변형을 유발한다. 이 유형의 가닥 도체의 와이어들은 안정적으로 정렬된다. 또한, 예컨대 아웃라인 (b) 에서 볼 수 있듯이, 이 유형의 스트랜드는 비교적 적은 전체 틈새 공간 (10) 을 갖는 조밀한 패킹을 포함한다.
1 케이블
2 가닥 도체 (미세 와이어들의 다발)
3 실링제 (필러 재료)
4 재킷
5 제 1 유형 와이어 (미세 단일 와이어)
6 제 2 유형 와이어 (미세 단일 와이어))
5' 변형된 제 1 유형 와이어
6' 변형된 제 2 유형 와이어
7 중심 와이어
8' 변형된 제 3 유형 와이어
10 틈새 공간들
20 스트랜딩 기기
21 와이어 공급부
22 레이 플레이트 (와이어 가이드)
23 개구들
24 폐쇄 다이

Claims (18)

  1. 가닥 도체 (stranded conductor: 2) 로서,
    a. 상기 가닥 도체의 단면을 볼 때, 적어도 2 개 층들에 의해 중심 와이어 둘레에서 육각형 패턴으로 배열되는, 특정 개수의 제 1 유형의 와이어 (5) 를 포함하고,
    b. 상기 육각형 패턴의 정점들 (vertices) 에 배열되는 와이어들은 원칙적으로 제 1 유형의 와이어들보다 작은 직경을 가지는 제 2 유형의 와이어 (6) 이고,
    c. 제 1 및 제 2 와이어들 사이의 틈새 공간들 (10) 은 실링제 (3) 에 의해 충전되는, 가닥 도체 (2).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 유형의 와이어 (5) 와 상기 제 2 유형의 와이어 (6) 는 상기 가닥 도체 (2) 에서 비원형 단면을 가지고 있는 것을 특징으로 하는, 가닥 도체 (2).
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 비원형 단면은 폐쇄 다이 (24) 를 통하여 상기 도체를 당겨줌으로써 변형 프로세스로부터 유발되는 것을 특징으로 하는, 가닥 도체 (2).
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 한 항에 있어서,
    제 1 유형의 와이어들 (5) 은 스트랜딩 전에 원형 단면을 가지고 있는 것을 특징으로 하는, 가닥 도체 (2).
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 한 항에 있어서,
    제 2 유형의 와이어들 (6) 은 스트랜딩 전에 원형 단면을 가지고 있는 것을 특징으로 하는, 가닥 도체 (2).
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 한 항에 있어서,
    상기 틈새 공간 (10) 은 상기 단면의 면적의 2 % ~ 20 % 를 차지하는 것을 특징으로 하는, 가닥 도체 (2).
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 한 항에 있어서,
    제 2 유형의 와이어들 (6, 6') 은, 각각, 제 2 유형의 와이어들이 이웃한 제 1 유형의 와이어들 (5, 5') 과 상호 작용하게 하는 3 개의 접촉 구역들을 가지고 있는 것을 특징으로 하는, 가닥 도체 (2).
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 한 항에 있어서,
    제 1 유형의 와이어들 (5') 은 상기 가닥 도체에서 일반적으로 육각형 단면을 가지고 있는 것을 특징으로 하는, 가닥 도체 (2).
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 한 항에 있어서,
    외부층의 제 1 유형의 와이어들 (5, 5') 은 제 3 유형의 와이어들 (8') 에 의해 대체되고, 상기 제 3 유형의 와이어들 (8') 은 상기 제 1 유형의 와이어들 (5, 5') 보다 원칙적으로 더 큰 직경을 가지고 있는 것을 특징으로 하는, 가닥 도체 (2).
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 한 항에 있어서,
    제 1 유형의 와이어들 (5) 은 0.05 ㎜ ~ 3.0 ㎜ 범위의 직경을 가지는 것을 특징으로 하는, 가닥 도체 (2).
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 한 항에 있어서,
    제 2 유형의 와이어들 (6) 은 제 1 유형의 와이어들 (5) 의 직경의 0.5 ~ 0.95 배의 범위에 있는 직경을 가지는 것을 특징으로 하는, 가닥 도체 (2).
  12. 제 9 항 내지 제 11 항 중 한 항에 있어서,
    제 3 유형의 와이어들 (8') 은 제 1 유형의 와이어들 (5) 의 직경의 1.02 ~ 1.2 배의 범위에 있는 직경을 가지는 것을 특징으로 하는, 가닥 도체 (2).
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 한 항에 있어서,
    상기 실링제 (3) 는 그리스 (grease) 및/또는 오일 및/또는 플라스틱 재료인 것을 특징으로 하는, 가닥 도체 (2).
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 한 항에 있어서,
    상기 가닥 도체의 외부면은 전기 절연 재료의 적어도 하나의 층을 포함하는 재킷 (4) 에 의해 덮여있는 것을 특징으로 하는, 가닥 도체 (2).
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 한 항에 있어서,
    상기 가닥 도체는 총 19 개 또는 37 개 또는 61 개의 와이어들 (5, 5', 6, 6') 을 포함하는 것을 특징으로 하는, 가닥 도체 (2).
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 한 항에 있어서,
    제 1 유형의 와이어들 (5, 5') 및/또는 제 2 유형의 와이어들 (6, 6') 은 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리, 구리 합금의 군으로부터의 재료로 만들어지는 것을 특징으로 하는, 가닥 도체 (2).
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 한 항에 있어서,
    제 2 유형의 와이어들 (6) 은, 제 1 유형의 와이어들 (5) 을 만드는 재료와는 다른 영률을 가지는 재료로 만들어지는 것을 특징으로 하는, 가닥 도체 (2).
  18. 제 17 항에 있어서,
    제 2 유형의 와이어들 (6) 의 영률은 제 1 유형의 와이어들 (5) 의 영률보다 낮은 것을 특징으로 하는, 가닥 도체 (2).
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