NL8700811A - Elektrische kabel. - Google Patents

Description

\ * * VO 9089

Elektrische kabel.

Bij een kabel met een geextrudeerde isolatie, zijn volgens de uitvinding bij de geleider, gevormd door een kern, de ruimten tussen de samenstellende draden gevuld met een materiaal op basis van polymeer-materiaal, dat een Mooney-viscositeit bij 100°C gelegen tussen 10 en 5 60, een Shore-A-hardheid gelegen tussen 10 en 90 bezit - en bij voorkeur hygroëxpansibele poeders van een organische aard bevat.

Zelfs de samenstellende draden van de kern, behoudens die, welke de buitenste laag van draden vormen, zijn met het betreffende materiaal bekleed.

10 De uitvinding heeft betrekking op een elektrische kabel met ge extrudeerde isolatie van het type, waarbij in de geleider een vulmiddel is opgenomen om te beletten, dat zelfs minimale sporen van water langs de kabel migreren.

Verder heeft de uitvinding betrekking op een vulmateriaal voor 15 de geleiders en kabels met een geextrudeerde isolatie en tevens op een werkwijze voor het vervaardigen van een kabel van het betreffende type.

r

Het is reeds bekend, dat een van de oorzaken welke leiden tot de vorming van de boomverschijnselen, in de geextrudeerde isolatie van de kabel, de aanwezigheid van vocht in de geleider is.

20 In wezen vindt tijdens de werking van de kabel - en tengevolge van de invloed van de temperatuur, welke wordt bereikt tijdens de werking van da geleider (welke ofschoon deze niet hoog is, doch gedurende praktisch een onbepaalde periode wordt onderhouden), een verdamping van alle bestaande sporen van water in de geleider plaats.

25 De waterdamp, welke op deze wijze wordt gevormd, migreert ten gevolge van de diffusieverschijnselen in de geextrudeerde isolatie van de kabel.

De waterdamp, die op deze wijze in de geextrudeerde isolatie van de kabel binnendringt en de elektrische belastingen, welke in deze 30 laatste aanwezig zijn, geeft aanleiding tot het ontstaan van boomvorming in de geextrudeerde isolatie, welke lan leiden tot een achteruitgang van de elektrische eigenschappen van de isolatie - waardoor derhalve de kans op perforatie wordt vergroot.

Zelfs ofschoon tijdens de vervaardiging van kabels met ge-35 extrudeerde isolatie alle bekende hulpmiddelen worden toegepast om te garanderen, dat zelfs minimale sporen water de geleider niet bereiken, 870 0 8 1 f -2- : ί* Ji ia bestaat er geen manier om op een absolute wijze te beletten, dat tijdens de installatie en het leggen van een kabel, tijdens de kabelverbin-dingshandelingen, of tengevolge van breuk, die in het kabelstelsel optreedt, water nooit de kabelgeleider zal bereiken en/of daarlangs 5 zal migreren»

Om te beletten, dat het water, dat een punt van de geleider in een kabel met geëxtrudeerde isolatie heeft bereikt,daarlangs migreert, waarbij derhalve op elke plaats van de kabelisolatie een boomvorming optreedt, is voorgesteld ten minste in de geleider vul-10 middelen op te nemen, bij voorkeur van het type, welke opzwellen bij contactering met het water en welke zullen beletten, dat dergelijk water langs de kabelgeleider migreert.

Meer in het bijzonder verdient het bij de bekende kabels met geëxtrudeerde isolatie, waarbij de geleider met een vulmiddel is ge-15 impregneerd, de voorkeur, dat dit laatste van een type is dat bij contact met water opzwelt aangezien wordt gemeend, dat slechts bij dit type vulmiddel de beste mogelijkheden bestaan om de migratie van eventuele sporen van water langs de kabel te blokkeren, doordat gebruik wordt gemaakt van de genoemde "zwelling" zelf van het vulmiddel 20 - teneinde op deze wijze een barrière tegen de betreffende watermigratie te scheppen.

Bekende kabels met geëxtrudeerde isolatie - welke binnen de geleider zijn voorzien van een vulmiddel, dat wanneer dit in aanraking komt met water zwelt, zijn bijvoorbeeld beschreven in de 25 Duitse octrooiaanvrage no.2 216 139 en in het Britse octrooischrift no. 2 076 839.

Alle bekende kabels met geëxtrudeerde isolatie van het type, dat (in de geleider) is voorzien van een vulmiddel van het type, dat zwelt, wanneer dit in aanraking met water komt, maken het 30 - op een betrouwbare en veilige wijze niet mogelijk het probleem van het beletten van de migratie van water op te lossen ondanks alle talrijke pogingen, welke zijn gedaan om het vulmiddel te vinden, dat het meest geschikt is voor het oplossen van het probleem.

Deze niet-betrouwbaarheid van de bekende kabels met ge-35 extrudeeide isolatie, is wanneer het probleem voor het beletten van 8700811 >> Λ -3- de migratie van water wordt bezien bovendien onaanvaardbaar in die gevallen van kabels, welke onder water worden toegepast, waarbij de kans tot het binnendringen en verspreiden van water langs de hele kabel - indien een breuk in de kabel optreedt, zeer groot is omdat, zoals bekend, repa-5 raties aan een kabel een aanzienlijke tijd vereisen voordat deze kunnen worden uitgevoerd, en de door het water uitgeoefende hydrostatische druk in het algemeen groot is.

De uitvinding beoogt een kabel met geëxtraheerde isolatie te verschaffen, in de geleider waarvan zich een vulmiddel bevindt, 10 en welke ook bestemd is om onder water te worden toegepast, waarbij een eventuele spreiding· van water op absolute wijze wordt belet en waarbij derhalve in verband hiermede geen kans bestaat op boomvorming.

Andere oogmerken van de uitvinding zijn: een vulmiddel voor de geleiders van een kabel met geëxtrudeerde isolatie, en een werkwijze 15 voor het vervaardigen van een kabel van het betreffende type, waarbij een eventuele migratie van sporen van water die in een punt langs de geleider toevallig optreedt, wordt belet.

e

De uitvinding voorziet daartoe in een elektrische kabel, voorzien van ten minste een geleider, in de vorm van een kern, 20 bestaande uit een aantal metallische draden, welke volgens lagen zijn opgebouwd, geïmpregneerd met een vulmiddel, een halfgeleidende laag, welke het buitenoppervlak van de geleider bedekt, en een ge-extrudeerde isolatie, welke om de halfgeleidende laag is aangebracht daarin gekenmerkt dat het vulmiddel bestaat uit een verbinding, ge-25 baseerd op polymeer materiaal, welke de enkele draden van de kern bedekt en elke bestaande ruimte daartussen opvult, waarbij dit materiaal een Mooney-viscositeit bij 100°C heeft welke is gelegen tussen 10 en 60, en een Shore-A hardheid heeft, welke is gelegen tussen 10 en 90.

Bovendien is in een materiaal met de bovengenoemde eigenschappen 30 bestemd voor het vormen van een vulmiddel voor een kabel volgens de uitvinding, een hydroëxpansibel poeder opgenomen om te veroorzaken, dat het vulmiddel bij contacteren met water zwelt, waarbij het hydroëxpansibele poeder bestaat uit een organisch materiaal en de verbinding een zwelling van niet minder dan 5% na 10 seconden contact met water, en een asympto-35 tische verzadigingszwelling van niet minder dan 40% vertoont.

8700811 -4-

Een ander oogmerk van de uitvinding is het verschaffen van een vulmiddel voor de geleiders van een elektrische kabel in de vorm van een verbinding met het kenmerk, dat deze verbinding een verbinding gebaseerd op polymeer materiaal is, waarbij de verbinding 5 een . Mooney - viscositeit bij 100°c vertoont, welke is gelegen tussen 10 en 60, en een Shore-A hardheid bezit, welke is gelegen tussen 10 en 90.

Bovendien is in een verbinding met bovenstaande eigenschappen, bestemd voor het vormen van een vulmiddel voor een kabel volgens 10 de uitvinding, een hygroëxpansibel poeder opgenomen om te veroorzaken, dat het vulmiddel bij aanraking met water zwelt, waarbij het hygro-expansibele poeder bestaat uit een organisch materiaal en de verbinding na 10 seconden contact met water een zwelling van niet minder dan.5% - na symptotische verzadiging zwelling van niet minder dan 40% vertoont.

15 Een verder oogmerk van de uitvinding is het verschaffen van een werkwijze voor het vervaardigen van een elektrische kabel, welke de volgende stappen omvat:het impregneren van een metallische kern, bestemd voor het vormen van de geleider van de kabel, met een vulmiddel, dat bij aanraking met water zwelt, en het indirect contact 20 met de gevulde kern extruderen van een halfgeleidende laag,evenals een isolerende laag, gekenmerkt door het feit, dat het impregneren van de metallische kern geschiedt op het tijdstip van de constructie daarvan door het vulmiddel via extrusie-organen in het stelsel van laagsgewijze op te bouwen draden in te brengen en voor elke enkele krans 25 van de kern en het reeds gevormde kerngedeelte tijdens de voortbeweging daarvan naar een verbindingsstempel compact te maken.

De uitvinding zal nader worden toegelicht onder verwijzing naar de tekening. Daarbij toont: fig. 1 een perspectivisch aanzicht van een kabel volgens de 30 uitvinding, waarbij delen zijn verwijderd om de opbouw aan te geven; fig. 2 een dwarsdoorsnede op grote schaal van een kabel volgens de uitvinding; eh fig. 3 schematisch een inrichting welke dient voor het vervaardigen van een kabel volgens de uitvinding.

35 Een kabel volgens de uitvinding, als weergegeven in de fig.1 en 2, ----- 8700811 '* -% -5- omvat (vanaf de binnenzijde naar de buitenzijde), een geleider 1 -in de vorm van een kern, welke is opgebouwd uit een aantal metallische draden 2, die bijvoorbeeld bestaan uit koper of aluminium, en welke in lagen zijn gerangschikt.

5 De enkele metallische draden 2 - behalve die, welke de buitenste krans van de kern vormen (zoals duidelijk is aangegeven in fig.2), zijn volledig omgeven door een vulmiddel, waarvan de karakteristieken een essentieel element van de kabel volgens de uitvinding vormen en waarop later nader zal worden ingegaan.

10 Zelfs de ruimten 3, welke zich tussen de metallische draden 2 bevinden, zijn volledig met het betreffende vulmiddel gevuld.

Om de geleider 1 bevindt zich een halfgeleidende laag 4, verkregen door extrusieorganen, welke laag met het radiaal meest naar buiten gelegen oppervlak is gekoppeld.

15 Meer in het bijzonder bedekt de halfgeleidende laag 4 nauwsluitend dat gedeelte van het oppervlak van de draden 2, waaruit de radiaal het meest naar buiten gelegen krans bestaat, welke wordt gevormd tussen * contacterende punten van naast elkaar gelegen draden en naar de halfgeleidende laag 4 is gekeerd.

20 Over de halfgeleidende laag 4 bevindt zich een isolatielaag 5 (verkregen door extrusieorganen) die op zijn beurt met een halfgeleidende buitenlaag 6 is bedekt.

Om de halfgeleidende laag 6 (eveneens verkregen door extrusieorganen) kunnen andere op zichzelf bekende (niet afgebeelde) elementen 25 aanwezig zijn, zoals bijvoorbeeld een mantel, beschermende lagen hiervan en dergelijke.

Overeenkomstig een andere (niet afgebeelde) uitvoeringsvorm van een kabel volgens de uitvinding bevinden zich in de ruimten tussen de draden 2 welke de buitenste krans van de geleider 1 vormen» en de krans 30 van draden 2, welke onmiddellijk daaronder zijn gelegen - ter vervanging van het vulmiddel of daarnaast, hygroëxpansibele poeders van een organische aard - waarvan de karakteristieken verder nader zullen worden vermeld.

35 Zoals reeds is vermeld is het essentiële element van een kabel volgens de uitvinding de aanwezigheid binnen de kern van een vulmiddel (dat op zichzelf eveneens een doel van de uitvinding vormt) en dat de 8700311 ί * -6- volgende karakteristieken heeft.

Het vulmiddel bestaat uit een verbinding, gebaseerd op een willekeurige polymeer, en deze verbinding dient de volgende twee eigenschappen te bezitten: 5 - De Mooney-viscositeit bij 100°C, moet liggen tussen 10 en 60 en bij voorkeur moet deze viscositeit tussen 20 en 40 liggen.

- De Shore-A hardheid, bepaald overeenkomstig de normen AS TM D 2240, en met instrument-aflezingen, die 5 seconden na het begin van de test plaatsvinden, moet liggen tussen 10 en 90 10 en bij voorkeur tussen 50 en 80.

Wanneer in da verbinding met de bovenstaande twee eigenschappen bovendien een hygro-expansibel poeder aanwezig is, is dit poeder van het organische type en de hoeveelheid daarvan in de verbinding kan willekeurig zijn - mits de zwelling van de verbinding, wanneer 15 deze in aanraking met water wordt gebracht, bepaald als een toename in de dikte van een plaat van de verbinding met een dikte van 1 mm en met opake oppervlakken, met de volgende waarden overeenkomt.

' - Na 10 seconden contact met water moet de zwelling meer dan 5% - bij voorkeur meer dan 10% bedragen.

20 - Bovendien dient de verzadigingszwelling van de verbinding, bepaald als de asymptotische waarden van de zwelling daarvan bij contact met water, en meer in het bijzonder zeewater, niet minder dan 40% en bij voorkeur niet minder dan 60% bedragen.

Voor de vorming van het materiaal, dat een vulmiddel van een 25 kabel volgens de uitvinding vormt, kan elke willekeurige polymeer worden gebruikt voor het vormen van de extrudeerbare verbinding - zoals bijvoorbeeld: natuurlijke rubber, de butadieen-styreen copolymeren, isohutyleenpolymeren en -copolymeren, de etheen-propeen-copolymeren en relatieve terpolymeren, en de etheen-vinylacetaat-30 copolymeren.

Anderzijds moet het hygroëxpansibele poeder van het organische type, dat een van de bestanddelen van de verbinding vormt, waarmee de kabelgeleider volgens de uitvinding wordt voorzien, of elders wordt ingebracht, de volgende eigenschappen bezitten: 35 - het poeder moet in hoofdzaak onoplosbaar in water zij.n; - de pH-waarde van de waterige dispersie van het poeder, verkregen 8700011 *- ' ................

3 * \ -7- door een dispersie van 1 g poeder in 200 cm dubbel gedestilleerd water, moet liggen tussen 6,5 en 7,5; - het gewichtsverlies van het poeder, na verhitting bij 105°C, moet minder dan 7% bedragen; 5 - de bevochtigingstijd vor het poeder (welke overeenkomt met de periode welke verstrijkt vanaf het moment waarop het poeder in aanraking met water wordt gebracht en het moment waarop het begint te zwellen) moet liggen tussen 1 en 5 seconden, onafhankelijk van het feit, of het gebruikte water het voor industriële doel- 10 einden gebruikte water of zelfs indien het. water zeewater is.

3 - de waterabsorptiecapaciteit van het poeder, uitgedrukt in cm van het water, geabsorbeerd door 1 g poeder, moet liggen tussen 3 100 en 800 cm /g.

Meer in het bijzonder moet het absorptievermogen van het 15 poeder voor het industriële type water, zijn gelegen in het 3 gebied van 500 tot 800 cm /g, terwijl het absorptievermogen van het poeder voor zeewater moet liggen in het gebied van 100-150 cm3/g.

- de deeltjes waaruLt het hygroëxpansibele poeder bestaat^ 20 moeten maximale afmetingen van minder dan 200 micron hebben en bij voorkeur moet ten minste 50% van de korrels van het poeder maximale afmetingen van minder dan 150 micron hebben.

De bovenstaande karakteristieken voor de hygroëxpansibele poeders van het organische type, zijn die, waarvan is bepaald dat deze 25 essentieel zijn voor zowel het realiseren van de vulmaterialen, welke zwellen wanneer zij in aanraking komen met water in geleiders volgens de uitvinding, evenals voor die, welke moeten worden ingebracht in de geleiders tezamen met of wel ter vervanging van het vulmateriaal, in de ruimten tussen de draden 2 van de buitenste krans van de 30 geleider en de draden van de onmiddellijk daaronder gelegen krans -overeenkomstig een alternatieve uitvoeringsvorm voor een kabel volgens de bovenbeschreven uitvinding.

De chemische aard van het betreffende poeder kan willekeurig zijn. Voorbeelden van hygroëxpansibele poeders van het organische 35 type zijn polyacrylaten en polyacrylamiden, hetzij in of geëtst 8700811 • Λ ^ -8- ορ natuurlijke polymeren, zoals de amiden en de cellulose en esters van methylcellulose, de ethers van cellulose - zoals carboxy-methylcellulose.

Naast de bovenvermelde componenten kunnen in de verbinding 5 waaruit het vulmiddel bestaat, andere componenten aanwezig zijn, zoals bijvoorbeeld halfgeleidende poeders indien een halfgeleidend vulmateriaal gewenst is ofwel verknopingsmiddelen indien een verknoopt vulmiddel voor de kabelgeleider gewenst is.

Thans zullen uitsluitend bij wijze van niet-beperkend voorbeeld 10 vier bepaalde typen van de verbinding voor het vormen van de vulmiddelen volgens de uitvinding, voor de geleiders van kabels met geêxtrudeerde isolaties volgens de uitvinding worden gegeven.

VOORBEELD I

Het vulmiddel van dit voorbeeld bestaat uit een niet-verknoop-15 bare isolerende verbinding - welke niet zwelt bij contact met water, welke voldoet aan het volgende: - een etheen-vinylacetaatcopolymeer met een 45% gehalte aan vinylacetaat 100 gew.dln - extra geleidend roetzwart 25 " 11 20 - geëpoxydeerde sojaolie 10 " " - calciumcarbonaat 30 " "

VOORBEELD II

Het vulmiddel van dit voorbeeld bestaat uit een verknoopbare halfgeleidende verbinding, welke niet zwelt bij contact met water, en 25 welke als volgt samengesteld is: - etheenvinylacetaatcopolymeer met een 45% gehalte aan vinylacetaat 100 gew.dln - extra geleidend roetzwart 25 " " - geëpoxydeerde soja-olie 10 " " 30 - calciumcarbonaat 30 " " - dicumylperoxyde 1,5 " "

VOORBEELD III

Het vulmiddel van dit voorbeeld bestaat uit een halfgeleidende en niet-verknoopbare verbinding, welke in aanraking met water zwelt, en 35 voldoet aan het volgende: 870 0 8 1 1 h. ________________*1 .--9- - Etheenvinylacetaatcopolymeer met een 100 gew.dln 45% gehalte aan vinylacetaat - Extra-geleidend roetzwart 25 " " - Geêpoxydeerde soja-olie 10 " " 5 - Carboxymethylcellulose in poedervorm met korrels met maximale afmetingen van minder dan 200 micron 30 H "

VOORBEELD IV

Het vulmiddel van dit voorbeeld bestaat uit een isolerende 10 verknoopbare verbinding, welke in aanraking met water zwelt en voldoet aan het volgende: - Etheenvinylacetaat met een 45% gehalte aan vinylacetaat 100 gew.dln - Geêpoxydeerde soja-olie 5 ” " 15 - Carboxymethylcellulose in poedervorm met korrels van maximale afmetingen van minder dan 200 micron 30 " " - Dicumylperoxyde 1,5 "

De kabels met geëxtrudeerde isolatie met een geleidervulmiddel 20 volgens de uitvinding worden vervaardigd overeenkomstig een werkwijze, welke eveneens een kenmerk van de uitvinding vormt.

Een essentieel element van de betreffende methode is de fase waarmede de impregnering met een vulmiddel wordt gerealiseerd en wel van de geleider, welke door een kern wordt gevormd.

25 Deze fase van de werkwijze bestaat in het, door middel van extrusie inbrengen van de verbinding, welke het vulmiddel vormt in het stelsel van draden, dat bestemd is voor het vormen van elke krans van draden, van de kern, welke de geleider vormt en het kerngedeelte, dat reeds is gevormd (en eveneens is geïmpregneerd met het vulmiddel over-30 eenkomstig dezelfde modaliteit, wanneer dit wordt gevormd), terwijl de draden en het kerngedeelte zich naar de verbindingstempel bewegen.

Het is duidelijk dat tijdens het vormen van de eerste krans van draden van de kern, waarbij de draden zich naar een verbindingsstempel 8700811 -10- moeten voortbewegen, tezamen met een draad, welke bestemd is om de radiaal het meest naar binnen gelegen positie van de kern zelf in te nemen, de verbinding, welke het vulmiddel vormt, door middel van extrusie tussen het stelsel van draden en de draad welke bestemd is 5 voor het innemen van de radiaal het meest naar binnen gelegen positie van de kern wordt ingebracht.

Het door extrusie inbrengen van het vulmiddel in het stelsel van draden en het kerngedeelte geschiedt door een stroom van de verbinding vanaf de buitenzijde van de draden naar het reeds gevormde kerngedeelte 20 te richten.

Als een alternatief wordt het door extrusie inbrengen van het vulmiddel in het stelsel van de kerndraden — bestemd voor het vormen van een krans van draden van de kern en het reeds gevormde kerngedeelte, terwijl deze elementen zich naar een verbindingsstempel bewegen, verkregen 25 - door middel van extrusie een laag van een vulmiddel om het reeds gevormde kerngedeelte te vormen.

Door in dezelfde verbindingsstempel de twee bovenstaande modaliteiten van het introduceren van het vulmiddel te combineren, is het mogelijk· het aantal extrusieïnrichtingen, dat gebruikt wordt voor het 20 vervaardigen van de kern te reduceren.

Daarna volgen de reeds bekende stappen van het op de gevulde geleider extruderen van de binnenste halfgeleidende laag, welke zich aan het radiaal het meest naar buiten gelegen oppervlak van de kern hecht en daarmede wordt gekoppeld, een isolatielaag 25 welke de binnenste halfgeleiderlaag omgeeft en een buitenste half-geleiderlaag.

De gevulde geleider — bekleed met de bovengenoemde lagen, wordt door een vulkanisatieïnrichting gevoerd om de lagen en, indien gewenst, ook het vulmiddel waarmede de kern is gevuld te verknopen, d.w.z.

30 indien het materiaal waaruit het vulmiddel bestaat, van het verknoop-bare type is.

In fig. 3 is schematisch een langsdoorsnede van een inrichting voor het tot stand brengen van de bovenvermelde vereiste stappen van de werkwijze volgens de uitvinding weergegeven.

35 Zoals uit fig. 3 blijkt, omvat de inrichting een ringvormige stempel 7, welke is bevestigd aan en coaxiaal is met een cilindrisch 870 08 1 1 k.

.............J

-11- lichaam, dat voorzien is van een doorgaande holte, gevormd door twee delen 8 en 9, die met elkaar zijn verenigd.

Het deel 8 van het cilindrische lichaam, bezit een cilindrische holte 10 door welke holte het in de inrichting volgens fig.3 5 gevormde kerngedeelte 15 passeert.

Het deel 9 van het cilindrische lichaam bezit een afgeknot kegelvormige binnenste holte 11, die overeenkomstig de kleine evenwijdige zijde daarvan met de holte van de ringvormige stempel 7 is verbonden.

In de holte 11 bewegen zich de draden 2 welke bestemd zijn 10 voor het vormen van de buitenste krans van het kerngedeelte 15, welke in de inrichting is gevormd, en het binnenste gedeelte van de kern 16 dat eerder is verkregen met een identificeerinrichting en reeds met het vulmiddel is geïmpregneerd.

Bovendien bevindt zich in het deel 9 van het cilindrische 15 lichaam een doorgaande opening 12, welke in verbinding staat met een (niet afgeheelde) extrusie-inrichting» welke er toe dient om een materiaal, dat een vulmiddel volgens de uitvinding vormt, aan de afgeknot-kegelvormige holte 11 toe te voeren.

De werking van de in fig. 3 afgeheelde inrichting is als volgt: 20 De draden 2 en het kerngedeelte 16 van de eerder gevormde en geïmpregneerde kern worden op een continue wijze naar de ringvormige stempel 7 bewogen.

Tijdens deze voortbeweging nemen de draden 2 en het kerngedeelte 16 daarmede het vulmateriaal mede, dat aan de extrudeerinrichting door middel van de doorgaande opening 12 aan de afgeknot-kegelvormige 25 holte 11 is gevoerd, waarbij dit materiaal zich door de draden 2 beweegt teneinde het kerngedeelte 16 van de kern te bereiken.

Het genoemde vulmateriaal, dat door deze elementen wordt verhinderd de ringvormige stempel 7 te passeren (waar de verbinding en het compact maken plaatsvindt van het aantal draden 2 op het reeds 30 geïmpregneerde kerngedeelte 16) vult alle tussen de draden aanwezige ruimten op waarbij er voorts voor wordt gezorgd, dat ten minste een laag van vulmateriaal tussen de draden 2 en de draden, die zich in het radiaal meest naar buiten gelegen gedeelte van het kerndeel 16 zijn gelegen aanwezig is.

35 Hiernaast kan de inrichting volgens fig. 3 ook zijn voorzien van nog een doorgaande opening 13 (aangegeven door een stippellijn) 8700311 '* t.

-12- in het deel 8 van het cilindrische lichaam, dat in verbinding staat met de (niet afgebeelde) extrusie-inrichting om om het reeds gevormde kerngedeelte 15 een laag 14 (aangegeven door een stippellijn) van vulmiddel te vormen.

5 In die gevallen, waarin (bij de inrichting volgens fig.3) de doorgaande opening 13 aanwezig is, wordt bij de identiek daaraan zijnde inrichting, welke stroomafwaarts is opgesteld, en dient voor de volgende krans van de kern, weggelaten aangezien bij de laag 14 het vulmiddel reeds aanwezig is tussen het stelsel van draden, welke 10 bestemd zijn voor het vormen van een krans van de kern, en van het reeds gevormde gedeelte van deze laatste.

Met de werkwijze volgens de uitvinding en met de voorbeelden, gegeven voor de vulmiddelen, zijn vier speciale kabels volgens de uitvinding vervaardigd. Deze vier kabels zijn aan proeven onderworpen.

15 (welke later.aiH.en worden beschreven) en waarvan de resultaten hebben aangetoond, dat bij deze kabels het oogmerk van de uitvinding is verkregen.

Deze vier speciale kabels volgens de uitvinding verschillen van elkaar, slechts in het feit, dat de vulmiddelen bestaan 20 uit Verbindingen, welke in de weergegeven voorbeelden zijn genoemd en de verknoping van deze verbindingen slechts plaats vindt wanneer deze mogelijk wordt gemaakt.

Wat betreft de rest hebben deze vier speciale kabels volgens de uitvinding eenzelfde structuur; bovendien zijn ook de 25 afmetingen van de samenstellende delen van de constructie identiek.

Meer in het bijzonder bezitten de vier kabels alle een geleider bestaande uit een kern met een diameter van 18,8 mm, gevormd door 37 draden van met tin gegalvaniseerd koper, waarbij elke draad een diameter van 3,13 ram heeft, en welke draden zodanig zijn 30 opgesteld, dat drie concentrische kransen worden gevormd.

Om de geleider bevindt zich een verknoopte halfgeleiderlaag met een dikte van 1 mm, bestaande uit een halfgeleidende verbinding, gebaseerd op etheen-propeen rubber, die op zichzelf bekend is en gewoonlijk wordt gebruikt voor het vormen van halfgeleidende lagen 35 bij kabels. Over deze halfgeleidende laag bevindt zich een geëxtrudeerde verknoopte isolatielaag met een dikte van 8 mm, bestaande uit een iso- 8700811 -13- lerende verbinding gebaseerd op etheen-propenerubbers, op zichzelf bekend, en dikwijls toegepast voor het vormen van de geëxtrudeerde isolatielagen bij kabels. Een volgende halfgeleiderlaag, identiek aan de zojuist beschreven laag, omgeeft de isolerende laag van de kabel.

5 De kabels volgens de uitvinding en bekende kabels met dezelfde opbouw en afmetingen waarvan echter de geleiders met bekende vulmiddelen zijn geïmpregneerd, werden onderworpen aan proeven (hierna te beschrijven) om hun vermogen om een eventuele watermigratie langs de geleiders daarvan te beletten te bepalen.

10 Voor het uitvoeren van de proeven werd slechts de inrichting zelf gebruikt, als beschreven in de normen EDFHN 33-S-51 en bestaande uit een met water gevulde slang met een lengte van 10 m en een diameter van 200 mm, voorzien van verwijderbare deksels om de eind-openingen afdichtend af te sluiten. In een centraal punt van de slang 15 vertakt zich afdichtend in een kleine buis af, welke eindigt in een glazen buis, welke in verbinding staat met een druk-lucht reservoir, bestemd om de druk van het water in de buis te variëren. .

De werkelijke proeven, welke werden uitgevoerd voor het bepalen van het vermogen van de kabels om een eventuele water-migratie 20 langs de geleider te beletten, vonden evenwel niet overeenkomstig de bovenstaande normen plaats omdat men van mening was, dat de testomstandigheden voorgeschreven door deze normen, niet voldoende streng waren om een absolute en betrouwbare wijze te garanderen, dat kabels, welke aan deze testvoorwaarde voldeden, onder wat voor 4 25 omstandigheden ook echt vrij waren van da risico, dat water langs de kabelsgeleiders migreren.

Voor het uitvoeren van de test werden kabelsecties met een lengte van 11 m gebruikt. In een centraal punt van elke kabelsectie en over een lengte van 5 mm werd de geleider, bestaande 30 uit de kern, geïmpregneerd met een vulmiddel, van zijn omhulsel ontdaan Voor de vorming van de te beproeven kabelsecties en de vervaardiging daarvan op de bovenstaande wijze, werden deze kabels aan afwisselende buigingen onderworpen, waarbij de kabels gedurende drie opeenvolgende malen werden gebogen om een trommel, welke een 35 buitendiameter had, welke gelijk is aan 20 maal de waarde van de buitendiameter van de kabel en daarna weer gestrekt. De betreffende 8700811

V

. - -14- handeling werd uitgevoerd om de meest sterke belastingen na te bootsen waaraan een kabel tijdens de kabelinstallatie of het leggen van een onderzeese kabel kan worden onderworpen.

De kabelsecties werden in de testinrichting ingebracht met de 5 uiteinden daarvan uitstekende uit openingen, welke aanwezig waren in de deksels van de inrichting en welke door middel van afdichtingen overeenkomstig de buitenste halfgeleiderlaag werden geblokkeerd en vastgehouden.

De proeyen werden uitgevoerd waarbij aan de inrichting zowel water 10 van het industriële type als zeewater werd toegevoegd.

Een eerste reeks proeven welke werd uitgevoerd bij een instelling van de waterdruk op 3 bar binnen de inrichting waarna men de inrichting onder deze omstandigheden liet blijven gedurende 24 uur.

Na deze periode werd de waterdruk verhoogd tot 50 bar en deze 15 druk werd gedurende 24 uur onderhouden. Na deze periode werd vastgesteld, dat terwijl van de vier kabelsecties volgens de uitvinding werd geverifieerd, dat geen water uit de uiteinden van de kabelsecties uittrad, in het geval van de bekende kabelmonsters werd waargenomen, dat een druppen van water aan beide uiteinden van de kabelsectie optrad.

20 Bij een onderzoek van de monsters van kabels volgens de uitvin ding, waarbij de geleiders met vulmiddelen waren gevuld, die niet zwelden bij aanraking met water, werd evenwel ook vastgesteld, dat sporen water de uiteinden van de kabelsecties hadden bereikt.

Dit betekent, dat kabels volgens de uitvinding waarvan de geleiders 25 waren gevuld met vulmiddelen,die niet bij contact met water zwollen, een vermogen, (in een grote mate meer dan dat van de bekende kabels), voor het beletten vande migratie van water langs de geleider garandeerde en een absolute garantie gaven in die gevallen, waarin deze kabel te land werden toegepast, maar (indien een kabel zou breken) 30 de aanwezigheid wordt uitgesloten in de omgeving van water waar een hydrostatische druk van dezelfde orde van groote als die, welke geldt bij onderwaterinstallaties.

In het geval van een onderzeese kabel verkijgt men een garantie van het ver mogen van deze kabel om te beletten dat water langs de 35 geleider migreert, indien in de kabel een breuk optreedt, door de kabelgeleider te impregneren met een verbinding volgens de uitvinding, welke bij aanraking met water kan zwellen.

8700811 -15- Êr werd een tweede reeks proeven uitgevoerd bij twee monsters van kabels volgens de uitvinding, waarbij de twee geleiders werden gevuld met twee voorbeelden van verbindingen, die bij contact met water zwollen.

Voor deze tweede reeks proeven werden na de periode van 24 uur 5 gedurende welke de geleiders in aanraking bleven met water bij een druk van 50 bar en zonder dat de waterdruk werd gewijzigd, klemmen met de uiteinden van de kabelgeleiders in de testinrichting verbonden, waarbij door de geleider een zodanige stroom werd gevoerd, dat de temperatuur tot 95°C werd verhoogd, waarna men de temperatuur ge-10 durende 8 uur op deze waarde hield.

Na het beëindigen van deze periode van 8 uur, werden de klemmen gedurende 16 uur verwijderd om de kabel te laten afkoelen, waarbij de druk van het water binnen de inrichting nog steeds op een waarde van 50 bar werd gehouden.

15 Deze thermische cyclus van een verhitting gedurende 8 uur en een afkoeling van 16 uur werd vijfmaal herhaald, waarbij de druk van het water steeds op een waarde van 50 bar werd gehouden.

Aan het eind van deze tweede reeks proeven, bestemd voor het nabootsen van omstandigheden waaronder een onderzeese kabel zich kan be-20 vinden, werd nadat een breuk plaatsvond na een lange periode, waargenomen, dat geen water uit de uiteinden van de kabelsecties druppelde.

Bovendien werd bij een onderzoek van de kabelsecties volgens de uitvinding, welke reeds aan de tweede reeksproeven waren onderworpen, waargenomen, dat de zwelling van het vulmiddel binnen de geleider 25 had plaatsgevonden over een baan met een lengte van minder dan 1 meter, uitgaande van het onbeklede uiteinde van de geleider in de voor de proeven gebruikte kabelsecties.

De bekende kabels werden niet aan de tweede reeks proeven als bovenbeschreven onderworpen gezien het feit, dat gebleken was dat 30 deze kabels niet in staat waren om de eerste reeks proeven uit te houden.

De resultaten van de proeven tonen, dat mét de kabels volgens de uitvinding de beoogde doelstellingen kunnen worden bereikt.

. De modaliteiten, welke voor de proeven werden gebruikt, waren 35 strenger dan die, welke worden opgelegd door de eerder genoemde normen en meer in het bijzonder dan die, voor het nabootsen van omstandigheden 8700811 - -16- waarin de kabel (met een geëxtrudeerde isolatie en een gevulde geleider) zich kan bevinden wanneer deze onder water wordt gelegd en wel op een diepte van 500 m (overeenkomende met een hydrostatische waterdruk van ongeveer 50 bar en gedurende een lange periode), na een druk in de 5 kabel, waarbij de kans op een migratie van water langs de kabel aanwezig zou kunnen zijn.

Een d'ergelijke toestand, welke praktisch gesproken de meest ernstige toestand kan zijn, welke een kabel met een geëxtrudeerde isolatie en voorzien van gevulde geleider kan ondergaan,brengt niet 10 de kans van een waterspreiding langs de geleider met zich mede gezien het feit, dat een dergelijke watermigratie nooit de lengte van 1 meter overschrijdt, waarvan uit de kabelzone, waar zich een breuk voordoet.

Dit betekent, dat zelfs onder wat voor bedrijfsomstandigheden 15 ook, met de kabel volgens de uitvinding de maximale veiligheid en betrouwbaarheid wordt gegarandeerd tegen de kans van boomvorming in deze geëxtrudeerde isolatielagen van kabels, welke kan worden veroorzaakt door migratie van zelfs sporen water in de geleiders van de sporen zelf.

20 Het bereiken van dit resultaat is stellig een gevolg van het vulmid del van de geleider, dat tevens een oogmerk van de uitvinding vormt, tengevolge van de kritische eigenschappen, welke dit vulmiddel bezit (zoals boven aangegeven), welke eigenschappen essentieel zijn voor het bereiken van het beoogde doel, voor het bereiken waarvan ook de 25 speciale werkwijze volgens de uitvinding bijdraagt.

In wezen wordt het met deze werkwijze mogelijk gemaakt te garanderen, dat het in de geleider geïnduceerde vulmiddel alle enkelvoudige samenstellende draden inbedt en bovendien elke ruimte tussen deze draden opvult, waarbij derhalve een eventuele mogelijke kans 30 op bestaande wegen waarlangs water langs de geleider kan migreren wordt vermeden.

8700811

Claims (15)

4φ>... ^ -17- CONCLÏÏSIES

1. Elektrische kabel voorzien van ten minste een geleider in de vorm van een kern, bestaande uit een aantal metallische draden, die als lagen op elkaar zijn geplaatst, geïmpregneerd met een vulmiddel, een halfgeleidende laag, welke het buitenoppervlak van de geleider 5 bedekt en een geëxtrudeerde isolatie, welke om de halfgeleidende laag is aangebracht, met het kenmerk, dat het vulmiddel bestaat uit een verbinding, op basis van polymere materialen, welk vulmiddel de enkele draden van de kern bedekt en elke bestaande ruimte daartussen opvult, welke verbinding een Mooney-viscositeit bij 100°C 10 heeft, welke is gelegen tussen 10 en 60, en een Shore-A-hardheid heeft, welke is gelegen tussen 10 en 90.

2. Kabel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de verbinding, welke het vulmiddel vormt, bij voorkeur een Mooney-viscositeit bij 100°C heeft, welke is gelegen tussen 20 en 40, en een Shore-A hardheid 15 bezit, welke is gelegen tussen 50 en 80.

3. Kabel volgens een der conclusies 1 en 2, waarbij het vulmiddel waarmede de geleider is geïmpregneerd, een hygroëxpansibel poeder bevat en bij aanraking met water zwelt, mat het kenmerk, dat het hygroëxpansibele poeder, dat aanwezig is in de verbinding gebaseerd 20 op polymere materialen die het vulmiddel vormt, een hygroëxpansibel poeder van organische aard is en de verbinding waaruit dit vulmiddel bestaat, na aanraking met water gedurende 10 seconden, een zwelling van niet minder dan 5% vertoont en de asymptotische verzadigingszwelling niet kleiner is dan 40%.

4. Kabel volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de zwelling van de verbinding na 10 seconden aanraking met water bij voorkeur niet minder bedraagt dan 10% en de asymptotische verzadigingszwelling niet minder dan 60% bedraagt.

5. Kabel volgens conclusie 1, met het kenmerk,da: in de ruimten tussen de 30 draden, welke de radiaal het meest naar buiten gelegen krans van de kern vormen, waardoor de kabelgeleider wordt gevormd en het resterende deel van de kern, hygroëxpansibele poeders van een organische aard aanwezig zijn.

6. Kabel volgens een der conclusies 3-5, met het kenmerk, dat 35 de hygroëxpansibele poeders van een organische aard in hoofdzaak 8700811 sJr* -W -18- onoplosbaar zijn in water, pH-waarden van de dispersies daarvan in water bezitten, gelegen tussen 6,5 en 7,5, gewichtsverliezen door verhitting bij 105°C, van minder dan 7% hebben, een vermogen om 3 water vast te houden bezitten dat gelegen is tussen 100 en 800 cm 5 water voor 1 g poeder behorende bij een bevochtigingstijd, welke is gelegen tussen 1 en 5 seconden,waarbij de poeders bestaan uit korrels waarvan de maximale afmetingen kleiner zijn dan 200 micron.

7. Kabel volgens conclusie 6, mef het kenmerk, dat ten minste 50% van de korrels in het hygroëxpansibele poeder maximale afmetingen 10 van minder dan 150 micron hebben.

8. Vulmiddel voor een elektrische kabelgeleider in de vorm van een verbinding met het kenmerk, dat de verbinding een verbinding is, welke is gebaseerd op polymere materialen, en welke verbinding een Mooney-viscositeit bij 100°C bezit, welke is gelegen tussen 10 en 60, en‘een

15 Shore-A hardheid heeft, welke is gelegen tussen 10 en 90.

9. Vulmiddel volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de verbinding, welke het vulmiddel vormt, bij voorkeur een Mooney-viscositeit bij 100°C heeft welke is gelegen tussen 20 en 40, een Shore-A hardheid heeft welke is gelegen tussen 50 en 80.

10. Vulmiddel volgens een der conclusies 8 en 9, met het kenmerk, dat het vulmiddel hygroëxpansibele poeders van een organische aard bezit, die na een contact gedurende 10 seconden met water een zwelling van niet minder dan 5% en een asymptotische verzadigingszwelling van niet minder dan 40% vertonen.

11. Vulmiddel volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat het vulmiddel bij voorkeur na een contact van 10 seconden met water een zwelling van niet minder dan 10% en een asymptotische verzadigingszwelling van niet minder dan 60% vertoont.

12. Vulmiddel volgens een der conclusies 10 en 11, met het kenmerk, dat 30 de hygroëxpansibele poeders van een organische aard in hoofdzaak onoplosbaar zijn in water, de pH-waarden van de dispersie daarvan in water bezitten, welke zijn gelegen tussen 6,5 en 7,5, gewicht verliezen door verhitting bij 105°C van minder dan 7% hebben,een vermogen om 3 water vast te houden, gelegen tussen 100 en 800 cm water voor 1 g 35 poeder behorende bij een bevochtigingstijd, welke is gelegen tussen 8700811 t>_____________________________________i -19- 1 en 5 seconden, waarbij de poeders bestaan uit korrels waarvan de maximale afmetingen kleiner zijn dan 200 micron,

13. Vulmiddel volgens conclusie 12, met het kenmerk, dat ten minste 50Z van de korrels van het hygroëxpansibele poeder een 5 maximale afmeting van minder dan 150 micron heeft.

14. Werkwijze voor de vervaardiging van een elektrische kabel, waarbij een metallische kern, welke bestemd is voor het vormen van een kabelgeleider met een vulmiddel wordt geïmpregneerd en in direct contact met de gevulde kern een halfgeleidende laag en een isolerende 10 laag worden geëxtraheerd, met het kenmerk, dat het impregneren van de metallische kern tijdens de opbouw van de kern zelf geschiedt door het vulmiddel door middel van extrusie tussen het stelsel draden, dat in lagen moet worden aangebracht en compact moet worden uitgevoerd, in te brengen teneinde op deze wijze elke enkele krans van de kern en 15 het reeds gevormch kerngedeelte te vormen, waarbij deze zich naar een verbindingssterapel voortbewegen.

15. Werkwijze volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat de stap van het inbrengen van het vulmiddel door middel van extrusie bestaat in het door extrusie vormen van een laag van vulmiddel om elk 20 gedeelte van de reeds gevormde kern, die zich tezamen met een aantal draden, bestemd voor het vormen van een krans van de kern, naar de verbindingsstempel voortbeweegt. « 870 0 0 1 I