NO159890B - Flammehemmende kabel. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår en kabel som er egnet for installasjon i petrokjemiske og andre industrielle anlegg med stor brannrisiko. Det er stadig viktigere ved slike anlegg at kabler som fører kraft eller telekommunikasjonssignaler er flammehemmende slik at de ikke sprer brann om de skulle bli antent.

Det er tidligere kjent en rekke forskjellige måter å forbedre de flammehemmende egenskaper ved kabler og ledninger. Lederisolasjonen er også blitt forbedret for å sikre at lederne forblir isolert fra hverandre selv om den organiske isolasjon blir fullstendig forkullet. En mangel ved kjente konstruksjoner er imidlertid at man ved å forbedre brann-karakteristikken for hele kabelen, har ødelagt isolasjonens elektriske egenskaper.

Et formål med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en kabel (det være seg kraft-, signal-, instrument-, tele-kommunikasjon- eller kombinert kabel) som er forbedret i forhold til kjente kabler ved at den har utmerkede elektriske egenskaper og samtidig er flammehemmende nok til å passere IEEE testene 383, 45 og IEC 332-3.

De vesentligste særtrekk ved oppfinnelsen er definert i kravene.

Kablene ifølge foreliggende oppfinnelse kan som nevnt finne anvendelse på en rekke områder. Kabler kan omfatte isolerte metalliske ledere så vel som optiske fiberledere.

Ovenfor nevnte og andre formål og særtrekk ved den foreliggende oppfinnelse vil klart fremgå av den etterfølgende detaljerte beskrivelse av utførelser av oppfinnelsen sett i sammenheng med figurene, hvor

fig. 1 viser en f1erlederkabel,

fig. 2 viser en kabel som har en koaksial utførelse, og fig. 3 viser en utførelse av et fyl 1 element.

Figur 1 viser en kabel som har flere ledere 2 isolert med et materiale 3 med gode elektriske i solasjonsegenskaper, slik som PE, PEX og EPR. Disse materialer kjennetegnes ved en i sol asjonsmotstand på IO<14> - IO<16> ohmcm og en dielektrisitets-konstant på 2,3 - 2,5. Dessverre har disse materialer en lav LOI (limiting oxygen index) i størrelsesorden 17-20. Disse materialene kan imidlertid modifiseres slik at de får en oksygenindeks på 20-22 og vil være akseptable for kabel-konstruksjoner med strenge krav til de elektriske egenskaper. For ytterligere å forbedre kabelens flammehemmende egenskaper er et antall fyl 1 elementer 4, 5 snodd inn i kabelkjernen sammen med de isolerte ledere. På denne måten opprettholdes kabelens elektriske egenskaper, og den medvirker mindre til spredning av brann. Elementene 4 kan ha form som en fyllkappe. Materialet i fy11 elementet har en høy oksygenindeks av størrelsesorden 35-60 slik at dersom kabelen utsettes for høye temperaturer, vil gasser som H2O, COg o.l. bli avgitt fra fyll elementene og kabelkjernen kjøles. Et foretrukket fyll-el ementmateriale er polyolefin copolymer slik som EPDM, EVA, EFA, EBA, etc. som er fylt med uorganiske materialer som avgir H2O ved brann, som f.eks. aluminiumtrihydroksyd (ATH). Fy11 elementene er også halogenfrie. Kabelen kan være forsynt med en skjerm 6, og den bør ha minst én ytre kappe 7. Fiber-optiske elementer 8 kan innbefattes i kabelen. Den ytre kappe 7 trenger ikke å ha meget gode elektriske egenskaper, men den må ha tilstrekkelig mekanisk styrke og gode flammehemmende egenskaper. Materialet i den ytre kappe kan være en polyolefin (EPR, EVA etc,) med en oksygenindeks på 25-35.

Vekten av fyl 1 elementmaterial et sammenlignet med vekten av de andre plast- eller gummimaterial ene som benyttes i kabelen kan være i størrelsesorden 50/50. Dersom oksygenindeksen for kappen er høy, kan vekten av fyll elementmaterial et reduseres tilsvarende. Typiske fy11 elementer (runde eller formede) kan ha en diameter på 1-20 mm og kan snos inn i kabelkjernen sammen med isolerte ledere og/eller de optiske fibre. Den totale oksygenindeks for kabelen bør være i området fra 25 til 40, noe som er høyt nok til at kabelen tilfredsstiller

IEC 332-3 kategori C f1ammespredningstest.

Figur 2 viser en alternativ utførelse av oppfinnelsen. En kabel 10 kan ha en koaksial utførelse med en indre koaksial leder 11 av glødede kobbertråder eller bånd, en ytre leder eller skjerm 12 av flettede, glødede kobbertråder, lag med

.PEX-i sol as jon 13 og en ytre tverrbundet PEX-kappe 14. Denne type kabel er spesielt egnet for å overføre spenning (25 kV)

ved en frekvens på 25 kHz. Ett eller flere brannbestandige bånd (ikke vist) kan være anbrakt direkte på den ytre kappe 14. Den ytre kappe bør ha en oksygenindeks i området 25-35. Utenpå lederen 11 og utenpå isolasjonen 13 kan det på kon-vensjonell måte arrangeres halvledende lag, 15 hhv. 16. I samsvar med den foreliggende oppfinnelse er det anbrakt en fortrinnsvis kompakt ekstrudert streng eller kjerne 17 innenfor lederen 11, som kan bestå av flere fi 1amenter/bånd eller tråder. Strengen eller kjernen 17 kan være termoplastisk eller tverrbundet. Denne indre fyllstreng eller kjerne kan være laget av tverrbundet gummibasert materiale, som f.eks. EPR eller EVA med ett eller flere forsterkende elementer, som f.eks. glassfibre innleiret i gummi materi al et. Den bør ha en høy oksygenindeks (over 35) svarende til en verdi som er valgt for fyll elementene i fig. 1, og den skal være halogenfri. Den resulterende oksygenindeks for kabelen blir i området 25-40.

To eller flere av de beskrevne kabler kan snos sammen (ikke vist) innenfor en felles ytre kappe av fylt flammehemmende halogenfritt polyolefinbasert polymer. De ovenfor beskrevne kabeltyper har passert følgende tester: IEC 332-1 og IEC 332-3.

Det materialet som vanligvis brukes for å oppnå en høy oksygenindeks, som f.eks. ATH, har dårlige mekaniske egenskaper. Fy11 elementene kan lages ved å ekstrudere strenger fra et pl ast/gummi materi ale inneholdende den nødvendige mengde med ATH e.l., men jo høyere innholdet av ATH er, jo vanskeligere blir det å foreta ekstruderingsprosessen. Et alternativ vil være å ekstrudere et tynt rør 20 av fylt flammehemmende EVA over en streng 21 av en masse inneholdende ATH, som skissert i fig. 3. Under en brann Vil denne masse danne og avgi H2O slik at kabelkjernen kjøles. Fyllkappen 4 i fig. 1 kan bestå av flere elementer av denne type. Når det benyttes et fleksibelt hy1semateriale 20, kan disse elementer formes til den ønskede form inne i kabelkjernen.

Ovenstående detaljerte beskrivelse av noen utførel-seseksempler av foreliggende oppfinnelse skal bare betraktes som eksempler og må ikke oppfattes som begrensninger av beskyttelsens omfang.

Claims (7)

1. Flammehemmende kraft- og/eller telekabel omfattende en kabelkjerne bestående av i det minste én isolert mul ti fi 1ament leder hvor 1ederisolasjonen har gode elektriske egenskaper, så som PE, PEX og EPR med forholdsvis lav oksygenindeks (LOI) i størrelsesorden 17-22, og hvor kabelkjernen er anbragt inne i en ytre kappe eller omvikling, karakterisert ved at kabelkjernen omfatter i det minste ett prefabrikert fyllelement eller streng (4, 5, 17, 20/21) av en masse som har en oksygenindeks (LOI) høyere enn 35, slik at kabelens resulterende LOI blir høyere enn 25, og som er lagt, f. eks. snodd, inn i kabelkjernen sammen med leder(ne) under frem-stilling av kabelen.

2. Kabel ifølge krav 1, karakterisert ved at de prefabrikerte fyll elementene (4, 5, 17, 20/21) har en LOI i området 35-60 og omfatter et ekstrudert omgivende lag (20) av flammehemmende EVA.

3. Kabel ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at vekten av fyll elementmaterial et, sammenlignet med vekten av plast- eller gummimaterial et for 1ederisolasjonen, halvlederne og de beskyttende kapper, er 50/50.

4. Kabel ifølge krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at fy 11 elementene med høy LOI er snodd inn i kabelkjernen sammen med kabellederne (2, 8).

5. Kabel ifølge krav 1 med en koaksial konstruksjon, karakterisert ved at elementene med høy LOI (17) er anbrakt inne i senterlederen (11) av kabelen.

6. Kabel ifølge krav 5, karakterisert ved at den omfatter to eller flere isolerte koaksiale ledere som er tvunnet sammen eller lagt i parallell innenfor en felles kappe.

7. Kabel ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at fyl 1 elementene (4, 5, 17, 20/21) inneholder en eller flere forsterkende elementer så som glassfibre.