PL182520B1 - Kabel samonośny i sposób jego wytwarzania - Google Patents

Abstract

1. Kabel samonosny, zawierajacy przynajmniej jeden izolowany przewód z zyla przewodzaca zlozona z przynajmniej jednego drutu i izolacji zyly oraz przy- najmniej jedna biegnaca wzdluznie tasme ekranujaca i zewnetrzny plaszcz, znamien- ny tym, ze kazda tasma ekranujaca (6) ma falistosci (22, 23) rozciagajace sie stycznie, i jest promieniowo sztywna, przy czym plaszcz (7) ma falistosci (21) odpowiadajace falistosciom (22) tasmy ekranujacej (6), a falistosci (21) plaszcza (7) i falistosci (22) tasmy ekranujacej (6) sa wzajemnie sprze- zone pod dzialaniem promieniowych sil nacisku w punktach mocowania kabla. FIG. 1 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest kabel samonośny i sposób jego wytwarzania.

Jak wynika z opisów patentowych, na przykład FI 33129 i EP 0 461 794, znane jest wykonywanie kabli napowietrznych samonośnych, przez wprowadzenie w kabel linki nośnej. Znane jest również stosowanie kabli o zwiększonej wytrzymałości na rozciąganie przez zatopienie elementów odciążających od sił rozciągających w izolacji kabla, jak to przedstawiono w opisie patentowym US 4 956 523. Znane jest również wykonanie kabla o dużej wytrzymałości na rozciąganie, przez umieszczenie w nim zbrojenia zawierającego na przykład druty z włókna szklanego, bezpośrednio od wewnątrz płaszcza zewnętrznego, jak to przedstawiono na przykład w opisach patentowych DE 17 90 251 lub EP 0 268 286.

W opisie patentowym SE 8105835-6 przedstawiono kabel zawierający taśmę ekranującą wokół każdego izolowanego przewodu kabla. Tego rodzaju kabel jednak nie jest samonośny.

Jednym z problemów związanych z kablami samonośnymi jest to, że składają się one z wielu różnych przewodów izolowanych, lub wielu różnych warstw. Powoduje to, że kable są kosztowne, złozone w wytwarzaniu, i w niektórych przypadkach kłopotliwe przy instalowaniu.

Kabel samonośny, zawierający przynajmniej jeden izolowany przewód z żyłą przewodzącą złożoną z przynajmniej jednego drutu i izolacji żyły oraz przynajmniej jedną biegnącą wzdłużnie taśmę ekranującą i zewnętrzny płaszcz, według wynalazku charakteryzuje się tym, ze każda taśma ekranująca ma falistości rozciągające się stycznie i jest promieniowo sztywna, przy czym płaszcz ma falistości odpowiadające falistościom taśmy emanującej, a falistości płaszcza i falistości taśmy ekranującej są wzajemnie sprzężone pod działaniem promieniowych sił nacisku w punktach mocowania kabla.

Korzystnym jest, że izolacja przewodu na przynajmniej jednej żyle składa się z wewnętrznej warstwy półprzewodnikowej, warstwy izolacyjnej oraz zewnętrznej warstwy półprzewodnikowej, przy czym każda warstwa półprzewodnikowa, wewnętrzna i zewnętrzna, zawiera przewodzące elektrycznie tworzywo sztuczne. Zewnętrzna warstwa półprzewodnikowa ma falistości odpowiadające falistościom taśmy ekranującej, przy czym falistości zewnętrznej warstwy półprzewodnikowej są sprzężone z falistościami taśmy ekranującej pod działaniem sił nacisku promieniowego na kabel.

Zewnętrzna warstwa półprzewodnikowa zawiera wewnętrzną warstwę i warstwę zewnętrzną, która jest bardziej miękka od warstwy wewnętrznej.

Taśma ekranująca jest miękka w kierunku osiowym, zapewniając giętkość kabla.

Korzystnym jest, że przynajmniej jedna taśma ekranująca wykonana jest z plecionki z drutów metalowych, korzystnie drutów miedzianych rozmieszczonych między warstwami folii z tworzywa sztucznego.

Korzystnym jest, że przynajmniej jedna taśma ekranująca zawiera faliste druty metalowe, korzystnie druty miedziane, rozmieszczone między warstwami folii z tworzywa sztucznego.

Korzystnym jest, że przynajmniej jedna taśma ekranująca zawiera falistą folię metalową.

Falistości płaszcza kabla są dostosowane do kształtu falistości taśmy ekranującej, a elastyczność płaszcza jest tak dobrana, że podczas zginania kabla następuje zaciśnięcie falistości płaszcza z falistościami taśmy ekranującej.

Sposób wytwarzania kabla samonośnego, zawierającego przynajmniej jeden przewód izolowany z żyłą złożoną z przynajmniej jednego drutu i izolacją żyły i przynajmniej jedną biegnącą wzdłużnie taśmę ekranującą, która ma falistości rozciągające się stycznie, oraz

182 520 płaszcz, według wynalazku charakteryzuje się tym, że nakłada się taśmę ekranującą wokół przynajmniej części, przynajmniej jednego przewodu izolowanego z zastosowaniem maszyny kablowej i unieruchamia się taśmę ekranującą za pomocą elementu zabezpieczającego, a następnie nakłada się płaszcz wokół taśmy ekranującej za pomocą wytłaczania, z określonym stopniem obcisłości, dostatecznym do odtworzenia falistości taśmy ekranującej na wewnętrznej powierzchni płaszcza.

Korzystnym jest, że wytłacza się płaszcz wokół taśmy ekranującej z określonym stopniem obcisłości, dostatecznym do odtworzenia falistości taśmy ekranującej na zewnętrznej powierzchni izolacji przewodu.

Unieruchamia się taśmę ekranującą za pomocą pojedynczego drutu, ewentualnie za pomocą metalowego paska, ewentualnie za pomocą paska materiału podobnego do materiału płaszcza, przy czym pasek stapia się z płaszczem podczas wytłaczania płaszcza na ten pasek.

Korzystnym jest, że wytłacza się płaszcz wokół taśmy ekranującej z kompromisowym stopniem obcisłości, przy którym falistości płaszcza zaciskają się z falistościami taśmy ekranującej . ....

Kabel według wynalazku stanowi kabel samonośny o wysokiej wytrzymałości, który wytrzymuje naprężenia powodowane na przykład przez padające drzewa. Ponadto, kabel jest wytwarzany w prosty i niekosztowny sposób oraz nadaje się do łatwego instalowania. Wokół każdego z przewodów kabla, albo całkowicie, albo częściowo, ułożona jest wzdłużnie biegnąca taśma ekranująca z rowkami lub odpowiednimi falistościami. Kabel ma zewnętrzny wytłaczany płaszcz. Podczas wytłaczania płaszcza, falistości kształtowane są również w płaszczu i w izolacji przewodu. Falistości na różnych przewodach kabla wzajemnie zaciskają się, kiedy kabel poddawany jest obciążeniu mechanicznemu i zapobiegają ześlizgiwaniu się, czy też zsuwaniu się różnych przewodów kabla. Umożliwia to wewnętrzne przenoszenie na żyły kabla obciążenia powodowanego ciężarem przewodów jako siły osiowej, przenoszonej przez żyły na zasadzie między innymi ich naturalnej wytrzymałości mechanicznej.

Inne zalety polegają na tym, że kabel nie musi być wykonywany jako kabel o przekroju kołowym, a taśmy ekranujące stanowią mechaniczną ochronę, która jest szczególnie skuteczna w odniesieniu do nacisków punktowych.

Przedmiot wynalazku zostanie bliżej objaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia kabel w widoku perspektywicznym, fig. 2 - kabel z fig. 1 w przekroju poprzecznym, wzdłuż linii A-A z fig. 3, a fig. 3 przedstawia kabel w przekroju wzdłużnym.

Jak przedstawiono na fig. 1, kabel zawiera trzy izolowane przewody 1, 2, 3. Liczba przewodów może być większa lub mniejsza od trzech. Każdy przewód 1, 2, 3 zawiera przewodzącą żyłę 4 i izolację przewodu 5.

Żyła 4 składa się z wielu ciągnionych, złożonych razem i skręconych drutów 11, wykonanych korzystnie z aluminium lub miedzi. Przedstawiony przykład wykonania zawiera dziewiętnaście drutów 11. Jakkolwiek możliwe jest stosowanie tylko jednego drutu 11, zwiększa się wytrzymałość mechaniczną przez zastosowanie wielu drutów. Łącznie z drutami stosowane jest pęczniejące włókno lub pęczniejący proszek w charakterze zabezpieczenia przed przenikaniem wilgoci. Najbardziej wewnętrzna warstwa półprzewodnikowa 12 jest nałożona wokół żyły 4 w procesie wytłaczania. Warstwa izolacyjna 13 jest utworzona przez wytłaczanie, wokół wewnętrznej warstwy półprzewodnikowej 12, a wokół warstwy izolacyjnej 13 utworzona jest, również za pomocą wytłaczania, zewnętrzna warstwa półprzewodnikowa 14. Każda z dwóch warstw półprzewodnikowych 12, 14 zawiera korzystnie elektrycznie przewodzące tworzywo sztuczne, a warstwa izolacyjna 13 zawiera korzystnie usieciowany polietylen (ΡΕΧ). Te trzy warstwy 12, 13, 14 tworzą izolację przewodu 5.

Przewody 1, 2, 3 kabla są skręcone, lub splecione, dla zwiększenia ich wytrzymałości mechanicznej. Każdy izolowany przewód 1, 2, 3 jest wzmocniony przez częściowo otaczającą go taśmę ekranującą 6. Przy stosowaniu tylko jednego przewodu 1 należy się spodziewać gorszej wytrzymałości mechanicznej i w tym przypadku taśma ekranująca 6 powinna całkowicie obejmować przewód 1.

182 520

Chociaż korzystne jest stosowanie po jednej taśmie dla każdego przewodu 1, to możliwe jest zastosowanie większej lub mniejszej liczby taśm ekranujących 6 względem liczby występujących przewodów 1.

Taśma ekranująca 6 zawiera falistości 22, 23, korzystnie w postaci rowków, które przebiegają w zasadzie stycznie, przy czym taśma ekranująca 6 jest utworzona korzystnie, z plecionych lub cynowanych drutów miedzianych. Alternatywnie, stosuje się rowkowaną folię metalową lub faliste druty miedziane między arkuszami folii z tworzywa sztucznego.

Zewnętrzny płaszcz 7 kabla jest wykonany przez formowanie wytłoczne wokół wszystkich przewodów 1, 2, 3. Płaszcz 7 zawiera korzystnie mocny polietylen lub jakiś inny materiał o małym płynięciu na zimno, dla uniknięcia deformacji płaszcza kabla z upływem czasu. Materiał ten wykazuje korzystnie pewien stopień elastyczności, zapewniając giętkość kabla.

Taśma ekranująca 6 jest dostatecznie sztywna w kierunku promieniowym dla umożliwienia odtworzenia jej falistości 22 na wewnętrznej powierzchni płaszcza 7. Falistości 21 płaszcza 7 przedstawiono na fig. 3. Korzystne jest również, jeżeli na zewnętrznej warstwie półprzewodnikowej 14 ukształtowane są falistości 24, korzystnie w postaci rowków. Zewnętrzna warstwa półprzewodnikowa 14 powinna być względnie miękka, a jednocześnie dostatecznie wytrzymała, aby umożliwić jej zabezpieczenie przed pękaniem, i aby była łatwo zdejmowalna. Te kryteria są spełnione, kiedy zewnętrzna warstwa półprzewodnikowa 14 zawiera wewnętrzną warstwę stosunkowo twardą i bardziej miękką warstwę zewnętrzną.

Taśmy ekranujące 6 są korzystnie miękkie w kierunku osiowym, tak że otrzymuje się kabel giętki, a zewnętrzne warstwy półprzewodnikowe 14 nie pękają przy wyginaniu się kabla lub poddawaniu go obciążeniu.

Falistości 21 na płaszczu 7 i falistości 22 taśmy ekranującej 6, a jednocześnie falistości 23 na taśmie ekranującej 6 i falistości 24 na zewnętrznej warstwie półprzewodnikowej 14, wzajemnie zaciskają się mocno przy poddawaniu kabla obciążeniu. Zapobiega to niepożądanemu poślizgowi lub upływowi prądu między różnymi przewodami kabla, tym samym umożliwiając luźniejsze wytłaczanie płaszcza 7 wokół przewodów. Otrzymany kabel jest zatem bardziej giętki, niz byłby bez falistości. Jest tak, ponieważ płaszcz 7 ma możliwość ślizgania się w pewnym stopniu po taśmach ekranujących 6, przy braku obciążenia kabla. Takie ślizganie się płaszcza 7 jest możliwe ze względu na to, że płaszcz 7 jest nieco elastyczny i wskakuje w falistości 22 na taśmach ekranujących 6. Odpowiednie zaskoki mogą wystąpić również między falistościami 23 taśmy ekranującej 6 i falistościami 24 na zewnętrznej warstwie półprzewodnikowej 14. Jest to pożądane, gdyż w przeciwnym przypadku przy zginaniu kabla występowałyby niepożądane siły rozciągające i ściskające. Ponieważ falistości 21, 22, 23, 24 pozostąją we wzajemnym sprzężeniu po zgięciu kabla, to zmniejsza się stopień odbijania kabla po zwolnieniu siły zginającej.

Właściwość samonośności kabla osiąga się dzięki wzajemnemu sprzężeniu falistości 21 płaszcza 7 i falistości 22 taśmy ekranującej 6, a jednocześnie falistości 23 taśmy ekranującej 6 i falistości 24 na zewnętrznych warstwach półprzewodnikowych 14, po przyłożeniu słabej siły ściskającej działającej promieniowo na punkty zamocowania, czyli zainstalowania kabla. Umożliwia to przenoszenie siły grawitacji działającej na kabel między punktami zamocowania, czyli zainstalowania kabla z żyłami 4 bez ześlizgiwania się, czy też zsuwania między różnymi warstwami kabla, dzięki czemu kabel staje się samonośny wskutek naturalnej wytrzymałości mechanicznej żył 4.

Opisane wykorzystanie taśm ekranujących 6 pozwala uniknąć konieczności wypełniania kabla, potrzebnego do zachowania integralności struktury ekranującej. Opisane wykorzystanie taśm ekranujących 6 pozwala również na nadanie kablowi na przykład trójkątnego kształtu przekroju, jak to pokazano na fig. 1, a nie koniecznie kołowego. W razie potrzeby dysponowania kablem wodoszczelnym, puste przestrzenie 15 wypełnia się pęczniejącym włóknem lub pęczniejącym proszkiem.

Zgodnie z korzystnym sposobem wytwarzania kabla, pręt z elektrolitycznego aluminium poddaje się procesowi wyciągania do postaci drutu o odpowiedniej średnicy czy grubości, korzystnie 2-3 mm. Następnie określoną liczbę drutów 11, korzystnie dziewiętnaście,

182 520 składa się razem i skręca lub splata, tworząc żyłę 4, ewentualnie z zastosowaniem między drutami 11 pęczniejącego włókna, lub proszku.

Żyłę 4 następnie podaje się do wytłaczarki, w której równocześnie, na żyłę 4 wytłacza się warstwy izolacyjne 12, 13, 14. Tak otrzymany izolowany przewód 1 kabla chłodzi się wodą a następnie zwija na bęben kablowy.

Trzy izolowane przewody 1, 2, 3 kabla doprowadza się do maszyny kablowej, w której każdy z przewodów zaopatrzony zostaje w odpowiednią taśmę ekranującą 6, po czym zespół kablowy zostaje skręcony wokół swojej osi podłużnej. Taśmy ekranujące 6 są utrzymywane w odpowiednim położeniu przez unieruchomienie tych taśm w regularnych odstępach za pomocą elementów zabezpieczających 31, korzystnie za pomocą nici lub drutu, zwłaszcza za pomocą nie skręconej nici lub paska wykonanego z odpowiedniego materiału. Korzystne jest, jeśli element zabezpieczający 31, na przykład w postaci paska, jest wykonany z materiału podobnego do materiału płaszcza 7, tak że pasek podczas wytłaczania nań płaszcza może stapiać się z tym płaszczem. Alternatywnie, stosuje się paski metalowe lub temu podobne.

Skręcone lub splecione przewody 1, 2, 3 kabla następnie podaje się do drugiej wytłaczarki, w której przeprowadza się proces wytłaczania płaszcza 7 kabla, pod określonym ciśnieniem, za pomocą którego następuje odtworzenie falistości 22 taśmy ekranującej 6 na wewnętrznej stronie płaszcza 7, w postaci falistości 21. Korzystne jest również w tym etapie wytwarzania kabla kształtowanie falistości 24 na zewnętrznej warstwie półprzewodnikowej 14. Ścisłość, z jaką płaszcz 7 jest wytłaczany na przewody kabla, jest sprawą kompromisu. Jeżeli płaszcz jest wytłaczany zbyt ściśle, to kabel staje się bardzo sztywny i utrudnione jest przeskakiwanie falistości 21, 22, jednych przez drugie.

Wytworzony kabel następnie schładza się i zwija na bęben kablowy.

182 520

A-A

•24

13<

FIG 3

182 520

FIG 1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (14)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Kabel samonośny, zawierający przynajmniej jeden izolowany przewód z żyłą przewodzącą złożoną z przynajmniej jednego drutu i izolacji żyły oraz przynajmniej jedną biegnącą wzdłużnie taśmę ekranującą i zewnętrzny płaszcz, znamienny tym, ze każda taśma ekranująca (6) ma falistości (22, 23) rozciągające się stycznie, i jest promieniowo sztywna, przy czym płaszcz (7) ma falistości (21) odpowiadające falistościom (22) taśmy ekranującej (6), a falistości (21) płaszcza (7) i falistości (22) taśmy ekranującej (6) są wzajemnie sprzężone pod działaniem promieniowych sił nacisku w punktach mocowania kabla.
2. 2. Kabel samonośny według zastrz. 1, znamienny tym, że izolacja przewodu (5) na przynajmniej jednej żyle (4) składa się z wewnętrznej warstwy półprzewodnikowej (12), warstwy izolacyjnej (13) oraz zewnętrznej warstwy półprzewodnikowej (14), przy czym warstwa półprzewodnikowa, wewnętrzna i zewnętrzna (12, 14), zawierają przewodzące elektrycznie tworzywo sztuczne, a ponadto zewnętrzna warstwa półprzewodnikowa (14) ma falistości (24) odpowiadające falistościom (23) taśmy ekranującej (6), przy czym falistości (24) zewnętrznej warstwy półprzewodnikowej (14) są sprzężone z falistościami (23) taśmy ekranującej (6) pod działaniem sił nacisku promieniowego na kabel.
3. 3. Kabel samonośny według zastrz. 2, znamienny tym, że zewnętrzna warstwa półprzewodnikowa (14) zawiera wewnętrzną warstwę i warstwę zewnętrzną, która jest bardziej miękka od warstwy wewnętrznej.
4. 4. Kabel samonośny według zastrz. 3, znamienny tym, ze taśma ekranująca (6) jest miękka w kierunku osiowym, zapewniając giętkość kabla.
5. 5. Kabel samonośny według zastrz. 4, znamienny tym, że przynajmniej jedna taśma ekranująca (6) wykonana jest z plecionki z drutów metalowych, korzystnie drutów miedzianych rozmieszczonych między warstwami folii z tworzywa sztucznego.
6. 6. Kabel samonośny według zastrz. 4, znamienny tym, że przynajmniej jedna taśma ekranująca (6) zawiera faliste druty metalowe, korzystnie druty miedziane, rozmieszczone między warstwami folii z tworzywa sztucznego.
7. 7. Kabel samonośny według zastrz. 4, znamienny tym, ze przynajmniej jedna taśma ekranująca (6) zawiera falistą folię metalową.
8. 8. Kabel samonośny według zastrz. 7, znamienny tym, że falistości (21) płaszcza (7) są dostosowane do kształtu falistości (22) taśmy ekranującej (6), a elastyczność płaszcza (7) jest tak dobrana, że podczas zginania kabla następuje zaciśnięcie falistości (21) płaszcza (7) z falistościami (22) taśmy ekranującej (6).
9. 9. Sposób wytwarzania kabla samonośnego, zawierającego przynajmniej jeden przewód izolowany z żyłą złożoną z przynajmniej jednego drutu i izolacją żyły i przynajmniej jedną biegnącą wzdłużnie taśmę ekranującą, która ma falistości rozciągające się stycznie, oraz płaszcz, znamienny tym, że nakłada się taśmę ekranującą (6) wokół przynajmniej części, przynajmniej jednego przewodu izolowanego (1, 2, 3) z zastosowaniem maszyny kablowej i unieruchamia się taśmę ekranującą (6) za pomocą elementu zabezpieczającego (31), a następnie nakłada się płaszcz (7) wokół taśmy ekranującej (6) za pomocą wytłaczania, z określonym stopniem obcisłości, dostatecznym do odtworzenia falistości (21) taśmy ekranującej (6) na wewnętrznej powierzchni płaszcza (7).
10. 10. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że wytłacza się płaszcz (7) wokół taśmy ekranującej (6) z określonym stopniem obcisłości, dostatecznym do odtworzenia falistości (21) taśmy ekranującej (6) na zewnętrznej powierzchni izolacji przewodu (5).
11. 11. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że unieruchamia się taśmę ekranującą (6) za pomocą pojedynczego drutu.
12. 12. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, ze unieruchamia się taśmę ekranującą (6) za pomocą metalowego paska.

    182 520
13. 13. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że unieruchamia się taśmę ekranującą (6) za pomocą paska materiału podobnego do materiału płaszcza (7), przy czym pasek stapia się z płaszczem podczas wytłaczania płaszcza na ten pasek.
14. 14. Sposób według zastrz. 13, znamienny tym, że wytłacza się płaszcz (7) wokół taśmy ekranującej (6) z kompromisowym stopniem obcisłości, przy którym falistości (21) płaszcza (7) zaciskają się z falistościami (22) taśmy ekranującej (6).

    * * *