SE470225B - Brand- och oljeresistent kabel - Google Patents

Description

samt yttre skyddshöljen.

En teori om hur fel uppstår i sådana konventionella kablar då de utsätts Då isoleringen på de inre skikten bränns till aska tenderar för höga temperaturer är följande: kabeldiametern att öka. något. Den fläta som är anordnad runt det inre skiktet expanderar radiellt och detta medför krympning blir frik- tionskrafterna mellan den brända isoleringen och ledarna en längdkrympning av flätan. Eftersom denna sker samtidigt med den radiella expansionen, mycket stor. Den längsgående krympningen hos flätan över- förs genom friktion till de yttre elementen i flerledaren och. vidare till centrumledaren. På grund av skruvformen hos de yttre elementen är dessa fria att dra ihop sig i längdriktningen. Centrumledaren i. en normal flerledare är å andra sidan ett rakt element, varför en sammandragning i längdriktningen utöver elasticitetsgränsen ej är möjlig.

I stället uppbyggs en längsgående kompressionskraft tills centrumledaren böjs på ett okontrollerat sätt. De yttre elementen i flerledaren kommer också att böjas och, om en stor böjning uppträder, komma i kontakt med metallflä- tan, vilket kabeln. vanligen i kablar och ledningar med tvärsektioner inom området 0.5 till 2.5 mmz och då antalet ledare i en kabel är lågt (10). slutligen resulterar i en kortslutning i Okontrollerade böjar beskrivna ovan uppträder Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en förbättrad kabel kabel), behåller höga temperaturer. (kraftkabel eller telekommunikations- vilken sin kretsintegritet även vid Ett ytterligare ändamål är att åstadkomma en brandbeständig kabel som även har en god motståndskraft mot olja.

Detta åstadkoms med hjälp av en anordning av det slag som anges i efterföljande patentkrav. 470 225 Uppfinningen beskrivs närmare nedan under hänvisning till bifogade figur. I figuren betecknar l en kabelkärna med konventionella ledare 2 och optiska fibrer 3. 4 beteck- nar ledarisolering, 5 ett självsläckande skikt, 6 en skärm av exempelvis koppar/polyester, 7 ett fyllnadskikt, 8 en metallskärm, 9 en skyddstejp, l0 ett självsläckande skikt och ll ett yttre skyddsskikt.

Vid installation av kabel i brandfarlig miljö är det viktigt att, då den passerar från ett område till ett annat eller från ett rum till ett annat, bussningarna i väggen är gas- och vätsketäta. För att erhålla en gastät genomföring är det viktigt att kabelisoleringen, och speciellt fyllnadskiktet, ej flyter då det utsätts för trycket i genomföringen. En vulkaniserad eller tvärbunden isolation har den egenskapen. En icke önskvärd egenskap hos dessa är emellertid att de ökar i volym vid en brand och åstadkommer radiellt tryck på skärmtrådarna.

Ett annat problem med de kablar som används, exempelvis inom oljeindustrin, är att de vanligen använda yttre skyddsskikten ej är olje- och nötningsbeständiga. Vissa skikt av PVC kan vara oljebeständiga, men kan ej accepteras på grund av den stora halogenhalten. Då ett sådant skikt påverkas av olja, sker en absorbtion som skadar kabelkär- nan. Oljeabsorbtionen kan även förorsaka en expansion av fyllnadsskiktet.

Man har funnit att en nära relation mellan egenskaperna hos fyllnadsskiktet och metallskärmen måste föreligga.

Man har speciellt funnit att flätningsvinkeln hos metall- skärmen är mycket viktig då brandbeständig kabel skall framställas. Flätningsvinkeln Ûí definieras som den vinkel de individuella trådarna bildar med ett plan. vinkelrätt mot kabelaxeln. Ur produktionssynpunkt är det önskvärt att använda en stor flätningsvinkel, som medger hög produk- tionshastighet. Experiment har emellertid visat att vinklar åk \J CD 225 över 50° är olämpliga för kablar med vulkaniserade skikt, eftersom en radiell expansion av sådana skikt resulterar i en axiell krympning.

Ledarna och även de optiska fibrerna skall förses med ett skikt av glimmer, glasfiber eller liknande icke orga- niskt material och täckas med ett extruderat skikt, exem- pelvis EPR eller silanvulkaniserad EVA.

Den extruderade ledarisoleringen liksom de extruderade skikten eller inre och yttre är halogenfria och innehåller innehållande att ge det tvärbundna polyolefina och copolymeriska materialet ett alternativt material. Medan syreindex för ledarisoleringen aluminiumtrihydrat liknande material tillräckligt mycket kristalliserat vatten för självsläckande egenskaper. Hydromagnesit kan vara skall ligga över 24, bör motsvarande värde för fyllnads- skiktet ligga mellan 40 och 50 och för det yttre skiktet över 30.

Det lämpliga materialet för det yttre olje- och nötningsbe- ständiga materialet av nylon är halogenfritt, men materia- let i Skiktet är emellertid så tunt (storleksordningen 0.2 till 0.6 mm) att då det place- ett brandsäkert att förorsaka en brand. sig är ej brandsäkert. ras ovanpå skyddsskikt kommer det ej Försök har visat att kablarna uppfyller minst följande krav: - I IEC 331 måste kabeln fungera vid normalspänning utsatt för en temperatur av 750°C under tre timmar. Kabeln enligt uppfinningen klarade l000°C.

IEC 332 3, på kablar monterade på en 1982 är ett flamutbredningstest utfört stege. Testet är uppdelat i tre kategorier A, B och C. Kablarna enligt uppfinningen Ett antal klarar kategori A, dvs de strängaste kraven. 470 225 kabellängder, 3.5 m långa, som ger 7 liter brännbart (organiskt) material per meter, monteras på en stege och placeras i en testugn och utsätts för flammor under 40 minuter. Kablarna klarade testet om höjden över det brinnande området ej sträcker sig längre än 2.5 m ovanför brännaren.

- DIN 57472/VDE 0742 del 813, förslag.

Indirekt bestämmande av korrosionsbenägenhet i förbrän- ningsgaser. Förbränningsgaserna från ett stycke av vart och ett av kabelmaterialen leds ned i vatten. pH-värdet och den elektrolytiska ledningsförmágan upp- mäts. Testet klaras om inte något av de uppmätta. pH- värdena är lägre än 4 och om inte någon elektrolytisk ledningsförmåga överstiger 100 /uS cm"l.

Om nödvändigt kan dessa nya kabelskikt även effektivt skydda kabelkärnan mot inverkan från borrkax, oljor och andra hyrokarboner. Motståndkraften mot nötning och termit- attacker är även utmärkt.

Vid experiment för att utröna den lämpliga flätningsvinkeln utsattes kabelprov, 900 mm långa, för flammor vid en temperatur inom området 750° - l0O0° i upp till tre timmar.

Diameter och längd hos kabelproven uppmättes före och efter uppvärmningen.

Dessa experiment visade att vid flätningsvinklar över 50°C ökar diametern över flätan med mer än 10%, medan längden hos kabelproven minskade med mer än l0 nmn Vid alla prov med flätningsvinklar större än 50° uppvisade kabelledarna vågor och. öglor och i. vissa fall kortslöts även ledarna till metallskärmen.

Experimenten innefattade även ett antal kabelprov med en fläta över fyllnadsskiktet där trådarna bildade en vinkel mindre än 45° med ett plan vinkelrätt mot kabel- axeln. Vid vinklar mellan 35° och 45° uppvisades mindre .[21- Akq 22 än 10% diameterökning över flätan efter branden och en längdkrympning mindre än l0 mm. Lämpligen bör flätningsvin- till 42°, inom vilket diame- hade 5% resp 5 mm. En alltför liten vinkel kan leda till en styv keln väljas inom området 38° terökningen/kabelkrympningen storleksordningen kabel som är svår att skala och dessutom reduceras produk- tionshastigheten.

Bifogade figur visar en kabel enligt föreliggande uppfin- ning innefattande en kabelkärna med en eller flera isole- rade ledare och/eller optiska fibrer. Kabelkärnan l kan vara avsedd att överföra elkraft, telekommunikation eller data. På vanligt sätt kan ledarna 2 vara försedda med skikt eller lindningar 4 innefattande glimmer, glasfiber eller annat material, vilka efter en brand har formen av ett sintrat isolerande skikt på ledaren. Optiska fibrer 3 kan på sätt och/eller dessa kan vara metallklädda för att skydda mot brand. ett självsläckande skikt 5 över glimmertejpen så att under då fyllnadsskiktet och de yttre skyddande att skyddas samma eller liknande Ledar/fiberisoleringen innefattar också extruderat installation, kabelskikten borttages, påföra speciella självsläckande skikt eller remsor över något behov ej föreligger ledarisoleringen.

För att förbättra brandbeständigheten kan ledarna vara av den flerledartyp som beskrivs i ovan nämnda amerikanska patent nr 3 180 925 och 4 280 016.

De isolerade ledarna och/eller optiska fibrerna och/eller grupperna av ledare/fibrer kan omslutas av en skärm 6 av koppar/polyester eller aluminium/polyesterlaminat och inbäddas i ett fyllnadsskikt 7, del innehåller aluminiumtrihydrat eller liknande material vilket till avsevärd såsom hydromagnesit, vilka binder vattenkristaller som vid höga temperaturer avger vatten.

Fyllnadsskiktet 7 är vulkaniserat för att tillfredsställa 470 295 uppvärmningstestet i IEC 92-3 version 3, tillägg GA vid 20°C för att åstadkomma en kabelkärna lämplig för att ge en vätske- och gastät passage genom bussningar och genomföringar och som har ett syreindex mellan 40 och 50.

Omedelbart över fyllnadsskiktet 7 anordnas en_ flätad metallskärm 8 innefattande lämpligen förtenta koppartràdar.

Trådarna i skärmen bildar 35° till 45° med ett plan vinkel- rätt mot kabelaxeln. Såsom ovan beskrivits ger en kombina- tion av en sådan skärm och fyllnadsskiktet 7 en kabel, vilken effektivt motstår eld eftersom kabeln hindras från överdriven krympning och kabelledarna hindras från att forma vågor och öglor.

De yttre skyddande skikten innefattar ett polyesterband 9 och ett självsläckande skikt l0 med ett syreindex över 30 samt ett tunt extruderat skikt ll av nylon, som effek- tivt skyddar kabelkärnan mot nötning och förstörande hydrokarboner såsom olja och borrkax. Flera serier av experiment har utförts för att utröna hur de yttre skikten skall vara sammansatta. Kabelprov försedda med yttre skikt av nylon (saluförda under varunamnen Vestamid l64OE, Vestamid L l801E), polyuretan, EVA (varunamn 407 AEl), PE, PVC, PCP, CSP and CP, testades enligt följande l Oljeàldring i ASTM nr 2 efter IEC 92-3 och Veritas - 1977 - kapitel 18. 2 Åldring av prov i borrkax.

Endast två av skikten uppvisade tillfredsställande resultat vad gäller draghâllfasthet, brotthållfasthet och längs- gående svällning. Dessa två var nylonskiktet och PVC- skiktet. Emellertid kan PVC-skiktet accepteras beroende på dess innehåll av halogenmaterial. Fastän nylon generellt ger tillfredsställande resultat, är nylon ll och 12 att föredra som ett yttre skyddande olje- och nötningsbestän- digt skikt.

.J_7=» " M1 CI) F10 ¿¿.' Beskrivningen ovan av' uppfinningens principer' har gjorts Det är emellertid helt endast utgör i samband med specifik apparatur. klart att denna inte begränsar uppfinningen sådan den anges i efterföljande beskrivning exempel och patentkrav.

Claims (7)

10 15 20 25 Patentkiav

1. l. Brand- och oljeresistent kabel, innefattande åtminstone en isolerad ledare (2) och/eller optisk fiber som är inbäddad i en halogenfri vulkaniserad fyllnadsmantel (7), en flätad metallskärm (8), som omger fyllnadsmanteln (7), samt ett yttre halogenfritt skyddande överdrag (10, 11), varvid ledarisoleringen och eventuellt den optiska ñbem innefattar ett eller flera skikt av glimmer, glasfiber eller liknande oorganiska partiklar eller föreningar (4), som omges av ett extruderat skikt av självsläckande material (5) av exempelvis EPR eller silanvulkaniserad EVA, och varvid det yttre skyddande överdraget innefattar en extruderad mantel av självsläckande material (10), k ä n n e t e c k n a d av att metallskärmen (8) består av trådar, vilka är flätade med en vinkel av 35-45° relativt ett plan vinkelrätt mot kabelns axellinje.

2. Kabel enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d av att flätvinkeln uppgår till 38-42°.

3. Kabel enligt kravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att de självsläckande egenskaperna hos det extruderade skiktet (5) och hos den extruderade yttre manteln (10) erhålles genom tillsättning av tillräckliga mängder av aluminiumtrihydrat eller liknande för erhållande av syreindex över 24 resp. 30 hos dessa skikt.

4. Kabel enligt kravet 3, k ä n n e t e c k n a d av att det yttre skyddande överdraget (10, 11) innefattar en yttre mantel (ll) av nylon.

5. Kabel enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av att nylonmanteln (ll) utgörs av nylon 11 eller nylon 12.

6. Kabel enligt kravet 4 eller 5, k ä n n e t e c k n a d av att nylonmanteln (11) har en tjocklek av storleksordningen 0,2-0,6 mm.

7. Kabel enligt kravet 1, 2 eller 3, k ä n n e t e c k n a d av att fyllnads- manteln (7) innefattar aluminiumtrihydrat eller liknande material” som är i stånd att när det utsättes för höga temperaturer avge kristallvatten i en mängd, som är tillräcklig för erhållande av ett syreindex mellan 40 och 50.