DE1030409B

DE1030409B - Verfahren und Vorrichtung zum Fuellen der Zwischenraeume zwischen den Draehten der den Leiter bildenden Litze von elektrischen Tiefseekabeln

Info

Publication number: DE1030409B
Application number: DE1953P0009541
Authority: DE
Original assignee: Pirelli SpA
Current assignee: Pirelli and C SpA
Priority date: 1953-04-09
Filing date: 1953-04-09
Publication date: 1958-05-22

Description

Es ist bekannt, daß lange Tiefseekabel für TeIephonie- und Telegraphiezwecke mit einem Kupferleiter hergestellt werden, der im allgemeinen aus einer Litze von ausgeglühtem Kupfer mit einem Gesamtquerschnitt von etwa 4 bis 15 mm² von verschiedenartiger Form besteht und der mit einer Schicht aus Guttapercha oder einem synthetischen thermoplastischen Dielektrikum von geeigneten physikalischen und chemischen Eigenschaften isoliert ist.

Der so isolierte Leiter hat einen Durchmesser von etwa 7 bis 13 mm und ist von einer Umhüllung aus schraubenförmig aufgewickelten, mit Tannin getränkten Juteschnüren umgeben, auf die eine Bewehrung -us verzinkten, ebenfalls schraubenförmig aufgewickelten Stahldrähten aufgebracht ist. Für die Bewehrung von Tiefseekabeln werden gewöhnlich 16 bis 20 solcher Stahldrähte verwendet, deren jeder einen Durchmesser von etwa 2,5 mm besitzt. Auf das Ganze ist schließlich eine äußere Hülle aus Textilmaterial oder mit Teer imprägnierter Jute aufgebracht.

Bei Tiefseekabeln kann der Kupferleiter sowohl aus einer nach ihrer Verseilung gewalzten oder gestauchten Litze, deren äußere Drähte ein von dem ursprünglich kreisförmigen abweichendes Profil haben, als auch aus einer Liitze üblicher Art bestehen, deren Drähte durchweg kreisförmiges Profil besitzen. Die erste Leiterart hat den Vorteil eines größeren Querschnitts bei gleichen radialen Abmessungen.

Der Vorteil der Verwendung verseilter Leiter an Stelle eines Einzelleiters ist offensichtlich der, daß die aus Einzeldrähten verseilten Leiter viel biegsamer als ein Einzelleiter sind und daß sie daher bei gleichen Verformungen weniger stark beansprucht werden. Überdies bieten sie eine größere Sicherheit im Betrieb, weil ihre Stromleitung auch dann gewährleistet ist, wenn ein oder mehrere Drähte reißen.

Bei der Herstellung von Tiefseekabeln müssen besondere Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden, um zu vermeiden, daß mit Luft gefüllte Hohlräume zwischen den einzelnen Drähten der Litze oder zwischen der Litze und der Isolation vorhanden sind. Die Nachteile, die solche Lufttaschen verursachen können, sind bekannt, und der schwer stwiegende Nachteil ist das Eindringen von Wasser in die Litze im Fall einer Beschädigung der Isolation oder des Kabels. Weiterhin wird während des Verlegens des Kabels der Druck der in der Litze oder zwischen Litze und Isolation eingeschlossenen Luft erhöht, weil der auf der Außenseite des Kabels herrschende hydrostatische Druck das Bestreben hat, die Isolation in die an der Litzenoberfläche befindlichen Rillen hineinzudrücken, so¹ daß das Volumen der Lufttaschen verringert wird. Infolge der Druckänderung in den Lufttaschen über die Länge Verfahren und Vorrichtung zum Füllen

der Zwischenräume zwischen den Drähten

der den Leiter bildenden Litze

von elektrischen Tiefseekabeln

Anmelder:
Pirelli Societä per Azioni, Mailand (Italien)

Vertreter: Dr.-Ing. E. Wiegand, München 9,

und Dipl.-Ing. W. Niemann, Hamburg 1, Ballindamm 26,

Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
Italien vom 12. April 1952

des Kabels bewegt sich die Luft von den tieferen zu den höheren Stellen des Kabels. Diese Luft, die aus dem Kabelende an Deck des Verlegungssehiffes frei ausströmen kann, kann das Verbinden von Kabelenden sehr erschweren. Es kann auch der Fall eintreten, daß in einigen Teilen des zu verlegenden Kabels der dieser Luftbewegung entgegenwirkende Widerstand so hoch wird, daß Überdrücke auftreten, die zu einer Beschädigung der Isolation führen können.

Wenn das Kabel zu Reparaturzwecken hochgeholt wird, kann die Anwesenheit von luftgefüllten Hohlräumen aus ähnlichen Gründen zu schwerwiegenden Nachteilen führen und sogar die Vorgänge des VerbindenS' auf dem Schiffsdeck unmöglich machen.

Diese Nachteile sind bei Seekabeln, die mit Guttapercha oder Zusammensetzungen auf der Grundlage von Guttapercha isoliert sind, in weitem Maße dadurch behoben worden, daß die Oberfläche des Mitteldrahtes der Litze während des Verseilvorganges mit einer plastischen Masse überzogen wurde, um die inneren Zwischenräume der Litze während ihrer Herstellung teilweise auszufüllen, während bei der nachfolgenden Isolierung des Leiters die verbliebenen Zwischenräume vollständig mit Guttapercha ausgefüllt wurden.

Seit der Verwendung von Polyäthylen als Isoliermaterial stellt jedoch das Ausfüllen der Zwischenräume in der Litze erneut ein Problem bei der Seekabelherstellung dar. Die bisher für die Litzenfüllung

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der mit Guttapercha isolierten Kabel verwendeten Zusammensetzungen waren Mischungen von Guttapercha und Teer oder Mischungen auf der Grundlage von Polyisobutylen und anderen Stoffen, wie z. B. Wachsen und Mineralölen von brauchbarer Konsistenz. Diese Zusammensetzungen waren jedoch hauptsächlich wegen ihrer physikalischen und elektrischen Eigenschaften nicht zur Verwendung mit Polyäthylen als Isoliermaterial geeignet, welches mittels eines Spritzvorganges bei einer Temperatur von 180 bis 220° C auf den Leiter aufzubringen ist. Dieses Material wird überdies stark beeinträchtigt (d.h., es bricht, selbst wenn es nur wenig gestreckt wird), sobald es mit verschiedenen Stoffen,-wie Mineralölen, organischen Estern, Seifen oder anderen zur Herabsetzung der Oberflächenspannung der Flüssigkeiten geeigneten Substanzen, in Berührung gebracht wird. Es war daher notwendig, Materialien zu finden, welche derartigen Temperaturen leicht standhalten und gleichzeitig die Polyäthylenisolation nicht beeinträchtigen.

Dieses Problem wurde von einigen Kabelherstellern durch die Verwendung von Zusammensetzungen gelöst, die Polyisobutylen und Polyäthylen zur Grundlage haben und insofern geeignet sind, als sie die auftretende Erhitzung aushalten können, ohne die Polyäthylenisolation in irgendeiner Weise zu beeinflussen. Jedoch treten beim Verlegen und Aufholen solcher Kabel in der Tiefsee oft erhebliche Schwierigkeiten auf, weil die Isolation am Leiter nicht hinreichend haftet. Bekanntlich ist eine gute Haftung zwischen dem Leiter und der Isolation wichtig, um das Kabel gegen das Verwerfen, d. h. gegen die Wirkung zu schützen, daß der Kupferleiter die Isolation durchbohrt und eine Ausbuchtung zwischen den Bewehrungsdrähten bildet, wenn das Kabel beim Aufholen aus der Tiefsee auf Deck gezogen und die Belastung von ihm weggenommen ist. Diese Erscheinung tritt hauptsächlich bei Kabeln auf, die mit Polyäthylen isoliert sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Möglichkeit der Bildung von Hohlräumen in den Zwischenräumen zwischen den Drähten der Litze zu beseitigen und zugleich die Haftung zwischen der Isolation und der Litze zu verbessern.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Füllen der Zwischenräume zwischen den Drähten der den Leiter bildenden Litze von elektrischen Tiefseekabeln, die mit einem thermoplastischen Dielektrikum, wie Guttapercha oder Polyäthylen oder einer Zusammensetzung auf der Grundlage von Guttapercha bzw. Polyäthylen, zu isolieren sind. Bei dem genannten Verfahren wird erfindungsgemäß die vorgewärmte Litze bei ihrem Durchgang durch eine Füllkammer geöffnet und in die geöffnete Litze ein Füllmittel von gleicher oder im wesentlichen gleicher Art wie das als Isolation benutzte Dielektrikum unter Druck eingebracht. Dadurch, daß als Füllmittel ein Material von gleicher oder im wesentlichen gleicher Art wie das als Isolation benutzte Dielektrikum verwendet wird, haften Füll- und Isoliermaterial und damit Isolation und Litze sehr gut aufeinander.

Das Einbringen des Füllmittels unter Druck in die Litze und das Überziehen der Litze mit dem thermoplastischen Dielektrikum kann entweder in getrennten Arbeitsvorgängen oder im gleichen Arbeitsvorgang erfolgen.

In Weiterbildung der Erfindung weist die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens innerhalb der Füllkammer ortsfest angeordnete Rollen auf, welche die Litze biegen und dadurch öffnen, und eine die Füllkammer abschließende Matrize, durch welche die Litze aus der Füllkammer heraustritt und in welcher die geöffnete Litze in ihre ursprüngliche Gestalt zurückgebracht wird.

An Stelle der ortsfesten Rollen kann die Vorrichtung mit angetriebenen Rollen vorgesehen sein, deren Umfangsgeschwindigkeiten gleich der Geschwindigkeit der sich vorwärts, bewegenden Litze sind. An ίο Stelle der Rollen können bei der Vorrichtung auch Matrizen mit Bohrungen, die einen etwas größeren Durchmesser als die Litze haben und deren Mittelachsen parallel zueinander versetzt liegen, vorgesehen sein.

Die Litze wird also, bevor sie in die Isoliermaschine läuft, durch eine andere ähnliche Maschine geführt, die entweder von der erstgenannten getrennt oder mit ihr vereinigt sein kann. Diese zweite Maschine ist derjenigen Maschinenart ähnlich, die normalerweise zum Isolieren von Leitern mittels eines Spritzvorgangs verwendet wird. Sie kann daher eine Überziehmaschine mit Zylindern oder mit Zylindern und einer Zahnradpumpe sein, oder sie kann zweckmäßigerweise von einer mit Schnecke arbeitenden Spritzmaschine wie beim unten erläuterten Ausführungsbeispiel gebildet werden. Für den genannten Zweck ist die Maschine mit der erwähnten Füllkammer versehen, die insbesondere dafür bestimmt ist, die Litze zu füllen.

Der durch das Verfahren gemäß der Erfindung erzielte technische Vorteil besteht darin, daß die Zwischenräume des Leiters· nach der Verseilung statt während seiner Herstellung gefüllt werden können, und daher ist es möglich, die Kupferlitze vor der Füllung auszuglühen, um eine durch die Stauch- oder Walzvorgänge verursachte Härtung zu beseitigen. Ein anderer wesentlicher Vorteil liegt in der Möglichkeit, die Litze unmittelbar vor dem Füllvorgang auf eine Temperatur von 200° C und höher zu erhitzen, wodurch die Haftung zwischen der Kupferlitze und der Isolation beträchtlich verbessert wird.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert.

In Fig. 1 ist in schematischer Form eine Ausfüforungsform eines Maschinenkopfes wiedergegeben, der sich zum Füllen der Litze mit einem hochviskosen, thermoplastischen Material eignet. In Fig. 1 ist mit 1 der Zylinder einer Spritzmaschine bezeichnet, in welchen mittels einer Schnecke 2 das thermoplastische Material in die Füllkammer 8 gepreßt wird, durch welche die von einem durchbohrten Kern 6 geführte Litze 4 hmdurchläuf t.

Selbst wenn beträchtliche Drücke zur Verfügung stehen, ist es, sofern nicht besondere Maßnahmen getroffen werden, nicht gut möglich, zu erreichen, daß das hochviskose thermoplastische Material in die Zwischenräume der Litze vollkommen eindringt, besonders, wenn die Litze gestaucht oder gewalzt worden ist. Andererseits ist aber ein einwandfreies Füllen der Litze möglich, wenn sie nach der Erhitzung in dem Augenblick vorübergehend geöffnet wird, in welchem die Litze durch das unter hohem Druck stehende thermoplastische Material hindurchgeführt wird. Ein genügendes öffnen der Litzendrähte kann beispielsweise dadurch bewirkt werden, daß die vorerhitzte Litze über eine oder mehrere Rollen von zweckentsprechendem Durchmesser gebogen wird. In Fig. 1 sind drei ortsfeste Rollen 5 dargestellt, die dazu dienen, die Litze etwas zu biegen, wobei die Verseilung der einzelnen Drähte geöffnet wird. Es könneu

auch zwei oder mehr als drei ortsfeste Rollen verwendet werden, und diese können gleichen oder verschiedenen Durchmesser haben, falls sie nur so angeordnet sind, daß das gewünschte Öffnen der Litze gewährleistet wird. Die Drähte werden danach in ihre ursprüngliche Lage dadurch zurückgeführt, daß die Litze durch eine Matrize 7 mit einem zylindrischen und einem konischen Teil hindurchgeführt wird, der in Fig. 2 in vergrößertem Maßstab wiedergegeben ist.

Die Abmessungen (Länge und Durchmesser) des zylindrischen Teiles der Matrize 7 sind zweckmäßig entsprechend den Abmessungen der Litze zu wählen, weil sie für die Größe des Druckes entscheidend sind, welcher in der Kammer erforderlich ist, um die Litze vollkommen zu füllen und zu gewährleisten, daß der Polyäthylenüberzug, der in dem Leiter zurückbleibt, so dünn wie möglich, wird. Die Länge und der Winkel des konischen Teiles der Matrize sind ebenfalls in zweckentsprechender Weise zu wählen.

Nachstehend werden einige Abmessungen beispielsweise angegeben, ohne die Erfindung darauf zu beschränken.

Es ist als zweckmäßig gefunden worden, für eine gewalzte Litze mit einem Außendurchmesser von 4,5 mm und einer Verseilschlaglänge von etwa 35 mm dem zylindrischen Teil der Matrize 7 eine Länge I₂ von etwa 5 bis 7 mm und einen Durchmesser d von etwa 4,6 mm zu geben. Der konische Teil der Matrize kann für eine solche Litze eine Länge I₁ von ungefähr 10 bis 15 mm haben und einen Winkel α von etwa 10° aufweisen.

Weiterhin werden zweckmäßigerweise, ohne die Erfindung auf die folgenden Werte zu beschränken, bei dieser Litze mit den vorgenannten Eigenschaften für die Rollen und ihre Lagerung, wie in Fig. 3 veranschaulicht ist, nachstehende Werte gewählt:

D = 8 mm; I₁ = 20 mm; B = 10 mm.

Dabei ist D der Durchmesser der Rollen, I₁ der gegenseitige Abstand der Rollenachsen in der Längsrichtung und B der gegenseitige Abstand der Rollenachsen in der Querrichtung des Litzendurchganges.

Ein anderes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung, mit der das gleiche Ergebnis erzielt werden kann und die eine weitere Ausführungsform der Erfindung dar- ⁴^ stellt, ist in Fig. 4 wiedergegeben. Hier wird die Litze über nur zwei Rollen 9 gebogen, die einen beträchtlich größeren Durchmesser als die Rollen 5 des vorhergehenden Beispiels haben (etwa 50 mm). In diesem Fall werden die Rollen angetrieben und laufen mit einer Umfangsgeschwindigkeit um, die gleich der Geschwindigkeit ist, mit welcher sich die Litze vorwärts bewegt, so daß dadurch die Reibung infolge Rutschens der Litze herabgesetzt wird. Für die Abmessungen und das Arbeiten der Matrize 7 gilt das gleiche, was in bezug auf das vorhergehende Beispiel gesagt ist.

Die vorstehenden Beispiele geben nur einige praktische Ausführungsformen wieder. Es können jedoch auch andere, ähnliche Ausführungsformen verwirklicht werden, die ebenfalls unter die Erfindung fallen, wie z. B. die in Fig. 5 wiedergegebene Ausführungsform, bei welcher das öffnen der Litze nach der Erhitzung durch Biegen beim Hindurchführen der Litze durch einen Satz von Matrizen 10 erfolgt, die hintereinander angeordnet und mit Bohrungen versehen sind, deren Durchmesser etwas größer als der Durchmesser der Litze ist, z. B. 7 mm beträgt, und deren Mittelachsen parallel zueinander versetzt liegen, wie dies in Fig. 5 veranschaulicht ist.

Das Füllen der Litze kann gleichzeitig mit dem Aufbringen der äußeren Isolationshülle erfolgen, d. h., die Füllmaschine wird vor der Spritzmaschine oder einer anderen für das Aufbringen der Isolierung verwendeten Maschine angeordnet, weil auf diese Weise die Litze für beide Vorgänge nur einmal erhitzt zu werden braucht.

Das Aufbringen der Isolation kann aber auch getrennt vom Füllvorgang der Litze durchgeführt werden, jedoch soll in diesem Fall die vorher gefüllte Litze ein zweites Mal vorerhitzt werden, bevor sie durch die Spritzmaschine oder eine andere Isoliermaschine hindurchgeführt wird, um dadurch eine gute Haftung zwischen dem Füllmaterial und dem Isoliermittel zu gewährleisten.

Weiterhin können die Füll- und Isoliervorgänge gleichzeitig auf einer einzigen Maschine bekannter Art zum Isolieren von Leitern mit thermoplastischen Materialien durchgeführt werden, wobei jedoch die Maschine mit einer Spezialkammer versehen sein muß, welche die notwendigen Einrichtungen enthält, um in einem Arbeitsgang das Füllen und Isolieren des verseilten Leiters zu bewirken.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Füllen der Zwischenräume zwischen den Drähten der den Leiter bildenden Litze von elektrischen Tiefseekabeln, die mit einem thermoplastischen Dielektrikum, wie Guttapercha oder Polyäthylen oder einer Zusammensetzung auf der Grundlage von Guttapercha bzw. Polyäthylen, zu isolieren sind, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgewärmte Litze (4) bei ihrem Durchgang durch eine Füllkammer (8) geöffnet wird und in die geöffnete Litze ein Füllmittel von gleicher oder im wesentlichen gleicher Art wie das als Isolation benutzte Dielektrikum unter Druck eingebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einbringen des Füllmittels unter Druck in die Litze (4) und das Überziehen der Litze mit dem thermoplastischen Dielektrikum in getrennten Arbeitsvorgängen erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einbringen des Füllmittels unter Druck in die Litze (4) und das Überziehen der Litze mit dem thermoplastischen Dielektrikum in dem gleichen Arbeitsvorgang erfolgt.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfah-. rens nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch innerhalb der Füllkammer (8) ortsfest angeordnete Rollen (5), welche die Litze (4) biegen und dadurch öffnen, und eine die Füllkammer (8) abschließende Matrize (7), durch, welche die Litze (4) aus der Füllkammer heraustritt und in welcher die geöffnete Litze in ihre ursprüngliche Gestalt zurückgebracht wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch angetriebene Rollen (9), deren Umfangsgeschwindigkeiten gleich der Geschwindigkeit der sich vorwärts bewegenden Litze sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle von Rollen Matrizen (10) mit Bohrungen, die einen etwas größeren Durchmesser als die Litze (4) haben und deren Mittelachsen parallel zueinander versetzt liegen, vorgesehen sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen