DE19609637A1 - Kabel mit mindestens einer Lage von Bewehrungselementen und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kabel mit mindestens einer Lage von Bewehrungselementen, die auf einem Zentralelement aufge­ seilt sind.

Es sind Kabel bekannt, bei denen auf einem Zentralelement mindestens eine Lage von Bewehrungselementen, insbesondere in Form von Drähten aufgebracht ist. Meist handelt es sich bei dem Zentralelement um einen rohrförmigen Körper, der einen oder mehrere elektrische und/oder optische Leiter enthält, die insbesondere der Nachrichtenübertragung dienen. Es ist aber auch möglich, daß das Kabel einen aus leitenden Material bestehenden Kern aufweist, beispielsweise dann, wenn es sich um ein Erdseil oder ein Leiterseil für eine Hochspannungs- Freileitung handelt. Auch elektrische Energiekabel haben vielfach einen derartigen Aufbau mit einer äußeren Bewehrung, insbesondere dann wenn sie für einen Einsatz in mechanisch sehr stark beanspruchten Bereichen vorgesehen sind.

Vielfach wird für die Bewehrung Stahldraht verwendet, weil dieser neben guten Zugfestigkeitseigenschaften auch einen besonders wirksamen Schutz gegen mechanische Druckbeanspru­ chungen bietet. Diese Stahldrähte werden mit Rückdrehung auf­ geseilt.

In manchen Fällen ist es zur Verringerung des Gewichtes und/oder zur Verbesserung der Leitfähigkeit zweckmäßig, die Bewehrungslage aus unterschiedlichen Bewehrungselementen zusammenzusetzen. So können beispielsweise mit Aluminium beschichtete Stahldrähte ("Alumoclad") verwendet werden, die eine hohe Zugfestigkeit aufweisen, wobei in der gleichen Lage reine Aluminiumdrähte oder Aldrey-Drähte verseilt sind. Das Aufbringen mit Rückdrehung aufgeseilten Bewehrungselementen stellt einen erheblich größeren Aufwand dar, weil die Ablauf­ spulen in dem Verseilkäfig in einem besonderen Joch so ange­ bracht werden müssen, daß die Drehachse der Ablaufspule räum­ lich ihre Richtung nicht verändert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzei­ gen, wie der Aufbau des Kabel in verseiltechnischer Hinsicht vereinfacht werden kann. Diese Aufgabe wird bei einem Kabel der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß innerhalb der Lage Bewehrungselemente mit unterschiedlichen Materialeigen­ schaften derart vorgesehen sind, daß die materialmäßig wei­ chen Elemente ohne Rückdrehung und die materialmäßig härteren Bewehrungselemente mit Rückdrehung aufgeseilt sind.

Auf diese Weise sind nur noch die Vorratsspulen für die mate­ rialmäßig härteren Bewehrungselemente in einem entsprechenden Verseilkorb mit Rückdrehung anzubringen, während die Vor­ ratsspulen für die materialmäßig weicheren Bewehrungselemente einfach, d. h. ohne Rückdrehungsmechanismus in einem Verseil­ korb untergebracht werden können. Die materialmäßig weicheren Bewehrungselemente bedingen dabei keine Gefahr z. B. eines Aufkorbens oder eines Aufspringens und zwar deshalb, weil sie durch die rückgedreht aufgebrachten härteren Bewehrungsele­ mente in Position gehalten werden. Außerdem sind die mecha­ nisch weicheren Bewehrungselemente beim Verseilvorgang leich­ ter bleibend verformbar und stellen somit keine unzulässige Beeinträchtigung der mechanischen Eigenschaften der Bewehrung dar.

Besonders zweckmäßig ist es, für die materialmäßig weicheren Bewehrungselemente duktile Materialien zu verwenden, d. h. solche, beim Verseilvorgang (ohne Rückdrehung) zumindest teilweise bleibend verformt werden. Hierzu gehören vor allem z. B. Aluminium, Aluminiumlegierungen sowie Kupfer.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Kabels, welches dadurch gekennzeich­ net ist, daß innerhalb der Lage Bewehrungselemente mit unter­ schiedlichen Materialeigenschaften derart aufgeseilt werden, daß die materialmäßig weicheren Bewehrungselemente ohne Rück­ drehung und die materialmäßig härteren Bewehrungselemente mit Rückdrehung aufgeseilt werden.

Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen wieder­ gegeben.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 im Querschnitt ein erstes Kabel gemäß der Erfindung mit kreisrunden Bewehrungselementen,

Fig. 2 ein Kabel gemäß der Erfindung mit kreisrunden harten Bewehrungselementen und die Zwickel füllen­ den weichen Bewehrungselementen im Querschnitt,

Fig. 3 ein Kabel entsprechend Fig. 1 im Querschnitt mit zwei Bewehrungslagen,

Fig. 4 ein Kabel entsprechend Fig. 2 im Querschnitt mit ebenfalls zwei Bewehrungslagen,

Fig. 5 eine Verseileinrichtung zur Herstellung eines Kabels nach Fig. 1 oder 2.

In Fig. 1 ist ein Kabel CA1 dargestellt, bei dem ein rohr­ förmiges, vorzugsweise ebenfalls aus Metall (bevorzugt Stahl) bestehendes Zentralelement ST1 vorgesehen ist. Im Inneren dieses Zentralelementes ST1 sind im vorliegenden Beispiel mehrere Lichtwellenleiter LW1-LWn vorgesehen, so daß das Zentralelement ST1 ein optische Nachrichtenübertragungsele­ ment darstellt. Es ist möglich, den Innenraum mit einer weichen Füllmasse zu füllen. Es ist auch möglich im Inneren des Zentralelementes ST1 z. B. elektrische Leiter anzuordnen, bevorzugt Leiter eines Nachrichtenkabels oder eines Stark­ stromkabels. Wenn, wie dies bei elektrischen Leitern im allgemeinen der Fall ist, der innere Aufbau derartiger Leiterdrähte für sich bereits ausreichend mechanisch druck­ fest ist, dann ist es nicht notwendig, eine rohrförmige Hülle auf diesen Leiterelementen anzubringen. Vielmehr kann dann die nachfolgende Bewehrungslage direkt auf die Leiter bzw. deren Isolierung aufgebracht werden. Dies gilt insbesondere auch dann, wenn es sich bei dem Kabel beispielsweise um ein Leiterseil für eine elektrische Hochspannungsleitung (Erdseil oder Phasenseil) handelt, in dessen Kern ein entsprechender Leiter aus Vollmaterial angeordnete ist, auf dem die erste Verseillage aufgebracht ist.

Auf dem Zentralelement ST1 ist in dem vorliegenden Beispiel eine Lage von drahtförmigen, einen kreisrunden Querschnitt aufweisenden Bewehrungselementen aufgebracht. Diese bestehen aus unterschiedlichen Materialien, wobei die erste Gruppe aus hartem Material besteht und mit HB11-HB14 bezeichnet ist. Bevorzugt werden hierfür Stahldrähte verwendet. Daneben gibt es eine Reihe von Bewehrungselementen die mit WB11-WB14 bezeichnet sind und die materialmäßig aus weicherem Material aufgebaut sind, beispielsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Um die Bildung elektrischer Elemente zu vermeiden, sind die materialmäßig härteren Bewehrungselemente HB11-HB14 mit einer Oberfläche versehen, die dem Material der mechanisch weicheren Bewehrungselemente WB11-WB14 entspricht. Beispielsweise kann auf den harten Bewehrungsele­ mente HB11-HB14 in Form von Stahldrähten eine äußere Alumi­ niumbeschichtung ("Alumoclad") aufgebracht sein, während die weicheren Elemente WB11-WB14 aus Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung bestehen.

Die materialmäßig harten Bewehrungselemente HB11-HB14 sind mit Rückdrehung auf das Zentralelement aufgeseilt, d. h. sie liegen praktisch spannungsfrei innerhalb der Bewehrungslage. Dagegen werden die materialmäßig weicheren Bewehrungselemente WB11-WB14 ohne oder mit sehr geringer Rückdrehung aufge­ seilt, was vor allem deswegen möglich ist, weil sie durch die härteren Elemente in ihrer Position fixiert werden. Außerdem kann der Verseilvorgang bei den weicheren Elementen wegen ihrer geringeren mechanischen Steifigkeit im allgemeinen ohne weiteres im Rahmen des Verseilvorganges durchgeführt werden, ohne daß es zu einem Auffedern, Aufkorben oder dergleichen kommt.

Es ist besonders zweckmäßig, wenn die aus weicherem Material bestehenden Bewehrungselemente HB11-HB14 beim Verseilvor­ gang bleibend, d. h. jenseits ihrer Elastizitätsgrenze, verformt werden, so daß ihre Neigung zum Rück- oder Auffedern entsprechend gering ist. Eine kleine verbleibende Auffede­ rungs- oder Rückstellkraft wird, wie bereits erwähnt durch die benachbarten, mit Rückdrehung aufgebrachten harten Beweh­ rungselemente HB11-HB14 stabilisiert.

Es ist zweckmäßig, wenn jeweils auf ein aus hartem Material bestehendes Bewehrungselement (z. B. HB11) unmittelbar als nächstes ein aus weichem Material bestehendes Bewehrungsele­ ment (WB11) folgt usw., so daß eine gleichmäßig symmetrisch verteilte Belegung der Oberfläche des Zentralelementes ST1 erreicht wird. Es kann aber auch so vorgegangen werden, daß z. B. auf eine Gruppe von 2 oder 3 aus hartem Material beste­ henden Elementen ein einzelnes oder ebenfalls eine Gruppe von aus weicherem Material bestehende Elemente folgt. Insbeson­ dere dann, wenn die Bewehrungslage gute Leitfähigkeitseigen­ schaften aufweisen soll, dann kann es zweckmäßig sein, die Anzahl der aus weichem Material bestehenden und im allgemei­ nen besser leitenden Bewehrungselemente innerhalb der Beweh­ rungslager größer zu wählen, als die aus härterem und deswe­ gen meist weniger gut leitenden Materialien bestehenden Bewehrungselemente.

In Fig. 2 ist das zentrale Element ST2 analog zu Fig. 1 aufgebaut, wobei außen eine Lage von sechs aus hartem Mate­ rial bestehenden Bewehrungselementen HB21-HB26 vorgesehen ist. Dazwischen liegen jeweils weiche Bewehrungselemente WB21 -WB26, die ohne Rückdrehung aufgeseilt sind, während die harten Elemente HB21-HB26 mit Rückdrehung aufgeseilt sind.

Die weichen Bewehrungselemente WB21-WB26 sind so geformt, daß sie die durch die Folge von harten Bewehrungselementen HB21-HB26 gebildeten Zwickelräume möglichst vollständig auffüllen. Dies bedeutet, daß sie seitlich jeweils Vertie­ fungen aufweisen, welche genau die Kontur der harten Beweh­ rungselemente HB21-HB26 paßt (Formschluß). Außen ist die Kontur der weichen Bewehrungselemente WB21-WB26 in etwa durch einen Kreisbogen definiert, dessen Mittelpunkt im Bereich der Kabelachse liegt. Gleiches gilt vorteilhaft auch für die innere Kontur der weichen Bewehrungselemente WB21- WB26, die ebenfalls Kreisbogenform aufweisen, dessen Radius durch den Abstand von der Kabelachse bestimmt wird. Dieser Aufbau der Bewehrung hat den besonderen Vorteil, daß die Bewehrung außen eine praktisch geschlossene, weitgehend gleichförmige Oberfläche bildet, daß sie einen hohen Leitungsquerschnitt für die verlustarme elektrische Energie­ übertragung darstellt, daß die weichen Elemente satt und gleichmäßig (formschlüssig) auf der Außenoberfläche des Zen­ tralelementes ST2 aufliegen und daß die Lagesicherung der aus weichem Material bestehenden Bewehrungselemente WB21-WB26 (die ja ohne Rückdrehung aufgeseilt sind) durch die mit Rück­ drehung aufgeseilten Bewehrungselemente HB21-HB26 in beson­ ders zuverlässiger Weise gewährleistet werden kann. Die weichen Bewehrungselemente WB21-WB26 können beispielsweise aus Aluminium bestehen, während die harten Bewehrungselemente HB21-HB26 aus einem mit Aluminium beschichteten hochzugfe­ sten Stahldraht mit kreisförmigen Querschnitt gebildet sind.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist davon ausgegan­ gen, daß der Kern aus einem Kabel mit einem Aufbau entspre­ chend CA1 aus Fig. 1 besteht, während außen eine weitere Verseillage aufgebracht ist. Die äußere Verseillage hat hier kreisförmige Leiterdrähte WB31-WB3m, die aus materialmäßig weichem Material bestehen und die ohne Rückdrehung auf den Kern CA1 aufgeseilt sind. Es ist aber auch möglich, für diese äußere Lage ebenfalls teilweise Drähte aus mit Rückdrehung aufgebrachten, materialmäßig härterem Material vorzusehen, wenn die Zugfestigkeit der harten und zugfesten Drähte in der inneren Lage nicht ausreichen sollte.

In Fig. 4 ist ein ähnlicher Aufbau wie bei Fig. 3 vorgese­ hen, nämlich eine zusätzlichen äußere Lage bestehend aus vor­ zugsweise ganz oder weitgehend weichem Material bestehenden Bewehrungselementen WB41-WB4m, die auf einem Kernteil auf­ geseilt sind, der den in Fig. 2 dargestellten und mit CA2 bezeichneten Aufbau hat.

In Fig. 5 ist eine Verseileinrichtung VE dargestellt, welche zwei hintereinander angeordnete Verseilkörbe VO und VR auf­ weist. In dem Verseilkorb VO sind die Vorratsspulen z. B. VS1 fest angeordnet, d. h. die auf ihnen angeordneten Bewehrungs­ elemente z. B. WB11 aus weichem Material werden ohne Rückdre­ hung abgezogen und dem gemeinsamen Verseilpunkt VP zugeführt. In dem zweiten Verseilkorb VR sind die Vorratsspulen z. B. VS2 in entsprechenden Jochen JO derart gelagert, daß bei der Rotation des Verseilkorbes die Achsen der Vorratsspulen VS2 raumfest erhalten bleiben. Dadurch werden die auf ihnen ange­ brachten Bewehrungselemente z. B. HB11 mit Rückdrehung abgezo­ gen und gelangen so zum gemeinsamen Verseilpunkt VP. Mit dieser Verseileinrichtung läßt sich somit z. B. ein Kabel entsprechend den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 und 2 herstellen. Das zentrale Element, z. B. ST1 läuft durch die Achse der Verseileinheit zu.

Die beiden Verseilkörbe VO und VR rotieren mit der gleichen Geschwindigkeit und sind in einem gemeinsamen Halterahmen HR untergebracht, der von einem ebenfalls gemeinsamen Motor MO angetrieben wird. Um ein Kabel entsprechend Fig. 3 oder 4 herzustellen, ist ein zusätzlicher weiterer Verseilkorb links an den Verseilkorb VO angesetzt vorzusehen.

Die gezeichneten Kabel CA1-CA4 stellen optische Kabel dar, die bevorzugt als Erd- oder Phasenseile bei Hochspannungs- Freileitungen eingesetzt werden können. Es ist aber auch mög­ lich, auf diese Kabel einen oder mehrere Außenmäntel aus Kunststoffmaterial aufzubringen, um so ein stark bewehrtes Kabel oder z. B. auch ein Seekabel zu erhalten.

Claims (10)

1. Kabel (CA1) mit mindestens einer Lage von Bewehrungs­ elementen, die auf einem Zentralelement (ST1) aufgeseilt sind, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Lage Bewehrungselemente mit unterschied­ lichen Materialeigenschaften derart vorgesehen sind,daß die materialmäßig weichen Elemente (WB11-WB14) ohne Rückdrehung und die materialmäßig härteren Bewehrungselemente (HB11- HB14) mit Rückdrehung aufgeseilt sind.

2. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die materialmäßig weicheren Bewehrungselemente (WB11- WB14) aus einem duktilen Material bestehen, das beim Verseil­ vorgang zumindest teilweise bleibend verformt wird.

3. Kabel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die materialmäßig weicheren Bewehrungselemente (WB11- WB14) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehen.

4. Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß materialmäßig weichere Bewehrungselemente (WB11-WB14) einzeln oder gruppenweise mit materialmäßig härteren Beweh­ rungselementen (HB11-HB14) innerhalb der Verseillage auf­ einander folgen.

5. Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die materialmäßig weicheren Bewehrungselemente (WB21- WB26) einen Querschnitt aufweisen, der die von den material­ mäßig härteren Bewehrungselementen (HB21-HB26) gebildeten Zwickelräume möglichst weitgehend abschließt.

6. Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die materialmäßig weicheren Bewehrungselemente (WB21- WB26) in ihrer Außenkontur etwa dem Verlauf einer Kreisbahn aufweisen, deren Mittelpunkt etwa in der Kabelachse liegt.

7. Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die materialmäßig weicheren Bewehrungselemente (WB21- WB26) an ihrer Innenseite etwa einen kreisbogenförmigen Ver­ lauf aufweisen, wobei der Mittelpunkt des zugehörigen Kreises etwa im Bereich der Kabellängsachse liegt.

8. Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es als Erd- oder Phasenseil für eine Hochspannungs-Frei­ leitung ausgebildet ist.

9. Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es als Nachrichtenkabel, insbesondere als optisches Nach­ richtenkabel, ausgebildet ist.

10. Verfahren zur Herstellung eines Kabels nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens eine Lage von Bewehrungselementen auf einem Zentralelement (ST1) aufge­ bracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Lage Bewehrungselemente mit unterschied­ lichen Materialeigenschaften derart aufgeseilt werden, daß die materialmäßig weicheren Bewehrungselemente (WB11-WB14) ohne Rückdrehung und die materialmäßig härteren Bewehrungs­ elemente (HB11-HB14) mit Rückdrehung aufgeseilt werden.