DE4002094C2

DE4002094C2 -

Info

Publication number: DE4002094C2
Application number: DE4002094A
Authority: DE
Inventors: Peter 3013 Barsinghausen De Madry
Original assignee: Kabelmetal Electro GmbH
Current assignee: Kabelmetal Electro GmbH
Priority date: 1990-01-25
Filing date: 1990-01-25
Publication date: 1993-04-29
Also published as: DE4002094A1

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Herstellung eines dreiadrigen elektrischen Kabels nach der Gattung des Anspruchs 1 (Druckschrift der Firma Kabel- und Metallwerke Gutehoffnungshütte Aktiengesellschaft "Einführung in die Starkstromkabeltechnik" Teil 2, Typenkunde II, S. 32/33, 36/37, 43 vom April 1969).

Mit einem derartigen Verfahren hergestellte Kabel zeichnen sich u. a. durch eine hohe Flexibilität aus, sie sind abriebfest und ölbeständig und können wegen ihrer hohen Betriebssicherheit überall dort eingesetzt werden, wo Kabel und Leitungen gefordert werden, die besonders hohen mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt sind. Der Einsatz unter erschwerten Bedingungen führt in jüngerer Zeit aber auch immer wieder zu der Forderung, daß diese Kabel längswasserdicht sind und diese Längswasserdichtigkeit auch bei erhöhten Drücken gewährleisten.

In der Kabeltechnik bereits bekannte Maßnahmen, wie der Einsatz von Quellpulver oder Bewicklungen mit quellfähigen Bändern, haben bisher nicht den gewünschten Erfolg gebracht. Das gilt insbesondere für Kabel, die hohen Wasserdrücken ausgesetzt sind und im Betriebszustand immer wieder bewegt und gebogen werden müssen. Hierdurch besteht die Gefahr, daß die bisher bekannten Quellmittel in Kabellängsrichtung wandern oder soweit es die Bewicklungen betrifft, daß diese reißen und so ihre Wirksamkeit nicht über einen längeren Zeitraum gewährleistet ist.

Aus der DE-OS 27 29 999 ist es bekannt, in den Kernzwickel eines elektrischen Kabels einen Strang aus einem nach dem Auslängen rückfedernden Isoliermaterial einzubringen. An Montagestellen für Muffen, Endverschlüsse etc. wird dieser Strang ausgelängt und im gespannten Zustand abgeschnitten. Infolge der wirkenden Rückstellkraft geht der Strang in den Kernzwickel zurück, wobei ein zum Ausfüllen mit Gießharz geeigneter Raum entsteht, der für einen Feuchtigkeitsabschluß des Kabels an seinen Montagestellen sorgt. Eine dauerhafte Längswasserdichtigkeit über die gesamte Länge des Kabels ist durch einen solchen Strang bei erhöhten Drücken und hohen mechanischen Belastungen des Kabels nicht gewährleistet.

Die DE-OS 36 33 769 beschreibt ein Verfahren zum Abdichten von vieladrigen Kabelbündeln in Längsrichtung, bei denen zwischen die Kabelstränge ein in der Wärme aufquellendes, gerecktes Kunststoffelement eingebracht wird, das einen thermoplastischen Schmelzkleber enthält oder aus einem thermoplastischen Schmelzkleber besteht. Bei Erwärmung schrumpft das Kunststoffelement auf seine ursprüngliche Länge mit einem Faktor von mindestens "2" zurück. Es entsteht dadurch ein großer Hohlraum innerhalb des Kabelbündels, der nicht mehr abgedichtet ist.

Bei dem der eingangs erwähnten Druckschrift "Einführung in die Starkstromkabeltechnik" entnehmbaren Verfahren sind keine Maßnahmen zur Abdichtung des Kabels gegen Feuchtigkeit in seiner Längsrichtung vorgesehen.

Ausgehend von dem durch diese Druckschrift gegebenen Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem auch bei flexiblen Kabeln eine dauerhafte Abdichtung der Hohlräume im Kabelinnern gegenüber Feuchtigkeit sichergestellt werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Bei diesem Verfahren wird die für die Vernetzung des Mantels erforderliche Wärme- und Druckbehandlung vorteilhaft zum Aufschmelzen des polymeren Materials des im Kernzwickel angebrachten Fadens ausgenutzt. Das polymere Material des Fadens wird dadurch auch in bisher nicht erreichbare Bereiche des Kernzwickels verteilt und dort nach dem Erkalten sicher gehalten. Das dichtende Ausfüllen des Kernzwickels durch das aufgeschmolzene polymere Material führt durch die gleichzeitige Anwendung von Wärme und Druck sogar dazu, daß dasselbe mit dem gummielastischen Werkstoff der Aderisolierung zumindest eine haftende Verbindung eingeht. Das als Dichtungsmittel wirkende polymere Material ist damit in der Kabelseele mechanisch verankert, so daß seine Lage auch beim Betrieb des Kabels unter erhöhten mechanischen Belastungen unverändert bleibt und so zu einer dauerhaften Längsabdichtung führt.

Als Material für den ein polymeres Material aufweisenden Faden kann z. B. ein Polyethylen mit einem Schmelzbereich von 110°C bis 120°C verwendet werden. Aber auch an sich bekannte Schmelzkleber, sogenannte Heißschmelzkleber, wie sie für die Beschichtung von Kunststoffen, beispielsweise von Schrumpfschläuchen und dergl. einsetzbar sind, können bei diesem Verfahren verwendet werden. Da der Faden beim Verseilen der Adern mit eingebracht wird, muß er, wie andere Beiläufe auch, eine gewisse Zugfestigkeit aufweisen. Wenn für den Faden Materialien verwendet werden, die zwar den für die Abdichtung notwendigen Schmelzbereich aufweisen, deren Zugfestigkeit aber nicht ausreichend erscheint, um mit den Adern zusammen verseilt zu werden, dann kann auch ein Faden aus einem nicht schmelzenden Träger verwendet werden, der mit einer Schicht polymeren Materials versehen ist. Der Faden kann auch aus einer Kombination von Polymeren hergestellt sein, von denen mindestens ein Polymer einen Schmelzbereich unterhalb der Vernetzungstemperatur des Mantels aufweist. Das Polymermaterial mit dem erhöhten Schmelzpunkt dient dann als Träger und liefert die notwendige Zugspannung beim Miteinseilen des Fadens zwischen die Adern, während das Polymer mit dem niedrigen Schmelzbereich, d. h. mit einem Schmelzbereich unterhalb der Vernetzungstemperatur, als Dichtmittel bei der Vernetzung des Mantels in alle Bereiche des Kernzwickels zur Abdichtung gepreßt wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sei anhand des in der Zeichnung dargestellten druckwasserdichten Kabels, wie es im Schiffbau, aber auch in Schwimmbädern, Talsperren usw. verwendet wird, näher erläutert.

Die Seele eines solchen Kabels wird durch die drei Adern 1 gebildet, die aus dem Leiter 2 und der darüber angeordneten Isolierung 3 bestehen. Die Leiter 2 können in längswasserdichter Form als Massivleiter oder als längswasserdichte Leiter ausgebildet sein, wie sie beispielsweise in der Norm VG 88 895 beschrieben sind. Die Isolierung 3 ist z. B. aus einem Ethylen-Propylen- Kautschuk hergestellt, der im vernetzten Zustand die notwendige Flexibilität und mechanische Festigkeit aufweist. Über den verseilten Adern 1 befindet sich der Mantel 4. Er kann z. B. aus einem abriebfesten Polychloropren, also aus einem Kunstkautschuk, hergestellt sein, der ebenfalls vernetzt ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Mantel 4 einschichtig ausgebildet. Er kann aber auch mehrschichtig aufgebaut und/oder mit einer mechanischen Verstärkung, beispielsweise mit einem Geflecht, versehen sein, das in dem Mantelmaterial eingebettet ist.

Beim Verseilen der Adern 1 bildet sich zwischen denselben ein längsverlaufender Kernzwickel, in dem der Faden S angeordnet ist. Der Faden 5 besteht in einem Ausführungsbeispiel aus einem Polyethylen. Er kann aber auch so ausgebildet sein, daß das Polyethylen auf einem Trägerfaden, z. B. aus Polyester oder Baumwolle aufgebracht ist.

Nach dem Verseilen der Adern 1 werden diese mit dem Material des Mantels 4 umgeben, d. h. dieses Material wird auf die Adern 1 extrudiert. Dabei fließt ausreichend Material in die nach außen offenen Zwickel des Verseilverbandes der Adern 1, so daß sich eine hinreichende Abdichtung der Zwickel im nach außen offenen Bereich des Verseilverbandes ergibt. Wird nun nach der Extrusion des Mantels 4 das Kabel in eine sogenannte CV-Anlage eingeführt, das ist eine kontinuierliche Vulkanisationsanlage, bei der unter gleichzeitiger Anwendung von Wärme und Druck das Mantelmaterial vernetzt wird, dann schmilzt bei der hier vorgesehenen Vernetzungstemperatur von oberhalb 180°C das polymere Material des Fadens 5 im Kernzwickel des Verseilverbandes auf. Es wird durch den erhöhten Druck in alle Bereiche des Kernzwickels gepreßt. Gleichzeitig findet wegen der erhöhten Temperatur der Aderisolierung und des erhöhten Druckes - der Dampfdruck im CV-Rohr liegt bei 15 bis 20 bar - eine zumindest haftende Verbindung zwischen dem Isoliermaterial der Adern 1 und dem polymeren Material des Fadens 5 statt. Auf diese Weise ist eine Längsabdichtung der Seele erreicht die nicht nur bei normalen Außendrücken, sondern auch bei erhöhten Betriebsdrücken Bestand hat.

Wird anstelle eines vollständig aus polymerem Material bestehenden Fadens 5 zur Erhöhung der Zugfestigkeit ein solcher mit einem inneren Träger verwendet, dann kann beispielsweise ein Polyesterfaden eingesetzt werden, dessen Material einen Schmelzpunkt von ca. 250°C hat, der eine dünne, je nach Volumen des auszufüllenden Kernzwickels in der Kabelseele bemessene, z. B. 0,3 mm starke Polyethylenschicht trägt. Bei der Vernetzung schmilzt das Polyethylen auf und verteilt sich vollständig im Kernzwickel. Der Polyesterfaden bleibt als Träger erhalten.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines dreiadrigen elektrischen Kabels, bei dem

- die mit einem gummielastischen Werkstoff isolierten Adern miteinander verseilt werden,
- über den verseilten Adern ein aus einem gummielastischen Werkstoff bestehender Mantel extrudiert wird und
- das Material des Mantels unter Abdichtung der Außenzwickel vernetzt wird, dadurch gekennzeichnet,
- daß beim Verseilen der Adern (1) mindestens ein ein polymeres Material aufweisender Faden (5) in den Kernzwickel zwischen den Adern (1) eingebracht wird,
- daß das Material des Mantels (2) unter Einsatz von Wärme und Druck vernetzt wird und
- daß das polymere Material des Fadens (5) während der Vernetzung des Mantelmaterials aufgeschmolzen und so verteilt wird, daß es ausschließlich den Kernzwickel vollständig dichtend ausfüllt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Faden (5) aus einem Polyethylen mit einem Schmelzbereich von 110-120° c verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Faden (5) aus einem Heißschmelzkleber verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Faden (5) aus einem nicht schmelzenden Träger und einer Schicht polymeren Materials verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Faden (5) aus einer Polymerkombination verwendet wird, von denen mindestens ein Polymer einen Schmelzbereich unterhalb der Vernetzungstemperatur des Mantels (4) aufweist.