DE68915023T2

DE68915023T2 - Geräusch unterdrückendes Hochspannungskabel und dessen Herstellungsverfahren.

Info

Publication number: DE68915023T2
Application number: DE68915023T
Authority: DE
Inventors: Tsuneyuki C Oyazaki Pa Horiike; Toshio Inaba; Masahiro Kanda
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 1988-02-19
Filing date: 1989-02-20
Publication date: 1994-09-15
Anticipated expiration: 2009-02-21
Also published as: EP0329188A3; US4970488A; JPH01211807A; DE68915023D1; EP0329188A2; EP0329188B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein gewickeltes funkrauschfestes Hochspannungskabel und insbesondere ein gewickeltes funkrauschfestes Hochspannungskabel, das eine ausgezeichnete Haltbarkeit und ausgezeichnete Rauschverhütungseigenschaften im Frequenzbereich von 30-200 MHZ aufweist, und das hauptsächlich zur Verwendung in den Zündstromkreisen von Vergasermotoren für Kraftfahrzeuge angepaßt ist.

Beschreibung des Standes der Technik

Es ist allgemein bekannt, daß die Zündstromkreise von Vergasermotoren für Kraftfahrzeuge dazu neigen, Funkrauschen zu erzeugen, das Fernseh- und Radiosignale unterbrechen kann und manchmal sogar ein Auftreten von Störungen innerhalb anderer elektrischer Schaltkreise oder Bauteile des Kraftfahrzeugs verursachen kann. Um dieses Problem zu mildern, ist der Zündstromkreis im allgemeinen mit einem Zündkabel versehen, das Eigenschaften aufweist, die es ihm ermöglichen, ein Auftreten derartiger Funkstörungen zu verhüten.
Im Stand der Technik von Zündkabeln, die für den oben genannten Zweck verwendet werden, werden zwei Typen allgemein eingesetzt. Der erste Kabeltyp ist so aufgebaut, daß er einen Zentralwiderstand aufweist, der als Bahnwiderstand dient, und der zweite Kabeltyp ist so aufgebaut, daß er einen Widerstand aufweist, der aus einem nichtleitenden faserförmigen Material gebildet ist, welches mit einem Pulver auf Kohlenstoffbasis imprägniert ist.
Beim oben genannten ersten Kabeltyp erzeugt jedoch der Zentralwiderstand bedingt durch die Ersatzkapazität des Zentralwiderstands und die Induktivität des Hochspannungsdrahtes eine Serienresonanz von 100 MHz bis 200 MHz, und dies hat eine deutlich verringerte Funkrauschunterdrückung zur Folge. In ähnlicher Weise ist der genannte zweite Kabeltyp beim Unterdrücken von Funkrauschen unzureichend, weil bedingt durch die Ersatzkapazität des Widerstands eine Verringerung der Impedanz vorliegt.
Die DE-A-1932673 offenbart ein Kabel, das einen mit einem Elastomer überzogenen Kern und einen auf den Elastomer aufgewickelten Draht aufweist. Innerhalb des Elastomers befindet sich ein eisenhaltiges Material.
Aufgrund der Nachteile der beiden oben beschriebenen Kabeltypen wurde ein Kabel mit überlegener Funkrauschverhütung vorgeschlagen, wie in Fig 1 dargestellt. Das Kabel 1 umfaßt nämlich einen aus Glasfaser oder dergleichen hergestellten Kern 2, der mit Ferritkautschuk 3 überzogen ist. Um den Ferritkautschuküberzug 3 ist in axialer Richtung des Kabels ein metallischer Widerstandsdraht 4 herumgewickelt, der wiederum mit einem Isolator 7 überzogen ist. Über dem Isolator 7 ist ein geflochtener Draht 8 vorgesehen, der weiter mit einem Mantel 9 überzogen ist.
Bei der Bauart des in Fig. 1 dargestellten Kabels, wie es oben beschrieben ist, wird der Ferritkautschuküberzug 3 durch Zugabe von Ferritpulver zu einem Basispolymer gebildet. Deshalb hängt das Funkrauschunterdrückungsvermögen des Kabels von solchen Faktoren ab, wie der Permeabilität des Ferritpulvers, der Dicke des Ferritkautschuküberzugs 3 und der Menge des Ferrits, der dem Basispolymer zugegeben wird. Um eine ausreichende Funkrauschunterdrückungswirkung zu erzielen, muß folglich eine dicke Schicht Ferritkautschuk, die eine große Menge hochpermeables Ferritpulver enthält, über dem Kern 2 des Kabels vorgesehen werden. Als Folge davon werden die Herstellungskosten ziemlich hoch und die allgemeine Gebrauchseignung ist geringer. Da der Kautschuküberzug 3 relativ dick gemacht werden muß, wird zusätzlich das Gesamtgewicht des Kabels erhöht, während die Funktionstüchtigkeit infolge eines großen Spannungsabfalls verringert wird, der sich aus einer Zunahme der elektrostatischen Kapazität des Drahtes ergibt.
Als Reaktion auf die Mängel des in Fig. 1 dargestellten Kabels offenbarte das US-Patent Nr. 4,435,692 ein gewickeltes Hochspannungskabel mit einer niedrigen elektrostatischen Kapazität. Wie in dieser Offenbarung beschrieben wird, ist das Kabel mit einem Polyaramidfaser-Verstärkungskern mit einem Durchmesser von weniger als 1,3 mm aufgebaut, der es aufgrund seines kleinen Durchmessers gestattet, daß ein Ferritkautschuküberzug bis zu einer gewünschten Dicke gebildet werden kann, ohne den Gesamtdurchmesser des Kabels durchgreifend zu vergrößern.
Obwohl der Durchmesser des Verstärkungskerns des im US-Patent Nr. 4,435,692 offenbarten Kabels im Vergleich zum Verstärkungskern des in Fig. 1 dargestellten Kabels verringert ist, bleiben jedoch leider die Dicke und Zusammensetzung des Ferritkautschuküberzugs bei diesen beiden Kabeln im wesentlichen gleich. Obwohl ein Unterschied der Gesamtdurchmesser bei diesen beiden Kabeln besteht, sorgt das im US-Patent Nr. 4,435,692 offenbarte Kabel nicht für eine ausreichende Verbesserung der Funkrauschunterdrückungseigenschaften.
Dementsprechend war es eine fortdauernde Aufgabe auf diesem Gebiet, zu versuchen, ein Hochspannungskabel herzustellen, das imstande ist, Funkrauschen, insbesondere Funkrauschen im Bereich von 30-200 MHz selbst dann zufriedenstellend zu unterdrücken, wenn die Dicke des den Verstärkungskern überziehenden Ferritkautschuks verringert ist.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Im Hinblick auf sämtliche der Nachteile der zuvor erwähnten Hochspannungskabel des Standes der Technik, und mit Blick auf eine Beendigung der langen Suche nach einem Weg zur Überwindung derartiger Nachteile, ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Hochspannungskabel bereitzustellen, das Funkrauschen im Bereich von 30-200 MHz zufriedenstellend unterdrücken kann.
Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Hochspannungskabel bereitzustellen, das Funkrauschen im Bereich von 30-200 MHz selbst dann zufriedenstellend unterdrücken kann, wenn das Kabel mit einer verhältnismäßig dünnen Ferritkautschukschicht ausgebildet ist.
Um die oben genannten Aufgaben zu lösen, umfaßt ein Hochspannungskabel gemäß der vorliegenden Erfindung einen aus organischer oder anorganischer Faser gebildeten Verstärkungskern, der von einem Kautschukmaterial überzogen ist, welches sowohl Ferritpulver als auch elektrisch leitende Teilchen in bestimmten Gewichtsanteilverhältnissen enthält, über welches in axialer Richtung desselben ein metallischer Widerstandsdraht mit einer Rate von 30-150 Windungen/cm gewickelt ist, der dann von einer Isolierschicht und einem Deckmantel überzogen ist.
Bei dem oben beschriebenen grundlegenden Aufbau ist es die Bereitstellung der besonders ausgebildeten Kautschukschicht, die es ermöglicht, ein Kabel im Einvernehmen mit den zuvor genannten Zielen herzustellen. Durch Ausbildung einer Kautschukschicht, die sowohl Ferritpulver als auch elektrisch leitende Teilchen enthält, ist das Kabel nämlich imstande, Funkrauschen im Bereich von 30-200 MHz selbst dann zufriedenstellend zu unterdrücken, wenn nur eine verhältnismäßig dünne Kautschukschicht vorgesehen ist.
Die vorgenannte und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen besser ersichtlich.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Hochspannungskabels des Standes der Technik.
Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht eines Hochspannungskabels in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.
Fig. 3 ist ein erläuterndes Schaubild einer Vorrichtung zur Messung von Hochfrequenzrauschen.
Figuren 4 bis 14 sind Kurven, welche die Rauschunterdrückungseigenschaften von Beispielen von Hochspannungskabeln gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulichen.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Bezugnehmend auf Fig. 2 ist dort eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das heißt, es ist ein Hochspannungskabel 1 mit einem Verstärkungskern 2 dargestellt, der mit einer Ferritkautschukschicht 3 überzogen ist. Über die Ferritkautschukschicht 3 ist ein metallischer Widerstandsdraht 4 gewickelt, der zusammen mit dem Verstärkungskern 2 und der Ferritkautschukschicht 3 einen gewickelten Leiter 5 beinhaltet. Um den äußeren Umfang des gewickelten Leiters 5 herum ist eine Isolierschicht 7 vorgesehen, die wiederum mit einem Deckmantel 9 überzogen ist. Weiter kann das Hochspannungskabel zwischen dem Leiter 5 und der Isolierschicht 7 zusätzlich mit einer Abziehschicht 6 versehen sein, um ein Abziehen der Isolierschicht 7 zu erleichtern, sowie einer Verstärkungsschicht 8 zwischen der Isolierschicht 7 und dem Deckmantel 9.
Nachdem der grundlegende Gesamtaufbau des Hochspannungskabels oben festgelegt worden ist, erfolgen nunmehr ausführliche Beschreibungen jedes seiner Elemente.
Als erstes kann für den Verstärkungskern 2 des Kabels 1 entweder von anorganischen Fasern, wie beispielsweise Glasfasern, oder organischen Fasern, wie beispielsweise Fasern aus aromatischem Polyamid und aromatischen Fasern Gebrauch gemacht werden, die einzeln oder gemeinsam verwendet werden können. Bevorzugte Praxis wäre es jedoch, den Verstärkungskern 2 unter Verwendung von Fasern aus aromatischem Polyamid und/oder Fasern aus aromatischem Polyester auszubilden, aufgrund ihres ausgezeichneten Wärmewiderstands und ihrer ausgezeichneten Zugfestigkeit.
Für die Ferritkautschukschicht 3, die den Verstärkungskern 2 überzieht, wird als nächstes ein Basispolymer verwendet, das Ferritpulver und elektrisch leitende Teilchen enthält. Das Basispolymer kann aus beliebigen der folgenden Stoffe ausgewählt werden: vernetzbare Kautschukmaterialien, wie beispielsweise Dienkautschuk aus einem Ethylen-α-olefin-dien- Copolymer, Fluorkautschuk, Butylkautschuk, Silikonkautschuk oder dergleichen; synthetische Harze dem Ethylenreihe, wie beispielsweise chloriertes Polyethylen, chlorsulfoniertes Polyethylen oder dergleichen; synthetische α-Olefin-Copolymer- Harze wie beispielsweise Ethylen-Propylen-Copolymere oder dergleichen; oder Copolymere von α-Olefin-Vinyl-Monomeren, wie beispielsweise Ethylen-Vinylacetate und Ethylen-Ethylacrylat- Copolymere. Unter all diesen Basispolymeren werden ternäre Copolymere von Ethylen-Propylen-Dien, Silikonkautschuk und Fluorkautschuk im Hinblick auf ihren Wärmewiderstand bevorzugt.
Die Menge Ferrit die dem Basispolymer zugegeben wird, beträgt 300-800 Gewichtsanteile auf jeweils 100 Gewichtsanteile des Basispolymers, wobei der bevorzugte Bereich 400-700 Gewichtsanteile beträgt. Der Grund für die Wahl dieser Bereiche liegt darin, daß die Funkrauschunterdrückung unzureichend wird, wenn die Menge des im Basispolymer enthaltenen Ferritpulvers weniger als 300 Gewichtsanteile beträgt, und daß die Ferritkautschukschicht 3 infolge einer deutlichen Verschlechterung ihrer Extrusionseigenschaften ungeeignet für eine Verwendung als Überzug für den Verstärkungskern 2 wird, falls die Menge 800 Gewichtsanteile übersteigt.
Was die elektrisch leitenden Teilchen betrifft, so können Ruß, Graphitpulver, Kohlefaser, Graphitfaser, Metallpulver oder Metallfaser getrennt oder in Mischungen von zwei oder mehr verwendet werden. Von diesen sind Ruß, Kohlefaser, Graphitpulver und Graphitfaser im Hinblick auf ihre einfache Beimischung und die anschließende Extrudierbarkeit der Mischung die bevorzugte Wahl.
Die Menge des Zusatzes der leitenden Teilchen beträgt 5-70 Gewichtsanteile auf jeweils 100 Gewichtsanteile des Basispolymers, mit einem bevorzugten Bereich von 10-50 Gewichtsanteilen. Die Gründe für die Wahl dieses Bereichs sind den Gründen ähnlich, die oben für die Wahl eines speziellen Ferritbereichs angegeben sind. Falls nämlich die Menge an zugegebenen leitenden Teilchen kleiner als 5 Gewichtsanteile ist, liegt praktisch keine Verbesserung der Funkrauschunterdrückungseigenschaften des Kabels vor, und falls die Menge größer als 70 Gewichtsanteile ist, tritt eine Verschlechterung der Extrudierbarkeit der Ferritkautschukschicht 3 auf.
Um die Ferritkautschukschicht 3 um den Verstärkungskern 2 herum zu bilden, erhält man eine das Ferritpulver und die elektrisch leitenden Teilchen enthaltende Ferritkautschuk- Zusammensetzung, indem man nach Bedarf ein Antioxidans, ein Vernetzungsmittel und ein Verarbeitungshilfsmittel oder dergleichen zumischt. Dann wird die Ferritkautschuk- Zusammensetzung durch Extrusion oder dergleichen um den Verstärkungskern 2 herum aufgebracht. In jedem Fall kann das Zumischungsmittel innerhalb des zur Bildung eines Überzugs um den Verstärkungskern 2 zulässigen Bereichs vermehrt oder verringert werden.
Um den gewickelten Leiter 5 zu bilden, wird als nächstes der metallische Widerstandsdraht 4 um die äußere Oberfläche der Ferritkautschukschicht 3 in axialer Richtung derselben herumgewickelt. Die Wicklungsrate des Metalldrahts 4 liegt vorzugsweise im Bereich von 30-150 Windungen/cm, und jeder geeignete Draht kann verwendet werden, wie beispielsweise Ni- Cr-Draht oder Draht aus nichtrostendem Stahl. Auch hier ist der Bereich sehr wichtig, da eine ausreichende Funkrauschunterdrückung nicht erreicht werden kann, falls die Wicklungsrate kleiner als 30 Windungen/cm ist, während zuviel Berührung zwischen den einzelnen Windungen erfolgt, die es erschwert, einen gewickelten Leiter 5 mit einem vorbestimmten Widerstand zu erhalten, falls die Rate über 150 Windungen/cm liegt.
Über dem gewickelten Leiter 5 liegt die Isolierschicht 7, die aus einem beliebigen der nachfolgenden Stoffe oder ihrer Äquivalente gebildet sein kann: einem ternären Copolymer von Ethylen-α-Olefin-Dien, wie beispielsweise Polyethylen oder ternären Copolymeren von Ethylen-Propylen-Dien; einem Ethylen- α-Olefin-Copolymer, wie beispielsweise Ethylen-Propylen- Copolymer; bekannten existierenden gemischten Zusammensetzungen, wie beispielsweise Silikonkautschuk; oder einer Mischung von beliebigen der gerade genannten Isoliermaterialien.
Die jeweilige Wahl der Isoliermaterialien hängt von den speziellen Eigenschaften ab, die man für die Isolierschicht 7 anstrebt. Falls das hauptsächliche Interesse elektrischen Eigenschaften gilt, wäre ein Isoliermaterial mit einer Dielektrizitätskonstante im Bereich von 2,2-2,7, wie beispielsweise Polyethylen und ternäre Copolymere von Ethylen- α-Olefin-Dien die bevorzugte Wahl. Falls andererseits der Wärmewiderstand bei der Auswahl eines geeigneten Isoliermaterials eine größere Rolle spielt, dann wäre die bevorzugte Wahl Silikonkautschuk oder sein Äquivalent.
Zusätzlich ist es auch möglich, die für den Isolator geforderten Eigenschaften durch Aufbringen von zwei oder drei Extrusionsschichten aus einer Polyethylen-Mischzusammensetzung oder einer Mischzusammensetzung aus ternären Copolymeren von Ethylen-Propylen-Dien mit niedrigen Dielektrizitätskonstanten zu erhalten.
Wie zuvor beschrieben wurde, kann nun eine Abziehschicht 6 zwischen dem gewickelten Leiter 5 und der Isolierschicht 7 vorgesehen sein, um die Entfernung der Isolierschicht 7 zu erleichtern, zum Beispiel wenn das Kabel gespleißt werden soll. In diesem Fall kann die Wahl des geeigneten Materials für die Abziehschicht von mehreren Faktoren abhängen, jedoch können allgemein Silikonöl, Graphitpulver oder dergleichen verwendet werden.
Was die andere Option einer Verstärkungsschicht 8 betrifft, so können geflochtene Glasfaser oder Faser aus aromatischem Polyamid, perforiertes Polyesterband oder dergleichen um den äußeren Umfang der Isolierschicht 7 herum verwendet werden, vorzugsweise mit einer Oberflächenbehandlung unter Verwendung von Silanverbindungen, um die Haftung mit dem Mantel 9 zu verbessern. Jedoch wäre im Hinblick auf die Kosten und die Produktivität geflochtene Glasfaser die bevorzugte Wahl.
Für den abschließenden Überzug, der den Mantel 9 des Hochspannungskabels 1 bildet, können zuletzt viele existierende Kautschukzusammensetzungen verwendet werden, wie beispielsweise aus Chloroprenkautschuk zusammengestellte Zusammensetzungen, Zusammensetzungen mit chlorsulfoniertem Polyethylen, Zusammensetzungen mit chloriertem Polyethylen, Zusammensetzungen mit ternärem Copolymer von Ethylen-Propylen- Dien, Silikonkautschukzusammensetzungen, Fluorkautschukzusammensetzungen oder dergleichen. Außerdem können diese Zusammensetzungen allein oder in gemischten Kombinationen verwendet werden.
Zum Zweck einer Demonstration der Funkrauschunterdrückungswirkung der vorliegenden Erfindung, wurden nun typische Beispiele des oben beschriebenen Hochspannungskabels hergestellt und im Vergleich mit Standards geprüft. Die Beispiele und Standards können in zwei Gruppen eingeordnet werden: Gruppe 1, die aus den Beispielen A-J und einem Standard K besteht; und Gruppe 2, die aus den Beispielen L und M und den Standards N und Q besteht.
Bei beiden oben erwähnten Gruppen wurde jedes Beispiel und jeder Standard unter Verwendung der in Fig. 3 dargestellten Vorrichtung gepruft. Wie veranschaulicht, wurde die Prüfung durchgeführt, indem ein Probenkabel S (etwa 50 cm lang) zwischen einer Zündkerze 11 und einer von einer Schaltsteuereinheit 9 gesteuerten Zündvorrichtung 10 angeschlossen, und mit einer Stromsonde 12 die elektrische Feldstärke für verschiedene Frequenzen zwischen 30 und 1000 MHz (nämlich bei 30, 45, 65, 90, 120, 150, 180, 220, 255, 360, 510, 720 und 1000 MHz) bei verschiedenen Stellungen der in einer Entfernung L von der Zündkerze 11 angeordneten Probe gemessen wurde (nämlich für L = 0, 5, 10, 15, ..., 45). Die so durch die Stromsonde 12 ermittelten elektrischen Feldstärken werden einer Funkrausch-Meßvorrichtung 13 zugeführt und werden dann von einem X-Y-Aufzeichnungsgerät 14 aufgezeichnet.
Nachdem sämtliche Daten aufgezeichnet worden waren, wurden Vergleichsdiagramme der Beispiele und Standards durch Auftragen ihrer entsprechenden Intensitäten des elektrischen Felds (in Dezibel) bei jeder der oben genannten verschiedenen Freqenzen gezeichnet, gemäß der Formel: = A - 20 Log B, wobei A die Intensität des elektrischen Felds bei L = 0 ist, und B der Dämpfungsfaktor (dB/cm) der Intensität des elektrischen Felds für L = 0 bis L = 30 ist.
Diese Vergleichskurven sind bei Betrachtung in Verbindung mit der folgenden Beschreibung der jeweiligen Gruppen am besten verständlich:

Gruppe 1 (Beispiele A-J & Standard K)

In dieser ersten Gruppe wurden drei Kabel mit Ferritkautschukschichten unterschiedlichen Durchmessers hergestellt und für den Standard K und jedes der Beispiele A-J geprüft. Für sämtliche dieser Kabel war der grundlegende Aufbau derselbe, wobei dem einzige Unterschied darin bestand, daß die Ferritkautschukschichten jedes der Beispiele A-J zusätzlich mit einer besonderen Art und Menge von elektrisch leitenden Teilchen versehen waren.
Unter erneuter Bezugnahme auf Fig. 2 umfaßte der grundlegende Aufbau (wie durch den Standard K definiert) einen Verstärkungskern 2 mit einem Außendurchmesser von 0,55-0,60 mm, der durch Verzwirnen zweier 1500-Denier-Fäden aus Faser aus aromatischem Polyamid gebildet wurde. Der Verstärkungskern 2 wurde dann durch Extrusionsformen mit einer Ferritkautschukschicht 3 überzogen. Der für diesen Zweck verwendete Ferritkautschuk wurde durch Vernetzen eines Basispolymers aus Silikonkautschuk hergestellt, das Ferritpulver auf Mn-Zn-Basis, organisches Peroxid und Siloxan mit niedrigem Molekulargewicht in den in Tabelle 1 dargestellten Verhältnissen enthielt.
Bei dem oben beschriebenen Anfangsaufbau wurde die Dicke der Ferritkautschukschicht 3 verändert, um drei getrennte Kabel herzustellen. Die jeweiligen Dicken wurden so gewählt, daß die Ferritkautschukschichten 3 der drei Kabel Außendurchmesser von 0,9 mm, 1,1 mm bzw. 1,3 mm aufweisen würden.
Dann wurde um den äußeren Umfang der Ferritkautschukschichten 3 jedes Kabels ein Draht 4 aus einer Ni-Cr-Legierung herumgewickelt, um einen gewickelten Leiter 5 mit einem Widerstand von 16 kΩ pro Meter zu erzeugen. Die Art und Weise, in der dieses erreicht wurde, war durch Aufwickeln eines Drahtes aus einer Ni-Cr-Legierung mit einem Widerstand von 584 Ω/m und einem Außendurchmesser von 0,045 mm mit einer Rate von 97 Windungen/cm bei dem Kabel mit der Ferritkautschukschicht 3 mit 0,9 mm Durchmesser; durch Aufwickeln eines Drahtes aus einer Ni-Cr-Legierung mit einem Widerstand von 484 Ω/m und einem Außendurchmesser von 0,050 mm mit einer Rate von 96 Windungen/cm bei dem Kabel mit der Ferritkautschukschicht 3 mit 1,1 mm Durchmesser; und durch Aufwickeln eines Drahtes aus einer Ni-Cr-Legierung mit einem Widerstand 424 Ω/m und einem Außendurchmesser von 0,060 mm mit einer Rate von 93 Windungen/cm bei dem Kabel mit der Ferritkautschukschicht 3 mit 1,3 mm Durchmesser.
Nachdem der gewickelte Leiter 5 für jedes der drei Kabel hergestellt worden war, wurde eine Abziehschicht 6 aus Graphitpulver darauf aufgetragen, worauf der gewickelte Leiter 5 mit einer Isolierschicht 7 überzogen wurde, die aus einer Mischzusammensetzung aus ternärem Copolymer von Ethylen- Propylen-Dien mit einer Dielektrizitätskonstante von 2,65 hergestellt war. Bei jedem Kabel wurde die Isolierschicht 7 durch Extrusionsformen so ausgebildet, daß sie einen Außendurchmesser von 4,8 mm besaß.
Schließlich wurde der Aufbau jedes Kabels durch Bereitstellen einer Verstärkungsschicht 8 aus geflochtener Glasfaser über der Isolierschicht 7 und anschließendem Extrusionsformen eines aus einer Silikonkautschuk-Zusammensetzung hergestellten Mantels 9 über der Verstärkungsschicht 8 fertiggestellt. Bei fertiggestelltem Aufbau maß der endgültige Durchmesser jedes Kabels 7 mm (durch den Außendurchmesser des Mantels 9 festgelegt).
Unter Bezugnahme auf Tabelle 1 wurden die drei wie oben beschrieben aufgebauten Kabel als Standard K ausgewählt. Danach wurden drei entsprechende Kabel, (d.h. Kabel mit Ferritschichten mit den drei Durchmessern 0,9 mm, 1,1 mm bzw. 1,3 mm) durch Zugabe einer speziellen Art und Menge von leitenden Teilchen (wie in der Tabelle dargestellt) zur Ferritkautschukschicht des Kabelaufbaus des Standards K für jedes der Beispiele A-J getrennt aufgebaut.
Nachdem sämtliche Kabel für den Standard K und die Beispiele A-J aufgebaut worden waren, wurden sie unter Verwendung des in Fig. 3 dargestellten Instruments geprüft. Dann wurde, wie in den Figuren 4-13 dargestellt, jeweils ein getrenntes Diagramm gezeichnet, das für die drei Kabel jedes der Beispiele A-J den Rauschpegel bei verschiedenen Frequenzen zeigt. Zum Vergleich sind in jedem Diagramm zusätzlich die entsprechenden Daten für die drei Kabel des Standards K aufgetragen.
Aus den Vergleichsauftragungen der Beispiele A-J mit dem Standard K in den Diagrammen der Figuren 4-13 ist ziemlich klar, daß die Kabel sämtlicher Beispiele A-J weit bessere Funkrauschunterdrückungseigenschaften aufweisen, als die Kabel des Standards K, insbesondere im Frequenzbereich von 30-200 MHz. Da der einzige Unterschied zwischen dem Standard K und den Beispielen A-J darin besteht, daß im letzteren Fall die Ferritkautschukschicht zusätzlich mit leitenden Teilchen versehen ist, können die besseren Rauschunterdrückungseigenschaften der Beispiele A-J unmittelbar mit der Bereitstellung der leitenden Teilchen in Verbindung gebracht werden. Außerdem zeigen die Figuren 4-13 klar, daß eine ausreichende Funkrauschunterdrückung bei den Beispielen A-J selbst dann erzielt werden kann, wenn die Dicke der Ferritkautschukschicht verhältnismäßig klein gemacht wird.
Zusätzlich ist die elektrostatische Kapazität sehr klein und hängt nicht in einem merklichen Grad von dem jeweiligen Material ab, das für die Ferritkautschukschicht ausgewählt wurde. Für den Standard K und die Beispiele A-J, die oben beschrieben wurden, betrug die elektrostatische Kapazität 76- 77 pF/m bei den Kabeln mit Ferritkautschukschichten von 0,9 mm Durchmesser, 84 pF/m bei den Kabeln mit Ferritkautschukschichten von 1,1 mm Durchmesser und 93-94 pF/m bei den Kabeln mit Ferritkautschukschichten von 1,3 mm Durchmesser.

Gruppe 2 (Beispiele L & M und Standards N & O)

In dieser zweiten Gruppe wurden nur vier Kabel hergestellt und geprüft, und sie können in zwei Beispiele L und M und in zwei entsprechende Standards N bzw. O unterteilt werden.
Erneut bezugnehmend auf Fig. 2 wurden für die Kabel der Beispiele L und M und der Standards N und O drei Fäden aus 1000-Denier-Faser aus aromatischem Polyester miteinander verzwirnt, um einen Verstärkungskern 2 mit einem Außendurchmesser von 0,55-0,60 mm auszubilden. Wie in Tabelle 1 angegeben, wurde dann jeder Verstärkungskern 2 mit einer speziellen Ferritkautschukschicht 3 mit einem Außendurchmesser von 1,1 mm überzogen. Beim Beispiel L und beim Standard N war das Basispolymer EPDM und sämtliche Bestandteile der Ferritkautschukschicht 3 waren dieselben, mit Ausnahme der zusätzlichen Zugabe von leitenden Teilchen in die Ferritkautschukschicht 3 des Beispiels L. In ähnlicher Weise waren beim Beispiel M und beim Standard O sämtliche Bestandteile der Ferritkautschukschicht 3 dieselben, mit Ausnahme der Zugabe von leitenden Teilchen in die Ferritkautschukschicht 3 des Beispiels M, wobei das Basispolymer bei diesen Kabeln Vinylidenfluorid-Fluorkautschuk war.
Bei den oben beschriebenen Beispielen L und M wurde für die leitenden Teilchen ihrer jeweiligen Ferritkautschukschichten Ruß verwendet. Der verwendete spezielle Typ Ruß ist unter dem Warenzeichen "Toka Black #5500" bekannt (ein von Tokai Carbon Co., Ltd. hergestelltes Erzeugnis).
Nachdem die Verstärkungskerne 2 der Beispiele L und M und der Standards N und U mit ihren jeweiligen Ferritkautschukschichten 3 überzogen worden waren, wurde als nächstes ein Draht 4 aus einer Ni-Cr-Legierung mit einem Widerstand von 5500 Ω/m und einem Durchmesser von 0,05 mm mit einer Rate von 84 Windungen/cm um den äußeren Umfang der Ferritkautschukschichten 3 herumgewickelt, um gewickelte Leiter 5 mit Widerständen von 16 kΩ/m zu bilden.
Zuletzt wurde der Aufbau der Kabel in derselben Weise fertiggestellt, wie dies für die Kabel der Gruppe 1 erfolgte, indem die gewickelten Leiter 5 mit Graphitpulver beschichtet, mit einer gemischten Zusammensetzung von Copolymer von Ethylen-Propylen-Dien als Isolator 7 überzogen wurden, eine Verstärkungsschicht 8 aus geflochtener Glasfaser vorgesehen und dann mit einem aus einer Silikonkautschukzusammensetzung hergestellten Mantel 9 überzogen wurde. Die derart fertiggestellten Kabel hatten wie die Kabel der Gruppe 1 ein Außendurchmesser von 7 mm.
Nachdem die Kabel aufgebaut worden waren, wurden sie unter Verwendung der in Fig. 3 dargestellten Vorrichtung in derselben Weise geprüft, die die Kabel der Gruppe 1. Wie in Fig. 14 dargestellt, wurde dann ein einziges Diagramm durch Auftragen der Rauschpegel sämtlicher der Kabel bei verschiedenen Frequenzen erstellt.
Wie man es in ähnlicher Weise bei den Beispielen A-J der Gruppe 1 gefunden hatte, besitzen die Beispiele L und M weit bessere Funkrauschunterdrückungseigenschaften als ihre jeweiligen Standards N und O. Außerdem zeigt der Vergleich der Beispiele L und M mit ihren jeweiligen Standards N und O, daß die Bereitstellung von leitenden Teilchen ungeachtet der Wahl des für die Ferritkautschukschicht verwendeten Basispolymers zu verbesserten Funkrauschunterdrückungseigenschaften bei Hochspannungskabeln führt.
Obwohl die vorliegende Erfindung in ihren bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden ist, soll schließlich klar sein, daß viele Abweichungen und Verbesserungen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, wie er von den beigefügten Patentansprüchen definiert wird. TABELLE 1 BEISPIEL STANDARD SILIKONKAUTSCHUK ORGANISCHES PEROXID SILOXAN MIT GERINGEM MOLEKULARGEWICHT FERRIT AUF Mn-Zn-BASIS LEITENDE TEILCHEN METALLPULVER (NICKELPULVER) METALLFASER (FASER AUS NICHTROSTENDEM STAHL) GRAPHITPULVER KOHLEFASER (GEMAHLENE FASER DER PAN-REIHE) RUSS (KETJEN BLACK EC) TABELLE 2 BEISPIEL STANDARD E P D M FLUORKAUTSCHUK VERARBEITUNGSHILFSMITTEL WEICHMACHER ANTIOXIDANS VERNETZUNGSHILFSMITTEL VERNETZUNGSMITTEL FERRIT AUF Mn-Zn-BASIS TOKA BLACK #5500

Claims

1. Hochspannungskabel, umfassend:

einen Verstärkungskern;

eine um den Kern herum gebildete Ferritkautschukschicht; und

einen zur Bildung eines gewickelten elektrischen Leiters um die Ferritkautschukschicht herumgewickelten Metalldraht; wobei das Kabel dadurch gekennzeichnet ist, daß:

(i) die Ferritkautschukschicht eine Mischung von 100 Gewichtsanteilen eines Basispolymers, 300-800 Gewichtsanteilen einer Ferritverbindung und 5-70 Gewichtsanteilen elektrisch leitender Teilchen umfaßt; und

(ii) der Draht mit einer Rate von 30-150 Windungen/cm gewickelt ist.

2. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der elektrisch leitenden Teilchen der Mischung von 10-50 Gewichtsanteile beträgt.

3. Kabel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitenden Teilchen Teilchen aus Ruß, Kohlefaser Graphitpulver und Graphitfaser umfassen.

4. Kabel nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der Ferritverbindung der Mischung von 400 bis 700 Gewichtsanteile beträgt.

5. Kabel nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ferritverbindung einen Ferrit auf Mn-Zn-Basis umfaßt.

6. Kabel nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Basispolymer ein aus einem ternären Polymer von Ethylen-Propylen-Dien, Silikonkautschuk und Fluorkautschuk ausgewähltes Kautschukmaterial umfaßt.

7. Kabel nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkungskern Fasern umfaßt, die unter Fasern aus aromatischem Polyamid und Fasern aus aromatischem Polyester ausgewählt sind.

8. Kabel nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es weiter eine über dem gewickelten Leiter gebildete Isolierschicht umfaßt, sowie eine zwischen dem gewickelten Leiter und der Isolierschicht vorgesehene Abziehschicht, um eine Entfernung der Isolierschicht zu erleichtern, wenn der gewickelte Leiter freigelegt werden soll.

9. Kabel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß es weiter eine über der Isolierschicht gebildete Verstärkungsschicht umfaßt, sowie einen über der Verstärkungsschicht gebildeten Deckmantel.

10. Verfahren zur Herstellung eines Hochspannungskabels nach Anspruch 1 und umfassend die Schritte:

Ausbilden des Verstärkungskerns;

Beschichten des Verstärkungskerns mit einer Schicht aus Ferritkautschuk, umfassend 100 Gewichtsanteile eines Basispolymers, 300-800 Gewichtsanteile einer Ferritverbindung und 5-70 Gewichtsanteile elektrisch leitende Teilchen;

Wickeln des Metalldrahts um die Ferritkautschukschicht herum;

Ausbilden einer Isolierschicht aus elektrisch isolierendem Material über dem Metalldraht; und

Überziehen der Isolierschicht mit einem Deckmantel.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß es weiter die Schritte umfaßt:

Auftragen einer Abziehschicht auf den Metalldraht vor dem Schritt eines Ausbildens der darüberliegenden Isolierschicht; und

Auftragen einer Verstärkungsschicht auf den äußeren Umfang der Isolierschicht, vor dem Schritt eines Überziehens der Isolierschicht mit dem Deckmantel.