DE69200777T2 - Mittels eines isolierenden Mantels isolierter Langkörper. - Google Patents
Mittels eines isolierenden Mantels isolierter Langkörper.Info
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft einen mittels einer Hülle aus isolierendem Material isolierten länglichen Körper.
- Längliche Körper sind solche, deren Länge groß in Vergleich zu ihrem Durchmesser ist. Man nennt zum Beispiel längliche Körper Jede Art von elektrischen Leitern oder Kabeln, hohle Profilstangen, Rohre, Rohrleitungen oder allgemein Kanalisationen.
- Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere die Isolierung von Kabeln oder elektrischen Leitern. Im Folgenden geht es um elektrische Leiter.
- Die Patentanmeldung FR-A-2 119 939 beschreibt einen elektrischen Leiter, der mittels einer Bewicklung mit einem Bedeckungsgrad von mindestens gleich 50% aus einem Band von synthetischem Material isoliert ist. Dieses Band wird dann mit einem getrockneten und gehärteten synthetischen Lack bedeckt. Die in dieser Druckschrift angezeigten bevorzugten Bedeckungsgrade führen in der Praxis dazu, sogenannte "überlappende" oder "aneinanderliegende" Bewicklungen herzustellen. Das Vorhandensein dieser Überlappungen erzeugt eine Unregelmäßigkeit der radialen Dicke des Leiters; man kann also keine glatte Außenoberfläche erhalten.
- Diese Überlappungen bilden außerdem vorstehende Kanten, die Angriffspunkte für äußere mechanische Kräfte bilden. Dies kann zur einem Abreißen der Isolierung in Höhe der Überlappungszonen führen, was den Leiter eventuellen hohen Temperaturen, dem Einfluß der Feuchtigkeit oder chemisch aggressiven Milieus aussetzt.
- Die gleichen Probleme wie die oben genannten stellen sich, wenn es darum geht, einen beliebigen anderen länglichen Körper zu isolieren.
- Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, einen länglichen Körper mit Bandisolierung herzustellen, der eine glatte äußere Oberfläche aufweist.
- Die vorliegende Erfindung schlägt zu diesem Zweck einen länglichen Körper vor, der mit einer isolierenden Hülle isoliert wird, wobei diese Hülle aus einem Band aus synthetischem Material, das um den Körper gewickelt ist, und aus einer Deckschicht eines Lacks aus einem synthetischen Material besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewicklung derart erfolgt, daß eine Nut zwischen dem freien Rand Jedes nicht von den folgenden Spiralen bedeckten Teils einer Spirale und der nicht von der vorhergehenden Spirale bedeckten Oberfläche vorhanden ist, wobei die Breite dieser Nut im wesentlichen zwischen 0 und 5% der Breite des Bands und deutlich oberhalb von Null% liegt.
- Vorteilhafterweise haben die Nuten eine Breite im wesentlichen gleich 1% der Breite des Bands. Dieser Wert ermöglicht es dem Lack, gut in den Nuten zu haften, bevor er das Band umhüllt.
- Die Lackschicht kann durch Eintauchen in ein den Lack enthaltendes Bad aufgebracht werden und dann einer Wärmebehandlung unterzogen werden, wie z.B. einer Sinterung, die dazu dient, die im Lack enthaltenen flüchtigen Substanzen zu entfernen und den Lack zu brennen.
- Gemäß einem zusätzlichen Merkmal enthält der Lack angepaßte spannungsaktive Mittel, die es ihm erlauben vor der Wärmebehandlung an der Oberfläche zu haften, die er bedeckt.
- Die Lackschicht kann ebenfalls mittels eines elektrostatischen Verfahrens oder eines Wirbelschichtverfahrens aufgebracht werden.
- Die Erfindung kann zum Beispiel zur Außenisolierung von elektrischen Kabeln, elektrischen Leitern, Rohren, Rohrleitungen oder Kanalisationen angewandt werden.
- Sie kann auch zur Herstellung von hohlen Profilstangen verwendet werden, wobei der längliche Körper dann ein Trägerkörper ist, den man entfernt, wenn die Wärmebehandlung beendet ist.
- Die derart erhaltenen elektrischen Kabel, elektrische Leiter, Rohre, Rohrleitungen, Kanalisationen oder hohle Profilstangen haben eine glatte Außenoberfläche und eine Konzentrizität von mehr als 90%.
- Andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachfolgenden nicht einschränkend zu verstehenden Beschreibung eines elektrischen Leiters hervor, dessen Isolierhülle der Erfindung entspricht.
- Figur 1 zeigt einen elektrischen Leiter (oder Kabeldraht), dessen isolierende Hülle der Erfindung entspricht.
- Figur 2 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils der Figur 1.
- Figur 3 zeigt schematisch einen Lackofen für die Beschichtung des erfindungsgemäßen Kabeldrahts.
- Gemäß den Figuren 1 und 2 wird ein Leiter 1 (eines Durchmessers gleich 1,25 mm) mit einem Band 2 aus PTFE einer Dicke gleich 76 um und einer Breite L von etwa 10 mm bedeckt. Genauer gesagt wird das Band um den Leiter 1 gemäß einer Spiralwicklung gewickelt, deren Gewindegang derart ist, daß Jede Windung 3 einer Breite L über 49% ihrer Breite von der nachfolgende Windung bedeckt wird, d.h. über eine Breite L' von 0,49 L = 4,9 mm. Man sagt dann, daß der Überlappungskoeffizient 49% beträgt. Eine solche Wicklung erzeugt folglich Absätze oder Nuten 4 einer Breite Δ = 0,01 L = 0,1 mm zwischen dem freien Rand 5 jedes Teils einer Windung, die nicht von den folgenden Windungen bedeckt ist und der Oberfläche 6, die nicht von der vorhergehenden Windung bedeckt ist.
- Nach der Bewicklung wird der so erhaltene Leiter 7 in einem Lackofen 8 mit Lack überzogen (siehe Figur 3). Die Lakkierung geschieht in drei Durchgängen P&sub1;, P&sub2; und P&sub3;. Bei Jedem Durchgang wird der Leiter 7 in ein Beschichtungsbad 9 getaucht, das eine wässrige Lösung (oder einen Lack) von Polytetrafluoräthylen (PTFE) enthält, zu dem spannungsaktive Mittel hinzugefügt wurden. Diese spannungsaktiven Mittel werden dem PTFE-Lack angepaßt, damit, wenn der Leiter 7 aus dem Behälter 9 austritt, der noch flüssige Lack die Nuten 4 füllt und den Leiter 7 umhüllt, indem er an der Oberfläche des Leiters haftet und nicht "abfließt", wie dies geschehen würde, wenn die Breite der Fugenöffnungen nicht angepaßt wäre und wenn die von den spannungsaktiven Mitteln erzeugte Oberflächenspannung nicht optimiert wäre.
- Dann wird der mit dem PTFE-Lack überzogene Leiter 7 in einem senkrechten Brennturm 10 einer Wärmebehandlung (oder Sinterung) unterzogen, wodurch die Lösungsmittel entfernt und der Lack gebrannt wird.
- Nach dem ersten Durchgang (Eintauchen und Sintern) geht man zu zwei weiteren ähnlichen Durchgängen P&sub2; und P&sub3; über, um eine Schutzschicht zu erhalten, die den gewünschten Spezifikationen der radialen Dicke und der Betriebsspannung entspricht.
- Die obige Beschreibung eines möglichen Aufbringens des Lacks ist natürlich nur beispielhaft. Das Aufbringen kann natürlich durch ein beliebiges auf diesem Gebiet übliche Verfahren geschehen; man kann so eine Aufbringung durch elektrostatisches Verfahren oder ein Aufbringen durch Wirbelschicht durchführen.
- Der erhaltene Kabeldraht hat also eine Oberschicht eines Lacks 11, die die Umwicklung umhüllt und in die Nuten 4 eingedrungen ist. Diese Lackschicht hat eine Dicke zwischen 27 und 36 um. Der Kabeldraht weist aufgrund der Beschichtung mit Lack und des Vorhandenseins von Fugenöffnungen nur geringer Breite eine glatte Außenfläche auf, die mechanischen Kräften keinerlei Angriffsflächen bietet, durch welche die isolierende Hülle ab- oder zerrissen werden könnte, und eine gute charakteristische Konzentrizität der Bewicklungen, d.h. über 90%.
- Im Gegensatz zu den Kabeldrähten des Stands der Technik haben die Kabeldrähte gemäß der Erfindung außerdem Absätze geringer Breite, was es dem Lack erlaubt, nicht auf dem Band zu gleiten und die gebildeten Nuten zu füllen, bevor er das Band umhüllt, um eine glatt Hülle zu bilden.
- Zusätzlich erfordert die Herstellung der erfindungsgemäßen Kabeldrähte keine komplexen Veränderungen der konventionellen Technologien. Es wird nämlich eine übliche Bewicklungsplatte verwendet, indem nur die Wickelsteigung dem gewünschten Bedeckungskoeffizienten angepaßt wird, und die Lakkierung geschieht ebenfalls gemäß einer üblichen Technik. Das erhaltene Produkt ist von besserer Qualität und hat elektrische, chemische und Betriebsspannungs-Eigenschaften identisch denen der Kabeldrähte mit Wickel- oder Extrusions-Isolierung gemäß dem Stand der Technik. Insbesondere kann die erhaltene äußere Isolierung den elektrischen und mechanischen Beanspruchungen widerstehen.
- Natürlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die soeben beschriebene Ausführungsform beschränkt.
- Zuerst einmal ist die Breite der Fugenöffnung nicht unbedingt gleich 1% der Breite des Bands; sie kann mit Vorteil Jeden Wert zwischen 0 und 5% annehmen, Jedoch immer größer als Null. Für eine Breite von mehr als 5% der Breite des Bands könnte der Lack auf der Bewicklung gleiten, ohne die Nuten zu füllen, selbst in Gegenwart von spannungsaktiven Mitteln. Es wäre dann schwieriger, eine glatte isolierende Hülle zu erhalten.
- Außerdem wurde ein Kabeldraht beschrieben, dessen Band und Lack auf der Basis des gleichen Materials hergestellt sind, aber es ist möglich, das Band und den Lack aus verschiedenen Materialien zu wählen, solange sie untereinander kompatibel sind und der Lack auf dem Band haften kann.
- Man kann zum Beispiel ein Band aus PTFE mit einem Lack eines Äthylencopolymers und fluoriertem Propylen (FEP) in wässriger Lösung oder aber ein Band aus Polyimid (wie "KAPTON" - eingetragenes Warenzeichen) mit einem Lack aus Polyurethan oder Polyimid, oder schließlich ein Polyesterband mit einem Lack aus Nylon oder Polyester.
- Außerdem kann die Erfindung auf eine andere Struktur als einen Kabeldraht angewendet werden, wie z.B. ein Koaxialkabel, dessen äußere isolierende Hülle aus einem Verbundband aus Polyimid und PTFE und einem Lack von PTFE oder FEP besteht. Natürlich können alle vorher erwähnten Materialpaare ebenfalls verwendet werden, um die Außenhülle eines Koaxialkabels herzustellen.
- Bei Kabeln mit nicht kreisförmigem Querschnitt (z.B. rechteckig oder polygonal), bei denen es unmöglich ist, durch Extrudieren eine zentrierte äußere Isolierung zu erhalten, ermöglicht es die Erfindung eine isolierende Hülle herzustellen, die alle notwendigen Qualitäten aufweist.
- Vorteilhafterweise ist es möglich, das Kabel oder den Leiter mit mehr als drei Lackschichten zu beschichten. Dies ermöglicht es, alle Nuten gut zu füllen, den gewünschten Leistungen in Bezug auf Betriebsspannung des Kabels zu entsprechen und eine radiale Isolierdicke entsprechend den geforderten Spezifikationen zu bilden.
- Allgemein gesagt kann die Erfindung auf die Isolierung eines beliebigen länglichen Körpers und insbesondere auf die von Kabeln Jeder Art angewendet werden, einschließlich Lichtleitfaserkabel, Jede Art elektrische Leiter und eventuell Rohrleitungen, Rohre oder Kanalisationen, deren Betriebsumgebung einen isolierenden Schutz notwendig macht, der die Qualitäten der erfindungsgemäßen Isolierung aufweist.
- Die Erfindung kann auch auf die Herstellung von hohlen Profilstangen angewendet werden. Dazu genügt es, die Isolierung auf einem Träger- oder Auflagekörper herzustellen, den man nach der Herstellung der geformten Profilstange entfernt.
- Selbstverständlich sind die numerischen Angaben nur als Ausführungsbeispiel zu verstehen, das in keinem Fall die Erfindung einschränkt. Zum Beispiel kann die Dicke des Bands zwischen 50 und 200 um und seine Breite zwischen 7 und 12 mm liegen.
Claims (14)
1. Länglichen Körper, der mit Hilfe einer isolierenden Hülle
isoliert wird, wobei diese Hülle von einem Band (2) aus
synthetischem Material gebildet wird, das um den Körper (1)
gewickelt und mit einer Schicht eines Lacks (11) aus einem
synthetischen Material bedeckt ist, dadurch gekennzeichnet, daß
die Bewicklung derart ist, daß eine Nut (4) zwischen dem
freien Rand (5) jedes nicht von den folgenden Windungen bedeckten
Teils einer Windung (3) und der nicht von der vorhergehenden
Windung bedeckten Oberfläche (6) vorhanden ist, wobei die
Breite dieser Nut (4) im wesentlichen zwischen 0 und 5% der
Breite des Bands (2) und deutlich oberhalb von Null% liegt.
2. Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Breite der Nut (4) im wesentlichen 1% der Breite des Bands (2)
beträgt.
3. Körper nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das Band (2) aus PTFE und der Lack auf der Basis
von PTFE besteht.
4. Körper nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das Band (2) aus PTFE und der Lack eine wässrige
Lösung von FEP ist.
5. Körper nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das Band (2) aus Polyimid ist und der Lack
ausgewählt wird unter den Lacken auf der Basis von Polyurethan
und auf der Basis von Polyimid.
6. Körper nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das Band (2) aus Polyester ist und daß der Lack
ausgewählt wird unter einem Nylonlack und einem Polyesterlack.
7. Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Lackschicht (11) durch Eintauchen in ein den
Lack enthaltendes Bad (9) aufgebracht und dann einer
Wärmebehandlung unterzogen wird, die die im Lack enthaltenen
flüchtigen Substanzen entfernt und den Lack brennt.
8. Körper nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der
Lack geeignete spannungsaktive Mittel enthält, die es ihm
erlauben, vor der Wärmebehandlung an der Oberfläche zu haften,
die er bedeckt.
9. Körper nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung eine Sinterung ist.
10. Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Lackschicht (11) durch ein elektrostatisches
Verfahren aufgebracht wird.
11. Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Lackschicht (11) durch ein
Wirbelschichtverfahren aufgebracht wird.
12. Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß er aus einem mittels dieser Hülle isolierten
elektrischen Leiter besteht und daß er eine glatte Außenfläche
und einen Konzentrizität von mehr als 90% aufweist.
13. Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß er koaxial von innen nach außen angeordnet
aufweist:
- einen zentralen Leiter,
- eine Zwischenhülle aus einem dielektrischen Material,
- einen Außenleiter,
daß er mittels dieser Hülle isoliert wird und daß er eine
glatte Außenfläche und eine Konzentrizität von mehr als 90%
aufweist.
14. Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß er aus einem Rohr, einer Rohrleitung oder einer
Kanalisation besteht, die mittels dieser Hülle isoliert sind
und eine glatte Außenoberfläche und eine Konzentrizität von
mehr als 90% aufweisen.
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