DE1540244C3 - Biegsames Widerstandskabel für hohe Spannungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein biegsames Widerstandskabel für hohe Spannungen, in dem starre Abschnitte mit hohem Widerstand jeweils mit flexiblen Abschnitten niedrigen Widerstands sowohl elektrisch leitend als auch mechanisch verbunden angeordnet sind.

Derartige Kabel sind bereits als Zündkabel für Verbrennungskraftmaschinen bekannt, wobei durch die Widerstandsabschnitte Funkstörungen verringert werden sollen. Im bekannten Kabel wird die aus den verbundenen Widerstandsabschnitten bestehende Anordnung von einer Kunststoffumhüllung umgeben (USA.-Patentschrift 3 045 199).

Die an den handelsüblichen Kohlewiderständen des bekannten Kabels befindlichen Drahtleitungen vertragen nur eine bestimmte Verbiegung, ehe sie brechen. Ferner ist es schwierig, einen flexiblen Isoliermantel an einer derartigen Kette zusammengelöteter Widerstände anzubringen, ohne Hohlräume zwischen dem Isoliermantel und den Widerständen an den rechtwinkelig abgeschnittenen Enden der Widerstände entstehen zu lassen, wo die dünnen Drahtleitungen mit den eingeschlossenen Kohleteilen größeren Durchmessers zusammentreffen. In derartigen Hohlräumen ist Luft eingeschlossen, die leicht ionisiert wird. Dies führt dann zur mechanischen und/oder chemischen Zerstörung des Isoliermantels und zum Unbrauchbarwerden des Kabels. Darüber hinaus liegt längs der dünnen Drahtleiter der Widerstände die elektrische Belastung, der der Isoliermantel ausgesetzt ist, weit über dem Optimum bei den in Anlagen zur elektrostatischen Belastung üblichen Spannungen.

Es ist auch bereits bekannt, Kabel mit verteiltem Widerstand für Zündanlagen an Verbrennungsmotoren dadurch zu verwirklichen, daß das gesamte flexible Kabel als elektrischer Widerstand ausgebildet wurde. Dies wurde erreicht mit einem gepreßten oder gespritzten mittleren flexiblen Halbierenden Element aus einer Mischung von Kohleteilchen und geeignetem Kunststoff und einem gewöhnlichen Isoliermantel um diesen schlechten Leiter (USA.-Patentschrift ίο 2 790 053).

Derartige Kabel können für den Gebrauch in einer Kraftfahrzeugzündanlage ausreichend sein, sie sind aber elektrisch unstabil unter den Betriebsbedingungen von elektrostatischen Spritzanlagen. Häufiges

¹S Verbiegen dieser Kabel und die ständige Anwendung hoher Spannungen der Größenordnung 50 bis 150 kV führen im allgemeinen zu einer allmählichen Abnahme des Widerstandes pro Einheit der Kabellänge oder wenigstens zu einem Abweichen vom geforderten Wert. Ferner kann die bei einem derart durch Pressen hergestellten Aufbau in dem halbleitenden Element eingeschlossene Luft leicht Potentialdifferenzen unterworfen werden, durch die sie ionisiert wird. Es können ungleichmäßige Spannungsverteilungen auftreten, die den Widerstand des Materials dann bei mechanischen und/oder chemischen Einwirkungen zusammenbrechen lassen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Widerstandskabel der eingangs genannten Art sowohl bezüglich der mechanischen Widerstandsfähigkeit als auch hinsichtlich der elektrischen Beständigkeit zu verbessern, so daß es sich insbesondere für die Verwendung in elektrostatischen Beschichtungsanlagen eignet, bei welchen das Kabel elektrisch und mechanisch stärker beansprucht wird als in Zündanlagen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kontaktierung der Abschnitte durch kurze Leiterstifte erfolgt, die axial an den Enden der hochohmigen Abschnitte abstehen und steckerartig in die Enden konzentrischer Bohrungen eingreifen, die in den flexiblen, aus einem biegsamen Widerstandsmaterial bestehenden, niederohmigen Abschnitten verlaufen, daß die einzelnen Widerstandsabschnitte durch ein gemeinsames, längs des Kabels verlaufendes, nichtleitendes Geflecht an ihren benachbarten Stirnseiten zusammenstoßend gehalten werden und daß Geflecht und Widerstandsabschnitte gemeinsam von einem dichten, luftfrei umschließenden, isolierenden Mantel eingeschlossen sind.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung bestehen die biegsamen Abschnitte aus nicht metallischem, elastischem Werkstoff und sind länger als die starren Abschnitte.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung bestehen die starren Abschnitte aus Kohiewiderständen. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Widerstandskabeis wird ein mechanisch wie elektrisch sehr vorteilhaftes Kabel erhalten, weil die verwendeten Steckverbindungen axiale Kräfte ohne Bruch des Kabels aufnehmen können und ferner Lufteinschlüsse zwischen dem Mantel des Kabels und den einzelnen Kabelabschnitten besonders leicht vermieden werden.

Durch die größere Länge der biegsamen Abschnitte

gegenüber den starren Abschnitten wird ein sehr flexibles Kabel erhalten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anschließend an Hand der Zeichnungen beschrieben. Es ze im

Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein Widerstandskabel,

Fig. 2 einen axialen Teilschnitt in größerem Maßstab durch das Kabel nach Fig. 1, bei dem jedoch ein Leiterelement verändert und in seiner bevorzugten Ausgestaltung dargestellt ist, und

F i g. 3 eine der F i g. 2 entsprechende Ansicht einer abgeänderten Ausführung des genanten Leiterelements.

Fig. 1 stellt ein kurzes Stück eines Widerstandskabels im Axialschnitt dar. Das Kabel weist einen axial verlaufenden Mittelleiter 9 auf, der aus einer Anzahl zylindrischer hochohmiger Abschnitte 10 besteht, die hintereinander auf der Kabelachse mit gegenseitigem Abstand in Längsrichtung angeordnet sind und die *5 durch eine Anzahl zylindrischer niederohmiger Abschnitte 11 elektrisch miteinander verbunden sind. Die Abschnitte 10 sind handelsübliche Kohlewiderstände, wie sie in elektronischen Schaltungen verwendet werden. Kurze Leiterstifte 12 stehen axial von den Endflächen der hochohmigen Abschnitte 10 ab und greifen steckerartig in die Enden konzentrischer Bohrungen 14 der niederohmigen Abschnitte 11 ein.

Mit Ruß stark angereichertes Vinyl hat sich als geeignetes Material für die Herstellung der niederohmigen Abschnitte 11 erwiesen. Dank des eingebrachten Rußes ist dieses Material ein sehr guter Leiter. Es ist außerdem genügend elastisch, so daß es die eingeführten Leiterstifte ständig festhält und durch die ganze Leitung einen guten Kontakt herstellt, wobei die benachbarten, miteinander verbundenen Widerstandsabschnitte immer mit ihren Enden aneinanderstoßen. Die Nachgiebigkeit erlaubt außerdem eine gewisse Verformung der niederohmigen Abschnitte, wenn das Kabel gebogen wird.

Jeder Leiterstift 12 wird wirksam von der Seitenwand einer Bohrung 14 festgehalten. Der elektrische Kontakt zwischen jedem hochohmigen Abschnitt und seinem benachbarten niederohmigen Abschnitt erfolgt zwischen der Außenseite jedes Leiterstifts und der Innenseite der zugehörigen, den Steckerstift aufnehmenden Bohrung. Normalerweise besteht kein Kontakt zwischen dem äußeren Endquerschnitt jedes Leiterstifts 12 und irgendeinem Teil des niederohmigen Abschnitts 11, jedoch kann beim Biegen des Kabels der elastische Abschnitt 11 nachgeben, so daß der Leiterstift 12 gegen die Wand der Bohrung 14 drückt.

Der Mittelleiter 9 wird zumindest teilweise zusammengehalten von einem nichtleitenden Geflecht 15, das um ihn der Länge nach gewoben ist. Dieses Geflecht muß nicht als dichtes Gewebe ausgeführt sein und kann aus Fiberglas gewoben werden. Ein derartiges Geflecht bietet mechanischen Schutz und dient dazu, die Kette von Widerstandsabschnitten, die den Mittelleiter bilden, in gegenseitiger Berührung zu halten, so daß, selbst wenn das Kabel gebogen und/oder in Axialrichtung belastet wird, keine Lufttaschen zwischen dem auf hohem Potential befindlichen Leiter und einem isolierenden Mantel 16 entstehen können.

Dieser Mantel 16 umschließt den Mittelleiter 9, wobei es der gleichmäßige Außendurchmesser des Mittelleiters 9 erlaubt, den Mantel 16 durch Strangpressen zu erzeugen, ohne daß Lufttaschen zwischen dem Mittelleiter 9 und dem Mantel entstehen. Es wird auch ein gleichmäßiger Außendurchmesser erzielt.

Die Axialbohrung 14 jedes nieeerohmigen Abschnitts 11 ist keinen unterschiedlichen Spannungen ausgesetzt, so daß dort keine Ionisierung stattfinden kann. Die radiale Stärke des isolierenden Mantels muß den elektrischen Eigenschaften des verwendeten Materials angepaßt sein sowie den zu erwartenden Betriebsbedingungen. Die Spannungsbeanspruchung des Mantels ist bedeutend geringer (für eine gegebene Spannungsdifferenz zwischen Leiter und Mantel), als sie in einem Kabel auftreten würde, bei dem die Leiterteile zwischen den Widerständen nur aus dünnen Drahtleitungen bestehen.

Bei Verwendung eines leitenden Geflechts 17 an der Außenseite des Mantels 16 wird ein abgeschirmtes Koaxialkabel erhalten.

Fig. 2 stellt in vergrößertem Maßstab die Verbindung eines einzelnen hochohmigen Abschnitts 10 dar und eine bevorzugte Ausführungsform eines niederohmigen Abschnitts 20. Der Abschnitt 20 ist mehrmals länger als der Abschnitt 10 und hat den gleichen Außendurchmesser wie dieser. Im Gegensatz zu den rohrförmigen niederohmigen Abschnitten 11 (Fig. 1) ist der Abschnitt 20 im wesentlichen massiv, abgesehen von den axialen Ausnehmungen 21 an den beiden Enden des Abschnitts. Jede Ausnehmung 21 besteht aus einem kurzen zylindrischen Eintrittsteil 22 in Achsrichtung mit gleichförmigem Durchmesser am offenen Ende. Vom Eintrittsteil 22 aus nach innen vergrößert sich die Ausnehmung 21 und weist einen größeren Innendurchmesser auf als der Eintrittsteil 22. Fig. 2 zeigt, daß der Eintrittsteil 22 jeder Ausnehmung 21 sich zu einem konischen oder trichterförmigen Teil erweitert. Der Zweck der Erweiterung des inneren Teils der Ausnehmungen 21 ist es, die Flexibilität des Kabels zu erhöhen und die auf die Leiterstifte 12 beim Biegen des Kabels ausgeübten Kräfte zu vermindern, indem genügend Raum für die Leiterstifte geboten wird, so daß sie frei und von einer Seite zur anderen ausschwingen können, wie es erforderlich ist, wenn das Kabel nicht gestreckt liegt. Zwischen der äußeren Zylinderfläche jedes Leiterstifts 12 und der inneren Zylinderfläche des Eintrittsteils 22 der Ausnehmung 21 ergibt sich ein sehr befriedigender ständiger elektrischer Kontakt. Außerdem ist eine begrenzte Schwenkbewegung zwischen dem Drahtleiter und dem Abschnitt niedrigen Widerstands ohne störende Berührung oder Aneinanderstoßen von Endteilen möglich, weil die Leiterstifte 12 kürzer sind als die Tiefe der Ausnehmungen 21.

In F i g. 3 ist eine abgeänderte Ausführungsform des niederohmigen Abschnitts 20 nach F i g. 2 mit einem Abschnitt 25 dargestellt, der aus drei getrennten Teilen besteht, nämlich zwei rohrförmigen Endstükken 26 und einem mittleren Schaftstück 27. Diese Ausführungsform bietet geringe Schwierigkeiten bei der Herstellung. Auch der Widerstand gegen Verbiegung ist geringer wegen der Möglichkeit einer gewissen kleinen, die Scherbeanspruchung verringernden Bewegung zwischen den einander berührenden Zylinderflächen zwischen jedem Schaftstück und den darübergeschobenen Endstücken; die Flexibilität des Kabels wird dadurch vergrößert. Die Größe der Endstücke ist so gewählt, daß die Schaftstücke des Mittelteils umschlossen werden, und der durch diesen abgeänderten Abschnitt 25 hergestellte elektrische Kontakt ist jederzeit so gut, wie er durch den Abschnitt 20 nach Fig. 2 zu erzielen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Biegsames Widerstandskabel für hohe Spannungen, in dem starre Abschnitte mit hohem Widerstand jeweils mit flexiblen Abschnitten niedrigen Widerstands sowohl elektrisch leitend als auch mechanisch verbunden angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktierung der Abschnitte durch kurze Leiterstifte (12) erfolgt, die axial an den Enden der hochohmigen Abschnitte (10) abstehen und steckerartig in die Enden konzentrischer Bohrungen (14) eingreifen, die in den flexiblen, aus einem biegsamen Widerstandsmaterial bestehenden, niederohmigen Abschnitten (11) verlaufen, daß die einzelnen Widerstandsabschnitte (10,11) durch ein gemeinsames, längs des Kabels verlaufendes, nichtleitendes Geflecht (15) an ihren benachbarten Stirnseiten zusammenstoßend gehalten werden und daß Geflecht (15) und Widerstandsabschnitte (10, 11) gemeinsam von einem dichten, luftfrei umschließenden, isolierenden Mantel (16) eingeschlossen sind.

2. Widerstandskabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die biegsamen Abschnitte (11) aus nicht metallischem, elastischem Werkstoff bestehen und langer als die starren Abschnitte sind.

3. Widerstandskabel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die starren Abschnitte aus Kohlewiderständen bestehen.