DE1924195B2 - Elektrisches Kabel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Kabel mit einer Kabelseele aus einer Mehrzahl von Leitern, einem längs um die Kabelseele gewickelten Band aus einem elektrisch gut leitenden Metall, einem quergewellten äußeren Band aus einem anderen, elektrisch weniger gut leitenden Metall, das so unmittelbar längs um das innere Metallband gewickelt ist, daß die Längskanten des äußeren Metallbandes einander überlappen und metallisch miteinander verbunden sind, und einem das äußere Band bedeckenden Kunststoffmantel.

Ein solches Kabel ist bekannt aus der US-PS 32 06 541. Die dort beschriebene Art der Kabelummantelung ist unter der Bezeichnung »Stalpeth« bekannt und besteht aus einem Polyäthylen-Außenmantel, unter dem sich ein überlappend gelöteter Stahlmantel und ein die Kabelseele umgebendes nicht überlappendes schmaleres Aluminiumband befinden. Diese Stalpeth-Armierung wird hauptsächlich verwendet zum Ummanteln einer Kabelseele, die aus gebündelten und mit Papierbändern spiralig umwundenen, mit Papier oder Pulpe isolierten Leitern besteht, wie sie besonders für Telefonkabel verwendet wird. Manche solcher Kabel besitzen zum verbesserten Schutz der Kabelseele unterhalb der Stalpeth-Armierung einen zusätzlichen feuchtigkeitsundurchlässigen Polyäthylenmantcl oder Innenmantel, der wie in der US-PS 32 06 541 für eine besondere Ausführungsform beschrieben, von einer beidseitig mit Polyäthylen beschichteten sehr dünnen Aluminiumfolie bestehen kann, die längs um die Kabelseele gelegt und innenseitig an ihren Rändern verschweißt ist.

Dieser zusätzliche Innenmantel unterhalb der Stalpeth-Armierung soll die Kabelseele vor Feuchtigkeitszutritt in Fällen schützen, wo der Kunststoffaußenmantel und der Stahlmantel durch mechanische Verletzung oder Blitzströme durchbrochen sind. Bei dieser Stalpeth-Armierung ist es von dem Zeitpunkt an, wo der äußere Polyäthylenmantel ein Loch aufweist und Wasser in Berührung mit dem Stahlmantel kommen kann, nur eine Frage der Zeit, bevor der Stahl korrodiert und Wasser unter den Mantel eintreten läßt. Von diesem Augenblick an setzt die elektrische Korrosion zwischen den unähnlichen Metallen des Stahlmantels und Aluminiumbandes ein. Schließlich wird die Kontinuität

der Metallarmierung durch diese Korrosion unterbrochen. Der allenfalls noch vorhandene innerste Schutzmantel mit seiner sehr dünnen Aluminiumfolie kann dann das Eindringen von Feuchtigkeit in die Kabelseele nach schädigender mechanischer oder biitzeinwirkung nicht mehr verhindern.

Das aus der US-PS 33 21 572 bekannte elektrische Kabel weist unter dem äußeren Kunststoffschutzmantel statt des überlappend gelöteten Stahlmaniels ein längs verlaufendes, beidseitig mit Polyäthylen beschichtetes äußeres Metallband aus einem gut leitenden Metall, wie Kupfer oder Aluminium, mit überlappenden Längskanten auf, dessen Polyäthylenschichten miteinander versiegelt sind, unt<^jr dem eine dünne beidseitig dünn mit Polyäthylen beschichtete und an der Längskante versiegelte Aluminiumfolie angeordnet ist. Es handelt sich hierbei um eine sogenannte »Alpeth«-Konstruktion. Ihr außen angeordneter Mantel aus gut leitendem Metall bietet einen guten Blitzschutz, da Blitzströme gut abgeleitet und geerdet werden, und ermöglicht auch eine Verringerung des Gesamidurchmessers des Kabels. Jedoch ist bei dieser Konstruktion die Widerstandsfähigkeit gegen mechanische Beschädigung und Eintritt von Wasser nicht so gut wie bei »Stalpeth«-Kabeln der oben angegebenen Art mit längs gelötetem Stahlmantel.

Die zuinnerst, unmittelbar über der Kabelseite angeordnete beidseitig polyäthylenbeschichtete längs versiegelte dünne Aluminiumfolie, die in gleicher Weise auch bei der erwähnten Ausführungsform des Kabels der US-PS 32 06 541 vorhanden ist, verhindert zwar wie dort den Durchtritt von Wasser und Wasserdampf zur Kabelseele, solange die darüber befindliche Metallarmierung im wesentlichen unversehrt ist, kann aber wegen des geringen Metallquerschnitts keine Blitzströme ableiten und erden.

Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches Kabel er eingangs angegebenen Art (»Stalpeth«-Kabel) so auszubilden, daß eine bessere Erdung und Abschirmung gegen Blitzschläge und Aufrechterhaltung der Kontinuität der Metallabschirmung selbst bei Korrosion durch unter den Kunststoffaußenmantel bis zum Stahlmantel eingedrungenes Wasser erreicht wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung wird die Lebensdauer des Kabels erheblich verlängert. Wenn der Kunststoffaußenmantel durchstoßen wird, und Wasser unter ihn gelangt, ist das äußere Band aus Stahl dem Wasser und der Korrosion ausgesetzt. Das innere Metallband aus Aluminium ist jedoch dem Stahl gegenüber durch die Kunststoffschicht isoliert, welche das Aluminium vor Berührung mit dem Wasser und damit elektrolytischer Korrosion schützt. Versuche haben gezeigt, daß beim Eintauchen einer solchen zusammengesetzten Armierung in Wasser bei freiem Luftzutritt der Stahlmantel durch Korrosion völlig zerstört wurde, während das Aluminiumband unversehrt, so neu und glänzend wie beim ersten Aufbringen auf die Kabelseele, blieb. Auf diese Weise blieb die elektrische Kontinuität der Metallarmierung selbst nach Zerstörung des Stahls durch Korrosion erhalten, und die Lebensdauer des Kabels wird dadurch wesentlich verlängert.

Das erfindungsgemäße Kabel bietet noch zusätzliche Vorteile. Da das Aluminiumband an der Überlappungsstelle versiegelt ist, ist die mechaniche Festigkeit der Armierung im Vergleich mit in bekannter Weise aufgebaute Stalpeth-Kabel erhöht. Es ist bekannt, daß beim Biegen von Stalpeth-Kabeln entsprechend 8 Umspulungen das Aluminiumband an Wellungen bricht, worauf Umfangsrisse um Stahlband folgen. Beim erfindungsgemäßen Kabel ist das Aluminiumband wenigstens in der Nachbarschaft des verlöteten Randes des Stahlbandes auch am Stahlband angeschmolzen. Eine starre Schichtverbindung der Stahl- und Aluminiumbänder wird wenigstens über einen Teil des Kabelumfangs erhalten. Dadurch wird die Festigkeil beider Schichten erhöht und das Zusammenfallen von Wellungen beim Biegen des Kabels verhindert. Bei Prüfungen zeigt sich, daß die Biegefestigkeit des erfindungsgemäßen Kabels auf das dreifache, von 8 Umspulungen auf das Äquivalent von 24 Umspulungen erhöht wurde, bevor das eine oder andere der Metallbänder den ersten Riß zeigte. Das bedeutet, daß die erfindungsgemäße Armierung biegefester als die KabeJseele selbst ist.

Die angegebenen mechanischen Eigenschaften machen die erfindungsgemäße Armierung geeignet für Kabel ohne Innenmantel, d. h. solche Kabel, bei denen unter die Armierung eindringendes Wasser die Kabelleiter durchfeuchtet und das Kabel unbrauchbar macia, bevor der Stahlmantel durch Korrosion zerstört ist. Für solche Kabel ist die erhöhte mechanische Festigkeit der Armierung ausreichend, um die Anwendung der verbesserten Armierung gemäß der Erfindung wirtschaftlich zu rechtfertigen. Falls nur der Außenmantel beschädigt wurde, dient darüberhinaus der versiegelte Aluminiummantel als ein wasserdichter Metallmantel, solange der Überzug auf dem Aluminiumband unverletzt bleibt.

Bei der Konstruktion gemäß der Erfindung ist der elektrische Kontakt zwischen dem Aluminiumband und dem Stahlband vorzugsweise über die ganze Länge des Kabels längs einer Kante des Aluminiuinbandes aufrechterhalten. Es ist ein Merkmal einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, den Rand des Aluminiumbandes dem Rand des gelöteten Stahlmantels benachbart anzuordnen. Durch diese Anordnung wird beim Erhitzen oder Löten der Kunststoffüberzug auf dem Aluminiumband an seiner dem Stahlband benachbarten Kante erweicht, und das Stahlband wird während des Lötens mit genügendem Druck gegen das Aluminiumband gepreßt, um den erweichten Kunststoff an der Kante des Aluminiumbandes wegzuschieben oder zu verdrängen und zwischen dem Stahl und Aluminium über die gesamte Länge des Kabels einen metallischen Andruckkontakt zu bewirken. Die Hitze ist vorzugsweise ausreichend, um den Überzug auf dem Aluminium an den Stahl anzuschweißen, wo der Druck zum Verdrängen des Kunststcffüberzugs nicht ausreicht.

Dies gestattet die Herstellung der Erdung oder die Erhaltung der elektrischen Kontinuität der zusammengesetzten Metallarmierung durch Schweißen nur des Stahlmantels wie bei der üblichen Stalpeth-Armierung. Diese Maßnahme kann zur Herstellung des erfindungsgemäßen Kabels angewandt werden, gleichgültig, ob das Aluminium einen überlappenden Rand hat oder schmaler als das Stahlband ist und nicht überlappt, sondern nur auf beiden Seiten einen wasserdichten Überzug besitzt. Eine Unterbrechung des Stahlmantels durch Korrosion in einigem Abstand von einem Spleißpunkt hat keine Auswirkung auf die elektrische

Kontinuität der Armierung, da das Stahlband in der angegebenen Weise mit dem Aluminiumband verbunden ist. Falls man Korrosion an Spleißpunkten befürchtet, sollte am Spleißpunkt ein Inncnmantel über der Kabelseele durchgehend angebracht werden und Streifen bekannter Gestalt besitzen, die am Aluminiumbestandteil der Armierung zwischen den Kabelenden zusätzlich zum üblichen Anschweißen einer Bleimanschette an die Stahlmäntcl der Kabelenden angebracht werden.

Falls die der Erfindung entsprechende Armierung mit einem Aluminiumband von geringerer Breite als das Stahlband aufgeführt wird, so daß das Aluminiumband keinen überlappenden Rand hat, ist die mechanische Festigkeit der Armierung verringert, und das Kabel besitzt nicht den Vorteil des versiegelten Aluminiummantels, jedoch bleibt auch bei diesem erfindungsgemäßen Kabel die elektrische Kontinuität des Metallmantels auch nach Zerstörung des Stahlbestandteils der zusammengesetzten Armierung durch Korrosion erhalten.

Die Erfindung wird erläutert durch die folgende Beschreibung zweier bevorzugter Ausführungsbeispiele, wobei auf die Zeichnung Bezug genommen wird. Hierin zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt eines Kabels gemäß der Erfindung und

Fig. 2 einen Teil eines Querschnitts ähnlich Fig. 1 einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung, wobei das Aluminiumband schmaler als das Stahlband ist.

Fig. 1 zeigt ein Kabel 10 mit einer Kabelseele 12, die aus einer Vielzahl von einzeln isolierten Leitern 13 besteht, die in Kabeln des Typs, für welche die Erfindung in erster Linie bestimmt ist, gewöhnlich mit Papier- oder Pulpeisolation isoliert sind. Die Kabelseele 12 ist umgeben von einem längs um sie gefalteten Aluminiumband 14.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Bauart ist die Breite des Aluminiumbandes 14 großer als der Umfang der Kabelseele 12, so daß das Aluminiuniband 14 einen Außenrand 16 besitzt, der einen Innenrand 18 überlappt, um dem Aluminiumband einen längsverlaufenden Überlappungssaum zu geben, so daß das Aluminiumband um die Kabelseele 12 einen Mantel bildet.

Das Aluminiumband 14 ist auf beiden Seiten mit einem wasserdichten Überzug 20 versehen. Dieser wasserdichte Überzug ist eine klebende Schicht, die vorzugsweise aus einem Kunststoff, wie einem Polyolefin bestehend aus einem Mischpolymer von Äthylen und einem anderen Monomer mit einem Gehalt an Carboxylgruppen, hergestellt ist. Der Überzug oder die Klebschicht 20 ist vorzugsweise 0,038 bis 0,076 mm dick. Es kann auch anderes Material für den Überzug 20 benutzt werden, vorausgesetzt es haftet am Aluminium ohne Ablösung in Gegenwart von Feuchtigkeit und einfach infolge der chemischen Zusammensetzung der Schicht, d.h. ohne Verwendung einer Klebstoffzwi-'schenschicht zwischen dem Aluminiumband und dem schützenden Überzug. Die bevorzugte Art des Oberzugs für das Aluminiumband ist in der USA-Patentschrift 32 33 036 mit weiteren Einzelheiten beschrieben.

Das Aluminiumband 14 ist außen von einem Stahlmantel umgeben, der aus einem Stahlband 24 besteht, dessen innerer Randabschnitt 28 von seinem äußeren Randabschnitt 26 überlappt wird. Dieser längs des Kabels verlaufende Überlappungssaum ist durch die Lötnaht 30 verschlossen. Es sei bemerkt daß als mechanische Äquivalente der Lötnaht 30 auch andere Arten der festen Verbindung der Kanten infrage kommen, wie Schweißen und Hartlöten. Sowohl das Aluminiumband 14 wie das Stahlband 24 sind vorzugsweise gewellt und bestehen aus einem Material von 0,127 bis 0,254 mm Dicke.

Im Bereich des Überlappungssaums des Stahlmantels, wo Hitze angewandt wird, um das Lot 30 mit den Kanten des Stahlbandes zu verbinden und so die überlappenden Randabschnitte 26 und 28 zu versiegeln, schmilzt die Hitze den Überzug auf dem Aluminiumband 14. so daß die Randabschnitte 16 und 18 des Aluminiumbundes durch den Überzug 20 auf ihren gegenüberliegenden Flächen miteinander verbunden werden. Wo der Randabschnitt 16 des Aluminiumbandes durch die Elastizität des Metalls gegen den Stahlmantel gedrückt wird, verursacht die Erweichung des Überzugs 20 auf dem Aluminiumband eine Verdrängung des Überzugs, so daß das blanke Metall des Randabschnitts 16 des Aluminiums, welches der Innenfläche des Stahlbandes 24 gegenüberliegt, einen Kontakt von Metall zu Metall herstellt, der als elektrischer Leiter dient, so daß das Stahl- und Aluminiumband über eine kurze Strecke von der Kante des Aluminiumrandabschnitts 16 nach hinten in elektrischem Kontakt steht. Etwas weiter zurück auf dem Randabschnitt 16 wird der Kunststoffüberzug 20 geschmolzen, um eine Klebeverbindung zwischen dem Stahlband 24 und der gegenüberliegenden Fläche des Aluniiniumbands 14 zu bilden, wo dieses Schmelzen des Überzugs 20 stattfindet. Ähnlich schmilzt der Überzug 20 und der dem Randabschnitt 28 des Stahlbands 24, so daß er dort eine Klebeverbindung zwischen dem Stahl und dem Aluminiumband über einen anderen Abschnitt des Umfangs der Bänder herstellt. Der Winkel, über den sich diese in Fig. 1 punktiert angedeuteten und mit 34 bezeichneten Klebverbindungsflächen zwischen dem Stahl und dem Aluminium erstrecken, hängt von der zur Herstellung der Lötnaht 30 angewandten Hitze und vom Erweichungspunkt des besonderen, auf dem Aluminiumband 14 benutzten Überzugs 20 ab.

Fig. 1 zeigt, daß sich die Überzüge 20 über die Kanten des Aluminiumbandes 14 hinweg erstrecken. Dadurch wird das Aluminium vollständig geschützt, obgleich es nicht notwendig ist, daß diese Kanten bedeckt sind, da eine etwaige Korrosion, die von den Kanten her zwischen den breiten beschichteten inneren und äußeren Flächen des Aluminiumbandes stattfindet, sehr langsam verläuft. Eine Korrosion über die volle Dicke des Aluminiumbandes ist von geringer Bedeutung, wenn sie sich nur von einer freiliegenden (rohen) Kante nach innen erstreckt. Für den in F i g. 1 gezeigten Aufbau ist zu bemerken, daß sowohl das Aluminiumband wie das Stahlband quer zur Längserstreckung des Kabels gewellt sind, jedoch sind zwecks klarer zeichnerischer Darstellung die Bänder im Querschnitt als massives Material gezeigt. In der Praxis liegt die Dicke der Bänder 14 und 24 vorzugsweise zwischen 0.127 und 0,254 mm.

Ein Außenmantel 38 umgibt den Stahlmantel 24. Dieser Außenmantel besteht aus Kunststoff und zwar

gewöhnlich aus über den Stahlmantel 24 extrudiertem

Polyäthylen. F i g. 2 zeigt eine abgewandelte Bauart, die sich vor

der in Fi g. 1 gezeigten in zweierlei Hinsicht unterscheidet Entsprechende Teile sind in F i g. 2 mit den gleichen Bezugszahlen wie in F i g. 1 jedoch unter Beifügung eines Indexstriches bezeichnet Die konstruktiver

Unterschiede liegen darin, daß die Kabelseele 12' der Fig. 2 einen inneren Kunststoffmantel 44 besitzt, der die Leiter 14 vor Feuchtigkeit schützt, selbst wenn die Metallbänder 14 und 24 und der Außenmantel 38 verletzt sind, so daß Wasser bis zum Innenmantel 44 in das Kabel eindringen kann.

Der andere Unterschied in Fig. 2 im Vergleich mit dem in Fig. 1 gezeigten Aufbau liegt darin, daß das Aluminiumband 14' in F i g. 2 schmaler als das Stahlband 24' ist. Bei der gezeigten Konstruktion ist das Band 14' so viel schmaler, daß seine Kanten nicht überlappen und einander nicht berühren. Es ergibt sich so ein offener Saum über die Länge des Aluminiumbandes 14'.

Das Stahlband 24' besitzt eine Lötnaht 30', die in gleicher Weise gestaltet ist wie in Fig. 1. Das Aluminiumband 44' ist mit dem gleichen wasserfesten Überzug 20', wie in bezug auf Fig. 1 beschrieben, beschichtet. Obgleich dieser Überzug 20' die Kanten des Aluminiumbandes 14' nicht miteinander versiegelt, da sie einander nicht berühren, verbindet er die Randabschnitte des Aluminiumbandes 14' mit den gegenüberliegenden Innenflächen des Stahlbandes 24' im Bereich 34', wo der durch die Hitze des Lötvorgangs erweichte Überzug 20' die Metallbänder durch seine Klebwirkung miteinander verbindet. Auch der Randabschnitt 16' des Aluminiumbandes 14' drückt gegen das Stahlband, um in

ίο der gleichen Weise, wie oben für das in F i g. 1 gezeigte Kabel beschrieben, einen Kontakt von Metall zu Metall herzustellen. Auch die Kante 18' des Aluminiumbandes verdrängt den geschmolzenen Überzug 20', um längs de^r Innenkante 28' des Stahlmantels einen Kontakt von Metall zu Metall herzustellen, da sie den Stahl direkt berührt und seinem Druck unterworfen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Elektrisches Kabel mit einer Kabelseele aus einer Mehrzahl von Leitern, einem längs um die Kabelseele gewickelten inneren Band aus einem elektrisch gut leitenden Metall, einem quergewellten äußeren Band aus einem anderen, elektrisch weniger gut leitenden Metall, das so unmittelbar längs um das innere Metallband gewickelt ist, daß die Längskanten des äußeren Metallbandes einander überlappen und metallisch miteinander verbunden sind, und einem das äußere Band bedeckendet; Kunststoffschutzmantel, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Band (14) auf beiden Seiten mit einer durchgehenden Schicht eines elektrisch isolierenden, mit den Oberflächen des inneren Bandes fest verbundenen Materials beschichtet ist, ausgenommen einen Randbereich (16) einer Seite, wo das innere Band (14) das äußere Band (24) elektrisch leitend berührt, und daß die Beschichtung (20) auf der Außenseite des inneren Bandes mit dem darüberliegenden äußeren Band (24) wenigstens über einen Teil des Umfangs des Kabels schmelzverklebt ist.

2. Elektrisches Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Band (14) aus Aluminium, das äußere Band (24) aus Stahl und die elektrische Isolation des inneren Bandes aus einer dünnen Kunststoffschicht (20) bestehen.

3. Elektrisches Kabel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige gebogene Aluminiumband (14) Wellungen aufweist, die in die Wellungen des rohrförmig gebogenen Stahlbandes (24) passen, und daß das Aluminiumband überlappende Längskantenbereiche (16, 18) besitzt und der Überlappungssaum durch Verschmelzen des Kunststoffüberzugs (20) auf den überlappenden gegenüberliegenden Flächen des Aluminiumbandes versiegelt ist.

4. Elektrisches Kabel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Aluminiumband (14) im wesentlichen die gleiche Breite wie das Stahlband (24) hat und der außenliegende Randbereich (16) des Aluminiumbandes (14) so stark gegen die Innenseite des Stahlbandes (24) gedrückt ist, daß der Kunststoffüberzug (20) auf der Außenseite des Randbereichs (16) verdrängt ist und dort der elektrische Kontakt mit dem Stahlband (24) hergestellt ist.

5. Elektrisches Kabel nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Längssäume des Aluminiumbandes (14) und des Stahlbandes (24) am Umfang des Kabels in benachbarten Stellungen befinden, daß das Stahlband längs des äußeren Saumes zu einem Rohr längsverlötet oder verschweißt ist und über die Länge des Kabels und wenigstens einen Teil der Winkelausdehnung des Kabels, wo die Säume der Aluminium- und Stahlbänder einander benachbart sind, eine kontinuierliche Verbindung mit dem Überzug (20) auf der Außenseite des Aluminiumbandes (14) besitzt.

6. Elektrisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisch isolierende Überzug (20) auf dem inneren Band auf jeder Oberfläche des inneren Bandes eine Dicke zwischen 0,038 und 0,076 mm besitzt.

7. Elektrisches Kabel nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Aluminiumband (14) eine Metalldicke von 0,127 bis 0,254 mm

und das Stahlband (24) ebenfalls eine Metalldicke zwischen 0,127 und 0,254 mm aufweisen.

8. Elektrisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisch isolierende Überzug (20) auf dem inneren Band eine klebende Schicht von Polyolefin ist, das ein Mischpolymer von Äthylen und einem anderen, Carboxylgruppen enthaltenden Monomer enthält

9. Elektrisches Kabel nach einem der Ansprüche 2 und 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Aluminiumband (14') schmaler als das Stahlband (24') ist und seine Randabschnitte (16', 18') sich nicht überlappen, einer der Randabschnitte des Aluminiumbandes unter der Außenkante des überlappenden Stahlbandes liegt, längs der einen Lötnaht (30) verläuft und die Randabschnitte (16', 18') des Aluminiums unter dem Lötbereich einen nicht isolierten Bereich besitzen, der über die Länge des Kabels in Kontakt mit der Innenfläche des Stahlbandes (24,24') steht.