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Elektrische und Nachrichten-Kabel - Dokument DE69211067T2
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE69211067T2 31.10.1996
EP-Veröffentlichungsnummer 0526081
Titel Elektrische und Nachrichten-Kabel
Anmelder Bicc plc, London, GB
Erfinder Roberts, David Geraint, Froncysyllte, Llangollen, Clwyd LL20 7RH, GB;
Lloyd, Mark Stephen, Gwersyllt, Wrexham, Clwyd LL11 4SZ, GB
Vertreter Vossius & Partner, 81675 München
DE-Aktenzeichen 69211067
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, DK, ES, FR, GB, GR, IT, LI, LU, NL, PT, SE
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 21.07.1992
EP-Aktenzeichen 923066757
EP-Offenlegungsdatum 03.02.1993
EP date of grant 29.05.1996
Veröffentlichungstag im Patentblatt 31.10.1996
IPC-Hauptklasse H01B 7/34
IPC-Nebenklasse G02B 6/44   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft elektrische und Nachrichtenkabel (einschließlich optische Kabel) und insbesondere Kabel zur Verwendung in Installationen, bei denen ein Betrieb unter Feuereinwirkung wichtig ist. Nahezu alle Kabel müssen erhebliche Mengen von brennbaren Materialien aufweisen, und wo dies zu einer Feuergefahr führen könnte, ist es wichtig, daß das Kabel folgendes leistet, nämlich

a) die Ausbreitung von Flammen so wenig wie möglich fördert (Flammenhemmung),

b) die Erzeugung von verdunkelndem Rauch und gefährlichen Gasen bzw. Dämpfen so wenig wie möglich fördert (Rauchund Gashemmung) und

c) seine Funktion solange wie möglich weiter ausübt (Feuerbeständigkeit), zumindest wenn das Kabel Informationen überträgt oder Beleuchtungsenergie oder Strom liefert, die bzw. der für eine schnelle und sichere Evakuierung und/oder zur Feuerbekampfung erforderlich ist.

Alle drei Aufgaben können mit den Merkmalen des Kabelaufbaus gelöst werden, die die Tendenz haben, die Unversehrtheit des Kabelaufbaus zumindest während der frühen Stadien einer Feuereinwirkung zu erhalten.

Moderne Kabel für eine Funktion unter Feuereinwirkung haben gewöhnlich einen Außenmantel, der eine rauch-, gas- und flammenhemmende Zusammensetzung auf der Grundlage eines geeigneten Polymermaterials hat, das stark mit Aluminiumoxidhydrat oder einem anderen mineralischen Füllstoff aufgefüllt ist, der Wasser freisetzt und dabei Wärme absorbiert bei Temperaturen, die über der Umgebungstemperatur, aber unter der Temperatur liegen, bei der das Polymermaterial sich mit hoher Geschwindigkeit entzündet oder explosiv wird. Solche Verbindungen sind halogenfrei und vermeiden das Risiko des Auftretens von Dämpfen, die in Halogenwasserstoffgasen enthalten sind, und wenn sie einem Feuer ausgesetzt sind, brennen sie relativ langsam und geben nur geringe Mengen von dünnem Rauch im Vergleich zu Kabeln ab, die mit PVC- oder Polychloropren-Verbindungen ummantelt sind, die früher verwendet wurden. Außerdem bilden viele dieser rauch- und gashemmenden Mantelzusammensetzungen, wenn sie unter Einwirkung eines äußeren Feuers brennen, eine Kohlenverbindung mit einem Kohäsionsgrad und nicht etwa eine pulverige Asche, und dadurch ist die Möglichkeit gegeben, einen Betrieb unter Feuereinwirkung zu fördern, indem eine Wärmeisolierung zwischen dem äußeren Feuer und den darunterliegenden Teilen des Kabels aufrechterhalten wird; diese Möglichkeit ist jedoch bisher nicht vollständig realisiert worden, weil der verkohlte Mantel bricht und sich in relativ kurzer Zeit vom Kabel löst, und oftmals bevor die Kohlenbildung sich über die gesamte Dicke des Mantels ausgedehnt hat. Wenn dies geschieht, dann schützt die Kohle das Kabel nicht nur nicht länger, sondern es besteht die Gefahr, daß die freiliegenden bzw. ungeschützten vorgewärmten und unvollständig verkohlten Mantelfragmente schnell brennen, wodurch ein kurzzeitiger, lokal begrenzter Temperaturanstieg entsteht, der eine weitere Zerstörung des Kabelaufbaus bewirken kann.

Wir haben nun herausgefunden, daß durch Modifizieren des Kabelaufbaus der verkohlte Mantel für eine wesentlich längere Zeit in seiner Position verbleiben kann, was zu einer verlängerten Feuerbeständigkeit, einer geringeren Rauch- und Gaserzeugungsrate und (unter bestimmten Bedingungen) einer verringerten Flammenausbreitung führt.

US-A-4 659 871 beschreibt ein Kabel, in dem der Kern mit einem Mineralband vorzugsweise auf Glimmerbasis umwickelt und in einem Außenmantel mit einer rauch- und gashemmenden Zusammensetzung eingeschlossen ist.

US-A-3 602 636 und US-A-3 745 233 beschreiben Kabel, in denen ein Glasfaserband mit einem darüberliegenden Mantel durch einen Kleber verklebt ist, doch in beiden Fällen ist der Mantel nicht kohlebildend (noch ist seine Zusammensetzung als rauch- und gashemmend beschrieben), und der Kleber ist kein Schmelzkleber.

Erfindungsgemäß weist ein Kabel auf: einen Kern, der in einen Außenmantel mit einer rauch- und gashemmenden Zusammensetzung eingeschlossen ist, die eine Kohle mit einem Kohäsionsgrad bildet, wenn er unter Einwirkung eines äußeren Feuers brennt, und ein Band aus flexiblem mineralischen Material, das um den Kern gewickelt ist, und ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Schmelzkleber das Band mit dem Mantel verklebt.

Der Kern kann einen vollkommen herkömmlichen Aufbau und eine vollkommen herkömmliche Zusammensetzung haben und weist mindestens einen isolierten Leiter und/oder mindestens eine optische Faser auf; im Idealfall müßten im wesentlichen alle brennbaren Materialien im Kern rauch- und gashemmende Materialien sein, aber erhebliche Mengen von anderen Materialien mit relativ niedriger Feuergefahr (z.B. Polyethylen) sind möglicherweise akzeptabel. Verbindungen, die unter Feuereinwirkung große Gasmengen abgeben, werden am besten vermieden, und zwar wegen des Risikos der Erzeugung eines ausreichend großen Drukkes, der den Kabelaufbau zerstören kann. Der Kern kann einen Innenmantel oder eine Polster- bzw. Ausgleichsschicht aufweisen und weist oftmals eine Bewehrungsschicht aus Draht oder Metallband, gewöhnlich als Außenschicht des Kerns, auf.

Der Mantel kann irgendeine herkömmliche rauch- und gashemmende Zusammensetzung haben, vorausgesetzt, sie bildet Kohle mit einem Kohäsionsgrad.

Das Band ist vorzugsweise ein gewebtes Glasfaserband, aber nichtgewebte Glasfaserbänder oder andere flexible mineralische Bänder (z.B. Glimmerbänder mit oder ohne Glasfaserverstärkung) könnten vorzugsweise verwendet werden. Insbesondere wenn das Band dadurch ausgebildet wird, daß eine breitere Bahn geschlitzt wird, wird es vorzugsweise vorher (auf der Seite, die dem Kern am nächsten ist) mit einem Klebematerial beschichtet, um das Entweichen von faserigen oder anderen mineralischen Fragmenten zu verhindern. Rauch- und gashemmende Verbindungen zur Kabelherstellung sind als Klebematerialien geeignet.

Ein Schmelzkleber auf der Grundlage eines Ethylen/Vinylacetat-Polymers und eines klebrig machenden Harzes hat gute Ergebnisse gebracht.

Vorzugsweise wird der Kleber vorher auf das Band aufgebracht; er kann eine kontinuierliche Schicht bilden, aber eine diskontinuierliche Schicht (Streubeschichtung) wird bevorzugt, da sie das Risiko, während des Aufbringens Luft einzuschließen, möglicherweise verringert. Die Menge des Klebers sollte so klein sein, daß sie gerade noch ausreicht, eine im wesentlichen kontinuierliche Verbindung mit dem Mantel sicherzustellen.

Die Erfindung wird nachstehend weiter anhand von Beispielen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, von denen jede eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Aufbaus eines elektrischen Kabels ist.

Das Kabel gemäß Fig. 1 ist ein einadriges 6,35/11-kV- Stromkabel mit einem 500-mm²-Bündelleiter 1 mit einem halbleitendem Leiterschirm 2, einem vernetzten Polyethylendielektrikum 3 (radial 3,4 mm Nenndicke) und einem halbleitendem dielektrischen Schirm 3, auf dem ein Kupferbandschirm 5 und eine Polsterung 6 aus einem herkömmlichen Ethylen/Vinylacetat- Copolymer auf der Grundlage einer rauch- und gashemmenden Zusammensetzung aufgebracht ist; eine Schicht aus Aluminiumbewehrungsdrähten 7 vervollständigt den Kern des Kabels.

Erfindungsgemäß ist auf den Bewehrungsdrähten ein beschichtetes Glasfaserband 8 aufgebracht. Das Glassubstrat des Bandes hat eine Nenndicke von 0,039 mm und ist aus 157x125-E- Glasfasern pro Dezimeter gewebt, wobei sowohl der Kett- als auch der Schußfaden eine Feinheit von 34 Tex (34 g pro 1000 m) haben und mit einer herkömmlichen Größe behandelt werden, um die Adhäsion zu fördern. Eine Seite des Bandes wird durch Extrusion mit 40 g/m² der gleichen herkömmlichen rauch- und gashemmenden Verbindung beschichtet, wie sie für die Polsterschicht und die andere Seite verwendet wird, die mit 40 g/m² eines herkömmlichen Ethylen/Vinylacetat-Copolymer-Klebrigmacher-Schmelzklebers streubeschichtet ist. Das Band wird auf eine Breite von 50 mm zugeschnitten und wendelförmig auf den Kabelkern aufgebracht, mit der Kleberseite nach außen, wobei ein Drittel überlappt wird.

Auf das Band 8 wird durch Extrusion bei einer Temperatur von etwa 140 ºC (um den Kleber zu aktivieren) ein Mantel 9 mit der gleichen rauch- und gashemmenden Zusammensetzung aufgebracht, die für die Polsterschicht und für die Schicht auf dem Band verwendet wird, die eine kohlebildende Verbindung ist; der Mantel hat eine radiale Dicke von 2,52 mm, und das gesamte Kabel hat einen Nenndurchmesser von 51,1 mm.

Das Kabel in diesen Beispiel erfüllt voll und ganz die Anforderungen der IEC-Spezifikation 332, Kategorie A, während ein vergleichbares Kabel ohne die Bandschicht nur Kategorie B erfüllt.

Das Kabel gemäß Fig. 2 ist ein dreiadriges 22-kV-Kabel mit einem im allgemeinen entsprechenden Aufbau, und es werden die gleichen Bezugszeichen verwendet, um die entsprechenden Teile zu bezeichnen. Jeder der Leiter 1 hat einen Nennquerschnitt von 240 m² und besteht aus 60 Kupferdrähten, die jeweils einen Durchmesser von 2,33 mm haben; die Schirme 2 und 4 haben halbleitende Zusammensetzungen auf Polyurethanbasis mit 16 % (Gewichtsprozent) Ruß und haben eine radiale Nenndicke von 0,80 bzw. 1,0 mm und eine Isolierung 3 mit einer Polyethylenzusammensetzung mit dielektrischer Qualität; das Polyethylen in der Isolierung und beide Schirme ist durch eine herkömmliche Einstufen-Silanaushärttechnik vernetzt worden (GB 1 526 398). In diesem Beispiel ist auf jeden der dielektrischen Schirme 3 eine Schicht 10 aufgebracht, die aus 35 Kupferdrähten besteht, von denen jeder einen Durchmesser von 0,67 mm hat, und zwar rechtsdrehend mit einer Schlaglänge von 280 mm. Die drei Adern sind zusammen mit Propylengarn-Füllmaterialien 11 angeordnet, die eine Gesamtmasse von 0,749 kg/m Kabellänge aufweisen, und zwar rechtsdrehend mit einer Schlaglänge von 2140 mm. Der die resultierende Nenngröße aufweisende kreisförmige Aufbau ist von einem Nylongewebeband 12 mit einer Dicke von etwa 0,2 mm umschlossen. Darüber ist die Polsterschicht 60 mit der gleichen Zusammensetzung wie im ersten Beispiel bis zu einer radialen Nenndicke von 2,0 mm und einem Gesamtnenndurchmesser von 80,2 mm aufgebracht. Das Kabel ist mit 75 galvanisierten Stahldrähten 7 bewährt, jeder 3,15 mm im Durchmesser, und zwar linksdrehend mit einer Schlaglänge von 670 mm aufgebracht, auf denen die gleiche Art des beschichteten Glasfaserbandes aufgebracht ist, wie es im ersten Beispiel verwendet wird; in diesem Fall ist das Band auf eine Breite von 60 mm zugeschnitten und rechtsdrehend mit einer Überlappung von 10 mm aufgebracht. Der Mantel 9 hat wiederum die gleiche Zusammensetzung wie die Polsterschicht 6 und hat eine radiale Nenndicke von 3,8 mm, wobei ein Kabel insgesamt einen Nenndurchmesser von 94,5 mm hat.

Bei einer Prüfung nach dem Standard BS6724, Anhang F ergab sich bei diesem Kabel ein A&sub0;-Wert von 1,13; ein ansonsten identisches Kabel, das ohne Kleberbeschichtung auf der Außenseite des Glasfaserkabels hergestellt worden ist, ergab einen Wert von 2,40.


Anspruch[de]

1. Kabel mit einem Kern (1-7), der vom einen Außenmantel (9) mit einer rauchhemmenden Zusammensetzung umschlossen ist, der beim Verbrennen unter Einwirkung eines äußeren Feuers eine Kohle mit einem Kohäsionsgrad bildet, mit einem Band (8) aus flexiblem mineralischen Material, das um den Kern gewikkelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schmelzkleber das Band (8) mit dem Mantel (9) verklebt.

2. Kabel nach Anspruch 1, bei dem der Kern eine Bewehrungsschicht (7) aus Draht- oder Metallband als dessen Außenschicht aufweist.

3. Kabel nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Band (8) ein gewebtes Glasfaserband ist.

4. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Band (8) auf der Seite, die dem Kern am nächsten aufgebracht wird, mit einem Klebmaterial vorbeschichtet ist, um den Austritt von Fasern oder anderen mineralischen Fragmenten zu verhindern.

5. Kabel nach Anspruch 4, bei dem das Klebmaterial eine rauchhemmende Zusammensetzung aufweist.

6. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Kleber ein Heiß-Schmelzkleber auf der Grundlage eines Ethylen/Vinylacetet-Copolymers und eines klebrig machenden Harzes ist.

7. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die rauchhemmende Zusammensetzung auf einem Ethylen/Vinylacetet- Copolymer beruht und der Kleber ein Heiß-Schmelzkleber auf der Grundlage eines Ethylen/Vinylacetet-Copolymers und eines klebrig machenden Harzes ist.







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