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Dokumentenidentifikation DE69316289T2 30.07.1998
EP-Veröffentlichungsnummer 0586058
Titel Mehrschichtiges Hochenergiekabel mit relativ zu den benachbarten Schichten beweglicher Metallabschirmung
Anmelder Pirelli Cable Corp., Lexington, S.C., US
Erfinder Marin, Carlo, Greenwood, SC 29649, US;
Marciano-Agostinelli, Fabrizio, Columbia, South Carolina 29223, US;
dePratter, Paul K., Greenwood, South Carolina 29646, US;
Kuchta, Frank L., Greenwood, South Carolina 29646, US
Vertreter Dr. A. v. Füner, Dipl.-Ing. D. Ebbinghaus, Dr. Ing. D. Finck, Dipl.-Ing. C. Hano, Patentanwälte, 81541 München
DE-Aktenzeichen 69316289
Vertragsstaaten DE, ES, FR, GB, IT
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 07.07.1993
EP-Aktenzeichen 933053373
EP-Offenlegungsdatum 09.03.1994
EP date of grant 14.01.1998
Veröffentlichungstag im Patentblatt 30.07.1998
IPC-Hauptklasse H01B 7/34
IPC-Nebenklasse H01B 7/28   

Beschreibung[de]

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Starkstromkabel, welches eine öffnungsfreie Metallabschirmung, die von einem Metallband (gewellt oder glatt) mit überlappenden Randabschnitten gebildet wird, dazwischen einen Mantel und einen Kern des Kabels aufweist.

Starkstromkabel mit einem in Längsrichtung gefalteten, gewellten oder glatten metallischen Abschirmungsband mit überlappenden Randabschnitten oder aneinanderstoßenden oder im wesentlichen aneinanderstoßenden Randflächen sind im Stand der Technik bekannt. Siehe beispielsweise US-Pat. 3,651,244, 3,943,271 und 4,130,450. Solche Kabel haben einen aus Schlitzen bestehenden zentralen Leiter mit einer halbleitenden Abschirmung darum herum, die von einer Isolierschicht abgedeckt ist. Eine Isolierabschirmung in Form einer halbleitenden Schicht ist um die Isolierung herum und ein in Längsrichtung gefaltetes, glattes oder gewelltes metallisches Band ist um die Isolierabschirmung herum vorgesehen. Um das metallische Band herum ist ein Schutzmantel angeordnet.

Im Stand der Technik ist auch bekannt, daß, wenn die Isolierung solcher Kabel Feuchtigkeit ausgesetzt wird, in Verbindung mit hohen elektrischen Spannungen und hohen Temperaturen "elektrochemische Bäume", auf die gewöhnlich auch als "Wasserbäume" Bezug genommen wird, in der Isolierung gebildet werden, was zu einem frühzeitigen Kabeldefekt führen kann.

Es ist bekannt, daß das Einführen eines Dichtungsmaterials zwischen die Litzen des Leiters und zwischen die Isolierabschirmung und das metallische abschirmende Band das Längsvordringen von Wasser in dem Kabelaufbau unterbindet oder auf ein Minimum reduziert. Siehe US-Pat. 3,943,271 und 4,130,450.

Man hat jedoch ermittelt, daß das bloße Einführen eines Dichtungsmittels in solche Räume nicht vollständig zufriedenstellend ist, wenn das Dichtungsmittel bloß eine Asphalt-/ Kautschukmischung oder eine Polyestermischung ist, die nicht wasserquellfähig ist.

Beispielsweise können Hohlräume in dem Dichtungsmittel während seines Aufbringens oder dann gebildet werden, wenn das Kabel zufällig durchbohrt wird. Außerdem haben die Komponenten eines solchen Kabels, die aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sind, unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten, und die Komponenten unterliegen unterschiedlichen oder sich ändernden Temperaturen während der Herstellung, der Lagerung und/oder des Betriebs des Kabels, was zur Bildung von Hohlräumen führen kann.

Wenn die Randabschnitte des metallischen Abschirmungsbandes überlappen, ist zudem ein kleiner Raum zwischen dem überlappenden Band und der Isolationsabschirmung angrenzend an den Rand des darunterliegenden Bands vorhanden, und es können einige Räume zwischen den überlappenden Randabschnitten des Bandes vorliegen. Wenn das Band gewellt ist, gibt es Räume zwischen den Buckeln der Wellungen und der Isolationsabschirmung. Solche Räume können mit dem Dichtungsmittel, wenn es aufgebracht wird, nicht vollständig gefüllt werden, auch selbst wenn sie gefüllt sind, können sich in solchen Räumen Hohlräume entwickeln, wenn das Kabel oder seine Komponenten, Temperaturänderungen, einer Expansion oder einer Biegung ausgesetzt wird/werden.

Derartige Hohlräume bilden Stellen für das Zurückhalten von Feuchtigkeit, was die Bildung der schädlichen "elektrochemischen Bäume" in der Kabelisolation verursachen kann, und die herkömmlichen Dichtungsmittel, die in den Kabeln verwendet werden, die physikalisch von Wasser unbeeinflußt bleiben, können solche Hohlräume nicht beseitigen.

Ein Fortschritt zur Beseitigung des Problems der Fortpflanzung von Feuchte in Längsrichtung wurde durch Einschließen eines wasserquellfähigen Materials in dem Dichtungsmittel und an den überlappenden Abschnitten des Metallabschirmungsbandes gemacht. Siehe beispielsweise US-Patente 4,963,695 und 5,010,209. Obwohl solche Anstrengungen zu verbesserten Ergebnissen führten, können noch Probleme hinsichtlich des Eindringens von Feuchte an den überlappenden Abschnitten des Metallabschirmungsbandes aufgrund der Tatsache bestehen, daß sich in Betrieb die Kabeltemperatur abhängig von dem Strom ändern kann, der von dem Kabelleiter transportiert wird, beispielsweise von Umgebungstemperatur auf eine Leitertemperatur von 130ºC, was bedeutet, daß die Komponenten des Kabels sich ausdehnen und zusammenziehen. Die Expansionskoeffizienten der Materialien benachbarter Kabelschichten können jedoch unterschiedlich sein. Beispielsweise kann der Volumenexpansionskoeffizient der isolierenden oder halbleitenden Materialien das Dreißigfache des Expansionskoeffizienten des Metalls sein, das gewöhnlich für die Metallabschirmung verwendet wird, beispielsweise Kupfer oder Aluminium. Die Schichten expandieren deshalb mit unterschiedlichen Raten, und wenn die Metallabschirmung eingeschnürt ist, kann sie sich krümmen und/oder nicht zu ihrer Ausgangsgröße zurückkehren, wenn sie sich nach dem Erwärmen abkühlt, wodurch Hohlräume verbleiben, die für die elektrischen Eigenschaften des Kabels schädlich sind.

Das US-Patent 3,943,271 schlägt zur Überwindung des Problems des möglichen Bruchs an der Metallabschirmung vor, die überlappenden Randabschnitte der Metallabschirmung nicht miteinander zu verbinden und den Innenraum des Kabels mit einem Dichtungsmittel zu fluten. Ein solcher Aufbau verhindert jedoch nicht, daß Feuchte in das Innere der Metallabschirmung aufgrund von Spalten oder Kanälen eintritt, die zwischen den sich überlappenden Randabschnitten bei Temperaturzyklen des Kabels erzeugt werden.

Das US-Patent 4,145,567, das zwei Erfinder nennt, die in dem US-Patent 3,943,271 genannt sind, offenbart eine Verbesserung gegenüber dem Aufbau in dem letzteren Patent, wobei erkannt wurde, daß der Aufbau, der in dem Patent 3,943,271 geoffenbart ist, keine vollständige Lösung für die Probleme der Expansion und des Feuchteeintritts gibt. Bei dem Kabelaufbau, wie er in dem Patent 4,145,567 beschrieben ist, sind die überlappenden Randabschnitte miteinander, beispielsweise durch ein Lötmittel, durch Schweißen, durch Epoxyharz usw., so verbunden, daß sie sich bezüglich einander nicht bewegen können, und dem Expansionsproblem wird durch eine abfedernde Schicht zwischen dem Kabelkern und der Metallabschirmung begegnet. Der Mantel haftet jedoch an der Metallabschirmung, was die Expansion der Metallabschirmung entweder beschränkt oder zu einem Brechen der Verbindung bei einem Temperaturzyklus aufgrund der Expansion des Kerns führt. Das Patent erkennt auch Probleme mit einem Verwerfen der Metallabschirmung nicht, wenn die sich überlappenden Ränder des Metallbandes sich bezüglich einander nicht bewegen können.

Die während der Prüfung dieser Anmeldung zitierte DE-A-2732652 offenbart ein Starkstromkabel, welches eine öffnungsfreie Metallabschirmung zwischen einem Mantel und einem einen Leiter einschließenden Kern des Kabels aufweist und von einem Metallband mit überlappenden Randabschnitten gebildet wird, die mit einem Klebstoff verbunden sind, der eine Relativbewegung der Abschnitte als Ergebnis der Wärme zuläßt, die erzeugt wird, wenn das Kabel unter voller Belastung steht oder kurzgeschlossen wird, während die Verbindung zwischen den Randabschnitten aufrechterhalten wird. Die Metallabschirmung ist mit dem Kern mit dem gleichen Klebstoff haftend verbunden, was als Ergebnis seiner Flexibilität oder Elastizität eine Relativbewegung zwischen der Abschirmung und dem Kern auf eine relative Expansion infolge einer solchen Wärme zuläßt und dazu führt, daß sich die Abschirmung mit dem Kern zusammenzieht, wenn sich der Kern zusammenzieht. Die Abschirmung ist mit dem Mantel durch einen anderen Klebstoff verbunden, der zur Reduzierung der Kosten durch ein Dichtungsmaterial auf Asphaltbasis ausgetauscht werden kann.

Die vorliegende Erfindung stellt ein Starkstromkabel bereit, das eine öffnungsfreie Metallabschirmung zwischen einem Mantel und einem einen Leiter aufweisenden Kern des Kabels hat und von einem Metallband mit überlappenden Randabschnitten gebildet wird, die mit einem Klebstoff verbunden sind, der eine Relativbewegung der Abschnitte zuläßt, ohne dazwischen einen Fluidkanal zu verursachen, wenn das Kabel wiederholten Temperaturänderungen ausgesetzt ist, die Leiter-Temperaturänderungen von etwa 20ºC bis etwa 130ºC entsprechen, wobei eine Bewegung der Abschirmung bezüglich des Kerns und des Mantels bei Expansion und Kontraktion der Abschirmung, wenn das Kabel solchen Temperaturänderungen ausgesetzt ist, nicht wesentlich beschränkt ist, ausgenommen durch Reibung.

Es kann ein gegen Wasser dichtendes Material zwischen der Metallabschirmung und dem Kern und/oder zwischen der Metallabschirmung und dem Mantel vorhanden sein.

Vorzugsweise hat die Mantelabschirmung keine Bindung mit dem Mantel, wodurch der Mantel leicht an der Mantelabschirmung herum abgestreift werden kann.

Der Kern hat vorzugsweise auch eine halbleitende Isolierabschirmschicht an seinem äußeren Umfang, und die Metallabschirmung hat keine Bindung mit der Schicht.

Das Kabel kann weiterhin eine dämpfende Schicht oder wasserquellfähige Teilchen zwischen dem Kern und der Metallabschirmung aufweisen. Wenn dies der Fall ist, kann die dämpfende Schicht eine Schicht eines Bandes aufweisen, das ein wasserquellfähiges Material enthält.

Vorzugsweise ist die Metallabschirmung blank und besteht aus Kupfer, Aluminium oder Stahl.

Alle sonstigen Leerräume in dem Mantel sind vorzugsweise mit wasserquell fähigem Dichtungsmaterial gefüllt.

Der Klebstoff bleibt vorzugsweise unbeschädigt und kehrt im wesentlichen in die Form zurück, die er vor dem Erhitzen hatte, wenn das Kabel auf etwa 20ºC nach dem Erhitzen auf eine Temperatur abgekühlt wird, die einer Leitertemperatur von etwa 130ºC entspricht. Dieser Klebstoff kann ein Heißkleber mit einem Erweichungspunkt ohne Schmelzen von 80ºC Minimum sein.

Der Klebstoff kann ein Heißkleber sein, der eine vorher festgelegte Erweichungstemperatur und eine Aufbringtemperatur hat, die höher als die vorher festgelegte Erweichungstemperatur und höher als die höchste Temperatur der wiederholten Temperaturänderungen ist.

Der Klebstoff kann auch eine Erweichungstemperatur im Bereich der Temperaturen der wiederholten Temperaturänderungen und eine Schmelztemperatur sowie eine Aufbringtemperatur haben, die über diesem Temperaturbereich liegt.

Damit die Erfindung gut verstanden werden kann, werden nun zwei Ausführungsformen, die nur beispielsweise angegeben werden, unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht senkrecht zur Längsachse des Kabels einer Ausführungsform des Kabels der Erfindung ist, und

Fig. 2 ähnlich zu Fig. 1 ist und eine weitere Ausführungsform der Erfindung darstellt.

Die Ausführungen werden nun in Verbindung mit einer Metallabschirmung beschrieben, die durch Längsfalten eines Metallbandes um einen Kabelkern herum gebildet wird, wobei sich die Bandränder insgesamt parallel zur Längsachse des Kerns erstrecken, es ist jedoch klar, daß die Bandränder unterschiedlich ausgerichtet sein können. In jedem Fall sind die Randabschnitte des Bandes überlappend vorgesehen.

Fig. 1 entspricht Fig. 5 des US-Patents 4,963,695, wobei jedoch anstelle von wasserquellfähigen Teilchen zwischen den Randabschnitten 1 und 2 der Metallabschirmung 3 die Randabschnitte 1 und 2 des die Abschirmung bildenden Metallbandes miteinander durch einen Klebstoff verbunden sind, der es ermöglicht, daß sich die Randabschnitte 1 und 2 relativ zueinander bewegen, wenn sich die Temperatur der Leiter 5 von Umgebungstemperatur, beispielsweise 20ºC, auf die Temperatur ändert, die sie im Betrieb und unter Notfall- oder Überlastbedingungen, beispielsweise 130ºC, ohne Brechen der Bindung zwischen dem Klebstoff 4 und den überlappenden Randabschnitten 1 und 2 erreichen, oder daß sich Durchgänge oder Kanäle in dem Klebstoff 4 bilden, die es der Feuchte erlauben, von außerhalb der Abschirmung 3 zu deren Inneren zu gelangen.

Der Kern des Kabels hat Leiterlitzen 5, bei denen es sich um Kupfer- oder Aluminiumdrähte handeln kann, die verseilt sind und in leitendem Kontakt miteinander stehen. Bei der bevorzugten Ausführung sind alle Räume zwischen oder um die Leiterlitzen 5 herum mit einer Dichtungsmasse 6 der in dem US-Patent 4,703,132 beschriebenen Art oder mit wasserquellfähigen Teilchen gefüllt, um die axiale Wanderung der Feuchte aufzuhalten.

Die Leiterlitzen 5 und die Dichtungsmasse 6 sind von einer Leiterspannungssteuerungsschicht 7 aus halbleitendem polymeren Material umschlossen, und die Schicht 7 ist von einer Schicht 8 aus einer Polymerisolation umschlossen. Die Isolationsschicht 8 ist von einer Isolationsspannungssteuerschicht 9 aus halbleitendem polymeren Material an dem äußeren Umfang des Kerns umschlossen.

Die Metallabschirmung 3 steht mit der Isolationsspannungssteuerungsschicht 9 mit Ausnahme von dem Raum angrenzend an das Ende des inneren Abschnitts 1 in Kontakt, der vorzugsweise mit einer gegen Wasser abdichtenden Masse oder einem wasserquellfähigen Material 10 der in der US-A-4,703,132 bzw. in der US-A-4,963,695 beschriebenen Art gefüllt ist, um eine axiale Wanderung der Feuchte zu unterbinden. Die Metallabschirmung 3 ist jedoch nicht mit der Schicht 9 verbunden.

Wie nachstehend beschrieben wird, kann eine dämpfende Schicht der in der US-A-4,145,567 beschriebenen Art zwischen die Metallabschirmung 3 und die Isolationsspannungssteuerschicht 9 eingeschlossen werden, wobei in diesem Fall die Abdichtungsmasse oder die wasserquellfähigen Teilchen 10 nicht erforderlich sein können. Die Metallabschirmung kann sich frei bezüglich einer solchen dämpfenden Schicht bewegen.

Die in Fig. 1 gezeigte Ausführung hat eine dichtende Masse oder wasserquellfähige Teilchen 11 der vorher genannten Art zwischen der Metallabschirmung 3 und einem Mantel 12 aus polymerem Material. Wenn die fließfähige oder abdichtende Masse oder wasserquellfähige Teilchen, wie vorstehend beschrieben, vorgesehen sind, kann sich die Metallabschirmung 3 frei bezüglich des Mantels 12 bewegen. Die Schicht 11 kann jedoch weggelassen werden, da die Metallabschirmung 3 für Feuchte undurchlässig ist, in diesem Fall ist die Abschirmung 3 jedoch nicht mit dem Mantel 12 verbunden und kann sich frei zu ihm bewegen, auch wenn sie miteinander in Kontakt stehen.

Eine weitere Ausführung der Erfindung ist in Fig. 2 dargestellt, in der die Bezugszeichen, welche die gleichen Teile bezeichnen, die gleichen sind wie diejenigen in Fig. 1. Die in Fig. 2 gezeigte Ausführung unterscheidet sich von der in Fig. 1 gezeigten Ausführung durch die Weglassung der Dichtungsmasse oder der wasserquellfähigen Teilchen 10, die Weglassung der Dichtungsmasse oder der wasserquellfähigen Teilchen 11, die Hinzufügung einer fakultaktiven Isolierschicht 8a und die Hinzufügung einer dämpfenden Schicht 13 zwischen der Metallabschirmung 3 und der Isolationsspannungssteuerschicht 9 an dem äußeren Umfang des Kerns.

Die dämpfende Schicht 13 kann eine Schicht der in dem US-Patent 4,145,567 beschriebenen Art sein.

Bei jeder der Ausführungen der Erfindung ist eine Bewegung der Metallabschirmung 3 bezüglich der Isolationsabschirmungs schicht 9 des Kerns und dem Mantel 12 bei Expansion und Kontraktion der Abschirmung, wenn das Kabel wiederholten Temperaturänderungen entsprechend Leitertemperaturänderungen von etwa 20ºC auf etwa 130ºC ausgesetzt wird, nicht merklich beschränkt, ausgenommen durch Reibung. Insbesondere wird kein Klebstoff verwendet, um die Metallabschirmung 3 an der Schicht 9 und dem Mantel 12 haftend zu befestigen, und die Materialien der Abschirmung 3, der Schicht 9 und des Mantels 12 sind so beschaffen, daß sie nicht an der Abschirmung 3 haften. Kunststoffe, wie Polyethylen und bestimmte andere Materialien, wie sie normalerweise für den Mantel 12 und die Isolierabschirmschicht 9 verwendet werden, haften nicht an blankem Kupfer, Aluminium oder Stahl. Somit wird eine Metallabschirmung 3 aus blankem Kupfer, Aluminium oder Stahl bezüglich einer Bewegung relativ zur Schicht 9 und dem Mantel 12 nur durch Reibung zwischen der Metallabschirmung 3 und der Schicht 9 und dem Mantel 12 beeinträchtigt, die nicht ausreicht, um eine Bewegung der Metallabschirmung 3 bezüglich der Schicht 9 und dem Mantel 12 bei den oben erwähnten Temperaturzyklen zu unterbinden, während das Metallband, welches die Metallabschirmung bildet, blankes Kupfer, Aluminium oder Stahl ist, das/der nicht an den Materialien der benachbarten Schichten des Kabels haftet. Das Metallband kann mit einem Material beschichtet sein, das nicht an den angrenzenden Schichten haftet oder das nicht an dem Metallabschirmungsband haftet. Eine solche Relativbewegung der Abschirmung 3 und der Schicht 9 und des Mantels 12 wird ebenfalls nicht merklich beeinträchtigt, wenn eine Dichtungsmasse zwischen der Abschirmung 3 und dem Mantel als Schicht 11 oder zwischen der Abschirmung 3 und den Schichten 9 bei 10 angeordnet ist. Es gibt deshalb kein Verwerfen oder andere unerwünschte Anomalien des gewählten Metalls, die durch eine solche Einschränkung verursacht würden, wenn die Temperatur ansteigt, und die Metallabschirmung 3 kann in ihre Ursprungsgröße und -form zurückkehren, wenn sich das Kabel abkühlt. Außerdem gibt es kein Brechen oder Reißen des Mantels 12.

Ein wesentlicher Aspekt ist die Auswahl des Klebstoffs 4, der dazu verwendet wird, die überlappenden Randabschnitte 1 und 2 der Abschirmung 3 miteinander zu verbinden. Die Verwendung von Epoxyharzen, Lötmitteln, Verschweißen und ähnlichen Bindungen ist unzureichend, da die Verbindung entweder zu stark ist, was ein Verwerfen usw. der Abschirmung 3 oder Brechen unter den Kräften bedingt, die mit der thermischen Expansion der Abschirmung 3 und/oder den Kräften einhergehen, die darauf durch die Schichten in der Abschirmung 3 ausgeübt werden, die viel höhere Ausdehnungskoeffizienten haben, beispielsweise 30mal höher. Wenn das Bindematerial bricht, bildet es außerdem Feuchtekanäle, die sich von außerhalb der Abschirmung 3 zu ihrem Inneren erstrecken und somit die Wasserdichtheit des Kabelaufbaus hinfällig machen.

Klebstoffe, die ohne Reißen kleinen Kräften widerstehen können, beispielsweise den Kräften, wenn der Temperaturbereich merklich kleiner als der normale Kabelbetriebsbereich ist, und die ermöglichen, daß sich die Randabschnitte 1 und 2 relativ zueinander bewegen, sind für die gewünschten Verbindungszwecke nicht geeignet, da sie reißen und/oder sich dehnen, ohne in ihren Ausgangszustand zurückzukehren, wenn das Kabel einer Erwärmung von etwa 20ºC auf 90ºC oder auf 110ºC unterworfen und dann abgekühlt wird.

Die Randabschnitte 1 und 2 sind miteinander durch einen Klebstoff verbunden, der so ausgewählt ist, daß sich die Randabschnitte 1 und 2 bezüglich einander bei einem Temperaturzyklus des Kabels in einem Bereich, der einem Leitertemperaturbereich von etwa 20ºC bis etwa 130ºC entspricht, bewegen können, der nicht bricht oder zur Bildung von Feuchtekanälen in ihm mit einem solchen Zyklus gebracht wird, der intakt bleibt und der im wesentlichen zu der Form zurückkehrt, die er vor dem Erhitzen hatte, wenn das Kabel auf etwa 20ºC nach dem Erhitzen abgekühlt wird, und der kein Dehnen der Metallabschirmung verursacht. Der Klebstoff muß solche Eigenschaften bei zahlreichen Temperaturzyklen haben, d.h. von der niedrigsten bis zur höchsten Temperatur und umgekehrt, beispielsweise wenigstens 14 Zyklen an jedem Tag.

Ein weiterer Vorteil der dargestellten Ausführung besteht darin, daß, weil keine Bindung zwischen der Metallabschirmung 3 und dem angrenzenden Mantel 12 und der isolierenden Abschirmschicht 9 am äußeren Umfang des Kerns vorhanden ist, der Mantel 12 leicht von der Metallabschirmung 3 und die Metallabschirmung 3 leicht von dem Kabelkern abgestreift werden können.

Obwohl andere Klebstoffe geeignet sein können, haben wir gefunden, daß Heißkleber, die elastomere Eigenschaften bei Zimmertemperatur haben und dann in der Elastizität bei steigender Temperatur zunehmen, besonders geeignet sind.

Wir haben gefunden, daß die Minimalanforderungen für Heißkleber die folgenden sind:

Viskosität: 2000 mPa.s (Millipascal-Sekunden) Minimum bei 175ºC geprüft nach ASTM D3236

Reißfestigkeit 300 psi Minimum bei Zimmertemperatur (1 psi 6900 Pa)

Dehnung: 250% Minimum bei Zimmertemperatur

Erweichungspunkt ohne Schmelzen: Minimum 80ºC

Aufbringtemperatur: über 130ºC

Andere Eigenschaften müssen auffallweiser Basis ermittelt werden. Beispielsweise kann ein Heißkleber mit hoher Festigkeit und Dehnung eine niedrige Streckgrenze und einen niedrigen Modul erfordern, während ein Heißkleber mit niedriger Reißfestigkeit und Dehnung eine hohe Streckgrenze und einen hohen Modul erfordern kann. Heißkleber mit einem Erweichungspunkt über 115ºC würden erwünscht sein für einen niedrigen Schermodul, um eine Expansion ohne Reißen zu ermöglichen, während ein Heißkleber mit einem Erweichungspunkt unter 115ºC erwünscht sein würde für einen hohen Schermodul und eine hohe Viskosität erfordern kann, um das Fließpotential zu verringern.

Klebstoffe, die solchen Anforderungen genügen, können aus thermoplastischen polymeren Klebstoffen ausgewählt werden, beispielseise Polyamidpolyestern, Poylethylenvinylacetat, Polyolefinen und Mischungen solcher Klebstoffe.

Ein bevorzugter Heißkleber, der unter dem Handelsnamen MACROMELT TPX-20-230 von der Henkel Corporation, South Kensington Road, Kankakee, I11. verkauft wird, hat einen Erweichungspunkt von etwa 115ºC.

Ein anderer zufriedenstellender Heißkleber ist MACROMELT TPX 20-233, der von der Henkel Corporation verkauft wird und die folgenden Eigenschaften hat:

Erweichungspunkt: annähernd 140ºC,

Aufbringtemperatur: 180 bis 210ºC.

Andere zufriedenstellende Klebstoffe, die verwendet werden können, sind MACROMELT Q3265, MACROMELT 6300 und MACROMELT 6245 sowie ein Klebstoff, der unter dem Handelsnamen NUMEL von der Baychem Inc., 1960 West, Houston, Texas verkauft wird und die folgenden Eigenschaften hat:

Obwohl Heißkleber, die in dem Temperaturbereich erweichen, dem die Abschirmung 3 ausgesetzt wird, also Heißkleber mit einem Erweichungspunkt über 115ºC, zufriedenstellend eingesetzt werden, dehnt sich der Klebstoff ohne Reißen oder Abschälen von der Abschirmung.

Heißkleber mit einem Erweichungspunkt unter 115ºC sind zufriedenstellend, solange sie nicht fließen und die Integrität der Überlappung zerstören. Insgesamt ist ein Erweichungspunkt bis hinab zu 80ºC akzeptabel, wenn die Schmelztemperatur über dem Betriebstemperaturbereich liegt. Außerdem sind 80ºC die maximale Normalbetriebstemperatur, der die Abschirmung ausgesetzt wird.

Im Falle, daß eine dämpfende Schicht 13, wie oben beschrieben, verwendet wird, wird ein Klebstoff der beschriebenen Art verwendet, dessen geforderte Eigenschaften jedoch weniger bindend sind, da die Verbindung zwischen den Randabschnitten 1 und 2 nicht Kräften ausgesetzt wird, die so groß sind wie diejenigen, die auftreten, wenn die dämpfende Schicht 13 weggelassen wird. Obwohl die dämpfende Schicht über die isolierende Abschirmschicht 9 extrudiert werden kann, kann sie auch als ein wendelförmig gewickeltes oder in Längsrichtung gefaltetes Band mit oder ohne Überlappung aufgebracht werden. Gewünschtenfalls kann die dämpfende Schicht 13 ein wasserquellfähiges Band bekannter Art oder ein wasserquellfähiges Pulver der vorstehend beschriebenen Art anstelle eines geschäumten Kunststoffs sein.

Obwohl bevorzugte Ausführungen der vorliegenden Erfindung beschrieben und dargestellt worden sind, ist für den Fachmann offensichtlich, daß verschiedene Modifikationen vorgenommen werden können, ohne den Rahmen der Ansprüche zu verlassen.


Anspruch[de]

1. Starkstromkabel, welches eine öffnungsfreie Metallabschirmung (3) zwischen einem Mantel (12) und einem einen Leiter aufweisenden Kern des Kabels hat und von einem Metallband mit überlappenden Randabschnitten (1,2) gebildet wird, die mit einem Klebstoff (4) verbunden sind, der eine Relativbewegung der Abschnitte zuläßt, ohne dazwischen einen Fluidkanal zu verursachen, wenn das Kabel wiederholten Temperaturänderungen ausgesetzt ist, die Leitertemperaturänderungen von etwa 20ºC bis etwa 130ºC entsprechen, wobei eine Bewegung der Abschirmung bezüglich des Kerns und des Mantels bei Expansion und Kontraktion der Abschirmung, wenn das Kabel solchen Temperaturänderungen ausgesetzt ist, nicht wesentlich beschränkt ist, ausgenommen durch Reibung.

2. Starkstromkabel nach Anspruch 1, bei welchem ein gegen Wasser dichtendes Material (10,11) zwischen der Metallabschirmung (3) und dem Kern und/oder zwischen der Metallabschirmung (3) und dem Mantel (12) vorhanden ist.

3. Starkstromkabel nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die Metallabschirmung (3) keine Bindung mit dem Mantel (12) hat, wodurch der Mantel leicht an der Metallabschirmung herum abgestreift werden kann.

4. Starkstromkabel nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei welchem der Kern eine halbleitende Isolierabschirmschicht (9) an seinem äußeren Umfang aufweist und die Metallabschirmung keine Bindung mit der Schicht (9) hat.

5. Starkstromkabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches weiterhin zwischen dem Kern und der Metallabschirmung eine dämpfende Schicht (13) hat.

6. Starkstromkabel nach Anspruch 5, bei welchem die dämpfende Schicht (13) eine Schicht eines Bandes ist, das ein wasserquellfähiges Material enthält.

74 Starkstromkabel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, welches weiterhin wasserquellfähige Teilchen (10) zwischen dem Kern und der Metallabschirmung (13) aufweist.

8. Starkstromkabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Metallabschirmung (3) blank ist und aus Kupfer, Aluminium oder Stahl besteht.

9. Starkstromkabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem alle sonstigen Leerräume in dem Mantel mit wasserquellfähigem Material gefüllt sind.

10. Starkstromkabel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welchem der Klebstoff unbeschädigt bleibt und im wesentlichen in die Form zurückkehrt, die er vor dem Erhitzen hatte, wenn das Kabel auf etwa 20ºC nach dem Erhitzen auf eine Temperatur abgekühlt wird, die einer Leitertemperatur von etwa 130ºC entspricht.

11. Starkstromkabel nach Anspruch 10, bei welchem der Klebstoff ein Heißkleber mit einem Erweichungspunkt ohne Schmelzen von 80ºC Minimum ist.

12. Starkstromkabel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welchem der Klebstoff ein Heißkleber ist, der eine vorher festgelegte Erweichungstemperatur und eine Aufbringtemperatur hat, die höher als die vorher festgelegte Erweichungstemperatur und höher als die höchste Temperatur der wiederholten Temperaturänderungen ist.

13. Starkstromkabel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welchem der Klebstoff eine Erweichungstemperatur im Bereich der Temperaturen der wiederholten Temperaturänderungen und eine Schmelztemperatur sowie eine Aufbringtemperatur hat, die über diesem Temperaturbereich liegt.

14. Starkstromkabel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welchem der Klebstoff die folgenden Eigenschaften hat:

Viskosität: Min. 2000 mPas bei 175ºC

Reißfestigkkeit: Min. 300 psi (2.07 x 10&sup6; Pa) bei 25ºC

Dehnung: Min. 250% bei 25ºC

Erweichungspunkt

ohne Schmelzen: Min. 80ºC

Aufbringtemperatur: wenigstens 130ºC

15. Starkstromkabel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welchem der Klebstoff die folgenden Eigenschaften hat:

Viskosität: Min. 2000 mPas bei 175ºC

Reißfestigkeit: Min. 300 psi (2.07 x 10&sup6; Pa) bei 25ºC

Erweichungspunkt

ohne Schmelzen: 80ºC bis 205ºC

Aufbringtemperatur: 130ºC bis 265ºC







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