CH586454A5 - Heat resistant flexible power cable with tough sheathing - for safe connection on vehicles and boats - Google Patents

Description

  
 



   An Kabel für elektrische Leitungen in Schienenfahrzeugen und Schiffen werden höhere Anforderungen gestellt als an die normalerweise für Installationen verwendeten Kabel.



  Die Kabel müssen gegen Öle, wie Dieselöle, Transformatorenöle oder Schmieröle, beständig sein. Die Isolationen der Kabel dürfen unter dem Druck einer Bride oder einer Anschlussklemme bei den hohen Temperaturen, die in der Nähe der Maschinen bzw. Motoren erreicht werden, nicht wegfliessen oder sich stark deformieren. Die auftretenden grossen Überlastungen stellen hohe Anforderungen an die thermische Dauerbeständigkeit der Isoliermaterialien und an die Temperaturunabhängigkeit ihrer Eigenschaften, z. B. der elektrischen Durchschlagfestigkeit und der mechanischen Eigenschaften.



   Die Betriebssicherheit ist im Hinblick auf die Menschen und wertvollen Ladungen, die von Transportfahrzeugen und Schiffen befördert werden, von überragender Bedeutung.



  Die in diesen Beförderungsmitteln verwendeten Kabel sollen nicht brennbar sein, damit sie auch im Falle eines Brandes in ihrer Umgebung ihre Aufgabe erfüllen.



   Da der Raum in Triebfahrzeugen und in Schiffen knapp ist, ist die Verwendung eines Kabels um so vorteilhafter, je weniger Raum es beansprucht. Je kleiner der Durchmesser eines Kabels für einen bestimmten Zweck gehalten werden kann, desto günstiger ist seine Verlegung. Ferner ist die Biegsamkeit eines Kabels für die Montage wichtig, da es ohne Verwendung von Spezialmaschinen um relativ kleine Radien gebogen werden können muss. Die Biegsamkeit wird durch eine geringe Dicke der Isolation begünstigt; es ist besonders vorteilhaft, wenn bestimmte Schichten innerhalb der Isolation aneinander vorbeigleiten können.



   Elektrische Kabel für Eisenbahnfahrzeuge müssen noch bei Temperaturen von -30   "C    betriebstüchtig sein und dürfen auch bei so tiefen Temperaturen an Biegungsstellen nicht rissig werden. Bei Kabeln für Schiffe werden hingegen an die Feuchtigkeitsbeständigkeit hohe Anforderungen gestellt.



   Bisher wurden für Transportfahrzeuge und Schiffe Kabel nach den Vorschriften des internationalen Eisenbahnverbandes UIC zugelassen. Ein solches Kabel besteht beispielsweise aus einem Leiter, der eine Umspinnung aus Baumwolle und darüber nacheinander eine Isolation aus Butylkautschuk, die mit einer mit einem Band umwickelten Trennfolie abgedeckt ist, und eine imprägnierte Umflechtung trägt.



   Wegen der Verwendung von Butylkautschuk kann dieses Kabel nicht für 100   "C    wesentlich übersteigende Temperaturen verwendet werden. Gerade in Eisenbahntriebfahrzeugen wurde aber die Betriebstemperatur der Motoren immer stärker erhöht. In den meisten Ländern werden heute die Motoren für Eisenbahntriebfahrzeuge für die Klasse H ausgelegt, wobei nach den Vorschriften der Internationalen   Elektrotech.   



  nischen Kommision   GEI    No. 349 Temperaturen bis 220   "C    im heissesten Punkt der Wicklung auftreten können.



   An sich könnte eine höhere Temperaturbeständigkeit durch Verwendung von Silikonkautschuk anstelle von Butylkautschuk erzielt werden, aber wegen der ungenügenden Ölbeständigkeit des Silikonkautschuks ist dies unmöglich.



  Wenn der Silikonkautschuk unter dem Einfluss von Öl quellen würde, könnten entweder etwaige ihn umgebende Hüllen zerstört werden, oder die Umspinnung könnte in die mechanisch geschwächte Isolation eindringen.



   Es wurde nun überraschenderweise gefunden, dass es möglich ist, für die oben genannten Zwecke, d. h. für verschie dene Spannungen, gut geeignete Kabel herzustellen.



   Das erfindungsgemässe biegsame, unbrennbare Verbindungskabel, geeignet insbesondere für Transportfahrzeuge und Schiffe, ist dadurch gekennzeichnet, dass auf eine flexible Kupferlitze abwechselnd a) jeweils mindestens zwei Lagen eines mit nach der Härtung flexibel bleibendem klebendem Silikonharz imprägnierten Bandes aus Glimmerpapier und Glasgewebe schraubenförmig aufgewickelt sind und b) auf diese ersten Lagen jeweils eine Lage aus einer Kunststoffolie, deren sich überlappende Bereiche miteinander verklebt sind, aufgewickelt ist, dass auf die äusserste Kunststoffolienlage eine Schrumpfgarnumflechtung aufgebracht ist und dass die Schrumpfgarn umflechtung mit einer Schutzschicht versehen ist, die die Isolation gegen mechanische Einflüsse und Wasserzutritt schützt.



   Das erfindungsgemässe Kabel eignet sich auch für das Verlegen von elektrischen Leitungen in Hochhäusern und Kernkraftwerken und für unbrennbare Telephonleitungen.



   Im Falle von Bränden ist es umweltfreundlich, da es keine giftigen oder korrodierend wirkenden Gase abgibt, wie dies z. B. bei Polyvinylchlorid der Fall ist, das Chlorwasserstoff abspaltet.



   Eine Ausführungsform des erfindungsgemässen Verbindungskabels ist in Fig. 1 der Zeichnung dargestellt.



   In Fig. 1 ist eine flexible Kupferlitze 1 mit mehreren Lagen 2a eines Bandes aus Glimmerpapier und Glasgewebe schraubenlinienförmig bewickelt. Das Band ist mit einem klebenden Silikonharz, das im gehärteten Zustand flexibel bleibt, imprägniert. Die Anzahl der Lagen richtet sich nach der erforderlichen   Prüfspannung.    Die Lagen können gleichoder gegenläufig, gestossen oder überlappt aufgewickelt werden.



   Als klebendes Silikonharz, das im B-Zustand, d. h. im ungehärteten Zustand, zum Imprägnieren verwendet wird, eignen sich Silikonharze, wie sie für Selbstklebebänder verwendet werden, z. B. die Markenprodukte SR 520, SR 527 und SR 585 von General Electric Company oder Rhodorsil 4020 und 4085 von Usines Chimiques   Rhöne-Poulenc.    Wichtigster Bestandteil dieser Produkte scheint   Tetrakis-(trimethylsilyl)-sili-    kat der Formel Si[OSi(CH3)3]4 zu sein. Schichtstoffharze oder geschmeidige Harze kommen nicht in Betracht. Das Silikonharz durchdringt das Flächengebilde und das Glimmerpapier und bewirkt unter dem Einfluss von Druck und Wärme eine Verschmelzung der Lagen. Es macht im allgemeinen ca.



  30   Gew;O/o    des Bandes aus. Das Band hat normalerweise eine Dicke von ca. 0,15 mm, z. B. 0,16 mm.



   Auf mindestens zwei Lagen 2a dieses Bandes ist eine Lage 3a aus einer vorzugsweise bei mindestens 300   "C    temperaturbeständigen Kunststoffolie, z. B. halb überlappt, aufgewickelt; für diesen Zweck kommen im allgemeinen ca.



  0,0025 mm dicke Folien aus Polyestern, z. B. Polyäthylenterephthalat, Polyäthylennaphthalat, Polycarbonaten oder Cellu loseacetat, Polyimiden oder Polyhydantoinen in Betracht.



  Die Folienlagen dienen als innere Gleitschichten, verbessern die Flexibilität und machen die Isolierung wasser- und gasdicht. Die Verklebung der sich überlappenden Bereiche der Kunststoffolien kann durch geeignete bei Raumtemperatur   Idebfreie    Kleber erfolgen, die in der Wärme erweichen und die Folie durch chemische Reaktion dauernd verkleben. Geeignete Kleber z. B. auf Isocyanat-, Esterimid- oder Epoxidharzbasis sind dem Fachmann bekannt und im Handel erhältlich.

 

   Auf die Kunststoffolienlage 3a folgen wiederum mindestens zwei Lagen 2b aus dem mit Silikonharz imprägnierten Band und eine Kunststoffolienlage 3b und immer so weiter   itr    Wechsel. Auf die äusserste Kunststoffolienlage (in Fig. 1 mit 3b bezeichnet) folgt eine Umflechtung 4 aus thermisch schrumpfbarem Garn, z. B. ein Schrumpfschlauch aus Polyestergarn. Diese Umflechtung wird vorzugsweise mit einem hochtemperaturbeständigen Kunstharzlack, wie Isocyanatlacke oder dergleichen überlackiert, um die Oberfläche des   Kabels glatt   und abreibefest    zu machen, das Anhaften von Staub und Schmutz zu verhindern und die für das Verlegen erforderliche Gleitfähigkeit zu erzielen.



   Da die Isolation des beschriebenen Verbindungskabels keine Elastomere, wie Butylkautschuk oder Silikonkau   t schuk,    enthält, hat sie einen verhältnismässig hohen Glimmer gehalt und kann für eine gegebene Spannung dünner gewählt werden als eine herkömmliche Elastomerisolation.



   Die folgende Tabelle und Fig. 2 der Zeichnung erlauben einen Vergleich von erfindungsgemässen Kabeln (Kurve B) mit den oben erwähnten bekannten Kabeln (Kurve A), die den Vorschriften des internationalen Eisenbahnverbandes UIC entsprechen:
Tabelle Nenn- Bekanntes Kabel Kabel nach Fig. 1 quer- Zulässige   Mlttlerer    Zulässige Mittlerer schnitt Strombe- Aussendurch- Strombe-   Aussendurch-    (mm2) lastung (A) messer (mm) lastung (A) messer (mm) messer
2,5 18 6,7 25 7,2
6,0 31 7,9 50 8,6
16,0 75 10,7 100 10,6
35,0 150 15,1 200 14,0
70,0 250 19,4 310 17,5 120,0 385 23,7 435 22,0
Aus diesen Werten, die in Fig.

   2 graphisch dargestellt sind, ergibt sich, dass bei einem gegebenen Nennquerschnitt die zulässige Strombelastung für ein erfindungsgemässes Kabel um 25 bis   40ovo    höher sein kann als bei dem bekannten Kabel und dass bei den höheren Nennquerschnitten auch der Aussendurchmesser des erfindungsgemässen Kabels trotz der höheren zulässigen Strombelastung kleiner sein kann als bei dem bekannten Kabel. Dadurch wird das Kabel biegsamer. Da bekanntlich in erster Linie Kabel mit grösseren Nennquerschnitten verwendet werden, ist auch die Platzeinsparung in den Kabelkanälen erheblich.

 

   Da das beschriebene Verbindungskabel fast kein brennbares Material enthält, besteht es die in den einschlägigen Normen vorgeschriebenen Brennbarkeitsprüfungen, z. B. für Eisenbahnfahrzeuge nach UIC-Kodex 895 VE oder für Schiffe nach den Lloyds-Vorschriften, und auch die Spannungsprüfung in Wasser nach den Lloyds-Vorschriften sowie die Prüfungen in der Kälte nach den obigen Normen. 

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH

   Biegsames, unbrennbares Verbindungskabel, insbesondere für Transportfahrzeuge und Schiffe, dadurch gekennzeichnet, dass auf eine flexible Kupferlitze (1) abwechselnd a) jeweils mindestens zwei Lagen (2a, 2b, 2c usw.) eines mit nach der Härtung flexibel bleibendem klebendem Silikonharz imprägnierten Bandes aus Glimmerpapier und Glasgewebe schraubenförmig aufgewickelt sind und b) auf diese ersten Lagen (2a, 2b, 2c usw.) jeweils eine Lage (3a, 3b, 3c usw.) aus einer Kunststoffolie, deren sich überlappende Bereiche miteinander verklebt sind, aufgewikkelt ist, dass auf die äusserste Kunststoffolienlage eine Schrumpfgarnumflechtung (4) aufgebracht ist und dass die Schrumpfgarnumflechtung mit einer Schutzschicht versehen ist, die die Isolation gegen mechanische Einflüsse und Wasserzutritt schützt.

   UNTERANSPRUCH Verbindungskabel nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffolie eine Polyester- oder Polyimidfolie ist.