NO854573L - Mineralisolerte ledninger. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår anvendelse av kiselsyre-stapelfibre, fremstilt fra tørrspundne natron vannglass fibre ved behandling med hydrogenionholdige syrer og/eller saltoppløsninger, for fremstilling av mineralisolerte ledninger.

Mineralisolerte ledninger er kjent lenge. Med mineralisolerte ledninger betegner man ledninger eller kabler som inneholder en eller flere fortrinnsvis metalliske ledere, f.eks. av kobber i form av tråder, som er innleiret i en uorganisk masse bestående av uorganisk pulver. Disse innleirede ledere inkludert den uorganiske isolering omgis av en metallisk omhylling, den såkalte mantel.

Den slags mineralisolerte ledninger er f. eks. beskrevet av E. Mills i "Mineral insulated metal sheathed cables" i tidsskriftet "Wire Industry", Mai 1976, side 409 - 413. Isoleringen av den eller de metalliske kjerner i den mineralisolerte ledning ved hjelp av uorganisk pulver har bl.a. den mangel at kapasiteten itl isolatoren er forholdsmessig høy. Dette er vesentlig betinget av den høye dielektrisitetskonstant for den anvendte isolering som pulver.

I DE-PS 1 103 479 beskrives det varmetråder som omgis av en metall-mantel og som elektrisk er isolert fra denne ved hjelp av glassfibre.

Patentet beskriver videre at man også kan anvende glassfibre som er utlutet med saltsyre slik at disse fibre i praksis består av ren kiselsyre.

Glassfiber selv er når det gjelder isoleringsevne ikke helt optimale, utlutede glassfibre er imidlertid meget sprø og er meget vanskelige å forarbeide.

Det er således et problem å tilveiebringe mineralisolerte ledninger som på enkel og økonomisk måte kan fremstilles og som oppviser en lavest mulig elektrisk kapasitet, lave dielektriske tap og en høy elektrisk motstand. Denne oppgave løses ved en anvendelse ifølge krav 1. Fordelaktig anvendelsesformer beskrives i ett eller flere av kravene 2-11.

Fremstilling av SiC^-holdige stapelfibre slik de ifølge oppfinnelsen anvendes, skjer fortrinnsvis ved en fremgangsmåte som er beskrevet i DE-OS 2 900 991. Den ønskede stapellengde oppnås fortrinnsvis ved den i skriftet angitte fremgangsmåte for våtoppmaling.

De Si02-holdige fibre kan før forarbeiding også underkastes en termisk etterbehandling. Denne kan skje ved en fremgangsmåte slik det er beskrevet i DE-OS 2 900 991.

Videre kan det gjennomføres termiske etterbehandlinger i temperaturom-rådet 900 til 1100° C.

Alkalifattige h.h.v. alkalifrie fibre kan oppnås i h.h.t. den i DE-OS 2 900 991 beskrevne fremgangsmåte i det man gjennomfører behandlingen ved syre- eller saltoppløsninger og gjennomfører den derpå følgende vasking på spesielt grundig og intens måte.

Viderebearbeidingen av de ifølge oppfinnelsen for mineralisolerte ledninger anvendte Si02~holdige stapelfibre kan skje på forskjellig måte.

Således kan det ved ekstrudering av en fiberholdig grøt dannes tilsvarende hullegemer slik som f. eks. rør ved hjelp av et bindemiddel. Den enkle rørformm trenges f. eks. ved mineralisolerte ledninger som i det indre kun inneholder en kjerne.

En ytterligere mulighet til å fremstille slike hule legemer består f. eks. i at man bringer en vandig dispersjon av fibrene under medanvendelse av et egnet bindemiddel inn i en hul sylinderform, lar fibrene avsettes, suger vannet av fortrinnsvis i den nedre ende av formen og fyller formen ved etterfylling av dispersjon og tilsvarende avsuging igjen, inntil det er dannet et tilsvarende hullegeme. Deretter fjernes legemet fra formen, tørkes og etterbehandles, f. eks. ved utglødning.

Det er også mulig å omgi lederen direkte, f. eks. ved belegning eller samtidig ekstrudering, med den isolerende omhylling. Videre er det ved stansing og boring fra kompakte Si02stapelfiberholdige legemer mulig å oppnå de for isolering mente rør eller eventuelle andre formlegemer.

Skulle det være tilstede flere kjerner i den mineralisolerte ledning er det selvfølgelig at man fremstiller tilsvarende f. eks. rundstavformede isolasjonslegemer som i det indre oppviser et antall tilsvarende åpninger som forløper i aksial retning og som tilsvarer antallet kjerner. Også den slags isoleringslegemer kan fremstilles på den ovenfor beskrevne måte.

Som bindemiddel som anvendes for forarbeiding av fibrene egner seg f.eks. kiselsol, bortrioksyd, også i forbindelse med f. eks. metylhydroksy-etyl cellulose og lignende, silisiumorganiske stoffer slik som f. eks. organosilaner, silisiumharpikser o.s.v. Mengden av det anvendte bindemiddel og vanninnholdet kan varieres innen vide grenser. Ved valg av art og mengde bindemiddel samt innstilling av vanninnholdet kan man spesielt innstille egenskapene og i særdeleshet densiteten eller porøsiteten til isolasjonslegemet. Således kan man oppnå densiteter på ca. 0,2 til 0,8 g/cm^ uten vanskelighet. Bindemidlet er kommersielt tilgjengelig i alkalifattig eller alkalifri utgave.

I disse isoleringslegemer blir så de tilsiktede ledninger eller kjerner trukket inn eller isoleringslegemet trekkes over ledningen. Spesielt ved lange slike er det å anbefale å sette sammen isolasjonslegemet av flere stykker, d.v.s. å bringe inn flere og kortere isolatoravsnitt etter hverandre på lederen.

Legeme bestående av ledende kjerne og uorganisk isolasjon omgis så med en metallisk omhylling, den såkalte mantel. Dette kan skje ved enkel innskyvning av den eller de lederinneholdende mineralisolatorer. Andre fremgangsmåter er også mulige.

De mineralisolerte ledere kan så bringes til det ønskede tverrsnitt ved mekanisk bearbeiding, f. eks. ved hamring, trekking gjennom dyser og lignende. Det er klart at det alt etter anvendt materiale kan gjennom- føres en eller flere termiske mellombehandlinger, f. eks. mellomutglødnin-ger.

Som materiale for kjernen eller kjernene anvendes vanlige ledere slik som karbon, metaller eller metalliske legeringer som er egnet som ledere for elektrisk strøm og elektromagnetiske bølger. Spesielt egnet er stoffer som også er bestandige ved høyere temperaturer, f. eks. opptil 1.000 "C. Således benytter man fortrinnsvis tråder av kobber, kobberlegeringer, nikkel, krom-nikkel-legeringer, platina, wolfram o.l. Den eller de ledende kjerner kan ha de forskjelligste tverrsnitt eller konstruksjoner, de kan f. eks. være runde eller eventuelt rettvinklede. Metalliske ledere foretrekkes.

Mantelmaterialet kan likeledes bestå av kobber eller tilsvarende legeringer. For anvendelser der bestandigheten overfor meget høye tempeatu-rer er nødvendig, kan man både for kjerne og mantel anvende høytemper-aturbestandige metaller eller legeringer, hvorved de ovenfor nevnte metaller h.h.v. legeringer er aktuelle. Også temperaturbestandige ikke-rustende stål kan benyttes som mantelmateriale.

Det var spesielt overraskende at det ifølge oppfinnelsen var mulig å oppnå mineralisolerte ledninger hvis isolering utmerker seg ved lave verdier for den elektriske kapasitet og det dielektriske tap samt ved en meget høy dielektrisk motstand. Da isoleringen er meget temperaturbe-standig og tåler temperaturer på minst ca. 1000° C og ut over det, kan de mineralisolerte ledninger benyttes innen meget vide temperaturområder.

Ved anvendelsen ifølge oppfinnelsen kan man fremstille mineralisolerte ledninger av alle vanlige dimensjoner. Videre kan man fremstille mineralisolerte ledninger med en presisjon slik den er nødvendig for høyfrekvensteknikk. Således er det mulig å anordne lederne i isoleringen på regulær og regelmessig måte, både når det gjelder avstanden til mantelen og avstanden lederne seg imellom. Anvendelsen ifølge oppfinnelsen tillater å fremstille isoleringer med konstante egenskaper over hele lederens lengde. Av spesiell fordel er det at ledningene også kan anvendes innenfor et meget stort temperaturområde uten at det ved tiltagende eller avtagende temperatur oppstår ustabilitet når det gjelder de elektriske egenskaper; dette kan sannsynligvis føres tilbake til den i stor grad amorfe h.h.v. ikke-krystallinske struktur til de anvendte fibre.

Kjernene, d.v.s. lederne i de mineralisolerte ledninger, er ikke bare isolert godt vis a vis mantelen men de er også meget godt isolert fra hverandre, d.v.s. at når det i den mineralisolerte leder er tilstede to eller flere kjerner bevirker isoleringsmaterialet også en god isolering av de enkelte kjerner fra hverandre.

Claims (11)

1. Anvendelse av SiC^-holdige fibre for fremstilling av mineralisolerte ledninger ved isolering av en eller flere elektriske ledere med SiC^-holdige fibre og omhylling av den eller de isolerte elektriske ledere med en metallisk mantel,karakterisert vedat man for isolering anvender kiselsyre stapelfibre som er fremstilt ved behandling av tørrspundne natron vannglassfibre som er frie for ikke-alkali metall forbindelser og som oppviser et forhold Na20: SiO på ca. 1:3 til 1:1,9, med vandige hydrogenioneholdige syre- eller saltoppløsninger, vasking og tørking samt eventuell termisk etterbehandling og at man eventuelt forbinder fibrene under medanvendelse av et bindemiddel.

2. Anvendelse ifølge krav 1,karakterisert vedat man anvender stapelfibre med et SiC^-innhold på mer enn 95 vekt-%.

3. Anvendelse ifølge krav 2,karakterisert vedat man anvender stapelfibre med et SiC^-innhold på mer enn 98 vekt-%.

4. Anvendelse ifølge krav 3,karakterisert vedat man anvender et SiC^-innhold på mer enn 99 vekt-%.

5. Anvendelse ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 4,karakterisert vedat man anvender alkalifattige eller alkalifrie stapelfibre.

6. Anvendelse ifølge et eller flere av kravene 1 til 5,karakterisert vedat man anvender et alkalifritt eller alkalifattig bindemiddel.

7. Anvendelse ifølge ett eller flere av kravene 1 til 6, karakterisert vedat man anvender kortkutt stapelfibre med en gjennomsnitlig stapellengde på ca. 50 til 2000 um.

8. Anvendelse ifølge ett eller flere av kravene 1 til 7,karakterisert vedat man anvender stapelfibre av kiselsyre med en ikke-krystallinsk struktur.

9. Anvendelse ifølge ett eller flere av kravene 1 til 8 for fremstilling av mineralisolerte ledninger som måleledninger.

10. Anvendelse ifølge ett eller flere av kravene 1 til 8 for fremstilling av mineralisolerte ledninger som termoelementer.

11. Anvendelse av ett eller flere av kravene 1 til 8 for fremstilling av mineralisolerte ledere som oppvarmingsledere.