Самоподдерживающийся кабель и способ его изготовления

Классификация по МПК: H01B

Патентная информация
Патент на изобретение №: 
2183874
Дата публикации: 
Среда, Сентябрь 20, 2000
Начало действия патента: 
Пятница, Апрель 18, 1997

Изобретение относится к самоподдерживающимся кабелям, которые включают по крайней мере один изолированный проводник, который включает токоведущую жилу, которая имеет по крайней мере одну проволоку и изоляцию вокруг токоведущей жилы кабеля. Кабель также включает по крайней мере один вытянутый в продольном направлении экранирующий слой и оболочку. Согласно изобретению экранирующий слой является твердым в радиальном направлении и включает волнообразные неровности, которые располагают главным образом в тангенциальном направлении. Оболочка включает волнообразные неровности, которые соответствуют волнообразным неровностям экранирующего слоя. Когда в точках крепления кабеля прикладывают слабое сжимающее усилие, которое действует в радиальном направлении, волнообразные неровности оболочки и волнообразные неровности экранирующего слоя входят друг в друга так, чтобы позволить передавать силу тяжести, которая действует на кабель между точками крепления кабеля, в токоведущие жилы, как силу, которая действует в осевом направлении в отсутствие скольжения между различными слоями кабеля. Кабель становится самоподдерживающимся благодаря механической прочности токоведущих жил. Изобретение позволяет упростить и удешевить производство и смонтирование кабеля. 2 с. и 10 з.п.ф-лы, 3 ил.



Изобретение относится с самоподдерживающимся кабелям.

Как очевидно, например, из FI 33129 и ЕР 0461794, известно, что можно сделать воздушный кабель самоподдерживающимся путем объединения опорного троса с кабелем. Также известен способ получения кабеля с улучшенным пределом прочности на разрыв путем заделывания элементов, которые снижают силы натяжения, в изоляцию кабеля, например, патент США 4956523. Также известен способ получения кабеля с высокой прочностью на разрыв посредством помещения армирования, которое включает, например, проволоки из стекловолокна непосредственно внутрь наружной оболочки; например, DE 1790251 или ЕР 0268286.

SE 8105835-6 описывает кабель, который включает экранирующий слой вокруг каждого изолированного проводника кабеля. Однако такой кабель не является самоподдерживающимся.

Одна проблема с известными самоподдерживающимися кабелями состоит в том, что они состоят из многих различных изолированных проводников или многих различных слоев. Это делает кабель дорогим и сложным в изготовлении, и в некоторых случаях трудным для монтажа.

Одна цель представленного изобретения состоит в том, чтобы получить самоподдерживающийся кабель, который может выдерживать натяжение, вызванное, например, падающим деревом.

Другая цель представленного изобретения состоит в том, чтобы получить самоподдерживающийся кабель, который прост и недорог в производстве и который может быть легко смонтирован.

Этих целей достигают согласно изобретению с помощью кабеля, который включает по крайней мере один изолированный проводник, где каждый изолированный проводник включает токоведущую жилу, которая имеет изоляцию токоведущей жилы. Полностью или частично вокруг каждого изолированного проводника создают вытянутый в продольном направлении экранирующий слой, который обеспечивают канавками или соответствующими волнообразными неровностями. Кабель включает внешнюю выдавленную оболочку. Во время выдавливания оболочки формируют соответствующие волнообразные неровности на оболочке и на изоляции токоведущей жилы. Волнообразные неровности на различных токоведущих жилах кабеля захватывают друг друга, когда кабель подвергают механической нагрузке, чтобы предотвратить скольжение или проскальзывание между различными проводниками. Это позволяет переносить нагрузку, которую порождает вес кабеля, внутри к токоведущим жилам кабеля как направленную вдоль оси силу, которую проводники переносят, между прочим, благодаря собственной механической прочности.

Самоподдерживающийся кабель согласно изобретению имеет те преимущества, что он является простым и недорогим в производстве и его легко монтировать. Другие преимущества состоят в том, что кабель не обязательно делать круглым и что экранирующий слой создает механическую защиту, которая является особенно эффективной против точечных давлений.

Изобретение будет теперь описано более подробно со ссылкой на предпочтительные примерные варианты его осуществления и также со ссылкой на сопутствующие чертежи.

Фиг. 1 представляет собой вид в перспективе кабеля одного примера осуществления.

Фиг.2 представляет собой вид в профиль кабеля одного примера осуществления вдоль линии А-А на фиг.3.

Фиг. 3 представляет собой продольный разрез кабеля одного примера осуществления.

Кабель
Фиг. 1 представляет собой вид кабеля в перспективе, в то время как фиг.2 представляет собой вид в профиль того же кабеля, из которого видно, что кабель включает три изолированных проводника 1, 2, 3. Число проводников может быть больше или меньше чем три. Каждый проводник 1, 2, 3 включает токоведущую жилу 4 и изоляцию токоведущей жилы 5.

Токоведущая жила 4 состоит из нескольких вытянутых, объединенных и скрученных проволок 11, которые состоят, например, из алюминия или меди. Иллюстрируемый пример осуществления включает девятнадцать проволок. Хотя можно использовать только одну проволоку 11, механическую прочность увеличивают посредством использования нескольких проволок. Во время соединения проволок можно внести набухающее волокно или набухающий порошок в качестве защиты против поступления воды. Вокруг токоведущей жилы 4 выдавливают самый внутренний полупроводниковый слой 12. Изолирующий слой 13 выдавливают вокруг самого внутреннего полупроводникового слоя 12, и внешний полупроводниковый слой 14 выдавливают вокруг указанного изолирующего слоя 13. Два полупроводниковых слоя 12, 14 могут состоять из электропроводящей пластмассы и изолирующий слой 13 может состоять из сшитого полиэтилена (СПЭ). Три слоя 12, 13, 14 составляют изоляцию токоведущей жилы 5.

Токоведущие жилы кабеля 1, 2, 3 скручивают или сплетают, чтобы увеличить их механическую прочность. Экранирующий слой 6 частично охватывает каждый изолированный проводник 1, 2, 3. Когда используют только один изолированный проводник 1, следует ожидать недостаточной механической прочности, и экранирующий слой 6 должен в этом случае полностью охватывать проводник 1.

Хотя предпочтительно используют один экранирующий слой 6 с каждым проводником 1, возможно использовать больше или меньше экранирующих слоев 6, чем число имеющихся проводников 1.

Экранирующий слой 6 включает волнообразные неровности 22, 23, такие, как канавки или тому подобные, простираются по существу по касательной, и состоят, например, из ткани из покрытых оловом медных проволок. В качестве альтернативы, можно использовать гофрированную металлическую фольгу или волнообразные медные проволоки между пластмассовыми пленками.

Оболочку 7 выдавливают вокруг всех проводников 1, 2, 3. Подходящая оболочка 7 может состоять из прочного полиэтилена или некоторого другого материала с низкой холодной текучестью, чтобы избежать деформации оболочки с течением времени. Материал должен также предпочтительно иметь некоторую степень упругости, которая обеспечивает гибкость, как показано ниже.

Экранирующий слой 6 является достаточно твердым в радиальном направлении, чтобы дать возможность воспроизвести на внутренней поверхности оболочки 7 волнообразные неровности 22 на его поверхности, причем первые волнообразные неровности обозначены позицией 21 (см. фиг.3). На внешнем полупроводниковом слое 14 также предпочтительно формируют канавки 24, и следовательно этот слой должен быть сравнительно мягким. Внешний полупроводниковый слой 14, однако, должен быть достаточно твердым, чтобы не позволять легко его сломать, а также может быть снимающимся. Этим критериям удовлетворяют, когда внешний полупроводниковый слой 14 включает внутренний относительно твердый слой и внешний более мягкий слой.

Экранирующий слой 6 предпочтительно является также мягким в осевом направлении, так, чтобы в результате получить гибкий кабель и так, чтобы самые внешние полупроводниковые слои 14 не ломались, когда кабель сгибают или подвергают нагрузке.

Когда кабель подвергают нагрузке, волнообразные неровности 21 на оболочке 7 и волнообразные неровности 22, с одной стороны, и волнообразные неровности 23 на экранирующем слое и волнообразные неровности 24 на внешних полупроводниковых слоях, с другой стороны, твердо захватывают друг друга. Это предотвращает нежелательное скольжение или ползучесть между различными проводниками кабеля, и тем самым позволяет выдавливать оболочку 7 вокруг проводников более свободно, чем было бы иначе необходимо. Результирующий кабель, таким образом, является более гибким, чем был бы в отсутствие указанных волнообразных неровностей. Это происходит потому, что оболочка 7 может до некоторой степени скользить по экранирующим слоям 6 в отсутствие нагрузки на кабеле. Это скольжение оболочки 7 делает возможным то, что волнообразные неровности 21 на оболочке 7, которая является немного упругой, "перескакивают" в волнообразных неровностях 22 на экранирующих слоях 6. Соответствующие "скачки" могут также происходить между волнообразными неровностями экранирующих слоев 23 и волнообразными неровностями 24 на внешних полупроводниковых слоях. Это является желательным, потому что иначе, когда кабель сгибают, могут возникнуть нежелательные растягивающие и сжимающие силы. То, что волнообразные неровности 21, 22, 23, 24 приходят во взаимное зацепление после того, как кабель сгибают, снижает степень, в которой кабель "пружинит", когда изгибающее усилие уменьшают.

Самоподдерживающую способность кабеля получают благодаря тому, что волнообразные неровности оболочки 21 и волнообразные неровности экранирующего слоя 22, с одной стороны, и волнообразные неровности экранирующего слоя 23 и волнообразные неровности 24 на внешних полупроводниковых слоях, с другой стороны, вступают в зацепление, когда в точках крепления или монтажа кабеля прикладывают слабое сжимающее усилие, которое действует в радиальном направлении. Это позволяет в отсутствие скольжения или проскальзывания между различными слоями кабеля передавать гравитационную силу, которая действует на кабель между точками крепления или монтажа кабеля как сила, которая действует в осевом направлении, в токоведущие жилы 4, в результате чего кабель становится самоподдерживающимся благодаря собственной механической прочности токоведущих жил 4.

Вышеописанное использование экранирующих слоев 6 устраняет потребность в заполнении для поддержания целостности конструкции экрана. Вышеописанное использование экранирующих слоев 6 также позволяет придавать кабелю, например, треугольную поперечную форму, как показано на фиг.1, вместо необходимости быть круглым. Если желателен более водонепроницаемый кабель, пустые пространства 15 можно заполнить набухающим волокном или набухающим порошком.

Изготовление кабеля
В одном способе изготовления электрорафинированный алюминиевый стержень сначала вытягивают в проволоку подходящего диаметра или толщины, предпочтительно 2-3 мм. Несколько проволок 11, предпочтительно 19, затем сводят вместе и скручивают или сплетают, чтобы сформировать токоведущую жилу 4, возможно с включением набухающего волокна 16 или набухающего порошка.

Токоведущую жилу 4 затем подают в пресс для выдавливания, в котором одновременно выдавливают три слоя изоляции 12, 13, 14 на токоведущую жилу 4. Изготовленную таким образом токоведущую жилу кабеля 1 затем охлаждают водой и после этого наматывают на барабан.

Затем три проводника 1, 2, 3 доставляют в устройство каблирования, в котором каждый из указанных проводников обеспечивают соответствующим экранирующим слоем 6, после чего готовый кабель закручивают относительно его продольной оси. Экранирующие слои 6 удерживают в правильном расположении тем, что надежно захватывают указанные слои на равных расстояниях при помощи нити или проволоки 31, предпочтительно непряденой нити, или ленты 31 из некоторого подходящего материала. Ленту 31 предпочтительно делают из материала, подобного материалу оболочки, так, чтобы ленту можно было заплавить в оболочку, когда оболочку выдавливают на нее. В качестве альтернативы можно использовать металлические ленты или что-либо подобное.

Затем скрученные или сплетенные проводники 1, 2, 3 подают к другому экструдеру, в котором оболочку 7 выдавливают при давлении, при котором волнообразные неровности экранирующего слоя 22 воспроизводят на внутренней стороне оболочки 7 в форме волнообразных неровностей 21. Предпочтительно волнообразные неровности 24 на внешнем полупроводниковом слое 14 формируют также на этом этапе производства. Натяжение, с которым оболочку выдавливают на проводники кабеля, должно быть сбалансированным. Если оболочку выдавливают слишком тесной, кабель становится очень твердым и затрудняют "перескакивание" волнообразных неровностей 21, 22 друг над другом, как очевидно из сказанного выше.

Изготовленный кабель затем охлаждают и наматывают на барабан.

Формула изобретения


1. Самоподдерживающий кабель, содержащий по меньшей мере один изолированный проводник (1, 2, 3), имеющий токоведущую жилу (4), которая имеет по меньшей мере одну проволоку (11), и изоляцию токоведущей жилы (5), по меньшей мере один вытянутый в продольном направлении экранирующий слой (6) и оболочку (7), окружающую по меньшей мере один изолированный проводник, отличающийся тем, что каждый экранирующий слой (6) имеет волнообразные неровности (22, 23), которые расположены в основном по касательной, и является твердым в радиальном направлении; оболочка (7) имеет волнообразные неровности (21), которые соответствуют волнообразным неровностям экранирующего слоя (22), при этом оболочка (7) является скользящей относительно экранирующего слоя при отсутствии нагрузки на кабель, причем изоляция токоведущей жилы (5) на по меньшей мере одном проводнике состоит из внутреннего полупроводникового слоя (12), изолирующего слоя (13) и внешнего полупроводникового слоя (14), причем внутренний и внешний полупроводниковые слои (12, 14) предпочтительно состоят из электропроводящей пластмассы, при этом внешний полупроводниковый слой (14) включает волнообразные неровности (24), которые соответствуют волнообразным неровностям экранирующего слоя (23), причем волнообразные неровности (24) на внешнем полупроводниковом слое захватывают волнообразные неровности экранирующего слоя (23) в ответ на давление, действующее на кабель в радиальном направлении, при этом волнообразные неровности оболочки (21) и волнообразные неровности экранирующего слоя (22) захватывают друг друга в ответ на относительно низкие сжимающие силы, которые действуют в радиальном направлении в точках крепления кабеля, что предотвращает относительное скольжение между оболочкой и экранирующим слоем, так, что силы натяжения и гравитационные силы, действующие на кабель между точками крепления, могут быть переданы в токоведущие жилы (4), как и растягивающую силу в осевом направлении при отсутствии скольжения между различными слоями кабеля, с помощью чего кабель становится самоподдерживающимся благодаря собственной механической прочности токоведущих жил (4).

2. Самоподдерживающийся кабель по п.1, отличающийся тем, что внешний полупроводниковый слой (14) включает внутренний относительно твердый слой и внешний слой, который является более мягким, чем внутренний слой.

3. Самоподдерживающийся кабель по п.1 или 2, отличающийся тем, что экранирующий слой (6) имеет низкую жесткость в осевом направлении для обеспечения гибкости кабеля.

4. Самоподдерживающийся кабель по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что по меньшей мере один экранирующий слой (6) состоит из плетеной металлической проволочной ткани, предпочтительно из плетеной ткани, которая состоит из покрытых оловом медных проволок.

5. Самоподдерживающийся кабель по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что по меньшей мере один экранирующий слой (6) включает волнообразные металлические проволоки, предпочтительно медные проволоки, расположенные между пластмассовыми пленками.

6. Самоподдерживающийся кабель по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что по меньшей мере один экранирующий слой (6) включает волнообразную металлическую фольгу.

7. Самоподдерживающийся кабель по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что волнообразные неровности оболочки (21) захватывают волнообразные неровности экранирующего слоя (22), а волнообразные неровности (24) захватывают волнообразные неровности (23) и тем, что упругость оболочки (7) позволяет волнообразным неровностям оболочки (21) "перескакивать" в волнообразных неровностях экранирующего слоя (22), когда кабель сгибают.

8. Способ изготовления самоподдерживающего кабеля, который включает по меньшей мере один изолированный проводник (1, 2, 3), который включает токоведущую жилу (4), которая имеет по меньшей мере одну проволоку (11), и изоляцию токоведущей жилы (5), по меньшей мере один вытянутый в продольном направлении экранирующий слой (6), который имеет волнообразные неровности (22, 23), которые располагают в основном по касательной, и оболочку (7), причем способ включает в себя следующие этапы: наносят экранирующий слой (6) или полностью, или частично вокруг по меньшей мере одного изолированного проводника (1, 2, 3) и закрепляют слой на месте, выдавливают оболочку (7) вокруг экранирующего слоя (6) с такой степенью натяжения, которая является достаточной, чтобы воспроизвести волнообразные неровности экранирующего слоя (21) на внутренней поверхности оболочки (7) и волнообразные неровности экранирующего слоя (24) на внешней поверхности изоляции токоведущей жилы (5).

9. Способ изготовления самоподдерживающегося кабеля по п.8, отличающийся тем, что экранирующий слой (6) закрепляют на месте посредством единственной проволоки.

10. Способ изготовления самоподдерживающегося кабеля по пп.8 и 9, отличающийся тем, что экранирующий слой (6) закрепляют на месте посредством металлической ленты.

11. Способ изготовления самоподдерживающего кабеля по п.8, отличающийся тем, что экранирующий слой (6) закрепляют на месте при помощи ленты материала, подобного материалу оболочки, так, чтобы ленту можно было заплавить в оболочку, когда оболочку выдавливают на ленту.

12. Способ изготовления самоподдерживающего кабеля по любому из пп.8-11, отличающийся тем, что оболочку (7) выдавливают вокруг экранирующего слоя (6) со сбалансированной степенью натяжения, при которой волнообразные неровности оболочки (21) могут "перескакивать" в волнообразных неровностях экранирующего слоя (22), когда кабель сгибают, и при которой минимизируют пружинистость согнутого кабеля благодаря взаимному захватывающему зацеплению волнообразных неровностей оболочки (21) и волнообразных неровностей экранирующего слоя (22), а также взаимному захватывающему зацеплению волнообразных неровностей (23) и волнообразных (24) на внешнем полупроводниковом слое.