[0001] Die Erfindung betrifft ein Kabel hoher Steifigkeit, insbesondere hoher Axialsteifigkeit,
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 der Erfindung. Gemäß Anspruch 13 der Erfindung
betrifft dieselbe ferner ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Kabels.
[0002] Um verwertbare Aussagen über das Vorhandensein und die Ausbeute sowie Möglichkeiten
der Erschließung von Erdöl- und Erdgasvorkommen zu erhalten, werden geophysikalische
Messungen mittels eines Kabels und zugehöriger Messköpfe bzw. Sonden in vertikalen
und teilweise auch in horizontal geneigten Bohrlöchern mit großen Längen durchgeführt.
[0003] Geophysikalische Messungen werden sowohl am offenen Bohrloch als auch nach Absenkung
eines Förderrohres unter Förderbedingungen, respektive am geschlossenen Bohrloch durchgeführt.
Die Messköpfe bzw. Sonden werden dazu entweder am Messkabel herabgelassen oder sie
sind bereits vor dem Einbringen des Kabels in das Bohrloch an einem distalen Ende
des Kabels platziert. Dies setzt jedoch voraus, dass die Mess- und Erkundungskabel
mit zugehöriger Messtechnik für die den Teufen immanenten Drücke, Temperaturen und
Feuchten ausgelegt sind. Überdies ist zur Gewährleistung des Kabeleinschubs in insbesondere
horizontal gebohrte Bohrlöcher aufgrund der Kontaktierung des Mess- und Erkundungskabels
mit der Bohrlochwandung eine axiale Krafteinleitung erforderlich, mit der die durch
Kontaktierung verursachten Reib- und Bremswiderstände überwunden werden müssen. Dies
kann nur mit einem Kabel erreicht werden, dass ausreichend Schubkräfte aufnehmen kann.
[0004] Aus dem Stand der Technik sind Mess- und Erkundungskabel vorbekannt, deren Kern von
einer Armierung bestehend aus zwei Lagen hochfester Stahldrähte, insbesondere Runddrähte,
mit 0,8 bis 1,3 Millimeter Durchmesser umschlossen ist. Diese Kabel können nur Zugkräfte
aufnehmen. Weiterhin müssen die für die Armierung eingesetzten Runddrähte gereckt
werden, um einen gleichmäßigen Sitz bzw. eine gleichmäßige Ausrichtung über dem Umfang
des Kabels zu erzielen.
[0005] Darüber hinaus können derartig ausgebildete Kabel das Einbringen von zum Teil aggressiven
Medien, wie z. B. von Fluiden oder Feststoffen, nicht wirkungsvoll verhindern. Das
aus der Armierung nicht wieder austretende Wasser erhöht die Korrosionsgefahr oder
die Gefahr der Zersetzung des Kabelkerns. Zusammenfassend kann festgestellt werden,
dass derartige Mess- und Erkundungskabel mangels ausreichender Axialsteifigkeit und
auf Grund ihrer nicht mediendicht geschlossenen Armierung sich für größere Teufen
und das Ausmessen von langen horizontalen Bohrlöchern mit geringer Neigung nicht eignen.
[0006] Um dem vorstehend beschriebenen nachteiligen Umstand zu begegnen, beschreibt die
DE 38 08 049 A1 ein ein- oder mehradriges elektrisches Kabel, insbesondere Bohrloch- oder Schachtkabel,
welches aus einer über einer Seele angeordneten Bewährung sowie einer darüber befindlichen
Umhüllung aufgebaut ist. Im Besonderen umfasst das Bohrloch- oder Schachtkabel eine
Vielzahl von Einzeldrähte, die von einer Isolierung, z.B. aus PE (PE = Polyethylen),
umgeben sind. Als Bewehrung oder Armierung dienen wendelförmig die Isolierung umgebende
Kunststoffstränge. Die Kunststoffstränge umfassen eine z.B. aus PP (PP = Polypropylen)
bestehende Umhüllung, in welcher sich hochzugfeste Fäden oder Garne longitudinal erstrecken.
Die Kunststoffstränge können zur Erzielung einer ausreichenden Gewölbefestigkeit eine
Z-förmige Querschnittsforrn aufweisen. Des Weiteren können die hochzugfesten Fäden
oder Garne auch in einem Formstrang aus PP angeordnet sein, der auf der einen Seite
eine Nut und auf der anderen Seite eine Feder aufweist, vermittels derselben der Formstrang
mit den benachbarten Formsträngen formschlüssig verbunden ist und so die Bewehrung
oder Armierung ausbildet. Dadurch soll die Querdruckstabilität der Bewehrung oder
Armierung verbessert sein. Ober der Lage Kunststoffstränge ist eine weitere Lage aus
aufgeseilten Metalldrähten, wie Runddrähten, oder aus einem Drahtgeflecht oder aus
einem gewellten Metallmantel aufgebracht. Die weitere Lage ist von einer Hülle aus
einem abriebfesten Kunststoff umgeben.
[0007] Die
DE 10 2004 015 219 A1 beschreibt ein Kabel für geophysikalische Mess- und Erkundungszwecke, insbesondere
zur Anwendung in der Erdöl- und Erdgasförderindustrie. Dieses Kabel weist einen Kabelkern
auf, der mehrere zu einem Leiterbündel zusammengefasste und voneinander isolierte
Leiter sowie einen das Leiterbündel umgebenden Mantel aus in Kunststoff eingebetteten
Glasfasern umfasst. Eine den Außenmantel des Kabels bildende Armierung ist aus mindestens
einer Lage Z-Drähte aufgebaut, die schraubenlinienförmig über einen längeren Abschnitt,
nämlich die Schlaglänge des Kabels, um den Mantel geschlagen sind, wobei jeweils benachbarte
Z-Drähte formschlüssig aneinander anschließen und ineinander greifen.
[0008] Die
US 2008/0289849 A1 beschreibt ein Kabel für geophysikalische Mess- und Erkundungszwecke bzw. ein Bohrlochkabel,
welches umfasst, mindestens einen in einem Isoliermantel eingehüllten metallischen
Leiter, eine Schicht innerer Bewehrungsdrähte, die den isolierten Leiter umgibt, und
eine Schicht äußerer Bewehrungsdrähte, die die inneren Bewehrungsdrähte umgibt. Die
innere Schicht Bewehrungsdrähte kann durch Runddrähte oder Profildrähte gebildet sein.
Die äußere Schicht kann durch Runddrähte, durch Profildrähte oder durch eine Kombination
aus Rund- und Profidrähten gebildet sein. In Zwischenräumen zwischen den inneren Bewehrungsdrähten,
in Zwischenräumen zwischen den äußeren Bewehrungsdrähten, sowie in Zwischenräumen
zwischen den inneren Bewehrungsdrähten und dem isolierten Leiter ist ein Polymermaterial
eingebracht, wobei besagtes Polymermaterial die Bewehrungsdrähte umhüllt und voneinander
trennt.
[0009] Die
DE 10 2009 057 147 A1 beschreibt ein Kabel für geophysikalische Mess- und Erkundungszwecke, mit einem Kabelkern
und einem denselben ummantelnden, eine Armierung ausbildenden Verseilverband. Die
Armierung ist aus zumindest einer Verseillage zweier Gruppen über dem Umfang des Kabels
alternierend angeordneter Verseildrähte unterschiedlichen Querschnitts mit zueinander
komplementär ausgebildeten Kontaktflächen aufgebaut. Dabei ist eine Gruppe Verseildrähte
durch Runddrähte und die andere Gruppe Verseildrähte durch Profildrähte gebildet.
Die Profildrähte weisen einen bogenförmigen Profilquerschnitt auf, der auf die Grundgeometrie
eines Sektorprofils eines Kreisringes zurückgeführt ist. Die Kontaktflächen der Profildrähte
sind komplementär zu den Kontaktflächen der benachbarten Runddrähte konkav ausgebildet.
[0010] Darüber hinaus sind aus der
DE 100 59 918 A1 ein Kabel, insbesondere ein Seekabel, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung bekannt.
Hierbei ist die Kabelseele von einer Armierung umgeben, wobei bedarfsweise eine zur
Bildung der Armierung vorgesehene Anzahl von Armierungsdrähten durch eine teilbereichsweise
Platzierung von Füllsträngen ersetzt ist. Die Füllstränge sind zur Verringerung des
Gewichts vorzugsweise aus Kunststoff gebildet. Aufgrund der Tatsache, dass das Kabel
in Richtung seiner Längsachse unterschiedlich stark belastbare Armierungen aufweist,
eignet sich dieses nicht als geophysikalisches Mess- und Erkundungskabel, da es zum
einen keine für eine Zug- und Druckkraftbeaufschlagung ausreichende Axialsteifigkeit
und zum anderen keine konstante Axialsteifigkeit in Richtung seiner Längsachse aufweist.
[0011] Die
DE 38 10 746 C2 beschreibt des Weiteren ein Seekabel mit einer mindestens einen Lichtwellenleiter
aufweisenden Kabelseele und mit wenigstens einer Armierung aufweisen Ummantelung.
Die von der Armierung eingeschlossene Kabelseele ist hierbei vollständig unter Verwendung
einer mehrschichtig aufgebauten Hochspannungs-Isolierschicht ausgefüllt. Kennzeichnend
für diese technische Lösung ist, dass die von einem Außenmantel aus einem elastischen
Kunststoff ummantelte Armierung aus ineinander greifenden Z-förmigen Profildrähten
ausgebildet ist, und dass innerhalb der Kabelseele ein mindestens die Lichtwellenleiter
rohrförmig umgebender elektrischer Leiter aus mehreren Segmentdrähten angeordnet ist.
Eine Verwendung dieses Seekabels als Kabel für geophysikalische Mess- und Erkundungszwecke
scheidet bereits wegen des durch die einzelnen Schichten bedingten hohen spezifischen
Durchmessers aus.
[0012] Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein im Hinblick auf den Stand der
Technik alternatives Kabel hoher Steifigkeit, insbesondere hoher Axialsteifigkeit,
zu schaffen, welches gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung einfach und kostengünstig
hersteilbar ist, eine störungsfreie Übertragung elektrischen Stroms und/oder von Signalen
erlaubt und einen sicheren Verbund zwischen dem Kabelkern und einer denselben tragenden
Armierung gewährleistet. Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung soll das Kabel bei
tiefen Bohrlöcher, insbesondere auch im Offshor-Bereich, den Durchtritt von insbesondere
Fluiden durch seine Außenhülle zuverlässig verhindern. Gemäß einem dritten Aspekt
der Erfindung soll das Kabel das Erkunden und Ausmessen von langen, insbesondere auch
horizontalen Bohrlöchern oder Bohrlöchern mit geringer Neigung erlauben und damit
einhergehend hohe Druck- und Zugkräfte sowie ohne jedwede Verformung Differenzinnendrücke
des Kabels aufnehmen können. Aufgabe der Erfindung ist es ferner, ein einfaches und
kostengünstiges Verfahren zur Herstellung eines derartigen Kabels anzugeben.
[0013] Ausgehend von einem Kabel hoher Steifigkeit, insbesondere hoher Axialsteifigkeit,
mit einem Kabelkern und einer denselben ummantelnden Armierung, wobei die Armierung
aus zumindest einer Verseillage zweier Gruppen über den Umfang des Kabels alternierend
angeordneter Verseildrähte unterschiedlichen Querschnitts mit zueinander formkomplementär
ausgebildeten Kontaktflächen aufgebaut ist, wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst,
dass der Kabelkern einen oder mehrere elektrische Leiter und/oder Signalleiter aufweist,
der/die von einem Mantel aus einem Isoliermaterial abgedeckt oder integral mit besagtem
Mantel ausgebildet ist/sind, wobei auf der Außenmantelfläche des Mantels aus Isoliermaterial
wenigstens ein Mittel zur elektromagnetischen Abschirmung der elektrischen Leiter
und/oder Signalleiter vorgesehen oder in den Mantel integriert ist, und wobei der
Kabelkern mit der Armierung durch Stoff-, Form- und/oder Kraftschluss axial fest verbunden
ist.
[0014] Es ist ein Kabel der gattungsgemäßen Art geschaffen, welches bei hoher Fluiddichtheit
eine störungsfreie Übertragung von elektrischem Strom und/oder Signalen erlaubt. Durch
den besagten Stoff-, Form- und/oder Kraftschluss zwischen der Armierung und dem Kabelkern
ist vorteilhaft eine axiale Relativbewegung zwischen der Armierung des Kabels und
dem Kabelkern verhindert, wodurch Zug- und Druckkräfte während des bestimmungsgemäßen
Gebrauchs des Kabels störungsfrei aufgenommen und übertragen werden können. Insbesondere
bei Kabeln zu geophysikalischen Mess- und Erkundungszwecken sind aufgrund der tiefen
Bohrungen unterschiedliche Längungen der Materialien der Armierung und des Kabelkerns
zu verzeichnen, welche herkömmlich zur besagten axialen Relativbewegung führen können.
Eine derartige Relativbewegung kann zur Schädigung des Fügeverbundes des Kabels und
in der Folge zum Bruch desselben oder zur Verfälschung von Messergebnissen führen.
[0015] Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen oder Ausgestaltungen der
Erfindung.
[0016] Danach ist der besagte Mantel aus einem Isoliermaterial bevorzugt durch ein synthetisches
Polymer gebildet, welches sich einfach und kostengünstig verarbeiten lässt. Das synthetische
Polymer ist bevorzugt ein ETFE (ETFE = Ethylen-Tetrafluorethylen). ETFE verbindet
vorteilhaft eine hohe Temperaturbeständigkeit (bis 150°C) mit einer guten Beständigkeit
gegen aggressive Medien, wie beispielsweise Säuren, aromatische Kohlenwasserstoffe
etc. Überdies weist ETFE vorteilhaft ein geringes Gewicht auf und ist besonders vorteilhaft
als elektrischer Isolator einsetzbar. Wie die Erfindung welter vorsieht, ist das wenigstens
eine Mittel zur elektromagnetischen Abschirmung bevorzugt durch ein einfach zu verarbeitendes
bandförmiges oder schlauchförmiges Metallnetz und/oder durch eine bandförmige oder
schlauchförmige Metallfolie gebildet. Das Metallnetz bzw. Metallband besteht dabei
z. B. aus einem Kupfer oder einer Kupferlegierung.
[0017] Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung ist eine Gruppe
Verseildrähte der Armierung durch Runddrähte gebildet, wogegen die andere Gruppe Verseildrähte
durch Profildrähte gebildet ist, welche Profildrähte einen bogenförmigen Profilquerschnitt
aufweisen, der auf die Grundgeometrie eines Sektorprofils eines Kreisringes zurückgeführt
ist, und wobei die Kontaktflächen der Profildrähte formkomplementär zu den Kontaktflächen
der benachbarten Runddrähte konkav ausgebildet sind. Ein derartiges Kabel kann hohe
Druck- und Zugkräfte übertragen und weist eine hohe Querstabilität respektive Festigkeit
in radialer Richtung auf, wodurch der Erhalt des Kabelverbundes auch in großen Tiefen
mit hohen Drücken gewährleistet ist. Um eine besonders hohe Querstabilität respektive
Festigkeit in radialer Richtung gewährleisten zu können, ist gemäß einer zweiten vorteilhaften
Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen, dass die Verseildrähte beider Gruppen
jeweils einen bogenförmigen Profilquerschnitt aufweisen, der auf die Grundgeometrie
eines Sektorprofils eines Kreisringes zurückgeführt ist, wobei die eine Gruppe Verseildrähte
durch erste Profildrähte gebildet ist, welche ersten Profildrähte beidseitig des Sektorprofils
im Bereich ihrer Kontaktflächen jeweils wenigstens einen sich längs des Profildrahtes
erstreckenden Längssteg aufweisen, wogegen die andere Gruppe Verseildrähte durch zweite
Profildrähte gebildet ist, welche zweiten Profildrähte im Bereich ihrer Kontaktflächen
jeweils zu besagten Längsstegen der unmittelbar benachbarten ersten Profildrähte korrespondierende
und je einen Längssteg formschlüssig aufnehmende Längsnuten aufweisen. Durch diese
Maßnahme ist ein besonders wirkungsvoller Formschluss zwischen den Profildrähten der
Armierung bewirkt. Wie die Erfindung noch vorsieht, bestehen die Runddrähte und Profildrähte
der zumindest einen Verseillage jeweils aus einem Stahl, wobei die Runddrähte vorteilhaft
mit Rückdrehung und die Profildrähte rückdrehungsfrei verseilt und die Profildrähte
überdies vermittels an sich bekannter Vorformungseinrichtungen vorab eine Vorformung
erfahrend, spannungsfrei in den Verseilverband gelegt sind. Durch diese Maßnahme ist
ein qualitätsgerechter Lagenaufbau des die Armierung ausbildenden Verseilverbandes,
insbesondere ein dichter Verbund der Verseildrähte in der Verseillage gewährleistet.
[0018] Wie bereits oben ausgeführt, ist zur Vermeidung einer axialen Relativbewegung zwischen
dem Kabelkern und der Armierung während des bestimmungsgemäßen Gebrauchs des Kabels,
insbesondere als geophysikalisches Mess- und Erkundungskabel in langen Bohrlöchern,
der Kabelkern mit der Armierung durch Stoff-, Form- und/oder Kraftschluss axial fest
verbunden. Der Stoffschluss wird dabei bevorzugt mittels eines Klebstoffes bewirkt,
der seinerseits weiter bevorzugt auf den Kabelkern aufgebracht wird und nach dem Ummanteln
des Kabelkerns mit der Armierung respektive dem Aufseilen der Verseildrähte auf den
Kabelkern abbindet bzw. aushärtet. Dabei fungiert der Klebstoff in vorteilhafter Weise
gleichzeitig als Abdichtmittel, indem es etwaige noch vorhandene Hohlräume zwischen
den Profildrähten der Armierung des Kabels und zwischen den Profildrähten und dem
Kabelkern ausfüllt, wodurch eine besonders hohe Fluiddichtheit des Kabels gewährleistet
ist.
[0019] Was den besagten Form- und/oder Kraftschluss zwischen der Armierung des Kabels und
dem Kabelkern anbelangt, ist dieser mittels wenigstens einer Erhebung bewirkt, welche
Erhebung an einer zum Kabelkern weisenden Kontaktfläche zumindest eines Profildrahtes
ausgebildet ist und nach radial innen gerichtet in die Oberfläche des Kabelkerns formschlüssig
eindringt, zumindest jedoch gegen die Oberfläche des Kabelkerns gepresst wird/ist.
Die Erhebung kann sich dabei längs des Profildrahtes erstrecken, wodurch sich diese
wendelförmig um den Kabelkern schlingt und so eine axiale Relativbewegung zwischen
der Armierung des Kabels und dem Kabelkern verhindert, zumindest jedoch wirkungsvoll
behindert. Alternativ kann die wenigstens eine Erhebung sich auch quer zur Längserstreckung
des Profildrahtes erstrecken. Sind mehrere derartige Erhebungen vorgesehen, ist beispielsweise
eine Kontaktfläche mit dem Kabelkern gebildet, welche nach Art einer Zahnstange zumindest
abschnittsweise abwechselnd Erhebungen respektive Zähne und Zahnlücken aufweist, welche
Zähne in die Oberfläche des Kabelkerns formschlüssig eindringen, zumindest jedoch
gegen die Oberfläche gepresst werden und so besagte axiale Relativbewegung verhindern,
zumindest jedoch wirkungsvoll behindern. Wie bereits oben erwähnt, bestehen die Profildrähte
aus einem Stahl, der seinerseits geeignet ist, hohen und höchsten auf das Kabel einwirkenden
Kräften zu widerstehen, beispielsweise bei Verwendung desselben für geophysikalische
Mess- und Erkundungszwecke, insbesondere in der Erdöl- und Erdgasförderindustrie.
Im Hinblick darauf wird besagte wenigstens eine Erhebung bevorzugt bereits bei der
Herstellung des zumindest einen Profildrahtes nach einem Walzverfahren ausgebildet.
[0020] Das vorstehend beschriebene Kabel ist wie bereits oben angedeutet vorteilhaft für
geophysikalische Mess- und Erkundungszwecke, insbesondere in der Erdöl- und Erdgasförderindustrie,
einsetzbar. Darüber hinaus ist es jedoch auch als See-Kabel oder als sonstiges Kabel
mit einem oder mehreren elektrischen und/oder Signalleitern, wie beispielsweise als
Erdkabel einsetzbar.
[0021] Ein Verfahren zur Herstellung des vorstehend näher beschriebenen Kabels zeichnet
sich durch folgende Schritte aus:
- a) Bereitstellung zumindest eines langgestreckten elektrischen Leiters und/oder Signalleiters,
- b) Abdecken des zumindest einen elektrischen Leiters und/oder Signalleiters mit einem
Mantel aus einem extrudierfähigen Isoliermaterial mittels wenigstens eines Extruders,
wobei das Isoliermaterial aus einem synthetischen Polymer besteht,
- c) Aufbringung wenigstens eines Mittels zur elektrischen Abschirmung auf die Außenmantelfläche
des Mantels, wobei das wenigstens eine Mittel zur elektromagnetischen Abschirmung
durch ein bandförmiges oder schlauchförmiges Metallnetz und/oder durch eine bandförmige
oder schlauchförmige Metallfolie gebildet ist,
- d) Überführung des gebildeten Kabelkerns in einen Verseilpunkt einer Verseilmaschine,
und
- e) im besagten Verseilpunkt Aufbringen einer Armierung aus zumindest einer Verseillage
zweier Gruppen über den Umfang des Kabels alternierend angeordneter Verseildrähte
unterschiedlichen Querschnitts auf den Kabelkern.
[0022] In Fortbildung des Verfahrens ist zwischen dem Schritt d) und dem Schritt e) ein
Schritt da) vorgesehen, der sich dadurch auszeichnet, dass vor Aufbringung der Armierung
auf den Kabelkern im besagten Verseilpunkt die Oberfläche des Kabelkerns derart mit
einem Klebstoff benetzt wird, dass nach Aufbringung der Armierung nach Schritt e)
etwaige zu verzeichnende Hohlräume sowohl zwischen den die Armierung bildenden Verseildrähten
als auch zwischen der besagten Armierung und dem Kabelkern vom Klebstoff eingenommen
sind. Ferner kann vorgesehen sein, dass im Hinblick auf den Schritt e) zwischen der
Armierung und dem Kabelkern ein Form- und/oder Kraftschluss bewirkt wird, indem an
einer zum Kabelkern weisenden Kontaktfläche mit dem Kabelkern zumindest eines als
Profildraht ausgebildeten Verseildrahtes wenigstens eine nach radial innen gerichtete
Erhebung ausgebildet ist, welche Erhebung in die Oberfläche des Kabelkerns formschlüssig
eindringt, zumindest jedoch gegen die Oberfläche des Kabelkerns gepresst wird. Durch
diese Maßnahmen sowohl einzeln als auch in Kombination betrachtet wird wirkungsvoll
eine axiale Relativbewegung zwischen dem Kabelkern und der Armierung während des bestimmungsgemäßen
Gebrauchs des Kabels, insbesondere als geophysikalisches Mess- und Erkundungskabel
in langen Bohrlöchern, verhindert.
[0023] Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den Zeichnungen schematisch dargestellten
Ausführungsbeispiele näher erläutert. Sie ist jedoch nicht auf diese beschränkt, sondern
erfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäß ausgebildeten Kabels gemäß
einer ersten, bevorzugten Ausgestaltungsvariante,
- Fig. 2
- das Kabel nach Fig. 1 im Querschnitt gesehen,
- Fig. 3
- eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäß ausgebildeten Kabels gemäß
einer zweiten bevorzugten Ausgestaltungsvariante,
- Fig. 4
- das Kabel nach Fig. 3 im Querschnitt gesehen,
- Fig. 5a - 5d
- die Einzelheiten "Z1" bis "Z4" nach Fig. 4, mit einer detaillierten Darstellung der Profildrähte des Kabels in
vier verschiedenen Ausführungsformen derselben,
- Fig. 6a, 6b
- in Anlehnung an die zweite Ausgestaltungsvariante der Erfindung ein erfindungsgemäß
ausgebildetes Kabel im Querschnitt gesehen gemäß einer dritten Ausgestaltungsvariante,
mit zwei weiteren vorteilhaften Ausführungsformen der Profildrähte, und
- Fig. 7
- äußerst schematisch die Darstellung eines geeigneten Verfahrens zur Herstellung eines
erfindungsgemäßen Kabels.
Variante 1:
[0024] Die Fig. 1 und 2 zeigen eine erste Variante eines erfindungsgemäß ausgebildeten Kabels
1 mit einem Kabelkern 2, der seinerseits einen Vollquerschnitt aufweist und von einem
eine Armierung 3.1 ausbildenden Verseilverband ummantelt ist. Insbesondere die Armierung
3.1 bewirkt die axiale und radiale Stabilität respektive Steifigkeit des Kabels 1.
[0025] Der Kabelkern 2 weist gemäß der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausgestaltung der Erfindung
lediglich beispielgebend einen einzigen elektrischen Leiter 4, insbesondere Kupferleiter
auf. Der elektrische Leiter 4 ist von einem Mantel 5 aus einem synthetischen Polymer
abgedeckt, sozusagen in den Mantel 5 eingebettet. Der Mantel 5 wird bevorzugt nach
einem an sich bekannten Extrusionsverfahren auf den elektrischen Leiter 4 aufgebracht.
Das synthetische Polymer zur Ausbildung des Mantels 5 ist bevorzugt ein ETFE (ETFE
= Ethylen-Tetrafluorethylen). ETFE verbindet vorteilhaft eine hohe Temperaturbeständigkeit
(bis 150°C) mit einer guten Beständigkeit gegen aggressive Medien, wie beispielsweise
Säuren, aromatische Kohlenwasserstoffe etc. Überdies weist ETFE vorteilhaft ein geringes
Gewicht auf und ist besonders vorteilhaft als elektrischer Isolator einsetzbar.
[0026] Statt des besagten einzigen elektrischen Leiters 4 kann auch ein nicht zeichnerisch
dargestellter Signalleiter, beispielsweise in Form eines Lichtwellen-Leiters aus einem
bevorzugt temperatur-hochbeständigen Fiberglas vorgesehen sein. Vorteilhaft kann der
Kabelkern 2 auch einen oder mehrere Leiterbündel aufweisen, die beispielsweise durch
elektrische Leiter 4 und/oder Signalleiter, wie Lichtwellen-Leiter, gebildet sind
(nicht zeichnerisch dargestellt). Vorteilhaft können die elektrischen Leiter 4 oder
Signalleiter oder Leiterbündel selbst mediendicht ummantelt sein, um dann jedoch noch
zusätzlich von besagtem Mantel 5 abgedeckt zu werden (nicht zeichnerisch dargestellt).
[0027] Der Kabelkern 2 weist ein Mittel 6 zur elektromagnetischen Abschirmung des vorliegend
beispielgebend einzigen elektrischen Leiters 4 auf. Das Mittel 6 zur elektromagnetischen
Abschirmung ist bevorzugt durch ein Im Detail nicht näher dargestelltes, jedoch an
sich bekanntes bandförmiges oder schlauchförmiges Metallnetz und/oder durch eine bandförmige
oder schlauchförmige Metallfolie gebildet. Das Metallnetz bzw. Metallband besteht
bevorzugt aus Kupfer oder einer Kupferlegierung. Das Mittel 6 zur elektromagnetischen
Abschirmung respektive das Metallnetz oder die Metallfolie ist auf die Außenmantelfläche
7 des Mantels 5 aufgebracht, beispielsweise als Band auf den Mantel 5 aufgewickelt
oder aufgeflochten oder als Schlauch auf den Mantel 5 aufgezogen.
[0028] Demgegenüber kann das Mittel 6 zur elektromagnetischen Abschirmung respektive das
Metallnetz oder die Metallfolie in den Mantel 5 eingebettet bzw. integral mit demselben
ausgebildet sein. Hierbel fungiert das Mittel 6 zur elektromagnetischen Abschirmung
respektive das Metallnetz oder die Metallfolie sozusagen als Einlegeteil, indem es
während der Herstellung des Mantels 5 nach besagtem Extrusionsverfahren in die Extrusionsmasse
des Mantels 5 kontinuierlich eingebettet wird (hier nicht zeichnerisch dargestellt,
vgl. jedoch Fig. 6a, 6b und deren Erläuterungen dazu). Vorteilhaft ist durch besagtes
Einlegeteil eine Verstärkung des Mantels 5 zu verzeichnen.
[0029] Gemäß den Fig. 1 und 2 ist die Armierung 3.1 aus einer Verseillage zweier Gruppen
über den Umfang des Kabels 1 alternierend angeordneter Verseildrähte unterschiedlichen
Querschnitts mit zueinander formkomplementär ausgebildeten Kontaktflächen 8, 9 aufgebaut.
Eine Gruppe Verseildrähte ist durch Runddrähte 10 gebildet, wogegen die andere Gruppe
Verseildrähte durch Profildrähte 11 gebildet ist. Die Profildrähte 11 weisen dabei
einen bogenförmigen Profilquerschnitt auf, der auf die Grundgeometrie eines Sektorprofils
eines Kreisringes zurückgeführt ist, so dass die Kontaktflächen 9 der Profildrähte
11 komplementär zu den Kontaktflächen 8 der benachbarten Runddrähte 10 konkav ausgebildet
sind.
[0030] Die Rund- und Profildrähte 10, 11 bestehen bevorzugt aus einem Stahl, der seinerseits
geeignet ist, hohen und höchsten auf das Kabel 1 einwirkenden Kräften zu widerstehen,
beispielsweise bei Verwendung desselben für geophysikalische Mess- und Erkundungszwecke,
insbesondere in der Erdöl- und Erdgasförderindustrie. Zur Erzielung eines qualitätsgerechten
Lagenaufbaus des die Armierung 3.1 ausbildenden Verseilverbandes sind die Runddrähte
10 mit Rückdrehung und die Profildrähte 11 rückdrehungsfrei verseilt sowie spannnungsfrei
in den Verseilverband gelegt, wobei die Profildrähte 11 vermittels an sich bekannter
Vorformungseinrichtungen vorab eine entsprechende Vorformung erfahren.
[0031] Um eine axiale Relativbewegung zwischen dem Kabelkern 2 und der Armierung 3.1 während
des bestimmungsgemäßen Gebrauchs des Kabels 1, insbesondere als geophysikalisches
Mess- und Erkundungskabel in langen Bohrlöchern, wirkungsvoll zu verhindern, ist der
Kabelkern 2 mit der Armierung 3.1 durch Stoff-, Form- und/oder Kraftschluss axial
fest verbunden.
[0032] Gemäß den Fig. 1 und 2 wird der besagte Stoffschluss bevorzugt mittels eines Klebstoffes
12 bewirkt, der seinerseits auf den Kabelkern 2 aufgebracht wird und nach dem Ummanteln
des Kabelkerns 2 mit der Armierung 3.1 respektive dem Aufseilen der Verseildrähte
bzw. der Rund- und Profildrähte 10, 11 auf den Kabelkern 2 abbindet bzw. aushärtet.
Dabei fungiert der Klebstoff 12 in vorteilhafter Weise gleichzeitig als Abdichtmittel,
indem es etwaige noch vorhandene Hohlräume zwischen den Rund- und Profildrähten 10,
11 der Armierung 3.1 des Kabels 1 und zwischen den Rund- und Profildrähten 10, 11
und dem Kabelkern 2 ausfüllt, wodurch eine besonders hohe Fluiddichtheit des Kabels
1 gewährleistet ist. Der Klebstoff 12 besteht bevorzugt aus einem geeigneten synthetischen
Polymer.
[0033] Was den besagten Form- und/oder Kraftschluss zwischen der Armierung 3.1 des Kabels
1 und dem Kabelkern 2 anbelangt, ist dieser mittels wenigstens einer Erhebung 13.1,
13.2 an einer zum Kabelkern 2 weisenden Kontaktfläche 14 zumindest eines Profildrahtes
11 bewirkt. Die wenigstens eine Erhebung 13.1, 13.2 ist ausgehend von besagter Kontaktfläche
14 nach radial innen gerichtet, wodurch diese im Zuge des Verseilvorganges in die
Oberfläche des Kabelkerns 2 formschlüssig eindringt, zumindest jedoch gegen die Oberfläche
des Kabelkerns 2 gepresst wird und so eine axiale Relativbewegung zwischen der Armierung
3.1 und dem Kabelkern 2 verhindert, zumindest jedoch wirkungsvoll behindert.
[0034] Fig. 2 zeigt insoweit ergänzend zur stoffschlüssigen Fügeverbindung der Einfachheit
halber zwei Ausführungsformen einer formschlüssigen Fügeverbindung in einer Zeichnung
mittels Erhebungen 13.1, 13.2, die alternativ oder in Kombination Anwendung finden
können (jeweils gestrichelte Linienführung). Die Erhebung 13.1 erstreckt sich längs
des betreffenden Profildrahtes 11. Durch die erfolgte Verseilung schlingt sich die
Erhebung 13.1 wendelförmig um den Kabelkern 2 und dringt dabei in die Oberfläche desselben
formschlüssig ein. Dadurch wird eine axiale Relativbewegung zwischen dem Profildraht
11 und dem Kabelkern 2 verhindern, zumindest jedoch wirkungsvoll behindern. Bevorzugt
sind jedoch eine Mehrzahl der Profildrähte 11, weiter bevorzugt sämtliche Profildrähte
11 mit zumindest einer derartigen Erhebung 13.1 ausgestattet (nicht zeichnerisch dargestellt).
[0035] Demgegenüber erstreckt sich die Erhebung 13.2 quer zur Längserstreckung des Profildrahtes
11. Sind mehrere derartige Erhebungen 13.2 je Profildraht 11 vorgesehen, ist beispielsweise
eine Kontaktfläche 14 mit dem Kabelkern 2 gebildet, welche nach Art einer Zahnstange
zumindest abschnittsweise abwechselnd Erhebungen 13.1, sozusagen Zähne, sowie Zahn-Lücken
aufweist. Die Zähne dringen formschlüssig in die Oberfläche des Kabelkerns 2 ein,
wodurch ebenfalls eine axiale Relativbewegung zwischen dem Profildraht 11 und dem
Kabelkern 2 verhindert, zumindest jedoch wirkungsvoll behindert ist/wird. Bevorzugt
sind eine Mehrzahl der Profildrähte 11, weiter bevorzugt sämtliche Profildrähte 11
mit zumindest einer derartigen Erhebung 13.2 ausgestattet (nicht zeichnerisch dargestellt).
[0036] Wie bereits oben ausgeführt, bestehen die Profildrähte 11 bevorzugt aus einem Stahl,
der seinerseits geeignet ist, hohen und höchsten auf das Kabel 1 einwirkenden Kräften
zu widerstehen, beispielsweise bei Verwendung desselben für geophysikalische Mess-
und Erkundungszwecke, insbesondere in der Erdöl- und Erdgasförderindustrie. In Hinblick
darauf wird besagte wenigstens eine Erhebung 13.1, 13.2 bevorzugt bereits bei der
Herstellung des zumindest einen Profildrahtes 11 nach einem Walzverfahren am Profildraht
11 ausgebildet.
Variante 2:
[0037] Die Fig. 3 bis 5d zeigen eine zweite Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Kabels
1, wobei funktionsgleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen wie in den vorherigen Zeichnungsfiguren
bezeichnet sind, so dass zu deren Erläuterung auf die vorstehende Beschreibung zur
Ausführungsvariante 1 verwiesen wird.
[0038] Diese zweite Ausführungsvariante des Kabels 1 unterscheidet zur vorbeschriebenen
ersten Ausführungsvariante im Wesentlichen dahingehend, dass eine Armierung 3.2 vorgesehen
ist, bei der eine der beiden Gruppen Verseildrähte durch erste Profildrähte 15 gebildet
ist, welche ersten Profildrähte 15 beidseitig des Sektorprofils im Bereich ihrer Kontaktflächen
16 jeweils wenigstens einen sich längs des Profildrahtes 16 erstreckenden Längssteg
17 aufweisen. Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf einen Längssteg 17 je
Kontaktfläche 16, sondern erfasst auch zwei oder mehr in radialer Richtung des Kabels
1 gesehen übereinander angeordnete Längsstege 17 zumindest im Bereich einer der besagten
Kontaktflächen 16 (nicht zeichnerisch dargestellt). Die andere Gruppe Verseildrähte
ist durch zweite Profildrähte 18 gebildet, welche zweiten Profildrähte 18 im Bereich
ihrer Kontaktflächen 19 jeweils zu besagten Längsstegen 17 der unmittelbar benachbarten
ersten Profildrähte 15 korrespondierende und je einen Längssteg 17 formschlüssig aufnehmende
Längsnuten 20 aufweisen. Durch diese Maßnahme ist ein besonders wirkungsvoller Formschluss
zwischen den ersten und zweiten Profildrähten 15, 18 der Armierung 3.2 bewirkt.
[0039] Gemäß den Fig. 3, 4 und 5a weisen die Längsstege 17 und die hierzu formkomplementär
ausgebildeten Längsnute 20 einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt auf.
Hierdurch erstrecken sich die nach radial innen und nach radial außen weisenden Flächen
der Längsstege 17 auf einer Normalen zum Radius des Kabels 1. Hieraus resultiert ein
hoher Widerstand der Profildrähte 15, 18 gegen radiales Auflösen des Verbundes der
Armierung 3.2.
[0040] Um die Herstellung der Armierung 3.2, insbesondere das Verseilen der ersten und zweiten
Profildrähte 15, 18 mit Formschluss derselben untereinander zu erleichtern, ist vorgesehen,
dass die Längsstege 17 der ersten Profildrähte 15 im Querschnitt eines jeden ersten
Profildrahtes 15 gesehen zu ihrem freien Ende hin sich verjüngend ausgebildet sind.
Durch diese Maßnahme können während der Herstellung der Armierung 3.2 die Längsstege
17 leicht in die jeweils zugeordnete, formkomplemetär ausgebildete Längsnut 20 eingeführt
werden. Die Längsstege 17 sind dabei im Querschnitt gesehen bevorzugt trapezförmig
(Fig. 5b) oder konvex gerundet (Fig. 5c) ausgebildet. Denkbar ist es ebenfalls und
demgemäß durch die Erfindung mit erfasst, einen spitz zulaufenden Querschnitt der
Längsstege 17 vorzusehen (nicht zeichnerisch dargestellt).
[0041] Ein wirkungsgleicher, zumindest jedoch wirkungsähnlicher Effekt ist erzielbar, wenn
zumindest die freien Enden der Längsstege 17 im Querschnitt gesehen trapezförmig (vgl.
Fig. 5d) oder konvex gerundet oder spitz zulaufend, ausgebildet sind (nicht zeichnerisch
dargestellt). Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass bei Gewährleistung eines hohen
Widerstandes der Profildrähte 15, 18 gegen radiales Auflösen des Verbundes der Armierung
3.2 das Fügen der Profildrähte 15, 18 untereinander ebenfalls vereinfacht ist. Dabei
ist je Längssteg 17 ein erster, profilseitiger Abschnitt 17a desselben mit nach radial
innen und nach radial außen weisenden Flächen vorgesehen, die auf einer Normalen zum
Radius des Kabels 1 liegen, wobei zumindest einer der besagten ersten Abschnitte 17a
dann in einen zweiten, freien End-Abschnitt 17b übergeht, der geneigt ausgebildet
ist derart, dass sich der Querschnitt des Längssteges 17 in diesem End-Abschnitt 17b
verjüngt.
[0042] In Fortbildung der Erfindung kann darüber hinaus durch eine bestimmte Auslegung der
Längsstege 17 im Verhältnis zu den dieselben formschlüssig aufnehmenden Längsnuten
20 eine Übermaßpassung (Presspassung) bewirkt werden, wodurch vorteilhaft der Formschluss
mit einem Kraftschluss kombiniert ist (nicht zeichnerisch dargestellt). Hierdurch
werden die Festigkeit des Verbundes der Armierung 3.2 sowie die Fluiddichtigkeit des
Kabels 1 noch weiter erhöht.
[0043] Was den zur ersten Ausführungsvariante der Erfindung ausführlich beschriebenen Stoff-,
Form- und/oder Kraftschluss zwischen dem Kabelkern 2 und der Armierung 3.1 anbelangt,
kann ein derartiger Stoff-, Form- und/oder Kraftschluss selbstverständlich auch zwischen
dem Kabelkern 2 und der Armierung 3.2 vorgesehen werden und ist demgemäß durch die
Erfindung mit erfasst. Die Fig. 3 bis 5 zeigen insoweit einen Stoffschluss mittels
des oben bereits erwähnten Klebstoffes 12. Auf eine Darstellung des Form- und oder
Kraftschlusses in der oben bereits beschriebenen Art wurde der besseren Übersichtlichkeit
halber bei diesem Ausführungsbeispiel verzichtet.
Variante 3:
[0044] Die Fig. 6a und 6b zeigen in Anlehnung an die Ausführungsvariante 2 eine dritte Ausführungsvariante
des erfindungsgemäßen Kabels 1, wobei funktionsgleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen
wie in den vorherigen Zeichnungsfiguren bezeichnet sind, so dass zu deren Erläuterung
auch auf die vorstehenden Beschreibungen der Ausführungsvarianten 1 und 2 verwiesen
wird.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist der Stoffschluss mit einem Form- und/oder Kraftschluss
zwischen dem Kabelkern 2 und der Armierung 3.2 kombiniert, wobei auch hier der Stoffschluss
mittels eines Klebstoffes 12 und der Form- und/oder Kraftschluss mittels zu den Ausführungsvarianten
1 und 2 beschriebener Ehebungen 13.1 (Fig. 2, 6a) und/oder 13.2 (Fig. 2, 6b) bewirkt
ist. Überdies ist hier ein Kabelkern 2 mit einem Mantel 5 gezeigt, in welchem Mantel
5 das Mittel 6 zur elektromagnetischen Abschirmung eingebettet ist. D. h., auf das
Mittel 6 zur elektromagnetischen Abschirmung ist radial außen ebenfalls synthetisches
Polymer, gemäß diesem Ausführungsbeispiel ETFE aufgebracht, welches bei Ausbildung
des Mittels 6 zur elektromagnetischen Abschirmung als Metallnetz deren Öffnungen und
Hohlräume durchsetzt respektive ausfüllt.
[0045] Die vorstehenden Ausführungsbeispiele stellen auf ein Kabel 1 mit einem Kabelkern
2 und eine den Kabelkern 2 ummantelnde Armierung 3.1 bzw. 3.2 ab, welche Armierung
3.1 bzw. 3.2 "lediglich" durch eine Verseillage der oben beschriebenen Art gebildet
ist. Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf diese Ausführungsbeispiele, sondern
erfasst auch Kabel 1 der gattungsgemäßen Art mit einer Armierung 3.1 bzw. 3.2, die
durch eine Mehrzahl von Lagen der beschriebenen Art gebildet ist (nicht zeichnerisch
dargestellt). Die vorstehend beschriebenen Verseillagen können dabei beliebig kombiniert
werden.
[0046] Nachfolgend wird die Erfindung weiter anhand einer in Fig. 7 dargestellten,, bevorzugten
Fertigungsanlage zur Herstellung eines Kabels 1 der erfindungsgemäßen Art beschrieben.
Das Herstellungsverfahren ist vorliegend kontinuierlich. Sicherlich ist auch eine
diskontinuierliche Verfahrensführung denkbar und demgemäß durch die Erfindung mit
erfasst. Im Wesentlichen weist die Anlage zur Herstellung des Kabels 1 einzelne Vorrichtungen
wie folgt auf:
Einen Ablauf 21, der eine bereitgestellte Ablaufspule 22 aufweist. Die Ablaufspule
22 ist vorab mit zumindest einem langestreckten elektrischen Leiter 4, einem Signalleiter,
beispielsweise in Form eines Lichtwellen-Leiters aus einem bevorzugt temperatur-hochbeständigen
Fiberglas oder auch einem Leiterbündel, das beispielswelse durch elektrische Leiter
4 und/oder Signalleiter, wie Lichtwellen-Leiter, gebildet ist, bespult;
- Zumindest ein erster Extruder 23, vermittels dessen auf den zumindest einen langestreckten
elektrischen Leiter 4, den Signalleiter oder das Leiterbündel der oben beschriebene
Mantel 5 aus einem extrudierfähigem Isoliermaterial, insbesondere einem synthetischen
Polymer, bevorzugt ETFE (ETFE = Ethylen-Tetrafluorethylen), aufgebracht wird;
- Eine Kühlstrecke 24, vermittels derer der Mantel 5 aus extrudierfähigem Isoliermaterial
einer Kühlung und somit Härtung unterzogen wird;
- Eine Flechtmaschine 25, vermittels derer auf den besagten Mantel 5 ein Mittel 6
zur elektromagnetischen Abschirmung in Form eines bandförmigen Metallnetzes oder einer
bandförmigen Metallfolie aufgeflochten wird. Das Metallnetz oder die Metallfolie bestehen
dabei bevorzugt aus einem Kupfer oder einer Kupferlegierung;
- Eine Verseilmaschine 26, insbesondere Korb-Verseilmaschine 26 mit wenigstens einem
Verseilkorb, der mehrere, nicht zeichnerisch dargestellte Ablaufspulen für die Verseildrähte
trägt. Vermittels der Verseilmaschine 26 wird in einem Verseilpunkt 27 eine Armierung
3.1 bzw. 3.2 aus zumindest einer Lage Verseildrähte auf den gebildeten Kabelkern 2
aufgebracht;
- Einen Abzug 28, vorliegend ein Scheibenabzug, der die Bestandteile des Kabels 1
und letztendlich das fertige Kabel 1 kontinuierlich durch die Fertigungsanlage zieht;
und
- einen Aufwickler 29 mit einer Aufwickelspule 30 für das fertige Kabel 1.
[0047] Um eine axiale Relativbewegung zwischen dem Kabelkern 2 und der Armierung 3.1 während
des bestimmungsgemäßen Gebrauchs des Kabels 1, insbesondere als geophysikalisches
Mess- und Erkundungskabel in langen Bohrlöchern, wirkungsvoll zu verhindern, ist im
Bereich des Verseilpunktes 27 eine Vorrichtung zur Aufbringung eines Klebstoffes 12
auf den Kabelkern 2 angeordnet. Vorliegend findet dazu ein zweiter Extruder 31 Anwendung.
Im Wesentlichen werden dabei die Verseildrähte, nämlich Runddrähte 10 und Profildrähte
11 bzw. erste und zweite Profildrähte 15, 18, in einen mit Klebstoff 12 gefüllten
Spritzkopf des zweiten Extruders 31 hinein geführt und innerhalb des zweiten Extruders
31 auf den Kabelkern 2 zur Ausbildung der Armierung 3.1 bzw. 3.2 aufgebracht. Der
Verseilpunkt 27 ist dabei sozusagen Im Spritzkopf des zweiten Extruders 31 angeordnet.
[0048] Demgegenüber oder in Kombination mit vorstehender Maßnahme kann zwischen der Armierung
3.1, 3.2, insbesondere deren Profildrähte 11; 15, 18, und dem Kabelkern 2 ein Form-
und/oder Kraftschluss bewirkt werden, indem an einer zum Kabelkern 2 weisenden Kontaktfläche
14 besagter Profildrähte 11; 15, 18 mit dem Kabelkern 2 wenigstens eine nach radial
innen gerichtete Erhebung 13.1, 13.2 ausgebildet ist, welche Erhebung 13.1, 13.2 während
des Verseilvorganges im Verseilpunkt 27 in die Oberfläche des Kabelkerns 2 formschlüssig
eindringt, zumindest jedoch gegen die Oberfläche des Kabelkerns 2 gepresst wird (vgl.
insbes. Fig. 2,6a, 6b).
Bezugszeichenliste
1 |
Kabel |
17 |
Längssteg |
2 |
Kabelkern |
17a |
erster Abschnitt |
3.1 |
Armierung |
17b |
zweiter Abschnitt |
3.2 |
Armierung |
18 |
zweite Profildrähte |
4 |
elektrischer Leiter |
19 |
Kontaktflächen (zweite Profildrähte 18) |
5 |
Mantel |
6 |
Mittel zur elektromagnetischen Abschirmung |
20 |
Längsnuten |
21 |
Ablauf |
7 |
Außenmantelfläche (Mantel 5) |
22 |
Ablaufspule |
8 |
Kontaktflächen (Runddraht 10) |
23 |
erster Extruder |
9 |
Kontaktflächen (Profildraht 11) |
24 |
Kühlstrecke |
10 |
Runddraht |
25 |
Flechtmaschine |
11 |
Profildraht |
26 |
Verseilmaschine |
12 |
Klebstoff |
27 |
Verseilpunkt |
13.1 |
Erhebung |
28 |
Abzug |
13.2 |
Erhebung |
29 |
Aufwickler |
14 |
Kontaktfläche |
30 |
Aufwickelspule |
15 |
erste Profildrähte |
31 |
zweiter Extruder |
16 |
Kontaktflächen (erste Profildrähte 15) |
|
|
1. Kabel (1) hoher Steifigkeit, insbesondere hoher Axialsteifigkeit, mit einem Kabelkern
(2) und einer denselben ummantelnden Armierung (3.1, 3.2), wobei die Armierung (3.1,
3.2) aus zumindest einer Verseillage zweier Gruppen über den Umfang des Kabels (1)
alternierend angeordneter Verseildrähte unterschiedlichen Querschnitts mit zueinander
formkomplementär ausgebildeten Kontaktflächen (8, 9; 16, 19) aufgebaut ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kabelkern (2) einen oder mehrere elektrische Leiter (4) und/oder Signalleiter
aufweist, der/die von einem Mantel (5) aus einem Isoliermaterial abgedeckt oder integral
mit besagtem Mantel (5) ausgebildet ist/sind, wobei auf der Außenmantelfläche (7)
des Mantels (5) aus Isoliermaterial wenigstens ein Mittel (6) zur elektromagnetischen
Abschirmung der elektrischen Leiter (4) und/oder Signalleiter vorgesehen oder in den
Mantel (5) integriert ist, und wobei der Kabelkern (2) mit der Armierung (3.1, 3.2)
durch Stoff-, Form- und/oder Kraftschluss axial fest verbunden ist.
2. Kabel (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der besagte Mantel (5) aus einem Isoliermaterial durch ein synthetisches Polymer
gebildet ist.
3. Kabel (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Mittel (6) zur elektromagnetischen Abschirmung durch ein bandförmiges
oder schlauchförmiges Metallnetz und/oder durch eine bandförmige oder schlauchförmige
Metallfolie gebildet ist.
4. Kabel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gruppe Verseildrähte durch Runddrähte (10) gebildet ist, wogegen die andere
Gruppe Verseildrähte durch Profildrähte (11) gebildet ist, welche Profildrähte (11)
einen bogenförmigen Profilquerschnitt aufweisen, der auf die Grundgeometrie eines
Sektorprofils eines Kreisringes zurückgeführt ist, und wobei die Kontaktflächen (9)
der Profildrähte (11) formkomplementär zu den Kontaktflächen (8) der benachbarten
Runddrähte (10) konkav ausgebildet sind.
5. Kabel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verseildrähte beider Gruppen jeweils einen bogenförmigen Profilquerschnitt aufweisen,
der auf die Grundgeometrie eines Sektorprofils eines Kreisringes zurückgeführt ist,
wobei die eine Gruppe Verseildrähte durch erste Profildrähte (15) gebildet ist, welche
ersten Profildrähte (15) beidseitig des Sektorprofils im Bereich ihrer Kontaktflächen
(16) jeweils wenigstens einen sich längs des Profildrahtes (15) erstreckenden Längssteg
(17) aufweisen, wogegen die andere Gruppe Verseildrähte durch zweite Profildrähte
(18) gebildet ist, welche zweiten Profildrähte (18) im Bereich ihrer Kontaktflächen
(19) jeweils zu besagten Längsstegen (17) der unmittelbar benachbarten ersten Profildrähte
(15) korrespondierende und je einen Längssteg (17) formschlüssig aufnehmende Längsnuten
(20) aufweisen.
6. Kabel (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Runddrähte (10) und Profildrähte (11; 15, 18) der zumindest einen Verseillage
jeweils aus einem Stahl bestehen.
7. Kabel (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Runddrähte (10) mit Rückdrehung und die Profildrähte (11; 15, 18) rückdrehungsfrei
verseilt sind.
8. Kabel (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Profildrähte (11; 15, 18) eine Vorformung erfahrend, spannungsfrei in den Verseilverband
gelegt sind.
9. Kabel (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Stoffschluss mittels eines Klebstoffes bewirkt ist.
10. Kabel (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Form- und/oder Kraftschluss mittels wenigstens einer Erhebung (13.1, 13.2) bewirkt
ist, welche Erhebung (13.1, 13.2) an der zum Kabelkern (2) weisenden Kontaktfläche
(14) zumindest eines Profildrahtes (11; 15, 18) ausgebildet ist und nach radial innen
gerichtet in die Oberfläche des Kabelkerns (2) formschlüssig eindringt, zumindest
jedoch gegen die Oberfläche des Kabeikerns (2) gepresst wird/ist.
11. Kabel (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Erhebung (13.1, 13.2) sich längs des Profildrahtes (11; 15, 18)
oder quer zur Längserstreckung des Profildrahtes (11; 15, 18) erstreckt.
12. Verwendung eines Kabels (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 für geophysikalische
Mess- und Erkundungszwecke, insbesondere in der Erdöl- und Erdgssförderindustrie,
oder als See-Kabel (1) oder sonstiges Kabel (1).
13. Verfahren zur Herstellung eines Kabels (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
gekennzeichnet durch folgende Schritte:
a) Bereitstellung zumindest eines langgestreckten elektrischen Leiters (4) und/oder
Signalleiters,
b) Abdecken des zumindest einen elektrischen Leiters (4) und/oder Signalleiters mit
einem Mantel (5) aus einem extrudierfähigen Isoliermaterial mittels wenigstens eines
Extruders (23), wobei das Isoliermaterial aus einem synthetischen Polymer besteht,
c) Aufbringen wenigstens eines Mittels (6) zur elektrischen Abschirmung auf die Außenmantelfläche
(7) des Mantels (5), wobei das wenigstens eine Mittel (6) zur elektromagnetischen
Abschirmung durch ein bandförmiges oder schlauchförmiges Metallnetz und/oder durch eine bandförmige oder schlauchförmige Metallfolie gebildet ist,
d) Überführung des gebildeten Kabelkerns (2) in einen Verseilpunkt (27) einer Verseilmaschine
(26), und
e) im besagten Verseilpunkt (27) Aufbringung einer Armierung (3.1, 3.2) aus zumindest
einer Verseillage zweier Gruppen über den Umfang des Kabels (1) alternierend angeordneter
Verseildrähte unterschiedlichen Querschnitts auf den Kabelkern (2).
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Schritt d) und dem Schritt e) ein Schritt da) vorgesehen ist, der sich
dadurch auszeichnet, dass vor Aufbringung der Armierung (3.1, 3.2) im besagten Verseilpunkt
(27) auf den Kabelkern (2) die Oberfläche des Kabelkerns (2) derart mit einem Klebstoff
(12) benetzt wird, dass nach Aufbringung der Armierung (3.1, 3.2) nach Schritt e)
etwaige zu verzeichnende Hohlräume sowohl zwischen den die Armierung (3.1, 3.2) bildenden
Verseildrähten als auch zwischen der besagten Armierung (3.1, 3.2) und dem Kabelkern
(2) vom Klebstoff (12) eingenommen sind.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass im Hinblick auf den Schritt e) zwischen der Armierung (3.1, 3.2) und dem Kabelkern
(2) ein Form- und/oder Kraftschluss bewirkt wird, indem an einer zum Kabelkern (2)
weisenden Kontaktfläche (14) mit dem Kabelkern (2) zumindest eines als Profildraht
(11; 15, 18) ausgebildeten Verseildrahtes wenigstens eine nach radial innen gerichtete
Erhebung (13.1, 13.2) ausgebildet ist, welche Erhebung (13.1, 13.2) in die Oberfläche
des Kabelkerns (2) formschlüssig eindringt, zumindest jedoch gegen die Oberfläche
des Kabelkerns (2) gepresst wird.