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(11) | EP 1 041 585 B1 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
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| (54) |
Flexible elektrische Starkstromleitung Flexible electrical power line Ligne électrique flexible à courant fort |
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| Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine flexible elektrische Starkstromleitung, bestehend aus einem zentralen Kern, um den Kern herumverseilten Energieadern, mindestens einer ebenfalls um den Kern herumverseilten Steuerleitung und mindestens einer Datenleitung, wobei die Energieadern einen flexiblen elektrischen Leiter haben, über dem eine Isolierung und eine als Geflecht aus metallischen Drähten ausgebildete Abschirmung angebracht sind (DE-U-296 13 870).
[0002] Derartige Starkstromleitungen werden beispielsweise zur Energieversorgung ortsveränderlicher Verbraucher eingesetzt, die auf vorgegebenen Wegen hin- und herbewegt werden. Solche Verbraucher sind beispielsweise Motoren von Transportwagen, Werkzeugschlitten oder Kränen. Die Starkstromleitungen sind auch dann einsetzbar, wenn ein leicht herstellbarer, flexibler Anschluß von Verbrauchern an eine Spannungsquelle benötigt wird, der ebenso leicht wieder abbaubar sein soll. Ein spezieller Anwendungsfall ist hier die Stromversorgung von in Warteposition befindlichen Flugzeugen, die bei abgeschalteten Triebwerken vom Rollfeld aus mit Energie versorgt werden. Die in den Starkstromleitungen enthaltene Steuerleitung kann zur Übertragung von Steuersignalen eingesetzt werden, durch welche den entsprechenden Geräten eingeprägte Funktionen aktiviert werden können.
[0003] Bei der bekannten Starkstromleitung nach der eingangs erwähnten DE-U-296 13 870 ist die aus mehreren elektrisch isolierten Leitern bestehende Steuerleitung im Kern angeordnet. Dadurch kann eine Steuerleitung mit einer größeren Anzahl von Leitern mechanisch gut geschützt im Querschnitt der Starkstromleitung untergebracht werden. Zur elektrischen Abschirmung kann die Steuerleitung von einem Geflecht aus Kupferdrähten umgeben sein. Über dessen Aufbau sind ebenso keine Angaben gemacht, wie über das die Energieadern als Abschirmung umgebende Geflecht.
[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs geschilderte Starkstromleitung unter Beibehaltung ihrer guten Flexibilität so zu gestalten, daß sie auch bei höheren Frequenzen nicht stört.
[0005] Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst,
- daß die mindestens eine Datenleitung von einem als Abschirmung dienenden Geflecht aus metallischen Drähten mit einer optischen Bedeckung von mindestens 85 % umgeben ist, das einen flachen, zwischen 50° und 60° liegenden Steigungswinkel hat,
- daß das Geflecht der Abschirmung der Energieadern eine optische Bedeckung von mindestens 80 % hat und mit einem flachen, zwischen 50° und 60° liegenden Steigungswinkel aufgebracht ist und
- daß der Kern ein zentrales Zugelement aufweist, über dem eine Umhüllung aus einem vernetzbaren Material angebracht ist, welche für jede herumverseilte Energieader eine der Kontur derselben angepaßte, sich über die ganze axiale Länge des Kerns erstreckende Eindellung hat.
[0006] Mit dieser Starkstromleitung können neben Energie und Steuerbefehlen auch Daten übertragen werden, beispielsweise Meßdaten. Die dafür vorgesehene Datenleitung ist von einem Geflecht mit sehr hoher optischer Bedeckung umgeben, so daß eine Störung der Datenübertragung durch hochfrequente Felder oder Energie weitestgehend ausgeschlossen werden kann. Das gilt insbesondere für hochfrequente Ströme mit einer Frequenz von beispielsweise 400 Hz, die über die in der gleichen Starkstromleitung angeordneten Energieadern übertragen werden. Bei Verwendung höherer Frequenzen in der Größenordnung der erwähnten 400 Hz läßt sich beispielsweise das Drehmoment von an die Starkstromleitung angeschlossenen elektrischen Motoren besser steuern. Hinzu kommt, daß die Energieadern selbst von einem Geflecht mit einer sehr hohen optischen Bedeckung umgeben sind, so daß auch eine von denselben ausgehende Störstrahlung weitestgehend ausgeschlossen werden kann. Trotz der elektrisch dichten Geflechte der Abschirmungen bleibt die Starkstromleitung insgesamt gut flexibel und auf Dauer biegefest, da beide Geflechte mit flachem Steigungswinkel ausgeführt sind. Die gute Biegbarkeit der Starkstromleitung wird durch die spezielle Ausbildung des Kerns unterstützt, in dessen dem jeweiligen herumverseilten Element angepaßte Eindellungen diese Verseilelemente beim Biegen der Starkstromleitung gleiten können. Die Starkstromleitung ist darüberhinaus durch das Zugelement des Kerns auch bei größeren Zugbelastungen geschützt.
[0008] Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Starkstromleitung nach der Erfindung.
Fig. 2 bis 5 Einzelheiten der Starkstromleitung in vergrößerten Darstellungen.
[0009] Die in Fig. 1 im Querschnitt dargestellte Starkstromleitung dient beispielsweise zur Energieversorgung sowie zur Steuerung und Überwachung eines Transportwagens für einen Hochofen. Neben den notwendigen elektrischen Eigenschaften ist für diesen Einsatzfall auch Beständigkeit bei höheren Temperaturen erforderlich.
[0010] Die Starkstromleitung weist vier Energieadern 1 und zwei Steuerleitungen 2 auf, die alle um einen zentralen Kern 3 herumverseilt sind. Es soll mindestens eine Steuerleitung 2 vorhanden sein. In den zwischen den Energieadern 1 und den Steuerleitungen 2 verbleibenden Außenzwickeln sind fünf Datenleitungen 4 und ein beispielsweise aus einem Ethylen-Propylen-Terpolymer (EPDM) bestehendes Füllelement 5 angeordnet. Wenn weniger als fünf Datenleitungen 4 vorhanden sind, wird eine entsprechend größere Anzahl von Füllelementen 5 eingesetzt. Die aus Energieadern 1, Steuerleitungen 2, Datenleitungen 4 und Füllelement 5 bestehende Leitungsseele ist von einem Innenmantel 6 umgeben. Über dem Innenmantel 6 sind eine als Torsionsschutz dienende, beispielsweise aus einer Kordel bestehende Umflechtung 7 und ein Außenmantel 8 angebracht.
[0011] Die Energieadern 1 haben gemäß Fig. 2 einen flexiblen, aus Einzeldrähten aufgebauten Leiter 9, der von einer beispielsweise aus EPDM bestehenden Isolierung 10 umgeben ist. Über der Isolierung 10 ist ein aus Metalldrähten bestehendes, als Abschirmung dienendes Geflecht 11 angebracht. Die Einzeldrähte des Leiters 9 und die Metalldrähte des Geflechts 11 bestehen vorzugsweise aus Kupfer.
[0012] Das Geflecht 11 ist mit einem flachen Steigungswinkel, der zwischen 50° und 60° liegt, um den isolierten Leiter 9 herumgeformt. Das ergibt eine lineare Bedeckung von über 60 %, die einer optischen Bedeckung von über 80 % entspricht. Die entsprechende Energieader 1 ist dadurch gut flexibel und auch bei Frequenzen in der Größenordnung von 400 Hz elektrisch nahezu dicht. In bevorzugter Ausführungsform liegt der Steigungswinkel des Geflechts 11 bei 53°. Das ergibt eine optische Bedeckung von 85 %.
[0013] Die Steuerleitungen 2 weisen gemäß Fig. 3 sechs beispielsweise mit EPDM isolierte Adern 12 auf, die um ein von einer EPDM-Schicht umgebendes Tragorgan 13 herumverseilt sind. Die Außenabmessungen der Steuerleitungen 2 entsprechen mit Vorteil den Außenabmessungen der Energieadern 1.
[0014] Der Kern 3 hat gemäß Fig. 4 ein zentrales Zugelement 14, das von einer Umhüllung 15 umgeben ist. Die Umhüllung 15 besteht aus einem vernetzbaren bzw. vulkanisierbaren Material, wie beispielsweise Gummi. Sie ist in der fertigen Starkstromleitung vernetzt. Die Umhüllung 15 ist auf der ganzen axialen Länge des Kerns 3 mit Eindellungen 16 versehen, die der Kontur der jeweiligen, in einer der Eindellungen 16 liegenden Energieader 1 entspricht. Das Zugelement 14 besteht beispielsweise aus einem von Aramidfäden umgebenen Glasfaden.
[0015] Die Datenleitungen 4 haben gemäß Fig. 5 vier miteinander verseilte Adern 17, über denen ein der Abschirmung dienendes Geflecht 18 und ein Mantel 19 angebracht sind. Die Adern 17 sind übliche, aus der Nachrichtentechnik bekannte Adern mit einer beispielsweise aus Polyethylen bestehenden Isolierung. Der Mantel 19 besteht beispielsweise aus EPDM. Das Geflecht 18 ist mit einem flachen Steigungswinkel aufgebracht, der zwischen 50° und 60° liegt. Es hat eine optische Bedeckung von mindestens 85 %. In bevorzugter Ausführungsform liegt der Steigungswinkel des Geflechts 18 bei 54°. Die optische Bedeckung beträgt dann 90 %.
[0016] Der Innenmantel 6 besteht aus vernetzbarem bzw. vulkanisierbarem Material, wie beispielsweise einer Polychloropren-Mischung. Die Umflechtung 7 ist als offenes Geflecht ausgeführt. Sie ist im Außenmantel 8 integriert, der ebenfalls aus einer Polychloropren-Mischung bestehen kann.
[0018] Zunächst werden deren Einzelelemente vorgefertigt. Die Energieadern 1, die Steuerleitungen 2 und die Datenleitungen 4 sowie das Füllelement 5 werden dann um den Kern 3 herumverseilt. Die Energieadern 1 drücken sich dabei in die Oberfläche der Umhüllung 15 desselben ein, so daß sich die Eindellungen 16 ergeben. Jede Eindellung 16 paßt dadurch in der Kontur genau zu ihrer Energieader 1. Danach werden die Datenleitungen 4 und das Füllelement 5 aufgebracht. Um die so fertiggestellte Leitungsseele wird der Innenmantel 6 mittels eines Extruders herumgeformt. Nach Aufbringung der als Torsionsschutz dienenden Umflechtung 7 wird der Außenmantel 8 ebenfalls mittels eines Extruders aufgebracht. Durch die beim Extrudieren von Innenmantel 6 und Außenmantel 8 entstehende Wärme wird die Umhüllung 15 des Kerns 3 vulkanisiert. Deren Material wird dadurch mechanisch stabilisiert, so daß auch die Eindellungen 16 stabil sind. Sie dienen dann beim Biegen der Starkstromleitung als Gleitflächen für die Energieadern 1.
- daß die mindestens eine Datenleitung (4) von einem als Abschirmung dienenden Geflecht (18) aus metallischen Drähten mit einer optischen Bedeckung von mindestens 85 % umgeben ist, das einen flachen, zwischen 50° und 60° liegenden Steigungswinkel hat,
- daß das Geflecht (11) der Abschirmung der Energieadern (1) eine optische Bedeckung von mindestens 80 % hat und mit einem flachen, zwischen 50° und 60° liegenden Steigungswinkel aufgebracht ist und
- daß der Kern (3) ein zentrales Zugelement (14) aufweist, über dem eine Umhüllung (15) aus einem vernetzbaren Material angebracht ist, welche für jede herumverseilte Energieader (1) eine der Kontur derselben angepaßte, sich über die ganze axiale Länge des Kerns (3) erstreckende Eindellung (16) hat.
- daß Energieadern (1), Steuerleitung (2), Datenleitung (4) und ein Füllelement (5) um den mit einer unvernetzten Umhüllung (15) versehenen Kern (3) herumverseilt werden, wobei die Datenleitung von einem als Abschirmung dienenden Geflecht (18) aus metallischen Drähten mit einer optischen Bedeckung von mindestens 85 % umgeben ist und mit einem flachen zwischen 50° und 60° liegenden Steigungswinkel aufgebracht wird, und die Energieadern von einem als Abschirmung dienenden Geflecht (11) aus metallischen Drähten mit einer optischen Bedeckung von mindestens 80 % umgeben sind und mit einem flachen zwischen 50° und 60° liegenden Steigungswinkel aufgebracht werden, und
- daß beim anschließenden Aufbringen von Innenmantel (6), Umflechtung (7) und Außenmantel (8) das Material der Umhüllung (15) vernetzt wird, so daß die Umhüllung für jede herumverseilte Energieader eine der Kontur derselben angepaßte, sich über die ganze axiale Länge des Kerns erstreckende Eindellung (16) hat.
characterized in
- that the at least one data line (4) is surrounded by a mesh (18) from metallic wires serving as a screening and having a degree of optical coverage of at least 85 % which has a flat pitch angle that lies between 50° and 60°,
- that the mesh (11) of the screen of the energy conductors (1) has a degree of optical coverage of at least 80 % and is applied with a flat pitch angle which lies between 50° and 60°, and
- that the core (3) has a central strengthening element (14) which is surrounded by a jacket (15) made of crosslinkable material which for each stranded energy conductor (1) has a depression (16) that is adapted to the contour of the respective energy conductor and extends over the whole length of the core.
- that the energy conductors (1), the control line (2), the data line (4) and a filler (5) were stranded around the core (3) which has a not crosslinked jacket (15), whereby the data line is surrounded by a mesh (18) from metallic wires serving as a screening and having a degree of optical coverage of at least 85 % which has a flat pitch angle that lies between 50° and 60°, and the energy conductors are surrounded by a mesh (11) from metallic wires serving as a screen and having a degree of optical coverage of at least 80 % and being applied with a flat pitch angle which lies between 50° and 60°, and
- that during the following application of an inner sheathing (6), a braiding (7) and an outer sheath (8) the material of the jacket (15) is crosslinked, thereby forming a depression (16) for each stranded energy conductor into the jacket that is adapted to the contour of the respective energy conductor and extends over the whole length of the core.
- qu'au moins un conducteur de données (4) est recouvert d'un tressage (18) servant de blindage et constitué de fils métalliques formant un recouvrement optique d'au moins 85%, et possédant un angle de bobinage situé entre 50° et 60°,
- que le tressage (11) de blindage des conducteurs d'énergie (1) possède un recouvrement optique d'au moins 80% et disposé selon un angle de bobinage à plat situé entre 50° et 60°, et
- en ce que le noyau (3) présente un élément de traction (14) sur lequel est disposé un habillage (15) fait d'un matériau réticulable, comportant pour chaque conducteur d'énergie (1) toronné une cavité (16) épousant le profil de ce dernier, et s'étendant sur toute la longueur axiale du noyau (3).
- que les conducteurs d'énergie (1), le câble de commande (2), le conducteur de données (4) et un élément de remplissage (5) seront toronnés sur le noyau (3) recouvert d'un habillage non réticulé (15), le conducteur de données étant recouvert d'un tressage (18) de fils métalliques servant de blindage, et habillé avec un recouvrement optique d'au moins 85% bobiné selon un angle faible compris entre 50° et 60°, et les conducteurs d'énergie étant recouverts d'un tressage (11) servant de blindage et fait de fils métalliques présentant un recouvrement optique d'au moins 80% et bobinés selon un angle faible situé entre 50° et 60°, et
- en ce que, après la mise en place de la gaine interne (6), du tressage (7) et de la gaine externe (8), le matériau de l'habillage (15) est réticulé, de telle sorte que l'habillage comporte pour chaque conducteur d'énergie toronné une cavité (16) adaptée qui épouse le profil du conducteur, sur toute la longueur axiale du noyau.