СКРУЧЕННЫЙ МНОГОЖИЛЬНЫЙ КАБЕЛЬ И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СКРУЧЕННЫХ МНОГОЖИЛЬНЫХ КАБЕЛЕЙ
STRANDED CABLE AND METHOD OF MANUFACTURING STRANDED CABLES

Изобретение касается скрученного многожильного кабеля, включающего в себя несколько отдельных одножильных (однопроволочных) проводов, причем несколько одинаково выполненных одножильных проводов расположены как внешние провода вокруг центрального внутреннего провода, и причем одножильные провода образуют комплекс, который окружен изоляцией. Кроме того, изобретение касается способа изготовления соответствующего скрученного многожильного кабеля.
Если несколько одножильных проводов с круглым поперечным сечением для образования скрученного многожильного кабеля располагаются как внешние провода вокруг центрального внутреннего провода с также круглым поперечным сечением, то - если смотреть в поперечном сечении - по окружности между внешними проводами и круговой периферийной линией образуются клинообразные промежутки, далее названные клиновидные пазухи. Если теперь такой комплекс одножильных проводов снабжается изолирующей полимерной оболочкой, например, посредством процесса экструзии, то при этом клиновидные пазухи также заполняются материалом полимерной оболочки. Вследствие этого вес полимерной оболочки подобного рода скрученного многожильного кабеля зависит от количества и размера этих расположенных с окружной стороны клиновидных пазух.
В некоторых областях применения, например, в автомобильной области, в случае использованных скрученных многожильных кабелей желателен или необходим как можно меньший вес, вследствие чего в этих случаях для скрученных многожильных кабелей стремятся к поперечному сечению, которое максимально близко приближается к круглой форме и соответственно этому имеет как можно меньшее количество, а также как можно меньшие размеры клиновидных пазух. Для изготовления такого скрученного многожильного кабеля известно сначала располагать несколько одножильных проводов с круглым поперечным сечением вокруг центрального одножильного провода с также круглым поперечным сечением, а затем опрессовывать эту систему. В рамках этого компактирования одножильные провода деформируются и поперечное сечение этого комплекса одножильных проводов при соответственно равномерном приложении давления по окружности приближается к круглой форме. Такого типа опрессованный скрученный многожильный провод можно позаимствовать из DE 11 2010 004 176 Т5 или также из GB 1336200 В.
Вследствие этой механической обработки давлением комплекса одножильных проводов изменяются механические свойства одножильных проводов, так что необходима последующая обработка, например, отжиг, в качестве дополнительной технологической операции. Кроме того, в результате компактирования уменьшается так называемый предел прочности при знакопеременном изгибе.
Исходя из этого, в основе изобретения лежит задача создания компактного скрученного многожильного кабеля с хорошим пределом прочности при знакопеременном изгибе, а также создания способа изготовления такого скрученного многожильного кабеля.
Эта задача согласно изобретению решается посредством скрученного многожильного кабеля с признаками пункта 1 формулы изобретения, а также посредством способа с признаками пункта 14 формулы изобретения. Предпочтительные усовершенствования содержатся в зависимых пунктах формулы изобретения. Указанные применительно к скрученному многожильному кабелю преимущества и усовершенствования также применимы по смыслу к способу, и наоборот.
При этом соответствующий скрученный многожильный кабель включает в себя одножильные провода, причем несколько одинаково выполненных одножильных проводов расположены как внешние провода вокруг центрального внутреннего провода, и причем одножильные провода образуют комплекс одножильных проводов или коротко - комплекс, который окружен изоляцией. При этом в качестве наружных проводов используются наружные провода с круглым поперечным сечение, причем величина (ширина) наружных проводов - если смотреть в поперечном сечении - увеличивается исходя от внутреннего провода радиально наружу. Это означает, что одножильные провода, которые предназначены в качестве наружных проводов для соответствующего скрученного многожильного кабеля, предварительно изготавливаются с некруглым поперечным сечением и в таком виде располагаются, в частности, вокруг центрального внутреннего провода или вокруг внутреннего слоя одножильных проводов, для образования скрученного многожильного кабеля и, таким образом, скручиваются (свиваются) с уже некруглым поперечным сечением.
Комплекс одножильных проводов и тем самым также наружные провода скрученного многожильного кабеля являются неопрессованными в окончательно изготовленном скрученном многожильном кабеле, то есть не подвергаются вначале имеющей негативное влияние деформации посредством опрессовывания или посредством компактирования комплекса одножильных проводов из изначально круглых одножильных проводов в некруглую геометрию. Некруглое поперечное сечение наружных проводов при этом выбрано таким образом, что имеющееся пространство или место используется максимально полно и что поперечное сечение комплекса одножильных проводов, по меньшей мере, в периферийной области является максимально круглой. Вследствие этого остающиеся с периферийной стороны клиновидные пазухи, по меньшей мере, значительно уменьшены по сравнению с круглыми одножильными проводами.
Поскольку комплекс одножильных проводов не спрессовывается и тем самым не подвергается негативному компактированию, а, следовательно, не претерпевает никакой холодной деформации, то при изготовлении скрученного многожильного кабеля можно отказаться и отказываются от обычного в случае компактирования процесса отжига для комплекса одножильных проводов, так что изготовление соответствующего скрученного многожильного кабеля является менее затратным. Кроме того, такой не опрессованный комплекс из одножильных проводов имеет высокий предел прочности при знакопеременном изгибе, что является преимуществом для множества различных использований. При этом под высоким пределом прочности при знакопеременном изгибе или прочностью на многократный попеременный изгиб понимается то, что скрученный многожильный кабель выдерживает относительно много процессов изгибания в противоположных направлениях, то есть проявляет незначительные усталостные явления в случае нагружения со знакопеременным изгибом. Для дальнейшего разъяснения терминов в этом месте следует сослаться на ASTM B470 и публикацию «Schymura M.A., Fischer A.: Доклад об исследовании усталостных свойств тонких проволок из материалов на основе меди при нагружении знакопеременным изгибом согласно ASTM В470 - 02, металл, 66, 11 (2012), стр.514-517, ISSN 0026-0746».
Этот высокий предел прочности при знакопеременном изгибе по сравнению с подвергнутым компактированию скрученным многожильным кабелем достигается непосредственно за счет отказа от этапа компактирования и за счет одновременного использования некруглых в исходном состоянии перед скручиванием одножильных проводов. Таким образом, одножильные провода прилегают - по сравнению с подвергнутым компактированию скрученным многожильным кабелем - относительно свободно друг к другу, так что они являются подвижными относительно друг друга с малыми потерями на трение. В отличие от этого одножильные провода в случае подвергнутого компактированию скрученного многожильного кабеля в результате компактирования деформированы так, что они прижаты по плоскости друг к другу и вследствие этого квази зацеплены друг с другом на своих поверхностях. Одновременно сохраняется преимущество компактированного скрученного многожильного кабеля, а именно обеспечивается максимально круглое наружное поперечное сечение жилы, так что предоставляется лишь незначительная и максимально однородная толщина стенки изоляции (жил).
Такого типа скрученный многожильный кабель используется как сверхтонкий кабель, в частности, как провод для автомобильного оборудования.
Одножильные провода, которые в качестве наружных проводов расположены вокруг центрального внутреннего провода, при этом предпочтительно согласованы с соответствующей целью применения. В случае двухслойного скрученного многожильного кабеля с центральным внутренним проводом и наружным слоем из наружных проводов он предпочтительно состоит из одного внутреннего провода и шести наружных проводов. В случае скрученных многожильных кабелей с несколькими наружными слоями, по меньшей мере, самый наружный слой выполнен из наружных проводов с некруглым поперечным сечением. Наружные провода в этом случае окружают внутренний провод опосредованно при промежуточном расположении между ними одного или нескольких промежуточных слоев одножильных проводов, которые выполнены круглыми или предпочтительно также как самые наружные провода - некруглыми.
Как уже упоминалось, предварительно отформованные одножильные провода имеют такую форму поперечного сечения, что поперечное сечение комплекса одножильных проводов является по возможности (т.е. максимально) круглым и тем самым максимально приближается к кругу. При этом в простейшем случае для наружных проводов выбирается, по меньшей мере, приближенная к треугольной форме поперечного сечения форма поперечного сечения, причем предпочтительной является форма равностороннего треугольника. В таком случае в комплексе одножильных проводов наружные провода расположены таким образом, что - если смотреть в поперечном сечении - один угол каждого наружного провода указывает радиально внутрь в направлении внутреннего провода и при этом квази точечно прилегает к внутреннему проводу, соответственно, к одножильному проводу промежуточного слоя. Таким образом, между наружными проводами и внутренним проводом реализовано, по существу, точечное опирание, вследствие которого имеет место высокая гибкость и высокий предел прочности при знакопеременном изгибе комплекса одножильных проводов, а последнее относится также к скрученному многожильному кабелю. В отличие от этого, в случае подвергнутых компактированию скрученных многожильных кабелей - если смотреть в поперечном сечении - образованы линейные контактные зоны. В частности, одножильные провода образованы приблизительно по типу трапеции, причем, в частности, ориентированная к внутреннему проводу поверхность трапеции является вогнутой и прилегает к округлости внутреннего кабеля.
Кроме того, для наружных проводов наиболее целесообразным образом выбирается форма поперечного сечения, в которой углы скруглены. Подобная форма поперечного сечения может - среди всего прочего - очень легко реализоваться.
В предпочтительном усовершенствовании стороны треугольного поперечного сечения выполнены выпуклыми наружу и тем самым являются дугообразными. Таким образом, наружные провода соприкасаются друг с другом как бы точечно, что влечет за собой высокую гибкость с высоким пределом прочности при знакопеременном изгибе комплекса одножильных проводов.
Кроме того, предпочтительно осуществление скрученного многожильного кабеля, в котором наружные провода имеют форму поперечного сечения по типу треугольника Рело с округлыми краями. Выполненная таким образом форма поперечного сечения отличается изогнутыми выпукло наружу боковыми поверхностями, а также округленными углами. Поэтому как на боковых поверхностях, так и в углах одножильные провода (если смотреть в поперечном сечении) прилегают к соседним скрученным многожильным кабелям только точечно. Такой вариант осуществления является особенно предпочтительным в отношении желаемого высокого предела прочности при знакопеременном изгибе.
Для внутреннего провода, наоборот, предпочтительным является круглое поперечное сечение.
Согласно одному другому предпочтительному варианту осуществления скрученного многожильного кабеля наружные провода прилегают, по существу, точечно к внутреннему проводу и, кроме того, сформированы и расположены таким образом, что между соседними наружными проводами также в хорошем приближении получалось точечное опирание. Вследствие этого наружные провода вместе образуют окружающий и закрывающий внутренний провод наружный слой, который - если смотреть в поперечном сечении - показывает, по существу, круглую периферию. В таком случае этот внешний слой предпочтительно перекрыт изолирующей оболочкой или изоляцией, например, из полимерного материала, причем толщина стенки изоляции ввиду почти круглой периферии наружного слоя является почти постоянной - если смотреть в окружном направлении.
Таким образом, это позволяет реализовать очень тонкую толщину стенки, так что соответственно выполненный скрученный многожильный кабель имеет относительно малый вес и относительно незначительную потребность в конструктивном пространстве. При этом соответствующие скрученные многожильные кабели предусмотрены, в частности, для автомобильной области и соответственно этому рассчитаны предпочтительно для этих целей использования. В случае скрученных многожильных кабелей речь идет, прежде всего, о супер тонких проводах для автомобильного оборудования, например, так называемых FLRY кабелей (номенклатура согласно ISO 6722).
При этом типичны и поэтому предпочтительны скрученные многожильные кабели, которые состоят из центрального внутреннего провода, нескольких, предпочтительно шести, наружных проводов (комплекс 1+6) и изоляции. Вследствие этого, наружные провода расположены в одном единственном наружном слое вокруг центрального внутреннего провода и этот наружный слой перекрыт тонкостенной изоляцией.
2
2
2
2
2
При этом комплекс одножильных проводов преимущественно имеет площадь поперечного сечения менее 2,5 мм и, в частности, менее 1,5 мм. Особенно распространены, прежде всего, с площадью поперечного сечения 0,35 мм, 0,75 мм, и 1 мм, которые в данном случае также преимущественно применимы.
Скрученный многожильный кабель имеет наиболее целесообразным образом шаг скрутки, который предпочтительно составляет 10-30 мм. Под шагом скрутки понимается аксиальная длина скрученного многожильного кабеля, которая требуется для 360°-ной навивки соответствующего одножильного провода. В отличие от традиционного кабеля с круглыми одножильными проводами шаг скрутки является значительно меньше, в частности, приблизительно на коэффициент 2. В частности, шаг скрутки является также, по меньшей мере, в значительной степени независимым от соответствующего диаметра комплекса одножильных проводов. Поэтому многожильные скрученные кабели различных диаметров имеют одинаковые или, по меньшей мере, сопоставимые шаги скрутки, которые находятся в указанном диапазоне. В случае традиционных комплексов шаги скрутки варьируются в зависимости от диаметров. Исследования показали, что этот укороченный шаг скрутки является особенным предпочтительным и предотвращен нежелательный проворот некруглых одножильных проводов вокруг их центральной оси из желательной поворотной ориентации. Вследствие этого обеспечена заданная, желательная ориентация одножильных проводов в комплексе.
Более того, на основании представленной здесь основной идеи, то есть использования предварительно отформованных одножильных проводов с некруглым поперечным сечением, возможно реализовать также скрученные многожильные кабели, которые имеют несколько слоев наружных проводов, причем отдельные слои расположены концентрично относительно внутреннего провода. Также в случае этих скрученных многожильных кабелей с помощью этой концепции может достигаться лучшее использование пространства.
Независимо от количества слоев из наружных проводов в рамках изготовления соответствующего скрученного многожильного кабеля вначале осуществляется предварительное формирование/изготовление одножильных проводов с некруглым поперечным сечением, в частности, посредством обычного многоступенчатого процесса вытяжки. Затем приведенные таким образом в форму одножильные провода предпочтительно подвергаются процедуре отжига (неполному отжигу), чтобы обеспечить желаемые изгибно-упругие свойства одножильных проводов. Затем одножильные провода скручиваются или свиваются и, наконец, снабжаются изоляцией, причем для этого непосредственно после расположен, например, экструдер машины для скручивания. Обжатие одножильных проводов или комплекса из одножильных проводов, а также дальнейшая процедура отжига после скручивания прядей не проводится.
Далее примеры осуществления изобретения более подробно поясняются на основании схематических чертежей, которые показывают:
Фиг.1 - изображение поперечного сечения скрученного многожильного кабеля с внутренним проводом и несколькими наружными проводами,
Фиг.2 - увеличенное изображение поперечного сечения одного из наружных проводов, а также
Фиг.3 - изображение поперечного сечения скрученного многожильного кабеля с опрессованными одножильными проводами согласно уровню техники.
Соответствующие друг другу части на всех фигурах обозначены соответственно одинаковыми ссылочными позициями.
Примерно описанный ниже и показанный на фиг.1 скрученный многожильный кабель 2 образован из семи одножильных проводов, причем шесть одножильных проводов расположены в качестве наружных проводов 4 вокруг одного центрального внутреннего провода 6. При этом внутренний провод 6 имеет круглое поперечное сечение, а наружные провода 4 позиционированы с равномерным распределением вокруг этого внутреннего провода 6.
Наружные провода 4 выполнены идентично и имеют поперечное сечение, которое в хорошем приближении показывает форму треугольника Рело с округлыми углами. Эта форма поперечного сечения представлена в увеличенном виде на фиг.2 и для целей сравнения показана вместе с равносторонним треугольником с длиной L стороны. Таким образом, можно видеть, что поперечное сечение наружных проводов 4 имеет скругленные исходя из треугольной формы углы. Для этого стороны выполнены выпуклыми наружу.
E,
S
По-другому описано выполнение формы поперечного сечения наружных проводов 4 из двух различных форм в виде кругового сегмента, причем углы формы в виде треугольника Рело соответственно образуются посредством формы кругового сегмента с радиусом R и при этом стороны формы в виде треугольника Рело соответственно образуются посредством формы кругового сегмента с радиусом R.
S
E
В случае скрученного многожильного кабеля 2 для ультратонких проводов транспортных средств боковая длина L находится, например, в диапазоне от 0,25 мм до 0,6 мм, в частности, приблизительно 0,4 мм. Радиус R составляет приблизительно в десять раз больше радиуса R и находится, например, в диапазоне 0,6 мм-1 мм, в, частности, 0,8 мм.
Комплекс одножильных проводов из наружных проводов 4 и внутреннего провода 6 выполнен таким образом, что - если смотреть в поперечном сечении - один угол каждого наружного провода 4 точечно прилегает к внутреннему проводу 6, причем между смежными наружными проводами 4 также обеспечено точечное опирание, то есть точечное касается.
Наружные провода 4 совместно образуют замкнутый наружный слой 8, посредством которого полностью закрыт (окружен) внутренний провод 6. Далее наружный слой 8 имеет - если смотреть в поперечном сечении - круговую в хорошем приближении периферию, причем, однако, в промежуточной области между каждыми двумя наружными проводами 4 со стороны периферии соответственно образована остающаяся клиновидная пазуха 10. Правда, эти клиновидные пазухи 10 являются относительно малыми по сравнению со скрученным многожильным кабелем согласно уровню техники, в котором наружные провода с круглым поперечным сечением расположены вокруг внутреннего провода с также круглым поперечным сечением.
Кроме того, скрученный многожильный кабель 2 имеет окружающую наружный слой изоляцию 12, которая обычно нанесена методом экструзии. Посредством выбранной формы поперечного сечения наружных проводов 4 и имеющейся вследствие этого относительно незначительной величины клиновидных пазух 10 толщина 14 стенки изоляции 12 - если смотреть в окружном направлении 16 - остается в хорошем приближении постоянной и может устанавливаться, в частности, очень тонкой.
На фиг.3 для сопоставительного сравнения еще показан скрученный многожильный кабель 2‘ согласно уровню техники, в котором комплекс одножильных проводов опрессовывался после скручивания (свивания) отдельных одножильных проводов 4‘, 6‘. Здесь приблизительно трапецеидальные одножильные провода 4‘ соприкасаются не точечно, а по большой поверхности. На первый взгляд, кажется, что отдельные одножильные провода 4‘, 6‘ непосредственно сплавлены друг с другом, так что между отдельными одножильными проводами 4‘, 6‘ больше не могут усматриваться никакие границы. Это сказывается также на свойствах скрученного многожильного кабеля 2‘, который  среди всего прочего имеет более незначительный предел прочности при знакопеременном изгибе, чем скрученный многожильный кабель 2 в том виде, как он выполнен на фиг.1.
Изобретение не ограничивается выше описанным примером осуществления. Наоборот, специалистом из него могут быть выведены другие варианты изобретения без ухода от предмета изобретения. В частности, далее все описанные в связи с указанным примером осуществления отдельные признаки также могут быть скомбинированы друг с другом без того, чтобы выйти за пределы предмета изобретения.
Список ссылочных позиций
2 скрученный многожильный кабель
4 наружный провод
6 внутренний провод
8 наружный слой
10 клиновидная пазуха
12 изоляция
14 толщина стенки
16 окружное направление
2‘ скрученный многожильный кабель согласно уровню техники
4‘ наружный провод согласно уровню техники
6‘ внутренний провод согласно уровню техники
12‘ изоляция согласно уровню техники