Ein Sensorkabel mag von außen einfach aussehen, doch der Außenmantel hat einen schwierigen Job.

Es muss Leiter, Sensordrähte, Abschirmschichten und innere Verstärkungen vor Feuchtigkeit, Abrieb, Temperaturschwankungen, Chemikalien und mechanischer Beanspruchung schützen. Bei der Lagerung von Getreide wird die Herausforderung sogar noch größer, da das Kabel jahrelang in Weizen, Mais, Sojabohnen oder anderen Schüttgütern vergraben bleiben kann, während sich das Getreide bewegt, absetzt und an seiner Oberfläche reibt.

Die Wahl des richtigen Mantelmaterials kann die Lebensdauer des Kabels erheblich verlängern. Die Wahl des falschen Sensorelements kann zu Rissen, Wassereintritt, beschädigten Leitern und instabilen Sensormesswerten führen, lange bevor das Sensorelement selbst das Ende seiner Lebensdauer erreicht.

Was macht eigentlich ein Sensorkabel-Außenmantel?

Der Mantel ist die äußere Schutzschicht des Kabels. Normalerweise überträgt es das elektrische Signal nicht, hat jedoch direkten Einfluss darauf, wie gut das Kabel im Feld übersteht.

Eine gute Ummantelung schützt die innere Kabelstruktur vor mehreren Belastungen gleichzeitig:

• Abrieb und wiederholter Kontakt
• Feuchtigkeit und Kondensation
• Öle und Chemikalien
• Sonnenlicht und Außeneinwirkung
• niedrige und hohe Temperaturen
• Biegen und Beugen
• mechanische Einwirkung
• Staub und Verunreinigungen

Für ein stationäres Sensorkabel im Innenbereich können diese Anforderungen relativ gering sein.

Ein Temperaturkabel, das in einem 20- oder 30-Meter-Getreidesilo hängt, ist einer völlig anderen Umgebung ausgesetzt. Getreide wird verladen, gelagert und entladen. Das Kabel verbleibt in der bewegten Masse und erfährt dort immer wieder Reibungs-, Druck- und Zugkräfte.

Aus diesem Grund sollte die Auswahl des Kabelmantels mit beginnenAnwendung, nicht mit dem Materialnamen.

Gängige Mantelmaterialien für Sensorkabel

Für industrielle Sensor- und Instrumentenkabel werden häufig verschiedene Materialien verwendet. Jeder hat Stärken, Grenzen und ein ideales Arbeitsumfeld.

Es gibt keine einzelne „beste“ Jacke.

Ein Mantel, der auf einer Robotermaschine außergewöhnlich gut funktioniert, kann für ein stationäres Getreidetemperaturkabel unnötig teuer sein. Ein starres Material, das in einem Silo gut funktioniert, kann auf einem tragbaren Messgerät unangenehm zu handhaben sein.

Die Umgebung entscheidet.

HDPE: Eine gute Wahl für feste Getreideüberwachungskabel

Polyethylen hoher Dichte oderHDPEist besonders attraktiv, wenn Feuchtigkeitsbeständigkeit und mechanischer Schutz wichtiger sind als extreme Flexibilität.

Es hat eine geringe Wasseraufnahme und eine gute Beständigkeit gegenüber vielen Umweltschadstoffen. Aufgrund seiner relativ harten Oberfläche eignet es sich auch für Kabel, die längere Zeit mit Schüttgütern in Kontakt bleiben.

Für ein Getreidetemperaturkabel, das vertikal in einem Silo aufgehängt ist, ist diese Kombination nützlich.

Das Kabel kann jahrelang von Getreide umgeben bleiben. Bei jedem Füll- und Entladezyklus entsteht eine Bewegung um das Kabel herum, und der Mantel muss den elektrischen Kern vor diesem wiederholten mechanischen Kontakt schützen.

HDPE eignet sich auch gut für Außenabschnitte von Industriekabeln, wenn die richtige UV-stabilisierte Formulierung ausgewählt wird.

Für viele stationäre Getreidelagerungsanwendungen bietet es eine effektive Balance zwischen:

Haltbarkeit + Feuchtigkeitsschutz + Kosten + mechanische Festigkeit.

LLDPE: Ähnlicher Schutz, mehr Flexibilität

Lineares Polyethylen niedriger Dichte, üblicherweise genanntLLDPE, gehört zur gleichen großen Polyethylen-Familie, fühlt sich aber in der praktischen Kabelkonstruktion deutlich anders an.

Es ist im Allgemeinen weicher und flexibler als HDPE.

Dies ist wichtig, wenn das Kabel einen relativ großen Durchmesser hat oder während des Transports und der Installation aufgerollt werden muss. Ein sehr starres Kabel kann schwierig zu handhaben sein, insbesondere wenn Installateure auf Silodächern arbeiten oder lange Abschnitte durch Stützkonstruktionen verlegen.

LLDPE bietet dennoch eine hohe Beständigkeit gegen Wasser und Umwelteinflüsse und erleichtert gleichzeitig das Biegen des fertigen Kabels.

Aus diesem Grund ist LLDPE oft eine Überlegung wert für:

• Mehrpunkt-Temperaturkabel
• Temperatur- und Feuchtigkeitssensorkabel
• Gepanzerte Sensorkabel mit großem Durchmesser
• lange Kabelsätze, die für den Transport aufgerollt werden müssen
• Anwendungen, die eine moderate Flexibilität erfordern, ohne auf eine teure PUR-Konstruktion umzusteigen

HDPE und LLDPE sollten daher als unterschiedliche Werkzeuge und nicht als konkurrierende Materialien betrachtet werden.

HDPE begünstigt Steifigkeit und mechanischen Schutz.
LLDPE begünstigt Zähigkeit bei verbesserter Flexibilität.

PVC: Praktisch und wirtschaftlich

PVC bleibt eines der am häufigsten verwendeten Kabelmantelmaterialien, da es erschwinglich, vielseitig und einfach zu verarbeiten ist.

Moderne PVC-Formulierungen bieten eine gute Abriebfestigkeit und eine angemessene Feuchtigkeitsbeständigkeit, wodurch sie für viele normale Industrieanwendungen geeignet sind. Igus beispielsweise setzt PVC in flexiblen Industriekabelfamilien ein und lobt das attraktive Preis-Leistungs-Verhältnis für entsprechende Anwendungen.

PVC ist sinnvoll für:

• Verkabelung des Innensensors
• Schaltschränke
• kurze Instrumentierungskabel
• Geräte mit begrenzter Kabelbewegung
• kostensensible Projekte

Seine Einschränkungen machen sich in raueren Umgebungen deutlicher bemerkbar.

Sehr niedrige Temperaturen, intensive Außeneinwirkung, starke Chemikalien oder Hochfrequenzbeanspruchung können einen Wechsel zu einem anderen Material rechtfertigen.

Das macht PVC nicht zu einem schlechten Material. Es bedeutet lediglich, dass Formulierung und Anwendung übereinstimmen müssen.

PVC-, PUR- und TPE-Kabelmantelmaterialien – igus

PUR und TPU: Wenn sich das Kabel bewegen muss

Ein festes Kabel und ein bewegliches Kabel unterliegen ganz unterschiedlichen Belastungen.

Wenn ein Kabel wiederholt über eine Maschine gezogen, um Rollen gebogen, durch einen Kabelträger geführt oder von Robotergeräten verdreht wird, wird Flexibilität ebenso wichtig wie der Umweltschutz.

Hier istPUR oder Polyurethan, schneidet besonders gut ab.

PUR-Jacken werden häufig in anspruchsvollen Bewegungsanwendungen eingesetzt, da sie eine hohe Abrieb-, Kerb- und Schnittfestigkeit bieten und gleichzeitig flexibel bleiben. Industrielle PUR-Kabel werden häufig auch für ölige oder chemisch anspruchsvolle Umgebungen entwickelt.

LAPP beschreibt beispielsweise PUR-ummantelte Industriekabel, die mechanischer Beanspruchung, Abrieb, Kerben und Schnitten auch bei Dauerbeanspruchung standhalten.

PUR oder TPU ist daher ein guter Kandidat für:

• tragbare Sensorsonden
• mobile Temperaturmessgeräte
• Schleppkettenleitungen
• Robotersysteme
• Kabel, die immer wieder auf- und abgewickelt werden
• Geräte, die Abrieb und Bewegung ausgesetzt sind

Für ein dauerhaft aufgehängtes Getreidesilokabel ist dieses Maß an dynamischer Flexibilität jedoch möglicherweise nicht erforderlich. HDPE oder LLDPE können oft eine wirtschaftlichere Lösung darstellen.

Beispiel für LAPP PUR-Kabel

TPE: Gebaut für Flexibilität und wiederholte Bewegung

Thermoplastische Elastomere, bzwTPEs, kombinieren einige Eigenschaften von Gummi mit thermoplastischer Verarbeitung.

Besonders nützlich ist das Material dort, wo wiederholtes Biegen, enge Biegeradien oder schnelle Bewegungen zu erwarten sind. Igus beschreibt TPE-Kabelmischungen als geeignet für hohe mechanische Belastungen sowie die Einwirkung von Chemikalien und Temperaturextremen bei entsprechenden Kabelkonstruktionen. igus

TPE wird oft eher für anspruchsvolle bewegliche Geräte als für einfache stationäre Sensorinstallationen ausgewählt.

Das Material kann ausgezeichnet sein.

Die Frage ist, ob die Anwendung es wirklich braucht.

Hohe Temperaturen und aggressive Chemikalien erfordern eine andere Strategie

Standardmäßige PE- und PVC-Kabel decken ein breites Spektrum industrieller Anwendungen ab, es gibt jedoch Umgebungen, in denen herkömmliche Materialien nicht mehr praktikabel sind.

Stellen Sie sich ein Sensorkabel vor, das in der Nähe von Heißverarbeitungsgeräten, in einer Chemiefabrik oder in einem System installiert ist, das Lösungsmitteln, Kraftstoffen und Säuren ausgesetzt ist.

Die Jacke muss nun weit mehr als nur Nässe und Abrieb aushalten.

Materialien wie zFEP und PTFEattraktiv werden.

Alpha Wire spezifiziert beispielsweise in seiner Xtra-Guard 5-Familie FEP-ummantelte Industriekabel, die für extreme chemische Belastung und einen Temperaturbereich von etwa -80 Grad bis +200 Grad ausgelegt sind.

Dieses Leistungsniveau hat seinen Preis, daher sind Jacken aus Fluorpolymer normalerweise dann sinnvoll, wenn die Umgebung sie tatsächlich erfordert.

Alpha Wire Xtra-Guard 5 FEP-Kabel

Getreide sieht weich aus, wenn man es in der Hand hält. In einem großen Silo verhält es sich ganz anders.

Tausende Tonnen Material erzeugen einen erheblichen Druck. Wenn Getreide in das Silo gelangt oder es verlässt, bewegen sich die Partikel vertikal und seitlich um die Temperaturkabel herum.

Diese Bewegung erzeugt Reibung.

Das Kabel muss außerdem Staub, Feuchtigkeit und möglicher Kondensation standhalten und gleichzeitig über viele Lagerzyklen hinweg weiterhin zuverlässige Temperaturmessungen liefern.

Systeme zur Überwachung der Getreidetemperatur verwenden daher vertikal aufgehängte Sensorkabel an mehreren Stellen im gesamten gelagerten Material, damit Bediener sich entwickelnde Temperaturunterschiede oder Hotspots erkennen können. In realen kommerziellen Systemen wird dasselbe Konzept mit verteilten Kabeln verwendet.

Eine geeignete Jacke verbessert die Temperaturgenauigkeit nicht direkt, schützt aber die physische Infrastruktur, die es ermöglicht, Jahr für Jahr genaue Messungen durchzuführen.