Een sensorkabel ziet er van buiten misschien simpel uit, maar de buitenmantel heeft een lastige klus.

Het moet geleiders, sensordraden, afschermingslagen en interne versterkingen beschermen tegen vocht, slijtage, temperatuurveranderingen, chemicaliën en mechanische belasting. Bij graanopslagtoepassingen wordt de uitdaging nog groter omdat de kabel jarenlang verborgen kan blijven in tarwe, maïs, sojabonen of ander bulkmateriaal terwijl het graan beweegt, bezinkt en tegen het oppervlak wrijft.

Door het juiste mantelmateriaal te kiezen, kan de levensduur van de kabel aanzienlijk worden verlengd. Als u de verkeerde kiest, kan dit leiden tot scheuren, het binnendringen van water, beschadigde geleiders en onstabiele sensormetingen lang voordat het sensorelement zelf het einde van zijn levensduur bereikt.

Wat doet een buitenmantel van een sensorkabel eigenlijk?

De mantel is de buitenste beschermlaag van de kabel. Normaal gesproken draagt ​​het geen elektrisch signaal over, maar het heeft wel een directe invloed op hoe goed de kabel in het veld overleeft.

Een goede mantel beschermt de interne kabelstructuur tegelijkertijd tegen verschillende soorten spanning:

• schuren en herhaaldelijk contact
• vocht en condensatie
• oliën en chemicaliën
• zonlicht en blootstelling aan de buitenlucht
• lage en hoge temperaturen
• buigen en buigen
• mechanische impact
• stof en vervuiling

Voor een stationaire binnensensorkabel kunnen deze eisen relatief bescheiden zijn.

Een temperatuurkabel die in een graansilo van 20 of 30 meter hangt, krijgt te maken met een heel andere omgeving. Graan wordt geladen, opgeslagen en gelost. De kabel blijft in die bewegende massa, waar hij steeds opnieuw wrijving, druk en trekkrachten ondervindt.

Dat is de reden waarom de selectie van kabelmantels moet beginnen met desollicitatie, niet met de materiaalnaam.

Algemene materialen voor sensorkabelmantels

Verschillende materialen worden veel gebruikt voor industriële sensor- en instrumentatiekabels. Ieder heeft sterke punten, beperkingen en een ideale werkomgeving.

Er bestaat niet één ‘beste’ jas.

Een mantel die uitzonderlijk goed presteert op een robotmachine kan onnodig duur zijn voor een stationaire graantemperatuurkabel. Een stijf materiaal dat goed werkt in een silo kan oncomfortabel zijn om te hanteren op een draagbaar meetinstrument.

De omgeving beslist.

HDPE: een sterke keuze voor monitoringkabels met vaste korrel

Polyethyleen met hoge dichtheid, ofHDPE, is vooral aantrekkelijk wanneer vochtbestendigheid en mechanische bescherming belangrijker zijn dan extreme flexibiliteit.

Het heeft een lage wateropname en een goede weerstand tegen veel milieuverontreinigende stoffen. Door het relatief harde oppervlak is het ook geschikt voor kabels die langdurig in contact blijven met bulkmaterialen.

Voor een graantemperatuurkabel die verticaal in een silo hangt, is die combinatie nuttig.

De kabel kan jaren omringd door graan blijven. Elke vul- en ontlaadcyclus zorgt voor beweging rond de kabel, en de mantel moet de elektrische kern beschermen tegen dat herhaalde mechanische contact.

HDPE werkt ook goed voor buitengedeelten van industriële kabels als de juiste UV-gestabiliseerde formulering wordt gekozen.

Voor veel stationaire graanopslagtoepassingen biedt het een effectief evenwicht tussen:

duurzaamheid + vochtbescherming + kosten + mechanische sterkte.

LLDPE: vergelijkbare bescherming, meer flexibiliteit

Lineair polyethyleen met lage dichtheid, meestal genoemdLLDPE, behoort tot dezelfde brede polyethyleenfamilie, maar voelt merkbaar anders aan in de praktische kabelconstructie.

Het is over het algemeen zachter en flexibeler dan HDPE.

Dat is van belang als de kabel een relatief grote diameter heeft of tijdens transport en installatie opgerold moet worden. Een zeer stijve kabel kan moeilijk te hanteren zijn, vooral wanneer installateurs aan silodaken werken of lange stukken door steunconstructies leiden.

LLDPE biedt nog steeds een sterke weerstand tegen water en blootstelling aan het milieu, terwijl de afgewerkte kabel gemakkelijker te buigen is.

Om deze reden is LLDPE vaak het overwegen waard voor:

• meerpuntstemperatuurkabels
• Kabels voor temperatuur- en vochtigheidssensoren
• gepantserde detectiekabels met grote diameter
• lange kabelassemblages die voor transport moeten worden opgerold
• toepassingen die een gematigde flexibiliteit vereisen zonder over te stappen op een dure PUR-constructie

HDPE en LLDPE moeten daarom worden gezien als verschillende instrumenten en niet als concurrerende materialen.

HDPE bevordert stijfheid en mechanische bescherming.
LLDPE bevordert taaiheid met verbeterde flexibiliteit.

PVC: Praktisch en Economisch

PVC blijft een van de meest gebruikte kabelmantelmaterialen omdat het betaalbaar, veelzijdig en gemakkelijk te verwerken is.

Moderne PVC-formuleringen kunnen een goede slijtvastheid en redelijke weerstand tegen vocht bieden, waardoor ze geschikt zijn voor veel gewone industriële toepassingen. igus gebruikt bijvoorbeeld PVC in flexibele industriële kabelfamilies en merkt de aantrekkelijke prijs-prestatieverhouding op voor de juiste toepassingen.

PVC is zinvol voor:

• bedrading van binnensensor
• schakelkasten
• korte instrumentatiekabels
• apparatuur met beperkte kabelbeweging
• kostengevoelige projecten

De beperkingen worden duidelijker in zwaardere omgevingen.

Zeer lage temperaturen, intensieve blootstelling aan de buitenlucht, sterke chemicaliën of hoogfrequente buigingen kunnen de overstap naar een ander materiaal rechtvaardigen.

Dat maakt PVC nog geen slecht materiaal. Het betekent simpelweg dat de formulering en de toepassing op elkaar moeten aansluiten.

PVC, PUR en TPE kabelmantelmaterialen – igus

PUR en TPU: wanneer de kabel moet bewegen

Een vaste kabel en een bewegende kabel ervaren zeer verschillende soorten spanning.

Als een kabel herhaaldelijk over een machine wordt gesleept, om rollen wordt gebogen, door een kabeldrager wordt geleid of door robotapparatuur wordt gedraaid, wordt flexibiliteit net zo belangrijk als de bescherming van het milieu.

Dit is waarPUR, of polyurethaan, presteert bijzonder goed.

PUR-jassen worden veel gebruikt in veeleisende bewegingstoepassingen, omdat ze een sterke slijtvastheid, kerf- en snijweerstand bieden en tegelijkertijd flexibel blijven. Industriële PUR-kabels worden ook vaak ontworpen voor olieachtige of chemisch veeleisende omgevingen.

LAPP beschrijft bijvoorbeeld industriële kabels met een PUR-mantel die zijn ontworpen om mechanische spanning, slijtage, inkepingen en insnijdingen te weerstaan, inclusief continu buigende toepassingen.

PUR of TPU is daarom een ​​goede kandidaat voor:

• draagbare sensorsondes
• mobiele temperatuurmeetapparatuur
• sleepkettingkabels
• robotachtige systemen
• kabels die herhaaldelijk worden op- en afgewikkeld
• apparatuur die is blootgesteld aan slijtage en beweging

Voor een permanent opgehangen graansilokabel is dat niveau van dynamische flexibiliteit echter misschien niet nodig. HDPE of LLDPE kunnen vaak een voordeligere oplossing bieden.

LAPP PUR-kabelvoorbeeld

TPE: Gebouwd voor flexibiliteit en herhaalde bewegingen

Thermoplastische elastomeren, ofTPE's, combineer enkele kenmerken van rubber met thermoplastische verwerking.

Het materiaal is vooral nuttig waar herhaaldelijk buigen, kleine buigradiussen of snelle bewegingen worden verwacht. igus beschrijft TPE-kabelverbindingen als geschikt voor aanzienlijke mechanische belastingen en blootstelling aan chemicaliën en extreme temperaturen in geschikte kabelontwerpen. igus

TPE wordt vaak gekozen voor geavanceerde bewegende apparatuur in plaats van eenvoudige stationaire sensorinstallaties.

Het materiaal kan uitstekend zijn.

De vraag is of de applicatie dit echt nodig heeft.

Hoge temperaturen en agressieve chemicaliën hebben een andere strategie nodig

Standaard PE- en PVC-kabels bestrijken een enorm scala aan industriële toepassingen, maar er zijn omgevingen waar conventionele materialen niet langer praktisch zijn.

Stel je een sensorkabel voor die dichtbij hete verwerkingsapparatuur is geïnstalleerd, in een chemische fabriek of in een systeem dat is blootgesteld aan oplosmiddelen, brandstoffen en zuren.

De jas moet nu veel meer overleven dan alleen vocht en slijtage.

Materialen zoalsFEP en PTFEaantrekkelijk worden.

Alpha Wire specificeert bijvoorbeeld industriële kabel met FEP-mantel die is ontworpen voor extreme chemische blootstelling en een temperatuurbereik dat zich uitstrekt van ongeveer -80 graden tot +200 graden in zijn Xtra-Guard 5-familie.

Dit prestatieniveau heeft een prijs, dus fluorpolymeermantels zijn normaal gesproken zinvol als de omgeving er daadwerkelijk om vraagt.

Alpha Wire Xtra-Guard 5 FEP-kabel

Het graan ziet er zacht uit als je het in de hand houdt. In een grote silo gedraagt ​​het zich heel anders.

Duizenden tonnen materiaal veroorzaken een aanzienlijke druk. Wanneer graan de silo binnenkomt of verlaat, bewegen deeltjes verticaal en zijdelings rond de temperatuurkabels.

Die beweging zorgt voor wrijving.

De kabel moet ook bestand zijn tegen stof, vocht en mogelijke condensatie, terwijl hij gedurende vele opslagcycli betrouwbare temperatuurmetingen moet blijven leveren.

Bewakingssystemen voor de graantemperatuur maken daarom gebruik van verticaal opgehangen sensorkabels op meerdere posities in het opgeslagen materiaal, zodat operators zich ontwikkelende temperatuurverschillen of hotspots kunnen identificeren. Commerciële systemen in de echte wereld gebruiken hetzelfde gedistribueerde kabelconcept.

Een geschikte jas verbetert de temperatuurnauwkeurigheid niet direct, maar beschermt de fysieke infrastructuur waardoor nauwkeurige metingen jaar na jaar kunnen worden voortgezet.