Die Wissenschaft der Kabelschmierung: Empfehlungen zur Filmdicke und -menge
Wie viel Kabelschmiermittel ist für eine sichere Kabelinstallation erforderlich? Die Antwort ist einfach: genug, um den Raum zwischen den beiden aneinander reibenden Oberflächen – dem Kabelmantel und der Innenwand des Rohres – zu beschichten. Diese einfache Antwort täuscht über die schwierige Praxis einer ausreichenden Schmierung hinweg, da der größte Teil des Kabels unsichtbar im Inneren des Rohres verborgen ist. Installateure erkennen die Notwendigkeit, Kabel zu schmieren, wenn sie in das Rohr eingezogen werden. Sie sind sich jedoch oft nicht sicher, wie viel Schmiermittel sie verwenden sollen, da es „unsichtbar“ ist, bis das Kabel aus dem Rohr austritt.
Wie viel Schmiermittel sollte verwendet werden? (Verwendung der Filmdicke zur Bestimmung der Schmiermittelmenge.)
Das Schmiermittel funktioniert am besten, wenn es die beiden aneinander reibenden Oberflächen vollständig bedeckt. Die theoretische Antwort auf die Frage nach der Menge basiert auf der Filmdicke. Um eine geschätzte Menge zu berechnen, haben wir mit einer typischen Schmiermittel-Beschichtungsdicke von etwa 25 mg pro cm2 begonnen. Anhand der Oberfläche des Rohres lässt sich der Volumenbedarf berechnen. Dieser wird als Mengen-Empfehlungsformel angegeben:
Q = K x L x D
Wobei:
Q = Menge des Schmiermittels in Liter
K = Umrechnungsfaktor 0,0008
L = Länge des Rohrverlaufs in Metern
D = ID (Innendurchmesser) des Rohres in Millimetern
Die Mengenformel basiert auf einer Theorie der Filmdicke. Dadurch entsteht eine großzügige Schmiermittelschicht, ähnlich einer dicken Farbschicht. Um diese Beschichtung besser sichtbar zu machen, wurde ein Gel-Schmiermittel blau eingefärbt und auf einem weißen Rohr verteilt, wie auf den Fotos 1 und 2 zu sehen ist.
Foto 1: Hier wird Schmiermittel in einer kontrollierten Dicke von 0,25 mm aufgetragen. Dadurch entsteht eine dünne, kontinuierliche Schmiermittelschicht.
Foto 2: Die gleiche Schmiermittelschicht wird als Gewicht pro Fläche aufgetragen. Beachten Sie, dass die Beschichtung nicht ganz so perfekt gleichmäßig ist. Sie bedeckt jedoch die gesamte Oberfläche.
Die Erfahrung zeigt, dass die Theorie gut zur Praxis passt. Als die Formel erstmals entwickelt wurde, entsprachen die Mengenempfehlungen der typischen Praxis vor Ort. Für einen 300 Meter langen Einzug in einem 1.000-mm-Rohr beträgt der typische Schmiermittelverbrauch 16 bis 40 Liter. Laufende Erfahrungen bestätigen diese Mengenempfehlungen. Diese Richtlinien haben für Endbenutzer seit Jahrzehnten gute Dienste geleistet. Egal, ob Sie abschätzen möchten, wie viel Schmiermittel Sie für einen routinemäßigen Einzug benötigen oder wie viel Sie für einen großen Auftrag mit vielen Einzügen kaufen müssen: Die Formel für die Schmiermittelmenge ist ein hervorragender Ausgangspunkt.
| Polywater-Berechnungshilfe für Schmiermittelmenge |
Reduziert mehr Schmiermittel den Reibungskoeffizienten?
Wie variiert der Reibungskoeffizient mit der Dicke des Schmiermittelfilms? Ist es möglich, das Kabel „auszuhungern“, sodass nicht genügend Schmiermittel vorhanden ist, um wirksam zu sein? Wenn zu viel Schmiermittel verwendet wird, muss sich das Kabel dann durch das Schmiermittel „durchpflügen“, wodurch der Reibungskoeffizient effektiv erhöht wird? Um diese Fragen zu beantworten, wurde der Reibungskoeffizient unter verschiedenen Bedingungen gemessen:
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- Schmiermitteltyp – Es wurden sowohl Gel- als auch Dünnfilm-Schmiermittel getestet.
- Schmiermittelmenge – 25 %, 100 % und 200 % der empfohlenen Menge.
- Auch die Seitenwandkraft variierte.
Bei einem Test mit dem Reibungstisch kann die Seitenwandkraft verändert werden, um das Verhalten eines leichten Kabels sowie eines schweren Kabels zu simulieren, das möglicherweise mit hoher Kraft gegen die Rohrwand zieht. Die Schmiermittel wurden mit der empfohlenen Menge (100 %), der doppelten Menge (200 %) und einem Viertel der empfohlenen Menge (25 %) aufgetragen.
Die Ergebnisse sind unten in Diagramm 1 dargestellt. Der Einsatz von Schmiermitteln verringert den Reibungskoeffizienten. Dieser Effekt ist unabhängig von der verwendeten Schmiermittelmenge.
DIAGRAMM 1
Die Reibungsreduzierung ist weitgehend unabhängig von der Schmiermittelmenge. Weniger Schmiermittel führt zu einer ähnlichen Reibungsreduzierung. Dies liegt daran, dass das Schmiermittel sorgfältig und gleichmäßig auf das Testkabel aufgetragen wurde. Die wirksame Schmiermittelmenge richtet sich nach der Menge, die benötigt wird, um alle Stellen der Kabelreibung mit Schmiermittel zu erreichen.
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Hinweis: Spezielle Dünnfilm-Schmiermittel oder Schmiermittel zum Einblasen von Kabeln sind konzentriert und reduzieren die Reibung bereits bei extrem geringer Filmdicke. Die Anwendungsempfehlungen für solche Dünnfilm-Schmiermittel liegen weit unter den Standardempfehlungen und wurden in diesem Test befolgt.
Ist es möglich, zu viel Schmiermittel zu verwenden?
Bei 200 % der empfohlenen Menge verhielt sich das Schmiermittel weiterhin wie erwartet. Überschüssiges Schmiermittel fließt zu den Seiten und an die Vorderkante des Kabels. Es wurden keine negativen Auswirkungen festgestellt.
Auf der linken Seite, 200 % Gel-Schmiermittel, ist ein „Durchpflügen“ sichtbar, dies erhöht jedoch nicht die Reibung.
Auf der rechten Seite, 200 % Dünnfilm-Schmiermittel, dessen Überschuss sich im Rohr sammelt.
Untersuchungen zeigen typischerweise, dass der Reibungsfaktor bei hohem Seitenwanddruck abnimmt.1 Einige Quellen vermuten, dass dies auf die Kräfte zurückzuführen ist, die erforderlich sind, um die Scherkraft des Schmiermittels zu überwinden.2 Dieser Effekt ist minimal und die Reibungsreduzierung ist unabhängig von der Schmiermittelviskosität. Bei der Bestimmung des Reibungskoeffizienten spielt die Chemie der Schmiermittel, des Kabelmantels und des Rohrmaterials eine größere Rolle.
Wie wenig kann man verwenden?
Was passiert bei immer dünneren Schmiermittelschichten? Natürlich gibt es eine physikalische Grenze dafür, wie dünn das Schmiermittel verteilt werden kann. Speziell formulierte Dünnfilm-Schmiermittel sind konzentriert und können, wie der Name schon sagt, in einem dünnen Film aufgetragen werden. Wenn sich zwischen den beiden bewegenden Flächen Schmiermittel befindet, funktioniert es.
Die wichtigere Überlegung ist, wie gut sich das Schmiermittel über die gesamte Einzugslänge „tragen“ und verteilen lässt. Lange Einzugslängen, mehrere Biegungen, verschmutzte oder wassergefüllte Rohre, hohe Rohrfüllungen usw. sind Faktoren, die eine erhöhte Schmiermittelmenge erfordern.3 Während es kaum oder gar keine Fälle von zu viel Schmiermittel gibt, gibt es jedoch Fälle, in denen nicht ausreichend Schmiermittel verwendet wurde. Dies kann zu einer hohen Zugspannung führen und Probleme wie eine Überlastung der Ausrüstung und Schäden an den Kabelsystemen verursachen. Labordaten zeigen, dass möglicherweise sehr wenig Schmiermittel erforderlich ist, um die Reibung zu verringern. Erfahrungen aus der Praxis zeigen, dass sich die Verwendung einer großzügigen Menge Kabelschmiermittel lohnt.
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Benetzung, Beschichtung und Verteilung von Schmiermitteln
Ein Merkmal eines guten Kabelschmiermittels ist seine Fähigkeit, sich während des gesamten Einzugs selbst zu verteilen und Oberflächen zu beschichten. Eine wichtige Eigenschaft eines leistungsstarken Kabelschmiermittels ist die Oberflächenbenetzung. Um die Benetzung zu verstehen, überlegen Sie, was geschieht, wenn Sie Wasser auf ein frisch gewachstes Auto gießen. Es bildet Perlen und Tröpfchen. Ebenso kann Wasser auf der glatten Oberfläche eines Polyethylen-Kabelmantels abperlen. Es kann auch von der Kabeloberfläche herausgedrückt werden, wenn es gegen die Rohrwand gedrückt wird, insbesondere in Biegungen. Beispielsweise kann ein schlechtes „Schmiermittel“ zwischen Kabel und Rohr herausgedrückt werden. Dieser Mangel an Benetzung und Beständigkeit lässt sich einfach durch Reibungstests feststellen. Diese Art von „Schmiermittel“ senkt den Reibungskoeffizienten nicht.
Ein gutes (Hochleistungs-)Kabelschmiermittel fließt und verteilt sich über die Kabel- und Rohroberflächen. Es haftet am Kabel und beschichtet es dauerhaft, während es sich durch mehrere Biegungen bewegt. Um dies zu testen, wurde ein Kabel durch ein Rohr mit einer Biegung von 420 Grad geschoben. Nach dem Durchziehen wurde die Schmiermittelbedeckung untersucht. Dies wurde in drei Versuchen wiederholt. Bei jedem Test wurde das Schmiermittel mit unterschiedlichen Techniken aufgebracht.
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- Das Schmiermittel wurde beim Eintritt in das Rohr in einer Wulst an der Oberseite des Kabels aufgetragen.
- Das Kabelschmiermittel wurde von Hand rund um das Kabel verteilt.
- Das Rohr wurde mit Schmiermittel vorgeschmiert und das ungeschmierte Kabel wurde durch das Rohr gezogen.
Der Prozentsatz der Schmiermittelbedeckung wurde visuell geschätzt. Dem Schmiermittel wurde ein fluoreszierender Farbstoff zugesetzt und der Kabelmantel wurde mit Schwarzlicht untersucht. Die Schmiermittelbedeckung wurde geschätzt, wie in den Fotos unten dargestellt.
Bild 1 zeigt ~40 % Bedeckung, Bild 2 zeigt ~75 % Bedeckung, Bild 3 zeigt ~90 % Bedeckung.
Dieser Test zeigt, dass sich Hochleistungs-Kabelschmiermittel fortlaufend verteilen und die Oberflächen beschichten, während sich das Kabel durch das Rohr bewegt.
Der erste Test ist eine kontrollierte Applikation von Hand. Das Schmiermittel wird glatt über die gesamte Oberfläche des Kabels verteilt und das Kabel wird durch 4,6 m eines ungeschmierten, aufgerollten Rohres gezogen. Während sich das Kabel dreimal durch das System bewegt, wird die Schmiermittelbedeckung des Kabels untersucht.
DIAGRAMM 2
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Dieser Test zeigt, dass Hochleistungs-Schmiermittel auch dann auf dem Kabelmantel verbleiben, wenn sich das Kabel über die ungeschmierte Rohroberfläche bewegt. Etwas Schmiermittel ist auf die Rohroberfläche gelangt und verteilt sich weiter. Es beschichtet das Kabel während des Einzugs erneut. Diese Aktion vergrößert den bedeckten Bereich, während sich das Kabel durch das Rohr bewegt.
Im zweiten Test wird Schmiermittel in einer schmalen Wulst an der Oberseite des Kabels aufgetragen. Das Kabel wird anschließend durch das ungeschmierte, aufgerollte Rohr geführt und die Bedeckung wird untersucht. Das Kabel wird für weitere zwei Durchgänge durch das aufgerollte Rohr geschoben.
DIAGRAMM 3
Dieser Test zeigt, dass sich die Schmiermittel von selbst verteilen und die Oberfläche des Kabels beschichten, während sich das Kabel durch das Rohr bewegt. Der Prozentsatz der Bedeckung erhöht sich nach jedem Durchgang für alle drei Typen.
Im dritten Test ist das Kabel überhaupt nicht beschichtet. Es wird durch das geschmierte, aufgerollte Rohr gezogen. Während sich das Kabel durch das Rohr bewegt, überträgt sich das Schmiermittel auf die Kabeloberfläche.
DIAGRAMM 4
In diesem Szenario verteilt sich das Hochleistungs-Schmiermittel fortlaufend und bedeckt die gesamte Oberfläche des Kabels. Nach drei Durchgängen haben alle getesteten Schmiermittel mehr als die Hälfte der Kabeloberfläche bedeckt. Die Vorschmierung des Rohres ist eine hervorragende Möglichkeit, eine gute Schmiermittelbedeckung sicherzustellen.
Polywater FTTx (Dünnfilm-Schmiermittel) wird in deutlich geringerer Menge eingesetzt. Es bleibt beständiger auf der beschichteten Oberfläche und überträgt sich nicht so gut wie herkömmliche Schmiermittel. Dünnfilm-Schmiermittel wie Polywater FTTx bilden eine beständige Schicht auf der Oberfläche, auf die sie aufgetragen werden, sodass zwischen Kabel und Kabelkanal eine vollständige Schmiermittelschicht entsteht.
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Fazit
Ein Hochleistungs-Kabelschmiermittel ist für eine sichere Kabelinstallation von größter Bedeutung. Allerdings ist das Schmiermittel nur dann funktionsfähig, wenn es dort ankommt, wo die Reibung besteht. Gute Vorschmierungs- und Beschichtungstechniken tragen dazu bei, den Reibungskoeffizienten zu reduzieren und führen zu niedrigeren, besser vorhersehbaren Zugspannungen. Die Verwendung großzügiger Mengen an Schmiermittel erhöht die Wahrscheinlichkeit einer gründlichen Bedeckung. Ein Hochleistungs-Schmiermittel, das sich selbst verteilt und eine beständige Schicht bildet, verbessert den Vorgang der Applikation zusätzlich.
Untersuchungen belegen, dass die gründliche Applikation minimaler Mengen eines hochwertigen Schmiermittels zu überraschend niedrigen Reibungskoeffizienten führen kann. Dies bietet potenzielle Kosteneinsparungen durch die Reduzierung der benötigten Schmiermittelmenge. Allerdings unterscheidet sich die perfekte Applikation im Labor häufig von der realen Applikation vor Ort.
Überschüssiges Schmiermittel erhöht den Reibungskoeffizienten nicht nennenswert, trägt aber zur Beschichtung des Kabels und des Rohres bei. Dadurch wird sichergestellt, dass das Schmiermittel die Reibungspunkte erreicht. Schmiermittel ist auch preiswert, und mit Sicherheit günstiger als beschädigte oder festsitzende Kabel. Das Risiko einer verzögerten Installation, erhöhter Arbeitskosten, ausfallender Geräte und/oder von Kabelschäden ist bei unzureichender Schmierung höher. Daher zeigen bewährte Verfahren, dass es bei der Berechnung der Schmiermittelmengen besser ist, sich für zu viel als für zu wenig Schmiermittel zu entscheiden.