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Mehrschichtiges nahtlos gepreßtes Rohr, insbesondere Mantel für elektrische
Kabel oder Leitungen Elektrische Kabel oder Leitungen erhalten in der Regel einen
nahtlos gepreßten Mantel, der vorwiegend aus Blei, aber auch aus Aluminium hergestellt
wird. Dieser Mantel hat vor allem den Zweck, die Kabelisolierung gegen das Eindringen
von Feuchtigkeit zu schützen und daneben dem Kabel auch einen gewissen mechanischen
Schutz zu bieten. Um diese Aufgabe erfüllen zu können, müssen die Mäntel mit großer
Sorgfalt hergestellt werden. Dies ist insbesondere dann nötig, wenn es sich, wie
beispielsweise bei ölgefüllten Hoch spannungskabeln, um Kabelmäntel handelt, die
unter einem inneren Betriebsdruck arbeiten. Bekanntlich dringt 01, und besonders
heißes öl, durch die feinsten Poren,, die sich im Metallmantel mitunter vorfinden,
leicht hindurch. Auch äußerlich nicht bemerkbare Luftblasen, die zuweilen im Kabelmantel
eingeschlossen sind,können im Betrieb infolge des Innendrucks aufplatzen, so daß
sich das dünnflüssige Betriebsöl nach außen ergießen kann, wodurch die Betriebsfähigkeit
des Kabels beeinträchtigt wird.
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Andererseits besteht beispielsweise bei Fluß-und Seekabeln die Gefahr,
daß Wasser von außen durch schadhafte Stellen im Mantel in die Kabelseele eindringen
kann., zumal in tiefen Gewässern, wenn der Wasserdruck eine für den Kabelmantel
gefährliche Höhe erreicht. Bei See'ka'beln muß die Sicherheit des Kabelmantels gegen
Feuchtigkeitsdurchtritt besonders hoch getrieben werden, weil eine notwendige Kabelreparatur
zumeist einen beträchtlichen Kostenaufwand erfordert, zumal dann, wenn -zum Hochheben
des beschädigten Kabels womöglich erst eine Reparaturexpedition mit fachmännisch
eingearbeitetem Schiffs- und Kabelpersonal ausgerüstet und ausgesandt werden muß.
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Die vorerwähnten Übelstände und Unzulänglichkeiten der Mäntel elektrischer
Kabel undLeitungen können erfindungsgemäß dadurch vermieden werden,
daß
die Mäntel aus mehreren Schichten aufgebaut werden, wobei die aus gleichem oder
unterschiedlichem Werkstoff bestehenden Schichten in einem Arbeitsgang erzeugt und
miteinander verschweißt bzw. verbunden werden. Die Erfindung ist zwar vor allem
für Mäntel elektrischer Kabel und Leitungen bestimmt, sie ist aber ebenso für alle
auf Strangpressen erzeugten Rohre von Bedeutung. Sie kommt vor allem für Rohre oder
Mäntel aus Metall in Betracht. Für die einzelnen Schichten werden dabei, wenn sie
nicht aus einheitlichem Werkstoff hergestellt werden, vorwiegend unterschiedliche
Legierungen des gleichen Grundmetalls verwendet; man kann aber auch verschiedene
Metalle zum Aufbau der einzelnen Schichten vorsehen, soweit ihre gleichzeitige Verpressung
in einem Arbeitsgang möglich isst. Die Erfindung kann darüber 'hinaus auch bei anderen
Werkstoffen, die sich ähnlich wie Metall verpressen lassen und verschweißen oder
verkleben, Anwendung finden. Zu denken ist dabei vor allem an Gummi oder gummiartige
Kunststoffe, insbesondere :Mischungen auf Basis hochpolymerer Kohlenwasserstoffverbindungen,
z.. B. Polyvinylclilorid oder auch polymere Siliciumverbindungen.
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Es ist an sich schon bekannt, nahtlose Rohre und auch Mäntel elektrischer
Kabel mehrschichtig auszuführen. Die einzelnen Schichten wurden dabei aber in der
Regel aus verschiedenen Werkstoffen hergestellt und in getrennten Arbeitsgängen
nacheinander aufgebracht. Der Zweck dieser Maßnahme ist der, Mängel der Eigenschaften
der einen Schicht durch eine oder mehrere weitere auszugleichen. So ist es z. B.
bekannt, Kabelmäntel aus einer Bleischicht und einer darüber aufgebrachten Gummihülle
aufzubauen. Die Bleischicht 'hat dabei die Aufgabe, einen wasserdichten A@bschluß
des Kabels nach außen zu bilden und gegebenenfalls als elektrische Abschirmung zu
wirken, während der Gummdmantel als mechanischer, chemischer und elektrischer Schutz
desBleimantels dient und damit gegebenenfalls eine Herabsetzung seiner Wandstärke
und damit eine Gewichtsverminderung des ganzen Kabels ermöglicht. Weiter ist es
bekannt, metallische Röhre auf der Innen- oder Außenseite mit einer Korrosionsschutzschicht
auszurüsten. Bei Seekabeln ist der Vorschlag bekanntgeworden, die Mäntel aus zwei
oder mehr konzentrischen Schichten aus Blei aufzubauen und zwischen den einzelnen
Schichten dichtende Bitumenschichten einzubetten. Diese mit hohen Kosten verbundene
Maßnahme zur Erhöhung der Sicherheit gegen Feuchtigkeitshindurchtritt hat sich jedoch
in der Praxis nicht bewährt, weil die mechanische Festigkeit des Mantels wesentlich
geringer ist als die eines einschichtigen Mantels entsprechender Wandstärke. Solche
Mäntel waren daher den bei Seekabeln auftretenden mechanischen Beanspruchungen nicht
gewachsen.
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Den bekannten mehrschichtigen Ausführungen gegenüber besteht die Erfindung
darin, daß die einzelnen Schichten in einem Arbeitsgang erzeugt und miteinander
verschweißt bzw. verbunden sind. Dadurch erhalten die Rohre bzw. Mäntel eine mechanische
Festigkeit, die der eines homogenen Mantels entspricht, während gleichzeitig alle
Vorteile der Me'hrschichtigkeit ausgenutzt werden. Die einzelnen Schichten können
dabei entweder sämtlich aus dem gleichen VVeükstoff bestehen,, od°_r sie können
teilweise oder alle untereinander aus verschiedenem Werkstoff gebildet sein. So
können beispielsweise bei einem zweischichtigen Aluminiummantel beide Schichten
aus Reinstaluininium aufgebaut sein, oder die innere Schicht besteht aus Rein- oder
Leitaluminium und die äußere Schicht aus Reinstaluminium. Entsprechend können bei
dreischichtig aufgebauten Aluminiummänteln alle drei Schichten aus Reinstaluminium
oder die beiden inneren Schichten aus Reinaluminium und die äußere Schicht aus Reinstaluminium
oder die innere und die äußere Schicht aus Reinstaluminiuin und die Zwischenschicht
aus Reinaluminium bestehen. Durch die möglichen Kombinationen des Aufbaues können
die verschiedensten Vorteile erzielt werden. Werden alle Schichten eines Rohres
oder Kabelmantels gemäß der Erfindung aus einheitlichem Werkstoff hergestellt, so
ergibt sich gegenüber einem gleich starken einschichtigen Mantel bei gleicher mechanischer
Festigkeit eine erhöhte Sicherheit gegen Fehlerstellen; dehn etwaige Luftblasen
oder sonstige in den Mantel eingeschlossene Unreinheiten und Fremdkörper können
sich nicht über alle Schichten erstrecken. Bei blankverlegten Rohren oder Kabeln,
wie z. B. bei an Masten aufgehängten Luftkabeln und bei unterirdisch in Zementröhren
blank eingezogenen Kabeln, die dem Angriff von Atmosphärilien usw. ausgesetzt sind,
ist zumindest für die äußere Schicht des Kabelmantels ein 'korrosionsfester Werkstoff
erwünscht. Durch die Erfindung ist die Möglichkeit gegeben, durch zweckentsprechende
Kombination des Schichtenaufbaues ein den technischen Anforderungen entsprechendes,
dabei aber preislich ,günstig liegendes Erzeugnis zti schaffen, da es möglich ist,
die hochwertigen, aber kostspieligen Werkstoffe auf die äußere Schicht des Rohres
bzw. Mantels zu beschränken, die inneren Schichten dagegen aus gegen äußere Einflüsse
weniger \\-iderstandsfähigem, aber billigerem Werkstoff aufzubauen.
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Ähnlich liegen die Verhältnisse bei 1@leimänt°ln. Wenn der übliche
weiche Bleimantel den an das -Kabel gestellten Anforderungen nicht genügt, wenn
z. B. eine erhöhte Erschütterungsfestigkeit verlangt wird, werden bekanntlich dem
Reinblei erhärtende Stoffe, wie Zinn, Antimon, Kadmium, Tellur o. dgl. zulegiert,
die ,die Festigkeit und den Widerstand gegen die den Kabelmantel zerstörende @@'ii-kung
dauernder Erschütterungen oder Schwingungen, wie sie bei an Masten aufgehängten
oder in flacl::n Gewässern ausgelegten Kabeln auftreten, erhöhen. Durch die Erfindung
ist es min möglich, anstatt d,en ganzen Mantel aus einer erschütterungsfesten, aber
teueren Legierung 'herzustellen. einen geschichteten :Mantel vorzusehen, bei dem
nur die :\ußen- tin,l gegebenenfalls auch die Innenschicht aus eineientsprechenden
Legierung
besteht, dagegen die anderen Schichten aus einer billigeren Bleilegierung oder aus
reinem Blei aufzubauen.
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Die Herstellung mehrschichtiger Rohre oder mehrschichtiger Kabelmäntel
gemäß der Erfindung erfolgt in einem einzigen Arbeitsgang mit Hilfe einer hierfür
geeigneten Presse. Dabei können verschiedene Verfahren Anwendung finden. Eines der
möglichen Herstellungsverfahren besteht darin, daß in den Aufnehmer der Presse ein
dem gewünschten Schichtenaufbau des Rohres oder Mantels entsprechender zwei- bzw.
mehrschichtig gegossener oder in anderer Weise hergestellter Preßguteinsatzblock
eingesetzt und verpreßt wird. Am besten ist hierfür ein hohlzylindrischer Einsatzblock
geeignet, der von sich aus schon ein dickwandiges Rohr darstellt und der im Verlauf
des Auspressens bis auf die dem fertigen Rohr bzw. Kabelmantel entsprechende Wandstärke
verjüngt wird. Für die Herstellung von Kabelmänteln wäre für die Zwecke der Erfindung
am günstigsten eine sogenannte Geradeauspresse, hei der die zu ummantelnde Kabelseele
durch den 'hohlzylindrischen Einsatzblock hindurchgeführt wird. Aber auch neuzeitlich
konstruierte Kabelpressen mit einem Geradeauspressenkopf sind geeignet oder können
geeignet gemacht werden, mehrschichtige Kabelmäntel gemäß der Erfindung herzustellen.
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Ein anderes Herstellungsverfahren für Rohre oder Mäntel gemäß der
Erfindung besteht darin, daß eine kombinierte Beschickungsweise der Presse angewendet
wird., Hierbei wird der Aufnehmer der Presse gleichzeitig mit einem festen Preßbolzen
und mit flüssigem Preßgut beschickt. Ein solcher Vorgang wickelt sich beispielsweise
folgendermaßen ab: In die Aufnehmerkammer wird ein die Kammer nicht ganz ausfüllender
Preßbolzen eingesetzt, der mit flüssigem Preßgut umgossen wird, oder der feste Preßbolzen
wird in das vorher eingefüllte flüssige Preß-gut eingesetzt bzw. eingedrückt. Das
flüssige Preßgut steigt in der Aufnehmerkammer hoch und füllt dadurch die freien
Räume der Kammer, dabei die in der Kammer vorhandene Luft vor sich heraustreibend.
Mit dieser Beschickungsart wird die den Preßprozeß störende Luft in einfacher und
sicherer Weise aus dem Aufnehmer verdrängt. Als fester Einsatz kann hierbei sowohl
ein massiver Bolzen als auch ein ringförmiger Einsatz in den Aufnehmer eingesetzt
werden. Soll z. B. ein dreischichtiger Kabelmantel gepreßt werden, dann kann wählweise
ein ringförmiger Preßkörper eingesetzt werden, der innen und außen mit flüssigem
Preßgut umgossen wird. Es können aber auch zwei konzentrische ringförmige Preßbolzen
mit einem gegenseitigen Spielraum eingesetzt und ihr Zwischenraum mit flüssigem
Preßgut ausgegossen werden. Andererseits kann aber auch ein bereits zweischichtig
gegossener massiver Preßbolzen für den Einsatz verwendet werden, der nur außen oder
innen mit flüssigem Preßgut umgossen wird. Andere Abarten der Beschickung sind sinngemäß
durchzuführen. Man 'hat also bei der vorerwähnten Beschickungsmethode die Möglichkeit,
einen dem gewünschten Schichtenaufbau des Kabelmantels bzw. Rohres entsprechenden
Beschickungsvorgang zu wählen.
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Die kombinierte Beschickungsart hat gegenüber einem einfachen festen
Bolzeneinsatz ,den preßtechnischen Vorteil, daß mit der flüssigen Preßgutumspülung
etwa am Preßbolzen oberflächlich anhaftende Fremdkörper und Schmutzteilchen gelöst
und mit dem hochsteigenden Preßgut nach oben gespült werden, wo sie leicht abgeschöpft
und entfernt werden !können.
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Sobald das flüssige Preßgut in den Ringspalten der Aufne'hmerkammergenügend
abgekühlt und erstarrt ist, was in Anbetracht der verhältnismäßig geringen Schichtstärken
kurzzeitig erfolgt, wird mit dem Auspressen begonnen.
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Bei wiederholter Neubeschickung des Aufnehmers schweißen aufeinanderfolgende
Aluminiumbolzen bei richtig gewähltem Preßdruck und entsprechender Temperatur erfahrungsgemäß
auch ohne Mitwirkung von flüssigem Preßgut einwandfrei zusammen. Einsatzbolzen aus
Blei dagegen schweißen in keinem Fall zusammen, wenn nicht die Stirnflächen der
aufe inanderfolgenden Bolzen durch das Eindringen von flüssig eingefülltem Blei
in die Stoßstellen oberflächlich flüssig gemacht und miteinander verschmolzen bzw.
verschweißt werden. Um den Schweißvorgang zu unterstützen, können daher die Stirnflächen
der Einsatzbolzen mit radial verlaufenden Rillen versehen werden, wodurch das Eindringen
von flüssigem Preßgut in die Stoßstellen begünstigt wird. Auch achsparallele oder
annähernd achsparallele Rillen an den Mantelflächen der Einsatzbolzen können das
Ausgießen -der Aufnehmerkammer erleichtern, da -das flüssige Preßgut in einem etwas
knapp bemessenen freien Ringspält in solchen Rillen leichter hochsteigt und nicht
vorschnell abkühlt und erstarrt..
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In der Zeichnung sind in den Fig., i bis 4 verschiedene Kabelmäntel
bzw. Rohre gemäß der Erfindung teils in Ansicht, teils im Schnitt beispielsweise
dargestellt. Dabei sind die einzelnen Schichten durch gestrichelte Kreise gegeneinander
abgegrenzt und durch entsprechende Schraffur kenntlich gemacht, wobei durch eine
in verschiedenen Richtungen gezeichnete Schraffur verschiedene Werkstoffe angedeutet
werden, während gleichgerichtete Schraffur mehrerer Schichten erkennen läßt, daß
die entsprechenden Schichten aus gleichen Werkstoff bestehen.
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Die Fig. i veranschaulicht einen zweischichtig hergestellten Kabelmantel,
dessen innenliegende, stärkere Schicht mit 2o und die außenliegende, schwächere
Schicht mit 21 .bezeichnet ist. Beide Schichten, die im Mantelquerschnitt
konzentrisch zueinander liegen, sind in einem einzigen Arbeitsgang gleichzeitig
ausgepreßt und daher unter der Wirkung von Druck und Hitze, die in der Presse während
des Preßvorganges 'herrschen, nahtlos miteinander verschmolzen oder verschweißt.
Die außenliegende Schicht ist hierbei im Verhältnis
zur innenliegenden
Schicht dünn bemessen, weil beispielsweise in dem gezeigten Fall die Aufgabe vorlag,
einen in der Hauptmasse aus dem billigeren Leitaluminium bestehenden Kabelmantel
zu schaffen, der durch eine äußere Schutzschicht aus doppelt raffiniertem und daher
kostspieligem Reinstaluminiumkorrosionsfest zu machen war.
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Fig. 2 zeigt ein zweischichtiges Metallrohr, bei dem die aus edlerem
Werkstoff bestehende, mit 22 bezeichnete Schutzschicht innen, die aus billigerem
Werkstoff bestehende, mit 23 bezeichnete stärkere Schicht außen liegt. Dieses Rohr
ist beispielsweise dazu bestimmt, eine das gewöhnliche Rohrmetall angreifende Flüssigkeit
zu leiten. Das Rohr kann außen mit einem nicht gezeichneten Schutz gegen mechanische
Beschädigungen versehen werden.
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Die Fig. 3 und 4 stellen dreischichtige Kabelmäntel dar. Während in
Fig. 3 die beiden Innenschichten 24 und 25 aus dem gleichen Werkstoff aufgebaut
sind, besteht die äußere Schicht 26 aus einem von der inneren Doppelschicht verschiedenen
Stoff. Bei diesem Kabelmantel handelt es sich beispielsweise um den Mantel eines
wichtigen Seekabels, weshalb die die Hauptmenge des Mantelwerkstoffes enthaltende,
etwa doppelt starke Innenschicht aus Gründen einer erhöhten Sicherheit gegen Schadhaftwerden
des Kabels infolge verborgener Lufteinschlüsse noch einmal unterteilt ist.
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Die Fig. 4 veranschaulicht ebenfalls einen dreigeschichteten gepreßten
Kabelmantel, bei dem alle drei Schichten 27, 28 und 29 aus dem gleichen Werkstoff
bestehen. Die Dreischichtigkeit ist lediglich aus Sicherheitsgründen vorgesehen,
weil besonderer Wert darauf gelegt wird, das Kabel, z. B. ein Ölkabel,, wegen der
Wichtigkeit des Betriebes dauernd dicht zu halten, um Betriebsausfälle infolge etwaiger
Kabelmantelschäden zu vermeiden.
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An Hand der Fig. 5 bis 8, die verschiedene Preßgutaufnehmer von oben
gesehen darstellen, sollen die in vielen Abwandlungen möglichen Beschickungsarten
der Pressen erläutert werden. Die kreisrunde Aufnehmerkammer nach Fig. 5 ist so
gestaltet, daß sie einen massiven zylindrischen Preßgutbolzen aufnehmen kann., Die
Aufnehmerkammern nach den Fig.6 bis 8 besitzen einen zentral angeordneten, in der
Kammer fest verankerten domartigen Dorn, wodurch die Aufnehmerkammer ringförmige
Gestalt erhält, in die das Preßgut in Ringform eingesetzt wird.
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Obwohl es genügen mag, zur Erzeugung geschichteter Kabelmäntel und
anderer Rohrerzeugnisse lediglich feste, die ganze Aufnehmerkammer ausfüllende Einsatzbolzen
zu verwenden, die entsprechend dem gewünschten Rohr bzw. Kabel schon mehrschichtig
gegossen oder in anderer Weise, z. B. durch mechanisch zusammengefügte Mantelteile,
mehrschichtig hergestellt sind, ist es doch vorzuziehen, eine zusammengesetzte Beschickungsmethode
anzuwenden, nach der die Aufnehmerkammer sowohl mit festem Bolzeneinsatz als auch
gleichzeitig mit flüssigem Preßgut beschickt wird, weil dadurch, wie eingangs schon
ausgeführt, auf einfache und bequeme Weise die in der Aufnehmerkammer eingeschlossene
Luft sicher und restlos ausgetrieben wird.
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In den Fig. 5 bis 8 sind die Aufnehmer durchweg mit 30 und
der in der Aufnehmerkammer vorgesehene Dorn mit 31 bezeichnet. In der Fig. 5 ist
in den Aufnehmer 3o ein massiver zylindrischer, vorzugsweise erwärmter fester, die
Kammer nicht ganz ausfüllender Preßgutbolzeil 32 einsgesetzt. Der zwischen der Außenwandung
des Einsatzbolzens und der Innenwand des Aufnehmers 30 verbleibende freie
ringförmige Raum 33 ist mit flüssigem Preßgut ausgegossen, derart, daß der Einsatzbolzen
32 möglichst allseitig, also auch an seiner unteren und gegebenenfalls auch an seiner
oberen Stirnfläche mit flüssig heißem Preßgut umspült wird. Nach Abkühlung und Erstarrung
des flüssigen Preßgutes wird der gesamte Beschickungseinsatz ausgepreßt. In (lern
in dieser Weise erzeugten Kabelmantel entsteht eine durch Schliffbilder nachweisbare
Schichtenbildung, wie sie mengen- und werkstoffmäßig lxi der Beschickung der Aufnehmerkaminer
geplant war. Der geschichtete Kabelmantel stellt gewissermaßen das naturgetreue
Spiegelbild der erfindungsgemäß angewandten Beschickungsart dar. Der auf diese Weise
erzeugte Mantel entspricht dein in Fig. i der Zeichnung dargestellten zweischichtigen
Kabelmantel.
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In Fig. 6 ist eine ringförmige Aufnelimerkammer dargestellt, in die
entsprechend ringförmige Pre'ßguteinsätze eingebracht werden. Zur Erzeugung eines
zweischichtigen Kabelmantels nach der Fi.g. i würde die Beschickung der ringförmigen
Aufnehmerkammer nach Fig.6 beispielsweise folgendermaßen vor sich gehen: In die
Kammer des. Aufnelilners 30 wird ein fester, vorzugsweise erwärmter ringförmiger,
die Aufnehmei4kammer nicht ganz füllender, am Dorn 31 satt anliegender Preßguteinsatz
34 eingebracht. Der zwischen der Außenwand des Preßguteinsatzes 34 und der Innenwand
der Aufnehmerkammer 30 verbleibende freie ringförmige Raum 35 wird mit flüssigem
Preßgut ausgegossen, in gleicher Weise, wie an Hand der Fig. 5 bereits erläutert.
Die Verwendung von ringförmigen Einsätzen bringt den Vorteil mit sich, daß sie in
ihrer Masse gleichmäßiger durchwärmt sowie lunker- und blasenfreier als Massivbolzen
gegossen werden können.
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In Fig. 7 ist der mit seiner Außenwand an der Innenwand der Ringkammer
satt anliegende feste Ringeinsatz mit 36 und der frei gebliebene, mit flüssigem
Preßgut ausgegossene Ringspalt mit 37 bezeichnet. DieAnordnung der Preßguteinsätze,
ihr Mengenverhältnis und die dabei verwendeten Preßstoffe entsprechen dem Aufbau
des zweischichtig damit erzeugten Rohres nach Fig. z. Bei diesem Rohr, das beispielsweise
zur Fortleitung von säurehaltigen Flüssigkeiten bestimmt ist und einen äußeren Panzer
ähnlich einem armierten Kabel erhalten kann, liegt die das Rohr schifitzende korrosionsfeste
Schutzschicht innen, während die aus weniger edlem Metall bestehende, etwa doppelt
so starke Schicht außen liegt.
In der Fig. 8 bedeutet 38 einen festen
Einsatzring, 39 einen äußeren und 40 einen inneren freien Ringspalt, die beide mit
flüssigem Preßgut ausgegossen werden. Die Beschickung nach Anordnung, Menge und
Material entspricht dem damit erzeugten Kabelmantel nach Fig. 3. Nach der gleichen
Beschickungsart kann auch verfahren werden, wenn der dreischichtige Kabelmantel
nach Fig. 4 gepreßt werden soll. In diesem Falle sollen alle drei Schichten aus
dem gleichen Werkstoff bestehen, was durch einheitliche Schraffur der Fig. 4 zum
Ausdruck gebracht ist. Lediglich wegen der geforderten erhöhten Sicherheit gegen
Undichtwerden des Kabelmantels ist diese Dreischichtigkeit gewählt.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Beispiele
beschränkt. Die Kombination der einzelnen Schichten in bezug auf Wahl des Werkstoffes
ebenso wie in Hinsicht auf die Art des Einsatzes kann je nach Bedarf abgewandelt
werden. Auch die Schichtstärke der einzelnen Schichten und ihr Verhältnis untereinander
kann von den dargestellten je nach Bedarf abweichen. Wie eingangs bereits erwähnt,
ist das Verfahren gemäß der Erfindung nicht nur für Metalle, sondern für alle anderen
Preßstoffe anwendbar, bei denen sich eine gute Verbindung der einzelnen Schichten
während des Preßvorganges ergibt.