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Verfahren und Vorrichtung zur Längsbedeckung elektrischer Leiter mit
nichtvulkanisierbaren Kunststoffen Die Längsbedeckung elektrischer Leiter, die sich
für Gummi weitgehend bewährt hat, macht bei der Verwendung wärmebildsamer, nichtvulkanisierbarer
Kunststoffe, beispielsweise auf Basis von Polymerisaten oder Mischpolymerisaten
von Vinylchlorid, Schwierigkeiten, die darin bestehen, daß eine feste Haftung durch
das Zusammenpressen der Bänder mit den Kaliberwalzen nicht zu erzielen ist. Es wurde
bereits erkannt, daß diese Schwierigkeiten nur dadurch beseitigt werden können,
daß der Kunststoff im Zeitpunkt des Zusammenpressens vollkommen durchgewärmt ist.
Um dies zu erreichen, wurde bereits vorgeschlagen, den Kalander, auf dem die Kunststoffbänder
aus dem pulverförmigen Rohstoff erzeugt werden, mit den Kaliberwalzen, auf denen
der Kunststoff um die Leiter herumgepreßt wird, zu vereinigen. Dies führt aber zu
fabrikatorischen Schwierigkeiten, so daß sich dieses Verfahren bisher nicht hat
in die Praxis einführen können. Man ist im Gegenteil dazu übergegangen, zur Isolierung
von elektrischen Leitern mit wärmebildsamen, unvulkanisierbaren Kunststoffen auf
die unwirtschaftlicheren Strangpressen zurückzugreifen, die außerdem den Nachteil
haben, daß eine genaue zentrische Lagerung der Leiter in der Hülle nicht mit Sicherheit
zu erzielen ist.
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Zur Beseitigung dieser Schwierigkeiten ist bereits ein Vorschlag bekanntgeworden,
der das bewährte Längsbedeckungsverfahren auch für wärmebildsame, unvulkanisierbare
Kunststoffe anwendbar machen soll und durch den es auch möglich wird, wärmeempfindliche
Kabelseelen mit einem Mantel aus Kunststoffen zu versehen, @da beim Aufbringen im
Längsbedeckungsverfahren eine
Wärmeschädigung im Gegensatz zum Umpressen
auf Strangspritzmaschinen nicht eintreten kann.
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Dieser Vorschlag sieht vor, daß das Anwärmen der Kunststoffbänder
auf Schweißtemperatur vor dem Einlaufen in die Kaliberwalzen dielektrisch erfolgt.
Die Kunststoffbänder werden demnach unmittelbar vor dem Einlaufen in die Kaliberwalzen
zwischen Elektroden hindurchgeführt, die mit Hochfrequenz gespeist werden. Auf diese
Weise werden die Bänder durchgehend gleichmäßig auf die erforderliche Temperatur
erwärmt.
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Es hat sich nun aber gezeigt, daß der Verlustfaktor von Kunststoffen
in dem für die Zwecke der Erfindung in Betracht kommenden Frequenzbereich stark
temperaturabhängig ist, und zwar mit zunehmender Temperatur stark ansteigt. Das
bedingt, daß die Temperaturzunahme des Kunststoffes im Hochfrequenzfeld zunächst
nur langsam und später mit zunehmender Temperatur immer rascher vor sich geht, wie
das aus Fig. i der Zeichnung zu ersehen ist, die die Temperatur eines Kunststoffes
in einem Hochfrequenzfeld in Abhängigkeit der Zeit darstellt. Es wird also für die
erste Anwärmung verhältnismäßig viel Zeit und Energie benötigt, wodurch einerseits
der Energiebedarf gesteigert und andererseits die Durchlaufgeschwindigkeit herabgesetzt
wird.
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Gemäß der Erfindung werden deshalb die Kunststoffbänder, bevor sie
der 1dochfrequenzelektrode zugeführt werden, bereits bis zu einem gewissen Grade
vorgewärmt. Dieses Vorwärmen erfolgt zweckmäßig in bekannten, auf beliebige Weise
beheizten Wärmeschränken, in die die Bänder in Form von Wickeln eingebracht und
aus denen sie dann abgezogen und den Kaliberwalzen zugeführt werden. Die Temperatur,
auf die die Bänder hier vorgewärmt werden, wird zweckmäßig möglichst hoch gewählt,
aber nur so hoch, daß eine Wärmeschädigung des Kunststoffes, z. B. durch Verdunstung
des Weichmachers, Weiterpolymerisation od. dgl., bzw. ein Weichwerden bzw. Verkleben
der Bandlagen des Wickels mit Sicherheit vermieden wird.
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Aus diesen Vorwärmesehränkenwerden dann die Kunststoffbänder in vorgewärmtem
Zustand den Hochfrequenzelektroden zugeführt, durch die sie dann bis auf die erforderliche
Schweißtemperatur kurzzeitig aufgeheizt «-erden. Dieses Aufheizen kann noch dadurch
unterstützt werden, daß die Elektroden selbst erhitzt werden und somit auch noch
zusätzlich durch Wärmestrahlung oder Wärmeleitung Hitze an die Kunststoffbänder
ab-;eben. Die Einrichtung kann dabei so getroffen werden, daß insbesondere die einander
-zugekehrten Seiten der beiden Kunststoffbänder, die durch die Kaliberwalzen aufeinandergepreßt
werden, beheizt werden, so daß diese Seiten höher erwärmt werden Lls die außenliegenden
Seiten der Kunststoff-)änder, die kühler bleiben und damit auch eine iöhere Festigkeit
bewahren.
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Zur Erläuterung der Erfindung sind in der :eichnung einige Ausführungsbeispiele
von Vor--ichtungen gemäß der Erfindung dargestellt. In den Figuren sind die zu isolierenden
Drähte mit i, die Kunststoffbänder mit 2 und die Kaliberwalzen; mit denen die Kunststoffbänder
um die Drähte herumgepreßtwerden, mit 3 bezeichnet.
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Nach Fig.2 werden die Kunststoffbänder vor dem Einlaufen in die Kaliberwalzen
3 durch plattenförmige Elektrodenpaare ,I hindurchgeführt, durch die sie auf die
nötige Temperatur erhitzt werden. Gemäß der Erfindung sind dabei die Bandwickel
8, von denen die Kunststoffbänder 2 abgezogen `-erden, in Wärmeschränke 9 eingesetzt,
die auf beliebige Weise beheizt und auf konstanter Temperatur gehalten werden, um
die Bänder vor der Behandlung mit.der Hochfrequenz bereits bis zu einer gewissen
Temperatur vorzuwärmen. Neben den Bandwickeln 8, von denen die Kunststoffbänder
2 abgezogen werden, sind in den Wärmeschränken 9 weitere Vorratswickel io angedeutet,
die auf diese Weise langsam vorgewärmt werden, bevor sie dann an Stelle der abgelaufenen
Wickel 8 eingesetzt werden.
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An Stelle der in Fig. 2 angedeuteten Plattenelektroden .l können Elektroden
anderer Form vorgesehen werden. In Fig. 3 sind z. B. in bekannter Weise Hochfrequenzelektroden
in Form von endlosen Bändern 5 aus leitendem Werkstoff, beispielsweise einem Metallgeflecht
oder leitfähig gemachtem Gummi od. dgl., vorgesehen. Diese Hochfrequenzelektroden
liegen also hier im Gegensatz zu der Ausführung nach Fig. 2 an den Kunststoffbändern
ohne Luftspalt an.
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Fig. 4 zeigt ein anderes Beispiel, bei dem die hochfrequenzgespeisten
Kondensatoren aus je einer rotierenden Trommelelektrode 6, über die das Kunststoftband
2 geführt wird, und einer diese im entsprechenden Abstand umgebenden hall)kreisförmigen
Hohlzylinderschale 7 gebildet «erden. Die Zylinderschale 7 kann dabei gleichachsig
oder, wenn abnehmende Feldstärke bei fortschreitender Temperaturzunahme gewünscht
wird, exzentrisch zu der Trommelelektrode 6 angeordnet werden. Die Trommelelektroden
6 werden bei unsymmetrischem Generator zweckmäßig auf Erdpotential geschaltet. Statt
eines Trommelelektrodenpääres können zur Erzielung größerer Abzugsgeschwindigkeiten
auch zwei oder mehr Trommelelektrodenpaare hintereinandergeschaltet werden.
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Man kann weiterhin die Hochfrequenzerwärmung der Kunststoffbänder
in bekannter Weise mit anderen Erwärmungsarten, beispielsweise durch Wärmeleitung,
Konvektion oder Strahlung, kombinieren. Zu :diesem Zweck können beispielsweise die
Elektroden selbst erwärmt werden. So können z. B. bei Fig. 4 die Trommelelektroden
6 beheizt werden, um durch Wärmeleitung die Innenseite der Kunststoffbänder 2 besonders
zu erwärmen.
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Fig. 5 der Zeichnung zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung
mit Trommelelektrode, bei dem, um ein eventuelles Ankleben des Kunststoffbandes
an den erwärmten Zylinderelektroden nach Fig. 4. zu vermeiden, die Anordnung so
getroffen ist, daß durch die beheizte Hohlzylinderschale 7 die Innenseite der Kunststoffbänder
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durch Strahlung, beispielsweise mit Infrarot, besonders erwärmt wird. Die Erwärmung
von Kunststoffbändern durch Infrarotstrahlung zum Zweck der Isolierung von Leitungen
ist an sich bekannt.
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Um Randüberschläge zu vermeiden, müssen bei den nach den Fig. 2 bis
5 dargestellten Elektrodenanordnungen die Isolierstoffbänder etwas breiter vorgesehen
werden , als die Elektroden selbst, was auch bereits aus rein bedeckungstechnischen
Gründen erforderlich ist. Wegen der im allgemeinen geringen Stärke der Kunststoffbänder
kann nur mit entsprechend geringer Spannung gearbeitet werden. Die verhältnismäßig
großen Elektrodenoberflächen bei geringem Elektrodenabstand haben zur Folge, daß
hohe Kapazitätswerte auftreten. Dies bedingt, daß die zum Schwingkreis gehörige
Induktivität dementsprechend klein gewählt werden muß, um die gewünschte hohe Frequenz
bzw. kurze Wellenlänge und damit große Energieaufnahme im Werkstoff zu erreichen.
Für den Wirkungsgrad des Hochfrequenzgenerators ist aber eine hohe Induktivität
und geringe Kapazität in dem für die Zwecke der Erfindung in Frage kommenden Frequenzbereich
von etwa 5 bis So m günstiger. Anstatt das Hochfrequenzfeld quer durch die Isolierstoffbänder
wirken zu lassen, ist es daher unter Umständen vorzuziehen, mit Längsfeldern zu
arbeiten, wobei dann nur kleine Kapazitäten auftreten. Eine entsprechende Elektrodenanordnung
ist in Fig.6 dargestellt; der Übersichtlichkeit halber ist dabei nur die Elektrodenanordnung
für ein Bedeckungsband 2 gezeigt. Die Elektroden i i sind bei dem dargestellten
Beispiel in mehrere, z. B. sieben Einzelpaare unterteilt, die abwechselnd an die
beiden Pole des Generators angeschlossen sind, so daß sechs Felder entstehen. Die
einzelnen Elektroden können durch aufliegende und mitlaufende, d. h. rotierende
Walzen mit metallischer Oberfläche oder auch durch mit Luftspalt angeordnete feststehende
schmale Metallstreifen gebildet werden.
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Die Schaltung der Elektrodenpaare und die jeweilige Feldrichtung sind
in der Figur angedeutet. Beim Bedecken von stärkeren Adern oder Seelen kann es unter
Umständen zweckmäßig sein, nur die Teile der Bedeckungsbänder auf der Innenseite
auf höhere Temperatur zu bringen, die für die Nahtbildung in Betracht kommen, d.
h. die Bänder in Breitenrichtung unterschiedlich zu erwärmen. Dies kann z. B. dadurch
erreicht werden, daß die Trommelelektroden nach Fig. 4 keine glatte Manteloberfläche
besitzen, sondern mit flachen Rillen entsprechender Breite ähnlich den Bedeckungskaliberwalzen
versehen werden. Fig. 7 der Zeichnung zeigt eine entsprechend ausgebildete Trommelelektrode
6, die schmale Ringe 12 mit etwas größerem Durchmesser besitzt, zwischen denen besm
Darüberführen der Kunststoffbänder flache Luftspalte 13 entstehen, so daß hier an
den an der Nahtbildung nicht beteiligten Stellen der Bänder nur eine niedrigere
Temperatur erreicht wird. Der gleiche Erfolg kann auch erzielt werden, wenn man
die Bedeckungsbänder, wir in Fig. 8 angedeutet, im Halbkreis um die Kallberwalzen
3 laufen läßt und konzentrisch zu diesem Halbkreis eine hochfrequenzführende Hohlzylinderelektrodenschale
14 anordnet.
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Die Erfindung ist aber nicht an die dargestellten und beschriebenen
Ausführungsbeispiele gebunden. Form und Anordnung der Elektroden kann im Gegenteil
je nach Bedarf davon abweichen. Unter Umständen kann es auch zweckmäßig sein, um
ein besseres Verschweißen der beiden Kunststoffbänder durch Verlängerung der Zeit
des Zusammenpressens zu erreichen, an Stelle von Kaliberwalzen kalibrierte endlose
Bänder vorzusehen, die über zwei Rollen laufen und dazwischen mittels kleiner Andruckrolben
an die zu bedeckenden Drähte angepreßt werden.