DEW0014482MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Ta«· der Anmeldiia«¹; 23. Juli 1954 Bekaimtgemacht am 6. September 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

PATENTANMELDUNG

KLASSE 21c GRUPPE 702 INTERNAT. KLASSE H 01 b

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Merle Chester Biskeborn, George Ernest Henning, Baltimore, und Alfred Stewart Windeler, Towson, Md. (V. St. A.)

sind als Erfinder genannt worden

Western Electric Company, Incorporated, New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr. Dr. R. Herbst, Rechtsanwalt, Fürth (Bay.)

Vorrichtung zur Steuerung der Strangpressung von plastischem

Isoliermaterial

Die Priorität der Anmeldung in den V. St. v. Amerika vom 3. September 1953 ist in Anspruch genommen

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren und eine Vorrichtung für das Messen der Kapazität eines isolierten Drahtes und insbesondere auf Verfahren und eine Vorrichtung für die kontinuierliche Überwachung der Kapazität je Längeneinheit eines Drahtes, der im Strangpreßverfahren mit einem Mantel aus einer plastischen Masse isoliert wird.

Bei der Herstellung von Fernsprechkabeln, die

eine Vielzahl von Paaren einzeln isolierter Drähte enthalten, ist die Gleichmäßigkeit der Kapazität im fertigen Kabel von großer Wichtigkeit.' Die Kapazitätsunsyniinetrie gegen Erde oder der Unterschied in den Teilerdkapazitäten der Drähte eines Paares ist ein Maßstab für die Empfindlichkeit von Kabelleitungen für Geräusche und Störungen. Es ist daher wünschenswert, daß die beiden Drähte eines Paares in einem Kabel im wesentlichen die gleiche Kapazität mit Bezug auf die umgebenden Paare des Kabels und den metallischen Kabelmantel haben.

Bisher wurden isolierte Drähte durch Strangpressen von Umhüllungen aus kompaktem thermo-

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plastischem Material um Leiter hergestellt. Es wurde versucht/ die Kapazität solcher isolierter Leiter gegen Erde dadurch auf einem bestimmten Wert zu halten, daß der Durchmesser der Isolation innerhalb enger Grenzen gehalten wird. Dieses Verfahren ist jedoch nicht völlig zufriedenstellend, da die Dielektrizitätskonstante der plastischen Isolation selbst wieder sich bei Veränderungen in ihrer Zusammensetzung oder aus anderen Gründen

ίο ändern kann. Ferner ergibt sich bei diesem Verfahren die Möglichkeit, daß eine Isolation hergestellt wird, die einen im wesentlichen gleichbleibenden Durchmesser hat, ohne daß jedoch die Kapazität 'gegen Erde innerhalb der gewünschten . Grenzen bleibt, da die isolierende Umhüllung in bezug auf den von ihr umgebenen Draht exzentrisch sein kann. ■ .

Neuerdings sind Versuche gemacht worden, Leiter mit Schaumstoffen zu isolieren, von denen zellenförmiges Polyäthylen sehr gute Ergebnisse liefert. Bei der Herstellung einer solchen Isolation wird das Problem der Aufrechterhaltung einer bestimmten gleichmäßigen Kapazität eines isolierten Drahtes gegen Erde durch unbeabsichtigte Veränderungen in der zusammengesetzten Dielektrizitätskonstante der im Strangpreßverfahren hergestellten Isolation noch weiter kompliziert. Diese Veränderungen können die Folge von Veränderungen im Expansionsgrad der zellenförmigen plastischen Isolation sein, der wegen Veränderungen in den Temperaturen, Drücken und anderen Faktoren, die während des Strangpreßvorgangs eine Rolle spielen, schwierig zu regeln ist.

Es wurde festgestellt, daß die Herstellung eines Drahtes mit einer kompakten oder zellenförmigen plastischen Isolation und einer im wesentlichen gleichmäßigen bestimmten Kapazität gegen Erde durch eine kontinuierliche selbsttätige Steuerung der Strangpresse erzielt werden kann. Die Genauigkeit einer solchen Steuerung hängt in erster Linie von der Genauigkeit der kontinuierlichen Kapazitätsanzeige ab. Um diese Anforderung erfüllen zu können, ist eine Kapazitätsmeßvorrichtung erforderlich, mit der die Kapazität je Längeneinheit des ununterbrochen fortbewegten isolierten Drahtes kontinuierlich gemessen werden kann und die kontinuierlich Abweichungen der gemessenen Kapazität je Längeneinheit' des isolierten Drahtes von einer bestimmten Normal- oder Vergleichskapazität anzeigt.

Demgemäß geht die Erfindung von einer an sich bekannten Vorrichtung zur Steuerung der Strangpressung von plastischem Isoliermaterial um einen leitenden Kern aus, bei der die Kapazität aufeinanderfolgender vorbestimmter Längen des isolierten Kerns unmittelbar nach der Pressung mittels einer Brückenanordnung laufend mit einer Standardkapazität verglichen wird und die Strangpresse ständig entsprechend der gemessenen Kapazitätsdifferenz derart gesteuert wird, daß die Kapazität pro Längeneinheit des umpreßten Kerns im wesentlichen konstant bleibt. Bei dieser bekannten Vorrichtung finden rotierende Elektroden Anwendung, welche auf der neubeschichteten und noch relativ weichen Isolierstoffschicht des Kerns anliegen, so daß sich die Bildung von Fehlstellen und Unvollkommenheiten in der Isolierung praktisch nicht vermeiden läßt. Dies ist besonders deshalb nicht der Fall, weil eine größere Anzahl von Rollen benötigt wird, um einen innigen Kontakt zu verwirklichen, der für die Kapazitätsmessung und den Kapazitätsvergleich erförderlich ist.

Diese Mängel werden nach dem Vorschlag der vorliegenden Erfindung dadurch vermieden, daß der mit dem Isoliermaterial umpreßte Kern unmittelbar hinter der Umpressungsstelle und in der Strangpreßrichtung in eine trogförmige, an beiden Enden offene Elektrode eintritt, welche teilweise in eine leitende, den isolierten Kern überdeckende Flüssigkeit eintaucht, und zwischen zwei an den Enden offenen, trogförmigen und mit ihr axial ausgerichteten Schutzelementen liegt, die in der Längsrichtung im Abstand von den Elektrodenenden gehalten sind, daß die Schutzelemente und die Elektrode in einem äußeren, an den Enden offenen, trogförmigen Schutzteil eingebettet sind, gegenüber welchem die Elektrode elektrisch isoliert ist und welcher seinerseits isoliert in einem trogförmigen, an den Enden offenen Schirm eingesetzt ist, und daß zwischen die Elektrode und den leitenden Kern eine Wechselspannung geschaltet ist, während an die Schutzelemente und den Schutzteil eine Wechselspannung angelegt ist, welche im wesentlichen der der Elektrode aufgeprägten Spannung entspricht.

Weitere Merkmale der Vorrichtung sind der nachfolgenden Beschreibung und dem in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel zu entnehmen. Es zeigt

Fig. ι eine Seitenansicht der Vorrichtung für das Strangpressen plastischer Stoffe mit weggebrochenen Teilen,

Fig. 2 eine Teilansicht in vergrößertem Maßstab eines Kühltrogs, in dem ein Elektrodenkörper angeordnet ist, bei der der Trog von oben gesehen ist und die Blickrichtung in Längsrichtung des Trogs verläuft,

Fig. 3 in vergrößertem Maßstab einen senkrechten Schnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 1,

Fig. 4 eine auseinandergezogene Darstellung, welche die verschiedenen Element'e des Elektrodenkörpers und des Kühltrogs zeigt,

Fig. 5 ein elektrisches Schaltbild der Vorrichtung und

Fig. 6 eine graphische Darstellung bestimmter Eigenschaften eines schaumstoffisolierten Drahtes im Verhältnis zu seiner Kapazität.

In Fig. ι ist eine Anlage üblicher Art für die Herstellung eines plastisch isolierten Drahtes 10 im Strangpreßverfahren gezeigt.

Diese Anlage weist eine Strangpresse 11 für das Aufbringen einer konzentrischen Schicht 12 einer thermoplastischen Isolation, beispielsweise kompaktes oder zellenförmiges Polyäthylen od. dgl., auf einen blanken Draht 14 auf. Der Draht 14 wird von einer Zuführungstrommel 15 mittels eines durch

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einen Motor i8 angetriebenen Abzugspills ij ununterbrochen durch die Strangpresse ii bewegt.

Unmittelbar nachdem der isolierte Draht io aus der Matrizenöffnung der Strangpresse ii ausgetreten ist, tritt er in ein Kühlwasserbad 19 ein, das sich in einem länglichen stählernen V-förmigen Kühltrog 20 befindet, der zwischen der Strangpresse und dem Abzugspill 17 in paralleler Ausfluchtung mit dem fortbewegten Draht angeordnet ist.

Der Wasserspiegel im Trog wird durch einen geeigneten, nicht gezeigten Zulauf im wesentlichen konstant auf einer Höhe gehalten, die ausreicht, daß der isolierte Draht über die ganze Länge des Trogs 20 mit Sicherheit völlig vom Wasserbad 19 umgeben ist.

Auf den Seiten des Trogs 20 liegt ein Elektrodenkörper 23 auf, der einen Teil einer Kapazitätsmeßeinrichtung bildet. Der Elektrodenkörper 23 ist in der Nähe der Strangpresse angeordnet, jedoch von dieser ausreichend weit entfernt, so daß gewährleistet ist, daß die Isolation durch das Wasser im Trog 20 ausreichend weit abgekühlt wird, um weitere wesentliche Veränderungen im Außendurchmesser oder in der Dielektrizitätskonstante der Isolation zu verhindern. Wie Fig. 2, 3 und 4 zeigen, weist der Elektrodenkörper 23 eine V-förmige, an beiden Enden offene Elektrode 27 aus Kupferbleck auf. Wenn gewünscht, kann die Elektrode 27 auch aus einem anderen geeigneten leitenden Material, beispielsweise aus Messingblech od. dgl., hergestellt sein. Die Elektrode 27 ist von einer berechneten Länge und so ausgebildet, daß sie in eine längliche, an beiden Enden offene V-förmige Schutzrinne 29 eingelegt werden kann, die aus einem ähnlichen leitenden Blechmaterial besteht und die Außenfläche der Elektrode 27 völlig abdeckt. Die Schutzrinne 29 ist etwas länger als die Elektrode 27 und erstreckt sich ein kurzes Stück über die Enden der Elektrode hinaus. Zwischen der eingelegten Elektrode 27 und der Schutzrinne 29 ist ein isolierender Abstandskörper 30 angeordnet, der aus einer Schicht aus plastischem Isolationsmaterial, wie Polyäthylen od. dgl., besteht und dazu dient, die Elektrode 27 und die Schutzrinne 29 elektrisch voneinander zu isolieren.

An den Enden der Elektrode 27 und im Längsabstand von dieser sind zwei V-förmige Endschutzbügel 31 und 32 mit offenen Enden aus leitendem

so Blechmaterial, beispielsweise Kupfer, Messing od. dgl., angeordnet. Die Endschutzbügel 31 und 32 sind in die Schutzrinne 29 in Ausfluchtung mit der Elektrode 27 eingelegt und starr an der Schutzrinne 29 durch leitende Metallbolzen 34 befestigt, welche die Schutzbügel 31 und 32 in axialer Ausfluchtung mit der Elektrode halten und sie elektrisch mit der Schutzrinne 29 verbinden. Die Schutzbügel 31 und 32 sind miteinander durch zwei sich in Längsrichtung erstreckende Schutzstreifen 35 und 36 verbunden, welche in Abstand und parallel zu den entsprechenden Kanten der Längsseiten der. Elektrode 27 angeordnet sind. Die Schutzstreifen 35 und 36 bestehen ebenfalls aus einem leitenden Blechmaterial, wie z. B. Kupfer, Messing od. dgl.

Die ineinandergelegten Teile, nämlich die Elektrode 27, die Schutzrinne 29, die Endschutzbügel 31 und 32 und die Schutzstreifen 35 und 36, sind ihrerseits wieder in eine längliche, an ihren Enden offene, metallische und V-förmige äußere Abschirmung 37 eingelegt. Die Abschirmung 37 wird von der Schutzrinne 29 durch ein isolierendes Zwischenstück 38 aus plastischem Isolationsmaterial, wie z. B. Polyäthylen od. dgl., in Abstand gehalten, welches dazu dient, die Schutzrinne 29 von der Abschirmung37 elektrisch zu isolieren. Wenn der V-förmige Elektrodenkörper 23 richtig in den Kühltrog 20 eingelegt ist, ruht die äußere Abschirmung 37 auf den Seiten des Kühltrogs zwischen den konvergierenden Trogseiten abgestützt auf, so daß das Wasser im Trog über die Elektrode 27 fließt. Der Spiegel des im Kühltrog 20 befindlichen Wassers 19 ist derart, daß die Elektrode 27 nur teilweise mit Wasser bedeckt ist, wie in Fig. 3 gezeigt. Wenn sich die Elektrode in der beschriebenen Lage befindet und ein isolierter Draht 10 hindurchbewegt wird, bilden der Draht 14 und die Wassersäule in der Elektrode 27, welche den isolierten Draht umgibt, zwei konzentrische Beläge eines Kondensators, bei welchem das Dielektrikum der Mantel 12 aus Isolierstoff ist.

In Fig. 5 ist eine allgemein mit 40 bezeichnete Wechselstrom - Scheinwiderstandsmeßbrücke gezeigt, welche die Klemmen A, B, C und D aufweist. Die Zweige A-B und B-C der Brücke 40 enthalten Spulen 42 und 43 von niedriger Impedanz, die einander genau gleich und nahezu ideal gekoppelt sind. Diese feste Kopplung ist dadurch bedingt, daß die einzelnen Leiter der Spulen 42 und 43 geringen Abstand voneinander haben und auf einem gemeinsamen ringförmigen Kern 45 aus einem Material von hoher Permeabilität, beispielsweise aus »Permalloy«-Pulver, bifilar gewickelt sind.

Die Spulen 42 und 43 wirken als mit einer Mittelanzapfung versehene Primärwicklung eines Transformators 47, dessen Sekundärwicklung 48 ebenfalls um den ringförmigen Kern 45 gewickelt ist. Infolge des hohen Kopplungsgrades zwischen den Spulen 42 und 43 hat eine Impedanz von einer Größe, durch die jede der Spulen geshuntet wird, no eine vernachlässigbare Wirkung auf die in der Sekundärwicklung 48, die als der Meßzweig der Brücke 40 dient, induzierte Spannung.

Zwischen den Klemmen A und D der Brücke 40 ist eine veränderliche Normalkapazität 50 angeordnet und die Klemme D geerdet. Die Elektrode 27 ist mittels einer abgeschirmten elektrischen Leitung 52 mit der Klemme C der Brücke 40 verbunden. Die Schutzrinne 29, die Endschutzbügel 31 und 32 und die Schutzstreifen 35 und 36 sind mit der Klemme B durch eine gemeinsame abgeschirmte elektrische Leitung 54 verbunden. Zwischen die Klemmen B und D ist ein Niederfrequenzoszillator 56 geschaltet, der als Spannungsquelle für die Scheinwiderstandsmeßbrücke 40 dient. Die Abschirmung 37 und der Kühltrog 20 sind durch eine

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gemeinsame Verbindung über eine elektrische Leitung 60 mit der geerdeten Klemme D geerdet. Der blanke Draht 14 ist ebenfalls geerdet.

Der Meßzweig der Scheinwiderstandsmeßbrücke 40, welcher die Sekundärwicklung des Transformators 47 enthält, ist mit den Eingangsklemmen eines schematisch dargestellten Verstärkers 65 verbunden. Der Verstärker 65 verstärkt in der Sekundärwicklung 48 induzierte Brückendifferenzspannungen und gibt die verstärkte Signalspannung an eine schematisch dargestellte Servosteuerung 67 weiter, die den das Abzugspill 17 antreibenden Motor 18 beeinflußt, um die Drehzahl des Spills und damit die lineare Geschwindigkeit, mit welcher der Leiter 14 durch die Strangpresse 11 gezogen wird, zu regeln. Ein schematisch dargestelltes optisches Anzeigegerät 69 (beispielsweise ein Oszillograph) ist für die Anzeige der Richtung und des Betrags der sich aus einem unabgeglichenen Zustand der Brücke ergebenden Differenzspannung vorgesehen.

Arbeitsweise

Während des Preßvorgangs wird der blanke Draht 14 durch das Abzugspill 17 ununterbrochen durch die Strangpresse hindurchbewegt. In der Strangpresse wird die Schicht 12 der plastischen Isolation auf den Draht 14 in der Matrize zur Bildung des isolierten Drahtes 10 aufgebracht. Nach seinem Austritt aus der Strangpresse tritt der isolierte Draht 10 sofort in das im Kühlwassertrog 20 befindliche Kühlwässerbad 19 ein. Bei der Fortbewegung des unter dem Wasserspiegel befindlichen Drahtes 10 längs des Kühltrogs 20 bewegt er sich durch den ineinandergefügten Elektrodenkörper 23, wobei er in Längsrichtung zwischen den Seiten der V-förmigen Elektrode 27 und der V-förmigen Endschutzbügel 31 und 32 verläuft.

Die Scheinwiderstandsmeßbrücke 40 wird ständig durch einen Oszillator 56 erregt,, der mit einer Frequenz von etwa 10 kHz arbeitet. Wie in Fig. 2 gezeigt, werden die Schutzrinne 29, die Endbügel 31 und 32 und die Schutzstreifen 35 und 36, welche mit der Klemme B verbunden sind, unmittelbar durch den Oszillator 56 erregt. Die Impedanz des Brückenzweiges B-C ist von vorneherein vernachlässigbar klein gehalten im Vergleich zur Impedanz des Zweiges C-D, der beispielsweise bei einer Elektrode von einer Länge von 60 cm bei 10 kHz eine Impedanz von 1500000hm haben kann. Daher ist das Vektorpotential der Elektrode 27 im wesentlichen gleich dem Vektorpotential der Schutzrinne 29, der Endschutzbügel 31 und 32 und der Schutzstreifen 35 und 36. Auf diese Weise wird die Längspotentialdifrerenz zwischen der von der Elektrode 27 berührten Wassersäule und den durch die Schutzbügel 31 und 32 berührten Wassersäulen wirksam ausgeschaltet, da die Endschutzbügel 31 und 32 die ihnen zugeordneten Wassersäulen im wesentlichen auf das gleiche Potential erheben wie das an der Elektrode 27 liegende. Dies hat zur Folge, daß die Elektrode 27 und die ihr zugeordnete Wassersäule in Längsrichtung wirksam von dem übrigen Wasser im geerdeten Kühltrog 20 isoliert sind. Die Schutzrinne 29, welche zwischen 6;, der Elektrode 27 und der geerdeten, an der Außenseite des Elektrodenkörpers befindlichen Abschirmung 37 angeordnet ist und annähernd das gleiche Vektorpotential wie die Elektrode besitzt, verhin-. dert, daß die Elektrode eine Kapazität gegen die geerdete Abschirmung 37 oder gegen den geerdeten metallischen Kühltrog 20 besitzt.

Das dem Trog 20 zugeführte Wasser ist gewöhnliches Leitungswasser und ist für die Zwecke ■ der Erfindung ausreichend leitend. Die sich innerhalb der Elektrode 27 befindende Wassersäule ist von dem übrigen Wasser im Kühltrog 20 wirksam isoliert und dient als äußerer konzentrischer leitender Flüssigkeitsmantel, der den Umfang der Isolation 12 des Drahtes 14 umgibt. Für die Zwecke der Kapazitätsmessung ist die wirksame Länge dieses durch die Wassersäule in der Elektrode 27 gebildeten leitenden Flüssigkeitsmantels annähernd gleich der Länge der Elektrode plus der Hälfte der Summe der Längen der Spalte zwischen der Elektrode 27 und den Endschutzbügeln 31 und 32, da die Endschutzbügel 31 und 32 Wirkungen des elektrischen Streufeldes dadurch im wesentlichen ausschalten, daß sie zwischen den Enden des leitenden Flüssigkeitsmantels und der Erde einen Span- go nungsabfall bewirken, der fast genau gleich der an den Mittelteil der sich innerhalb der Elektrode befindenden Wassersäule gelegten Spannung ist. Da der Abstand der Endbügel von der Elektrode 27 klein gehalten ist, kann die wirksame Länge der Elektrode annähernd gleich ihrer gemessenen Länge angenommen werden. Der durch die Wassersäule in der Elektrode 27 gebildete leitende Flüssigkeits- ■ mantel wirkt dabei als der eine Belag eines Zylinderkondensators, da sich dieser Belag in Kontakt mit einer bestimmten Länge der Isolation 12 auf dem Draht 14, die annähernd gleich der Länge der ^: Elektrode ist, befindet. Der geerdete Draht 14 bildet den anderen Belag des Kondensators. Hierbei bildet die Isolation 12 auf dem Draht das Dielektrikum, das den durch den Draht 14 gebildeten Belag von dem äußeren, durch den leitenden Flüssigkeitsmantel gebildeten, konzentrischen Belag trennt.

Da die Schutzstreifen 35 und 36 und die zwischen der Elektrode 27 und der geerdeten Abschirmung 37 angeordnete Schutzrinne 29 mit annähernd dem gleichen Potential wie die Elektrode erregt werden, ist zwischen der Elektrode und der Abschirmung praktisch keine kapazitive Kopplung vorhanden. Daher kann die mit der Elektrode 27 in Kontakt befindliche leitende Wassersäule eine bei Gleichstrom gemessene Kapazität C_x nur gegen den geerdeten Leiter 14 haben. Das Wasser schafft zwischen der Elektrode 27 und der Außenfläche des isolierten Drahtes 14 einen Weg von einem solch hohen Scheinleitwert gegen Erde, daß die Kapazität C_x als ganz in der verteilten Kapazität des isolierten geerdeten Leiters enthalten betrachtet werden kann. Daher wird der Wert der Kapazität C_x durch die dielektrischen Eigenschaften und durch die Dicke der aufeinanderfolgenden Längen der je-

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weils zwischen den Enden der Elektrode liegenden plastischen Isolation bestimmt.

Wie bereits erwähnt, kann die Impedanz des Brückenzweiges B-C als vernachlässigbar betrachtet werderi. Dies ist hauptsächlich dadurch bedingt, daß, wenn die Brücke 40 abgeglichen ist und gleiche Ströme in den gegenüberliegenden Spulen 42 und 43 von niedriger Impedanz fließen, der magnetische Fluß in dem gemeinsamen ringförmigen Kern 45 Null ist. Wenn der Fluß im Kern 45 Null ist, wird die Impedanz in jeder Spule nur auf den Ohmschen Spannungsabfall im Leiter der Spule herabgesetzt, was vernachlässigbar ist. Die Kapazitäten C₁, C₂ und C₃ zwischen der Elektrode 27 und der Schutzrinne 29 bzw. den Endschutzbügeln 31 und 32 haben zwischen ihren Klemmen infolge der gleichen Potentiale der Elektrode und der Schutzkörper keine Spannungsdifferenz aufgeprägt, so daß sie aus dem Brückenglied hinsichtlich ihrer Wirkung

2o· auf den Abgleich der Brücke 40 verschwinden. Da der Oszillator 56 unmittelbar die Schutzrinne 29 und die Endschutzbügel 31 und 32 beliefert, wird durch den Stromfluß von den Schutzkörpern durch das Wasser der Brückenabgleich nicht beeinträchtigt und diese Ströme völlig über den Oszillator 56 geshuntet.

Die Kapazität C_x, welche durch die dielektrischen Eigenschaften und die Dicke der eine bestimmte Länge des Leiters umgebenden plastischen Isolation bestimmt wird, wird in den Brückenzweig C-D eingebracht und kontinuierlich mit der Normalkapazität C_s im Brückenzweig A-D verglichen. Zwischen der gemessenen Kapazität C_x und der Normal- oder Vergleichskapazität C_s auftretende Abweichungen verursachen daher einen Unsymmetriezustand in der Scheinwiderstandsmeßbrücke und induzieren eine Signalspannung in der Sekundärwicklung 48 des Transformators 47. Diese Signalspannung, die sich in Betrag und Phase mit dem Betrag und der Richtung der Unsymmetrie ändert, wird durch den Verstärker 65 verstärkt und an die Servosteuerung 67 zur Regelung der Drehzahl des Motors 18 und des von diesem angetriebenen Spills 17 weitergegeben, um den Abgleich der Brücke wiederherzustellen.

Veränderungen in der Drehzahl des Spills 17 verursachen Veränderungen in der linearen Geschwindigkeit des Drahtes bei seiner Bewegung durch die Strangpresse und bewirken Veränderungen der Dicke der Isolation als Ausgleich für normale, unkontrollierbare Veränderungen in der Dielektrizitätskonstante der plastischen Isolation in der Weise, daß die Kapazität je Längeneinheit des Drahtes im wesentlichen konstant gehalten wird.

Obwohl die Kapazität zwischen dem Draht 14 und dem den Außenumfang der Isolation umgebenden leitenden Wassermantel nicht die gleiche ist wie die Kapazität gegen Erde in einem Kabel, ist der Zusammenhang so eng, daß eine Regelung der ersteren praktisch eine Regelung der letzteren bedeutet.

Es sei angenommen, daß auf einen blanken

Kupferdraht mit einem Durchmesser von 0,9 mm eine zellenförmige Polyäthylenisolation im Strangpreßverfahren mit einem Sollaußendurchmesser von 1,73 mm und einem Gehalt von in der Isolation eingeschlossenem Gas von 35% aufgebracht werden soll. In Fig. 6 ist in graphischer Darstellung das Verhältnis zwischen dem Außendurchmesser der zellenförmigen Polyäthylenisolation und dem Prozentsatz des in dieser eingeschlossenen Gases für mehrere konstante Kapazitätswerte für 30 cm Länge des isolierten Drahtes gezeigt. Aus Fig. 6 ergibt sich, daß die Kapazität für jede solche Längeneinheit eines isolierten Drahtes mit den vorerwähnten Sollabmessungen annähernd 47 pF beträgt. Daher ist die der Kapazitätsmeßeinrichtung zugeordnete Impedanzmeßbrücke für die Anzeige Null auf 47 pF je 30 cm Drahtlänge einzustellen.

Die für die Herstellung des isolierten Drahtes verwendete Strangpresse muß daher so beschaffen sein, daß sie einen konzentrischen Isolationsmantel mit einem Sollaußendurchmesser von 1,73 mm bei einer bestimmten linearen Geschwindigkeit des Drahtes erzeugt. Temperatur, Druck und die Mischungsverhältnisse der plastischen Masse müssen so beschaffen sein, daß der Sollgasgehalt des expandierten zellenförmigen Polyäthylens innerhalb des normalen Schwankungsbereichs gehalten wird.

Beim Strangpreßvorgang treten normale Schwankungen von etwa ± 5 °/o des Sollwertes von 35% eingeschlossenem Gas in der zellenförmigen Polyäthylenisolation auf. Beispielsweise kann infolge von Ursachen, die außerhalb der Kontrolle der Bedienungsperson liegen, der Expansionsgrad allmählich auf einen Punkt abfallen, bei welchem der Gehalt an eingeschlossenem Gas 30% beträgt. Aus Fig. 6 ergibt sich, daß ein solcher Abfall im Gasgehalt beim Fehlen jeder Korrekturmaßnahme eine Erhöhung der Kapazität auf 48,5 pF je 30 cm Drahtlänge zur Folge hat. Die erste geringfügige Erhöhung der Kapazität je Drahtlängeneinheit wird jedoch sofort durch die Käpazitätsmeßeinrichtung festgestellt.

Dies hat zur Folge, daß die Impedanzmeßbrücke 40 aus dem Gleichgewicht gebracht wird und eine Signalspannung, die proportional der Unsymmetrie ist und das richtige Phasenverhältnis hat, der Servosteuerung 67 zugeführt wird. Die Servosteuerung spricht sofort auf die Unsymmetriesignalspannung an und vermindert die Geschwindigkeit des Abzugspills 17, so daß der Außendurchmesser der auf den Draht aufgebrachten zellenförmigen Polyäthylenisolation vergrößert wird. Aus Fig. 6 ergibt sich, daß zur Aufrechterhaltung einer konstanten Kapazität von 47 pF je 30 cm Drahtlänge, wenn die Menge des von der Isolation eingeschlossenen Gases 30% beträgt, der Außendurchmesser der Isolation auf annähernd 1,74 mm vergrößert werden muß.

In ähnlicher Weise bewirkt, wenn aus irgendeinem unkontrollierbaren Grund die Menge des eingeschlossenen Gases auf 40% ansteigt, die Servosteuerung 67 auf Grund einer Unsymmetriesignalspannung von der Kapazitätsmeßeinrichtung eine Korrektur im Sinne einer Beschleunigung des Spills 17 zur Erhöhung der linearen Geschwindig-

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keit des Leiters, so daß der Außendurchmesser der Isolation auf 1,71 mm.verringert wird. Hieraus ergibt sich, daß, obwohl der Expansionsgrad während des kontinuierlichen Strangpreßvorganges schwanken kann, die Kapazität je 30 cm Länge des isolierten Drahtes im wesentlichen konstant auf einem gewünschten Wert, in diesem Falle auf 47 pF je 30 cm Drahtlänge, gehalten werden kann.

Die Abweichungen von einem bestimmten Kapazitätswert werden durch die Verstärkung und die Stabilität der Servosteuerung, die leicht so ausgebildet werden kann, daß. sie die Kapazitätsveränderungen auf wenige Zehntel eines Pikofarads hält, begrenzt. Das Erzielen einer solch hohen Präzision bei unabhängiger Regelung des Außendurchmessers der Isolation und des Expansionsgrades war bei dem bisherigen Stand der Technik nicht möglich. Beispielsweise würde die Aufrechterhaltung der Kapazität je 30 cm Drahtlänge mit einer Präzision von ± 0,5 pF erfordern, daß der Expansionsgrad mit ± ι °/o gehalten wird und der Durchmesser mit ±0,13 mm. Die Schwierigkeiten, die sich bei der Aufrechterhaltung einer solch genauen Regelung bei unabhängiger Regelung des Außendurchmessers der Schaumstoffisolation und des Expansionsgrades auftreten, ergeben sich aus dem Umstand, daß bei unabhängiger Regelung der kleinere Durchmesser gleichzeitig mit dem niedrigeren Expansionsgrad auftreten kann. Versuche haben gezeigt, daß dieser Zustand sehr leicht eintreten kann, da aus den Versuchsergebnissen hervorgeht, daß ein geringerer Durchmesser fast immer von einem niedrigeren Expansionsgrad begleitet ist. Ein weiterer Faktor, der zur Folge hat, daß jede Regelung der Kapazität je Längeneinheit des Drahtes bei unabhängiger Regelung des Außendurchmessers der Schaumstoffisolation und des Expansionsgrades unzuverlässig ist, ist das Auftreten von Schwankungen in der zusammengesetzten Dielektrizitätskonstante infolge ungleichmäßiger Verteilung des eingeschlossenen Gases über den Querschnitt der Schaumstoffisolation.

Die vorangehende Beschreibung bezieht sich nur auf eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung, und es können innerhalb des Rahmens der Erfindung beliebige Abänderungen vorgenommen werden.

Beispielsweise können der Trog 20 sowie die Elektrode 27, die Schutzrinne 29^ die Endschutzbügel 31 und 32, der Abstandskörper 30 und das Zwischenstück 38 des Elektrodenkörpers 23 in Form eines runden oder viereckigen, unten geschlossenen U-förmigen statt V-förmigen Profils mit zufriedenstellenden Ergebnissen gestaltet werden.

Wenn gewünscht, kann die Servosteuerung dem die Preßschraube in der Strangpresse 11 antreibenden Motor so zugeordnet werden, daß die Drehzahl dieser Schraube und damit die Ausstoßgeschwindigkeit der plastischen Isolation entsprechend den durch die Kapazitätsmeßeinrichtung gemäß der Erfindung vorgenommenen Kapazitätsmessungen verändert wird. In gleicher Weise ist es möglich, die Temperaturen in den verschiedenen Teilen der Strangpresse oder die relative Lage der Mantelbildungselemente in der Strangpresse zur Veränderung des Charakters und der Dicke des im Strangpreßverfahren hergestellten Isolationsmantels in Übereinstimmung mit diesen Messungen zu regeln.

Die vorangehende Beschreibung bezieht sich in erster Linie auf die Isolation von Drähten mit Polyäthylen entweder in kompakter oder in Zellenform. Selbstverständlich kann jedoch die Vorrichtung gemäß der Erfindung auch zur Überwachung der Kapazität je Längeneinheit von mit anderen plastischen Isolierstoffen, wie Polyvinylchlorid, Kopolymere von Vinylchlorid und Vinylacetat, Nylon, weichgemachte Polystyrole od. dgl., sowohl in kompakter als auch in Form eines Schaumstoffs, isolierten Drähten verwendet werden.

Statt Wasser können auch andere elektrisch leitende Flüssigkeiten benutzt werden.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Vorrichtung zur Steuerung der Strangpressung von plastischem Isoliermaterial um einen leitenden Kern, bei der die Kapazität aufeinanderfolgender vorbestimmter Längen des isolierten Kerns unmittelbar nach der Pressung mittels einer Brückenanordnung laufend mit einer' Standardkapazität verglichen wird und die Strangpresse ständig entsprechend der gemessenen Kapazitätsdifferenz derart gesteuert wird, daß die Kapazität pro Längeneinheit des umpreßten Kerns im wesentlichen konstant bleibt, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Isoliermaterial umpreßte Kern unmittelbar hinter der Umpressungsstelle und in der Strangpreßrichtung in eine trogförmige, an beiden Enden offene Elektrode eintritt, welche teilweise in eine leitende, den isolierten Kern überdeckende Flüssigkeit eintaucht, und zwischen zwei an den Enden offenen, trogförmigen und mit ihr axial ausgerichteten Schutzelementen liegt, die in der Längsrichtung im Abstand von den Elektrodenenden gehalten sind, daß die Schutzelemente und die Elektrode in einem äußeren, an den Enden offenen trogförmigen Schutzteil eingebettet sind, gegenüber welchem die Elektrode elektrisch isoliert ist und welcher seinerseits isoliert in einem trogförmigen, an den Enden offenen Schirm eingesetzt ist, und daß zwischen die Elektrode und. den leitenden Kern eine Wechselspannung geschaltet ist, während an die Schutzelemente und den Schutzteil eine Wechselspannung angelegt ist, welche im wesentlichen der der Elektrode aufgeprägten Spannung entspricht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brückenanordnung einen ringförmigen Kern, zwei Spulen von niedriger Impedanz, die bifilar um den ringförmigen Kern gewickelt sind und zwei benachbarte Zweige der Brücke bilden, einen die vorbestimmte Standardkapazität enthaltenen dritten Zweig der Brücke, Verbindungen vom vierten Zweig der Brücke zur Elektrode und zum

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leitenden Kern, eine Sekundärwicklung auf dem ringförmigen Kern und eine die Brücke speisende Energiequelle umfaßt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiequelle aus einem Oszillator besteht, der mit einer seiner Klemmen an die Verbindungsstelle zwischen den bifilar gewickelten Spulen und mit seiner anderen Klemme an die Verbindungsstelle zwischen dem dritten und vierten Zweig der Brücke angeschlossen ist, um Brückendifferenzspannungen in der Sekundärwicklung des ringförmigen Kerns zu induzieren, wenn die Kapazität zwischen der Elektrode und der in dieser befindlichen Länge des leitenden Kerns von der Standardkapazität abweicht.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 839 663;
britische Patentschrift Nr. 642 903.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen