<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung betrifft einen Vulkanisierapparat zum Instandsetzen von Kabeln mit einer zerlegbaren Pressform, die mittels eines mit mindestens einer Induktionswicklung versehenen magnetischen Kreises erhi. tzbar ist, wobei der magnetische Kreis über die zerlegbare Pressform aus magnetisierbarem Werkstoff schliessbar ist.
Die Erfindung kann auch zum Erhitzen von thermoschwindenden Schläuchen verwendet werden, die die Beschädigungsstellen von biegsamen Kabeln umfassen.
Sehr oft ist es nötig, biegsame Kabel instandzusetzen, die zur Stromversorgung von fahrbaren Stromabnehmern unmittelbar am Einsatzort, z. B. im Grubenbetrieb oder im Tagbau vorgesehen sind.
Bei der Instandsetzung eines Kabels in gas-bzw. staubgefährdeten Gruben werden an Vulkanisierapparate besonders hohe Forderungen hinsichtlich der Explosions- und Brandsicherheit gestellt.
Es sind elektrische Vulkanisierapparate bekannt, bei denen die Erwärmung der zerlegbaren Pressform durch hochohmige Drahtwiderstände erfolgt. Die von den Drahtwiderständen erzeugte Wärme wird über eine Elektroisolation auf das Gehäuse des Vulkanisierapparats und die Pressformhälften übertragen, die in entsprechenden Gehäusevertiefungen angeordnet sind.
Die Hauptnachteile solcher Vulkanisierapparate bestehen in einer grossen Masse pro Längeneinheit des instandzusetzenden Kabels, insbesondere bei explosionssicheren Vulkanisierapparaten.
Das ist darauf zurückzuführen, dass das Gehäuse eines solchen Vulkanisierapparats nicht nur zur Unterbringung von Drahtwiderständen, sondern auch zur Erzeugung eines Druckes auf das instandzusetzende Kabel benutzt wird, d. h. der Vulkanisierapparat wird bedeutenden mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt und muss daher ausreichend haltbar ausgeführt werden.
Ausserdem besitzen die bekannten Apparate sowohl eine wegen der durch Oxydation der Metalloberfläche und Bildung von Mikrorissen verursachten kurzzeitigen Lebensdauer der Widerstände niedrige Betriebssicherheit als auch einen niedrigen Wärmewirkungsgrad, da die Wärme nicht nur auf die Pressformhälften, sondern auch auf das ganze Gehäuse des Vulkanisierapparats übertragen wird. Überdies bestehen bei den bekannten Apparaten grosse Schwierigkeiten beim Gewährleisten der Brand- und Explosionssicherheit, da die zur Vulkanisierung erforderliche Erhitzungstemperatur der Pressformhälften 150 bis 1600C beträgt. Das Temperaturgefälle zwischen jeder Pressformhälfte und dem Gehäuse kann je nach den Zwischenräumen, die einen grossen Wärmewiderstand bilden, im Bereich von 10 bis 250C schwanken.
Die Erhitzungstemperatur des Gehäuses unter den Pressformhälften kann daher zwischen 160 bis 1850C und in einigen Fällen noch höher liegen. Gemäss den geltenden Vorschriften darf zu gleicher Zeit die Temperatur der Aussenflächen von explosionssicheren Hüllen bei Dauerbetrieb 200 C nicht überschreiten. Es ist ferner zu berücksichtigen, dass die Regelung der Erhitzungstemperatur der Pressformhälften der Vulkanisierapparate mittels Thermorelais erfolgt, die eine niedrige Betriebssicherheit aufweisen. Die Streuung der Ansprechwerte solcher Relais bzw. ihr Ausfall kann zum Erhitzen des Vulkanisierapparats über 2000C führen, was in gas-bzw. staubgefährdeten Gruben unzulässig ist.
Die Gewährleistung der Brandsicherheit von solchen Vulkanisierapparaten ist mit beträchtlichen Schwierigkeiten verbunden.
Weiterhin hat es sich herausgestellt, dass bei Wärmeübertragung vom Widerstand zur Pressformhälfte die Wärmewiderstände beträchtlich sind. Es liegt daher die Temperatur eines hochohmigen Widerstands beim Erhitzen der Pressformhälfte auf 150 bis 160 C im Bereich von 300 bis 400 C.
Es ist schwierig, die Explosionssicherheit der Wärmequelle mit einer solchen Temperatur zu gewährleisten.
Es ist kein Zufall, dass Vulkanisierapparate mit Widerstandsheizung in vielen Ländern zum Einsatz in gas-bzw. staubgefährdeten Gruben nicht zugelassen werden.
In einigen Fällen werden das Gehäuse und die Pressformhälften des Vulkanisierapparats aus Aluminiumlegierungen gefertigt, was eine gewisse Verminderung ihrer Masse gewährleistet. Durch diese Massnahme können jedoch andere Nachteile dieser Apparate nicht beseitigt werden. Es ist auch zu beachten, dass die Anwendung von Aluminium bzw. seiner Legierungen für elektrische Ausrüstungen in explosionssicherer Ausführung nicht empfehlenswert ist, da beim Aufschlagen eines Stahlgegenstands auf die Hülle aus Aluminiumlegierungen Funken entstehen, die Methan entzün-
<Desc/Clms Page number 2>
den können.
Die Vulkanisierapparate mit Widerstandsheizung haben somit einige beträchtliche Nachteile, die ihre Anwendung erschweren und in einigen Fällen unmöglich machen.
Es ist ein Vulkanisierapparat gemäss dem UdSSR-Urheberschein Nr. 131005 bekannt, der zwei magnetische Kreise enthält, deren jeder aus drei Kernen samt Induktionswicklungen besteht, wobei an den Kernen die Pressformhälften befestigt sind. Der Vulkanisierapparat ist mit einer Vorrichtung zum Zusammenpressen der Pressformhälften zusammen mit den magnetischen Kreisen versehen und auf einem Wagen angeordnet.
Dieser Vulkanisierapparat hat jedoch eine grosse Masse pro Längeneinheit des instandzusetzenden Kabels. Das ist bedingt durch die Anordnung von zwei magnetischen Kreisen, was zwei Einführungen erfordert und eine Gewährleistung der Explosionssicherheit erschwert und durch die komplizierte Ausbildung der magnetischen Kreise, bei denen die Druckkraft durch geschichtete Magnetkerne übertragen wird, so dass eine hohe mechanische Festigkeit erforderlich ist.
Aus der DE-PS Nr. 427170 ist bekannt, eine zerlegbare Pressform mittels eines mit mindestens einer Induktionswicklung versehenen magnetischen Kreises zu erhitzen, wobei der magnetische Kreis über die zerlegbare Pressform aus magnetischem Werkstoff schliessbar ist. Die bekannte Vorrichtung dient zum Erwärmen von Platten, die gemeinsam mit Eisenlamellen den mittleren Kern des magnetischen Kreises bilden. Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Vulkanisierapparats der eingangs umrissenen Art, bei der die angeführten Nachteile vermieden sind und welche ein gesteuertes Erhitzen der Pressformhälften durch den magnetischen Kreis ermöglicht, wobei die Masse des Apparats klein gehalten, die Betriebssicherheit und der Wärmewirkungsgrad erhöht und die Brandgefahr ausgeschlossen ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der magnetische Kreis wenigstens zwei ortsfeste Kerne umfasst, die zerlegbare Pressform in das Schliessjoch des magnetischen Kreises verlegt ist und die Ebene der Trennfläche der Pressform parallel zu der des magnetischen Flusses des magnetischen Kreises liegt.
Eine solche Anordnung der Pressformhälften gewährleistet deren gleich grosse Erwärmung durch den magnetischen Kreis.
Zur Vergrösserung der Arbeitslänge der Pressform umfasst der magnetische Kreis eine ungerade Anzahl von ortsfesten Kernen und an jedem zweiten Kern ist eine Induktionswicklung angeordnet, wobei in den zwischen den Wicklungen liegenden Kernen die jeweils von benachbarten Induktionswicklungen hervorgerufenen Magnetflüsse einander entgegengesetzt gerichtet sind.
Zum Verhindern des langzeitigen Betriebes des Vulkanisierapparats mit teilweise bzw. vollständig unterbrochenem magnetischen Kreis ist an einem der Kerne eine Steuerwicklung angeordnet, die vom Magnetfluss durchsetzt und mit wenigstens einer Induktionswicklung induktiv gekoppelt ist.
Zur Erhöhung der Verriegelungssicherheit des Stromversorgungskreises des Vulkanisierapparats bei abgenommener bzw. verschobener Pressformhälfte ist zwischen jedem eine Steuerwicklung tragenden Kern und einem diesem benachbarten Kern in einer zum Schliessjoch senkrechten Ebene eine Kompensationsspule angeordnet und mit dem Stromkreis jeder Steuerwicklung verbunden.
Zur Regelung der Erhitzungstemperatur der Pressform durch Änderung des diese durchfliessenden magnetischen Flusses ist es zweckmässig, einen magnetischen Nebenschluss, der aus einem an der Pressform angeordneten Blechpaket besteht, anzuordnen.
Gemäss einer Ausführungsform der Erfindung ist die zerlegbare Pressform mit einer Einlage mit guter Wärmeleitfähigkeit versehen. Am besten entspricht dieser Forderung eine Einlage aus Kupfer.
Vorzugsweise ist eine Formhälfte der Pressform mit den Kernen fest verbunden.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung folgen aus der nachstehenden erläuternden Beschreibung von in den Zeichnungen beispielsweise dargestellten Ausführungsformen, in der Fig. 1 eine Gesamtansicht des Vulkanisierapparats zum Instandsetzen von Kabeln, Fig. 2 den Vulkanisierapparat nach Fig. 1 im Schnitt nach der Linie II-II, Fig. 3 ein elektrisches Schaltbild der Verriegelungseinrichtung, Fig. 4 einen Induktor, gemäss einem andern Ausführungsbeispiel der Erfindung, mit teilweisem Schnitt durch die Induktionsspule, Fig. 5 einen Schnitt nach der
<Desc/Clms Page number 3>
Linie V-V aus Fig. 4, Fig. 6 ein elektrisches Schaltbild der Verriegelungseinrichtung des Vulkanisierapparats gemäss einem andern Ausführungsbeispiel, Fig. 7 einen magnetischen Kreis mit angeordneter Pressform gemäss einem andern Ausführungsbeispiel der Erfindung in schematischer Darstellung, Fig.
8 einen magnetischen Kreis mit angeordneter Pressform gemäss einem noch weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung in schematischer Darstellung, Fig. 9 eine Ansicht des magnetischen Kreises mit in Axialrichtung angeordneter Pressform gemäss einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, Fig. 10 eine Pressformhälfte, mit in Axialrichtung angeordneten Einlagen und Fig. 11 eine Ansicht der Formhälfte nach Fig. 10 in Pfeilrichtung zeigt.
Wie in den Zeichnungen und insbesondere in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, enthält der Vulkanisierapparat zum Instandsetzen von Kabeln eine zerlegbare Pressform --1--, die zum Unterbringen des instandzusetzenden Kabels dient, aus zwei Pressformhälften --2 und 3-- besteht, und einen magnetischen Kreis enthält, der mehrere geschichtete Kerne --4-- und eine an einem der Kerne angeordnete Induktionsspule --5-- besitzt. Der magnetische Kreis ist zur Erzeugung eines magnetischen Wechselflusses und seiner Übertragung auf die Pressform vorgesehen.
Erfindungsgemäss sind die Kerne --4-- und die zerlegbare Pressform-l-gegeneinander so angeordnet, dass die Ebene der Trennfläche der Pressform parallel zu der des magnetischen Flusses des magnetischen Kreises liegt. Die vertikale Anordnung der Kerne des magnetischen Kreises - ist hinsichtlich der Betriebsforderungen am geeignetsten, und der in diesen erzeugte magnetische Fluss verläuft in der Vertikalebene. Daher steht die Trennfläche der Pressform auch vertikal, wie in Fig. 1 gezeigt ist.
Gemäss den Fig. 1 und 2 ist der magnetische Kreis in einem Gehäuse --6-- angeordnet, dessen Hohlraum mit einem aus Isolierstoff ausgeführten Deckel --7-- verschlossen ist. Das Gehäuse - des Vulkanisierapparats ist aus Stahlblech geschweisst bzw. aus Leichtmetallegierungen als Gussstück ausgeführt. Die Enden der Kerne --4-- reichen durch den Deckel hindurch und an diesen
EMI3.1
--2 und 3-- angeordnet.- geführt, so dass die Druckkraft der Pressform --1-- auf die Kerne --4-- nicht übertragen wird.
Um die Explosionssicherheit des Vulkanisierapparats zu gewährleisten, ist der Hohlraum des Gehäuses --6- mit Quarzsand gefüllt, was jedoch in den Zeichnungen nicht gezeigt ist. Die Stärke der Sandschicht ist in Übereinstimmung mit den Vorschriften für Herstellung explosionssicherer Ausrüstungen zu wählen. Die Kerne --4-- sind aus Elektrostahlplatten gestanzt. Es ist bekannt, die Kerne aus U-förmigen Teilen herzustellen, wodurch es möglich ist, Streifen kaltgewalzten Stahls zu verwenden und die Masse der Kerne zu verringern.
Um einen langzeitigen Betrieb des Vulkanisierapparats mit teilweise bzw. vollständig getrenntem Magnetkreis, d. h. mit abgenommener bzw. falsch angeordneter Pressform an einem der Kerne des Magnetkreises zu verhindern, ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel an einem äusseren Kern des Magnetkreises eine Verriegelungsspule --9-- angeordnet.
Die Verriegelungsspule --9-- ist mit der Induktionsspule-5-induktiv verbunden und an eine im Gehäuse --6-- befestigte Verriege- lungseinrichtung-10-angeschlossen. In Fig. 3 ist das Schaltbild der Verriegelungseinrichtung - gezeigt, welche Dioden -11-- zur Stromgleichrichtung, einen Thyristor --12--, der zu einem Knopf "Start" eines Schalters --13- parallel geschaltet ist, und einen Widerstand --14-- enthält.
Die Induktionsspule-5-ist mit einem Anlassaggregat-15-durch eine Steckerkupplung verbunden, deren Kupplungshälfte --16-- am Gehäuse --6-- befestigt ist.
Es ist zu beachten, dass durch die Anordnung der Verriegelungsspule --9-- in der Höhe des Stabkernes die EMK beeinflusst wird, die in dieser bei geschlossenem und getrenntem magnetischen Kreis induziert wird. Je höher die Verriegelungsspule --9-- am Kern angeordnet ist, desto kleiner sind die diese durchfliessenden Streuflüsse.
Bei der Herstellung von Vulkanisierapparaten für den allgemeinen Industriegebrauch werden die Verriegelungsspulen höher angeordnet, wie in Fig. 2 gezeigt ist. In diesem Fall wird bei oberhalb der Verriegelungsspule --9-- angeordneten Formhälften die Spule von einem magnetischen Arbeitsfluss durchflossen, der in dieser eine zum Öffnen des Thyristors ausreichende EMK erzeugt.
<Desc/Clms Page number 4>
Bei der Herstellung eines Vulkanisierapparats in explosionssicherer Ausführung muss jedoch die Verriegelungsspule beispielsweise 14 bis 16 mm tief im Quarzsand untergebracht werden. Bei einer solchen Anordnung der Verriegelungsspule und abgenommener Pressform fliesst durch den Kern und die Spule ein magnetischer Streufluss, der mit dem magnetischen Arbeitsfluss vergleichbar sein kann. In diesem Fall kann die in der Verriegelungsspule --9-- induzierte EMK einen zum Öffnen des Thyristors -12-- und zum Überbrücken des Knopfs "Start" ausreichenden Strom erzeugen. Somit vermindert sich die Betriebssicherheit der Verriegelungseinrichtung.
Wie in den Fig. 4 und 5 gezeigt ist, ist die Verriegelungsspule --9-- an dem Kern angeordnet, was dadurch bedingt ist, dass die Leitungen der Verriegelungsspule --9-- gegen das Ge- häuse-6-ohne Vergrösserung der Abmessungen des letzteren isoliert werden müssen. Zur Erhöhung der Betriebssicherheit der Verriegelungseinrichtung in dem explosionssicheren Vulkanisierapparat sind zwischen den Kernen --4-- des Magnetkreises in den zueinander senkrecht stehenden Ebenen, die durch die Achsen der Kerne und der Verriegelungsspule --9-- verlaufen, Kompensationsspulen --17-- angeordnet. Die Kompensationsspulen --17-- sind in der Schaltung der Verriegelungseinrichtung (Fig. 6) zur Verriegelungsspule --9-- in Serie und gegensinnig geschaltet.
Das Verhältnis der Windungszahl W der Kompensationsspule-17-- zur Windungszahl W, der Verriegelungsspule --9-- wird so gewählt, dass bei getrenntem Magnetkreis die EMK der Verriegelungsspule die nach der Formel
EMI4.1
ermittelt wird, und die EMK der Kompensationsspule --17--, die nach der Formel
EMI4.2
ermittelt wird, gleich sind. Dabei bedeuten es, den die Verriegelungsspule durchfliessenden magnetischen Streufluss und t ô 17 den die Kompensationsspule durchfliessenden magnetischen Streufluss.
Gemäss einem andern Ausführungsbeispiel der Erfindung (Fig. 7) kann der magnetische Kreis eine ungerade Anzahl von Kernen, aber mehr als drei, enthalten, wobei an jedem geradzahligen Kern eine Induktionsspule --5-- angeordnet ist. Die Induktionsspulen --5-- sind so geschaltet, dass die magnetischen Flüsse in den zwischen den Induktionsspulen --5-- angebrachten Kernen subtrahiert werden. Bei einer solchen konstruktiven Ausführung kann die Masse des magnetischen Kreises dank der geringeren Anzahl von Kernen im Vergleich zu einem magnetischen Kreis, der drei Kerne umfasst, verringert werden. Dabei können die Querschnitte der Kerne, in denen die magnetischen Flüsse subtrahiert werden, ganz gering sein.
Da sich in Gruben, die sich in Gebieten mit gemässigtem Klima befinden, die Temperatur unbedeutend ändert, kann die Funktionstüchtigkeit des Vulkanisierapparats wegen der geringen Änderungen der Umgebungstemperatur durch eine vorbestimmte Windungszahl der Induktionsspule gewährleistet werden.
Für die Gruben jedoch, die sich in Klimagebieten befinden, für die grosse Temperaturgefälle kennzeichnend sind, sowie im Tagbau ist es kompliziert, die erforderliche Erhitzungstemperatur der Pressform zur Durchführung des Vulkanisierprozesses zu gewährleisten.
Gemäss den Fig. 8,9 ist zur Einstellung der Erhitzungstemperatur der Pressform der Vulkanisierapparat mit einem magnetischen Nebenschluss --19-- versehen, der als ein an den äusseren Flächen der Pressformhälften angeordnetes Elektrostahlblechpaket ausgeführt ist. Der Nebenschluss - ermöglicht die Einstellung der Temperatur der Pressform durch Änderung des magnetischen
EMI4.3
Die Grösse des die Pressform-l-durchfliessenden Flusses lässt sich durch Änderung der Stellung des Nebenschlusses --19-- bezüglich des Kernes --4-- ändern. Bei der Verlagerung des Neben- schlusses-19-- bezüglich des Kernes in der Ebene, die zur Achse der Induktionsspule --5-- senk-
<Desc/Clms Page number 5>
recht steht, ändert sich die Grösse des die Pressform durchfliessenden magnetischen Flusses.
Der Nebenschluss kann an den äusseren Oberflächen der Pressformhälften parallel zu den Kernen des magnetischen Kreises angeordnet sein, wie in Fig. 9 gezeigt ist, oder zwischen den Kernen des magnetischen Kreises, wie in Fig. 8 dargestellt ist.
EMI5.1
temperatur der Pressform am Umfang und an der Länge ausreichende Wärmeleitfähigkeit besitzt.
In Fig. 10 ist eine konstruktive Ausführung der geteilten Einlagen aus Kupfer gezeigt, die sowohl zum Angleichen der Temperaturen als auch zur Gewährleistung der Instandsetzung von Kabeln verschiedengrossen Querschnitts geeignet sind, was durch Abnehmen bzw. Anbringen der erforderlichen Anzahl von Einlagen mit verschiedengrossen Durchmessern erreicht wird. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, den Vulkanisierapparat mit einer grossen Anzahl von Pressformen auszustatten.
Der erfindungsgemässe Vulkanisierapparat ist zur Instandsetzung von biegsamen Kabeln verschiedener Bestimmung vorgesehen : von den Niederspannungslichtkabeln bis zu den Kraftstromkabeln für 35-kV-Spannung für Bagger. Der Vulkanisierapparat kann sowohl tragbar, als auch ortsfest ausgeführt werden.
Nachstehend werden die Hauptarbeitsgänge zur Anwendung des Vulkanisierapparats für den Fall beschrieben, wenn nur der Schlauchkabelmantel ohne Beschädigung der Aderisolation beschädigt wurde.
Nach der Vorbereitung der beschädigten Mantelstelle zur Vulkanisierung wird dieser Abschnitt des Kabels in die Pressformhälften --2 und 3-- eingelegt, die mit Spannbügeln --8-- gespannt werden. Danach wird der Vulkanisierapparat über die Steckerkupplungshälfte --16-- ans Stromversor- gungsnetz angeschlossen.
Der Knopf "Start" des Schalters --13-- im Fernsteuerkreis wird eingeschaltet. Die Induktions- spule-5-wird von einem Strom durchflossen, der im Kern --4-- und der Pressform-l-einen magnetischen Wechselfluss erzeugt. Bei ordnungsgemäss angebrachter Pressform-l-wird in der Verriegelungsspule --9-- eine EMK induziert und ein zum Öffnen des Thyristors --12-- und zum Überbrücken des Knopfes "Start" ausreichender Strom erzeugt. Wird aber der magnetische Kreis getrennt, reicht der Strom im Stromkreis der Spule --9-- nicht aus, um den Thyristor --12-- zu öffnen. In diesem Fall wird nach dem Freilassen des Knopfes "Start" an die Spule keine Spannung gelegt, da der Knopf durch den Thyristor nicht überbrückt war.
Es ist zu betonen, dass die Pressform eine geringe Masse hat, daher ist die für ihre Erhitzung auf die vorgeschriebene Temperatur erforderliche Zeit auch gering.
Während der Erhitzung des Rohgummis werden die Formhälften mit Spannbügeln gespannt.
Nach der Vulkanisierung der beschädigten Stelle wird die Stromversorgung mit dem Knopf "Stop" abgeschaltet, die Formhälften --2 und 3-- werden geöffnet, und das Kabel ist betriebsbereit.
Ist es nicht nötig, das Kabel schnell in Betrieb zu setzen, so wird nach der Beendigung der Vulkanisierung der Vulkanisierapparat abgeschaltet, die Pressform aber vom Kabel nicht abgenommen. In diesem Fall steigt die Vulkanisierungsgüte dank der langsam verlaufenden Polymerisationsprozesse.
Der erfindungsgemässe Vulkanisierapparat besitzt eine geringe Masse pro Längeneinheit des instandzusetzenden Kabels, eine hohe Betriebssicherheit und lange Lebensdauer, eine geringe Erhitzungszeitkonstante und folglich einen hohen Wärmewirkungsgrad und geringen Elektroenergieverbrauch und eine kontaktlose Energieübertragung, was die Gewährleistung der Explosionssicherheit erleichtert.
**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.