Verfahren zur Herstellung von Kabelmänteln hoher Festigkeit und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Kabelmäntel aus Blei werden gewöhnlich mittels einer Strangpresse auf die Kabelseele aufgepresst. Von den Metallen höherer Festig keit konnte bisher nur das Al.nniniuin in gleicher Weise nahtlos zu Kabelmänteln ver- presst werden.
Wegen der dazu erforderlichen hohen Presstemperaturen und Pressdrücke werden aber auch beim Aluminium ebenso wie bei andern schwer verpressbaren Metallen hoher Festigkeit andere Verfahren zur Her stellung von Kabelmänteln angewendet. So werden z. B. die Kabelseelen in getrennt her gestellte Mantelrohre von grösserer lichter \'Geite als der Durchmesser der Kabelseele ein gezogen, und gegebenenfalls werdendieseRohre nachträglich durch Walz-, Zieh- oder Ham merverfahren auf den Durchmesser der Kabel seele verengt.
Abgesehen davon, dass dieses Verfahren sehr umständlich und nicht in be liebigen Kabellängen durchführbar ist, wird auch durch die Kaltverformiu-g die Biegsam keit des Mantelmetalles herabgesetzt.
Bei einem andern Verfahren werden die Kabelmäntel nicht nahtlos, sondern mit einer Schweissnaht hergestellt, indem ein Metallband um die Kabelseele herumgelegt und an den Stosskanten verschweisst wird. Dabei müssen aber besondere Massnahmen zum Schutz der temperaturempfindlichen Kabelseele gegen die Schweisshitze getroffen werden. Zu diesem Zweck werden beispielsweise die Ränder des unmittelbar auf der Kabelseele aufliegenden Bandes nach aussen umgebördelt and nur an ihren äussern aneinanderliegenden Stosskanten miteinander verschweisst. Die Schweissnaht hat dabei zwar einen gewissen Abstand von der Kabelseele, jedoch bleibt eine die Bearbeitung und Verlegung des Kabels behindernde Rippe stehen.
Solche Kabel sind wenig biegsam, zu mal der Kabelmantel wegen der abstehenden Rippe nicht oder bei umgelegter Rippe nur schwer gerillt werden kann.
Es sind bereits Verfahren -zur Herstellung nahtgeschweisster Kabelmäntel bekannt, bei denen das Entstehen einer solchen störenden . Schweissrippe vermieden wird. So wird z. B.. nach dein in der deutschen Patentschrift Nr. 713003 beschriebenen Verfahren ein Blech band mit aufgebördelten Rändern rohrförmig so um die Kabelseele herumgelegt, dass die auf- gebördelten Teile in ausreichendem Abstand von der Kabelseele aneinanderliegend eine radial abstehende Rippe bilden, die ver schweisst und danach bis auf einen schmalen Streifen abgeschnitten wird.
Das Mantelrohr wird anschliessend mit Hilfe eines Hohldornes aufgeweitet lind gerundet. Bei einem wei teren Verfahren wird die Kabelseele durch ein starkwandiges Schutzrohr geführt und auf diesem ein Mantelrohr fortlaufend aus einem Band ebenfalls mit Abstand über der Kabel seele geformt und in der Naht stumpf oder überlappend geschweisst.
Bei beiden Verfah ren muss also das entstandene Kabelmantelrohr durch einen anschliessenden Walz- oder Zieh vorgang auf den Durchmesser der Kabelseele verengt werden, wobei die Schweissnaht, ins besondere wenn sie überlappt ausgeführt ist, eine gleichmässige Verengung des Mantels er schwert und wobei, wie bereits erwähnt, durch die Kaltverformung die Biegsamkeit des Man tels verringert wird. Man hat zwar versucht, die Biegsamkeit des Mantels durch eine Ril- lung wieder zu verbessern,
jedoch wird die Sprödigkeit des Mantelmetalles durch diese zu sätzliche Kaltverformung so gross, dass Quer risse in den am stärksten beanspruchten Rillen des Kabelmantels entstehen. Infolgedessen haben sieh Kabel mit derart geschweissten und. gerillten Kabelmänteln in- der Praxis nicht bewährt.
Durch das Verfahren gemäss der Erfin dung ist es möglich, einen Mantel, insbeson dere einen Stahlmantel, für elektrische Kabel herzustellen, der sowohl in seiner Biegsamkeit als auch in seinen sonstigen mechanischen Ei- genschaften die früher üblichen Bleimäntel weitgehend überragt.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass nicht nur bei der Herstellung des Kabelmantels, sondern auch bei späteren Biegungen des Kabels das Mantel material nicht wesentlich über seine Elastizi- tätsgrenze hinaus beansprucht werden darf.
Durch die Erfindung wird das bekannte Ver fahren zur Herstellung von Kabelmänteln, bei dem das Metallband über einer auf der Kabel seele angeordneten Schutzvorrichtung mit Ab stand um die Kabelseele herum zum Mantel rohr geformt und nahtgeschweisst wird und danach das Mantelrohr durch mechanische Verformung auf den Durchmesser der Kabel seele verengt wird, so verbessert,
dass die obige Bedingung erfüllt ist. Gemäss der Erfindung _ wird das Metallband mit einer bleibenden Deh nung von unter 1 % und mit so geringem Ab stand um die Kabelseele herum zum Mantel rohr geformt und nahtgeschweisst, dass das Mantelrohr anschliessend durch ein von aussen auf dasselbe wirkende Wellwerkzeug zu einem dicht auf der Kabelseele aufliegenden, druck , festen und biegsamen, den Mantel bildenden Wehrohr verformbar ist.
Die zu verwendende Schutzvorrichtung und der durch sie bedingte Abstand zwischen der Kabelseele lud dem glatten Metallmantel müssen also so bemessen sein, dass der Mantel ohne sonstige Verfor- m.ung nur durch die Wellung den erforder lichen Innendurchmesser und zugleich die Biegsamkeit und die Druckfestigkeit der be kannten Wellrohre erhält.
Dies kann beson ders gut erreicht werden, wenn als Schutzvor richtung ein die Kabelseele gleitend umschlie ssendes Rohr aus einem Material hoher Wärme leitfähigkeit und einer solchen Wandstärke verwendet wird, dass das darüber geformte und geschweisste Mantelrohr unter Beibehal tung seines Aussendurchmessers ohne ander weitige Verformung nur durch die Wellung zum Aufliegen auf der Kabelseele gebracht werden kann.
Um eine zu hohe örtliche Erwär mung der Schutzvorrichtung und damit eine Gefährdung der Kabelseele zu vermeiden, wird vorteilhaft die Lage des Schweisspunktes wäh rend des Schweissvorganges längs der Schutz vorrichtung verändert. Dann kann sieh die Schutzvorrichtung örtlich nur umwesentlich erhitzen und die am jeweiligen Schweiss- punkt erzeugte Wärmemenge wird genügend schnell abgeleitet.
Es ist an sich möglich, die Naht des Kabel mantels unter Verwendung der beschriebenen Schutzvorrichtung nach jedem beliebigen Schweissverfahren zu verschweissen. Es hat sich jedoch für das Verfahren gemäss der Er findung als. besonders vorteilhaft erwiesen, die Näht zu überlappen und elektrisch zu ver schweissen.
Bei diesem Verfahren kann die rohrförmige Schutzvorrichtung als Innenelek trode verwendet werden, während als Aussen elektrode ein auf der zu schweissenden Naht abrollendes Schweissrad vorgesehen sein kann, wobei während des Schweissvorganges die Lage des Schweisspunktes längs der Innenelektrode verändert wird, um eine Gefährdung der Ka belseele durch die Sehweisshitze zu verhüten.
Dazu wird die Innenelektrode vorteilhaft als langes Rohr ausgebildet, dass während des Schweissens zusammen mit dem auf ihr ruhen den Kabelmantel unter der äussern Schweiss vorrichtung hindurch bewegt wird. Bei dieser eine derartige Vorrichtung verwendenden Form. des Verfahrens wird, sobald die Naht des Kabelmantels über die Länge der Schutz vorrichtung hinweggeschweisst ist, der Schweiss vorgang unterbrochen, während der Unter brechung die Schutzvorrichtung in ihre Aus gangsstellung zurückgeführt und danach der Schweissvorgang von neuem eingeleitet.
Da durch, dass dabei die Schutzvorrichtung mit der gleichen Geschwindigkeit wie der Kabel mantel unter der Schweissvorrichtung hin durchgeführt wird, bleibt beim elektrischen Schweissen der Übergangswiderstand zwischen Kabelmantel und Innenelektrode stets gleich, so dass auch eine sehr gleichmässige Schweiss naht erzielt werden kann. Da ausserdem die Übergangsstelle des Schweissstromes auf die Innenelektrode sich dauernd ändert und auch bei der Wiederholung des Schweissvorganges durch Drehen der. Innenelektrode ständig ver ändert werden kann, ist der Verschleiss der Innenelektrode sehr gering, und es können grosse Kabellängen ohne Wechsel der Innen elektrode gefahren werden.
Durch die stetige Änderung der Lage des Schweisspunktes wird ausserdem in den meisten Fällen eine beson dere Kühlung der Innenelektrode überflüssig, und es genügt, den Kabelmantel nach dem Ver lassen der Schweisseinrichtung zu kühlen.
Das Verfahren gemäss der Erfindung kann aber auch ohne Unterbrechung des Schweiss vorganges durchgeführt werden, wenn unter der Schweissstelle fortlaufend mit der Ge schwindigkeit des Kabelmantels ein Band, z. B. ein Kupferband, in den Kabelmantel einge führt wird, das in einer Nut der Schutzvor richtung geführt sein kann.
Die Schutzvor richtung kann dabei entweder feststehend sein und muss dann -gekühlt werden, oder man kann sich die vorteilhaft günstige Kühlwir kung der mit dem Kabelmantel wandernden Schutzvorrichtung für das kontinuierliche Ver fahren nutzbar machen,
indem das Kupfer band zusammen mit dem Kabelmantel und der beweglichen Schutzvorrichtung unter der Schweisseinrichtung hindurchgeführt wird und die Schutzvorrichtung ohne Unterbrechung des Schweissvorganges in ihre Ausgangsstel lung zurückgezogen wird. Das Kupferband läuft dann auch während. der Riickführtzng der Schutzvorrichtung weiter und gleitet wäh rend dieser Zeit in der Nut auf der Schutz vorrichtung entlang. Das Kupferband kann im Kabelmantel verbleiben und zur Erhöhung der Leitfähigkeit des Kabelmantels dienen.
Um eine Beeinträchtigung des Wellvor- ganges durch die Schweissnaht zu vermeiden, wird vorteilhaft die Wandstärke des Mantel rohres an der Schweissnaht unter die doppelte Wandstärke des den Kabelmantel bildenden Metallbandes herabgemindert, z. B. annähernd auf die einfache Wandstärke des Mantels ge bracht, was z. B. dadurch erzielt werden kann, dass auf die überlappte Naht während des Schweissvorganges ein genügend hoher Druck ausgeübt wird.
Das so vorbehandelte glatte Kabelmantelrohr kann dann anschliessend durch ein von aussen wirkendes Wellwerkzeug zu einem Wellrohr verformt werden, indem z. B. quer zu seiner Längsrichtung - verlau fende Wellen eingedrückt werden. In be sonders einfacher Weise lassen sich mit einem solchen Werkzeug schraubenlinienförmig um den Wehmantel verlaufende Wellen erzeugen, jedoch können die Wellen auch senkrecht zur Längsrichtung des Kabels verlaufen.
Dabei ist es wichtig, dass das Wellwerkzeug die Wand stärke des Mantels an keiner Stelle verringert, das heisst, dass das Mantelmetall nicht gereckt wird, sondern dass beim Wellen eine Verkür zung des Mantels eintritt.
Ferner empfiehlt es sich, zur Herstellung des Stahlbandes einen beruhigten; das heisst unter Zusatz von Siliziinn und Aluminium vergossenen Stahl zu verwenden. Die Bänder aus beruhigtem Stahl sind zwar in ihrer Tief ziehfähigkeit, die für die Kabelmantelherstel- lung besonders wichtig ist, den üblichen Tief ziehstählen um ein geringes Mass unterlegen, und ihre Oberfläche ist schlechter, jedoch wer den diese Nachteile durch den Vorteil über troffen,
dass in den der Schweissstelle benach barten Zonen keine Verschlechterung der Deh nungseigenschaften infolge Vergröberung des Gefüges durch die Schweisshitze auftritt und diese Zonen auch nach .dem Schweissvorgang ebensogut verformbar bleiben wie die übrigen während des Schweissens nicht erhitzten Teile des Kabelmantels, insbesondere, wenn die Oberfläche des Bandes mechanisch behandelt, vorzugsweise mit rotierenden Stahldraht- bürsten abgebürstet wird.
Um eine zu hohe Dehnung und damit die Neigung des Bandes zur Knick- und Falten bildung bei der Rohrformung zu verringern, wird vorteilhaft ein Metall ohne ausgeprägte Streckgrenze verwendet, z. B. ein Stahlband, das nach dein Glühen durch Walzen einer leichten Kaltverformung von etwa 1 bis 3 unterworfen wurde.
In der Zeichnung ist in Fig. 1 eine bei spielsweise Ausführungsform einer Einrich tung zur Ausübung des Verfahrens gemäss der Erfindung schematisch dargestellt, an Hand deren ein Ausführungsbeispiel des Verfah rens im folgenden erläutert sei Die Kabelseele 1 gleitet in einer langen rohrförmigen Schutzvorrichtung 2. Um diese herum wird das über eine Führungsrolle 3 laufende Stahlband 4 in dem Werkzeug 5 zLun Mantel geformt.
In dem Werkzeug 5 wird das Band 4 von seiner ursprünglichen Form mit rechteckförmiger Querschnittsfläche allmäh lich und stetig in eine Form mit kreisring förmiger Querschnittsfläche umgeformt, wobei für eine feste Führung des zu formenden Ban des, insbesondere -an den Rändern, gesorgt > werden muss.
An der Stelle 6 wird die Naht des Mantelrohres verschweisst, und der glatte, die Kabelseele mit ZwischenraLUn umschlie ssende Mantel 7 durchläuft danach eine Well- einrichtung 8, in der .der Mantel unter Ver- kürzLZng seiner Länge Emd unter Beibehal tung seines äussern Durchmessers so tief ge wellt wird, dass er auf der Kabelseele aufliegt und eine hohe Biegsamkeit erhält.
Die Well- einrichtung 8 -kann in beliebiger Weise ange- 0 trieben sein und wird vorteilhaft in der Längs richtung des Kabels frei beweglich ausgeführt, um die ZVellgeschwindigkeit dem Schweiss vorgang anpassen zu können. Das mit dem fer tigen gewellten Mantel 7a umhüllte Kabel kann s dann in bekannter Weise mit einer äussern Schutzschicht -umgeben werden.
Es hat sich gezeigt, dass bei endlicher Länge des Werkzeuges 5 eine bleibende Ver- formung des Bandes durch Stauch- oder Zug beanspruchungen 'nicht zu vermeiden ist, jedoch bleibt diese Verformung in den erfah rungsgemäss erforderlichen Grenzen, wenn die Länge L des Werkzeuges der Bedingung
EMI0004.0031
entspricht, das heisst, wenn
EMI0004.0032
Dabei ist s die zulässige elastische Dehnung des Metallbandes, r der äussere Durchmesser des glatten Kabelmantelrohres, c eine von dem Abstand zwischen der Bandeinlaufkante des Werkzeuges und der Kabelmantelachse abhän gige Konstante.
In Fig. 2 sind die QueAchnittsformen des Bandes 4 bei seiner Verformung im Werkzeug 5 dargestellt, die das Band in aufeinanderfol genden Abständen von<B>115</B> der Werkzeuglänge nacheinander durchläuft. Sie gehen von der gestreckten Form A über die Formen<I>B, C, D</I> und E allmählich in die Kreisform F des fertigen Rohres über. Hierbei liegt die Ein laufkante des Werkzeuges (Bandquerschnitt A) - in Übereinstimmung mit der in Fig. 1 beispielsweise dargestellten Einrichtung - in der Höhe der untern Tangente x am Umfang des fertigen Mantelrohres.
Der Abstand der Einlaufkante von der Rohrachse ist also<I>a =</I> r und die Konstante c in der obigen Gleichung c = 7. Es sind jedoch auch Ausführungs formen möglich, bei denen die Kabelseele dem Werkzeug nicht horizontal, sondern geneigt von oben zugeführt wird und die Einlaufkante des WerkzeLiges in der Höhe der Rohrachse (y) oder der obern Tangente am Rohrumfang (z) liegt. Für y gilt dann: a <I>= o</I> und c = 5, für z:a=-rundc=3.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Wider standsschweisseinrichtung dient die Schutzvor richtung 2 als Innenelektrode, und die Aussen elektrode ist als auf der Schweissnaht abrollen des Schweissrad 11 ausgebildet. Von der Schweissstromquelle 9 wird der Schweissstrom dem Schweissrad 11 unmittelbar und der be- weglichen Innenelektrode 2 über einen Gleit- kontakt 10 zugeführt.
Während des Schweiss vorganges wandert die Schutzvorrichtung 2 zusammen mit dem auf ihr ruhenden glatten Kabelmantel in Richtung des Pfeils P bezogen auf Fig. 1 unter dem Schweissrad 11 hindurch, bis die Endstellung der Innenelektrode er reicht ist. In diesem Augenblick wird der Schweissvorgang unterbrochen, und die Schutz- v orriehtüng wird aus dem, stehenbleibenden Mantel in ihre Anfangsstellung zurückgezogen und danach der Schweissvorgang von neuem eingeleitet.
An dem im fertig geschweissten Mantel befindlichen Ende der Schutzvorrichtung kann vorteilhaft eine Kalibriereinrichtimg, z. B. ein Ziehring, befestigt sein, der zur Be seitigung der Spannungen in der Schweisszone und zur Innehaltung eines genauen und gleich mässigen Manteldurchmessers den Mantel beim Zurückziehen der Schutzvorrichtung um einige Zehntelmillimeter aufweitet.
In Fig. 3 ist eine Einrichtung zum un unterbrochenen Schweissen des Kabelmantels im Schnitt dargestellt. Darin bezeichnet 1 wie derum die Kabelseele, 2a die rohrförmige Schutzvorrichtung und 4 das zum Mantel ge formte Stahlband. Unter der Schweissstelle läuft ein zwischen Kabelmantel und Schutz vorrichtung liegendes Kupferband 14 zusam men mit dem Kabelmantel unter der äussern Schweisseinrichtung 11 hindurch. Die Schutz vorrichtung ist mit mehreren Führungsnuten 12 für das Kupferband 14 versehen, um die Lage des Schweisspunktes in der Umfangsrich tung der Schutzvorrichtung ändern zu kön nen. Die Schutzvorrichtung 2a kann festste hend sein und wird dann zur besseren Küh lung mit Kühlkanälen 13 versehen.
Sie kann aber auch in der vorbeschriebenen Weise be weglich ausgebildet sein und wird dann ohne Unterbrechung des Schweissvorganges aus der End- in die Anfangsstellung zurückgezogen, wobei das Kupferband 14 in der Führiuigs- nut 12 gleitend weiterbewegt wird.
In Fig. 4 ist als Ausführungsbeispiel für ein gemäss der Erfindung hergestelltes Kabel ein Fernmeldekabel dargestellt, dessen Kabel- Seele 1 aus verseiften Pernmeldeadern besteht. Darüber ist eine Kupferfolienbewicklung 15 aufgebracht, über der eine Papierbandlage 16 liegt. Dann folgt der gewellte Stahlmantel 7a mit der darüberliegenden Korrosionsschutz schicht 17, über der eine dünne, in offenen Windungen aufgebrachte Bandlage 18 aus einer Zinklegierung liegt. Das Ganze ist ein gehüllt von einer äussern Schutzhülle 19 aus chemisch beständigen Stoffen, z. B. Bitumen, und einer getränkten Jutebespinnung.