CH617528A5

CH617528A5 - Method for producing an electric cable having stress relief

Info

Publication number: CH617528A5
Application number: CH19678A
Authority: CH
Inventors: Robert Ney
Original assignee: Lynenwerk Gmbh & Co Kg
Priority date: 1977-01-20
Filing date: 1978-01-09
Publication date: 1980-05-30
Also published as: DE2702182C3; NL7800257A; FR2378339B1; IT7819445A0; GR66069B; NO146154B; DE2702182B2; AU3257178A; NO146154C; AU516418B2; CS207585B2; GB1565763A; DK422877A; NL176028B; BE862661A; PL110166B1; IT1092533B; CA1099877A; MX143709A; FI773920A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines des Extruders leicht aufquillt (BASF «Kunststoff-Physik im elektrischen Kabels mit Zugentlastung, bei dem die Kabelseele Gespräch», 1966, Seiten 97-102). Diese Erscheinung wird in durch einen Extruder zum Aufspritzen des Mantelwerkstoffes bestimmten Fällen unterstützt, indem die Aussenmatrize kleiner geführt wird und dabei endlose hochzugfeste Zugentlastungsor- 30 als der geplante Kabeldurchmesser gewählt wird, um beispiels-gane mit Abstand voneinander in konzentrischer Anordnung weise zu erreichen, dass Zwickel im Verlauf der Seelenoberflä-zur Kabelseele und rundum von Mantelwerkstoff umgeben in che ohne Beeinträchtigung der im Querschnitt kreisförmigen den noch viskosen Kabelmantel eingelagert und nach Verlassen Gestalt der Aussenfläche des fertigen Kabels vollständig mit des Extruders mit einer Wellung versehen werden. Mantelwerkstoff ausgefüllt werden. The invention relates to a method for producing an extruder that swells slightly (BASF "Plastic Physics in Electrical Cables with Strain Relief, in which the Cable Soul Talk", 1966, pages 97-102). This phenomenon is supported in certain cases by an extruder for spraying on the jacket material, in that the outer die is made smaller and endless high tensile strain relief element 30 is chosen as the planned cable diameter in order to achieve, for example, a distance apart from one another in a concentric arrangement Gusset in the course of the core surface to the cable core and all around surrounded by sheath material in che without impairment of the still viscous cable sheath, which is circular in cross section, and after leaving the shape of the outer surface of the finished cable can be provided with a corrugation completely with the extruder. Jacket material to be filled.

Ein solches Kabel ist Gegenstand der DE-PS 16 40 929, 35 Die Erfindung macht sich dies zunutze und baut gewisser-und die DE-PS 23 44 577 beschreibt ein entsprechendes Her- massen das Mass der Bewegung der zugeführten Zugentla-stellungsverfahren. In beiden Druckschriften wird davon ausge- stungsorgane in das Bewegungsspiel von Kabelseele und visko-gangen, dass die Zugentlastungsorgane aus Bündeln aus unim- ser Mantelmasse im Innern des Extruders und unmittelbar prägnierten Glasseidenfasern bestehen, und in der DE-PS danach mit der Zielsetzung ein, durch Abstimmung der Bewe- Such a cable is the subject of DE-PS 16 40 929, 35. The invention takes advantage of this and builds more certain - and DE-PS 23 44 577 describes a corresponding measure of the degree of movement of the tension release method supplied. In both documents it is stated in the movement play of the cable core and visko-gangen that the strain relief elements consist of bundles of unimé jacket material inside the extruder and immediately impregnated glass silk fibers, and in the DE-PS afterwards with the objective of by coordinating the

23 44 577 wird als Mantelwerkstoff Polyäthylen vorgeschlagen. 40 gungsvorgänge unmittelbar im Anschluss an den Extruder, Dieses Material hat die Eigenschaft, nach dem Verlassen des nachdem das Kabel die Aussenmatrize verlassen hat, eine Art Extruders bei schroffer Abkühlung unmittelbar eine Schrumpf- Stauchung im Kabelmantel hervorzurufen, welche die Wellung Spannung in Kabellängsrichtung zu entwickeln, welche zur Aus- der Zugentlastungsorgane bewirkt. 23 44 577 polyethylene is proposed as the sheath material. 40 processes immediately following the extruder, this material has the property, after leaving the after the cable has left the outer die, of a type of extruder with abrupt cooling immediately causing a shrinkage compression in the cable sheath, which develops the corrugation tension in the longitudinal direction of the cable , which causes the strain relief members to exit.

bildung einer Wellung (Ondulation) der endlosen Zugentla- Dabei muss beachtet werden, dass diese Stauchung nicht, Formation of a curl (undulation) of the endless strain relief. It must be noted that this compression

stungsorgane führt. Die Wellung verbessert die kraftschlüssige 45 wie bei der Verwendung des Werkstoffes Polyäthylen, spontan Verbindung zwischen den Glasfasern und dem Mantelwerkstoff, erfolgt, vielmehr ist die Stauchung eine Folge gewollter und in Die betreffenden Kabel, vornehmlich selbsttragende Luftkabel, überraschend weiteren Bereichen einstellbarer Vorgänge im haben sich im praktischen Einsatz bewährt und gelangen in Spritzkopf bzw. im Bereich des Spritzkopfausganges. Es kommt grossem Umfang zur Anwendung. also darauf an, die Geschwindigkeiten der verschiedenen Kon- organs. The corrugation improves the non-positive 45, as with the use of the material polyethylene, spontaneous connection between the glass fibers and the sheath material, rather the compression is a result of deliberate and surprisingly further areas in the cables concerned, especially self-supporting aerial cables Proven in practical use and get into the spray head or in the area of the spray head outlet. It is used on a large scale. so it depends on the speeds of the different con-

Der Werkstoff Polyäthylen hat jedoch den Nachteil, dass er 50 struktionselemente des Kabels derart einzurichten, dass sich die leicht brennbar ist, und deshalb ist dieser Werkstoff beispiels- gewünschte Wellung einstellt, und zwar unabhängig davon, weise im Bergbau unter Tage nicht zugelassen. Gerade Mer welcher Mantelwerkstoff extrudiert wird. However, the material polyethylene has the disadvantage that it has to set up 50 structural elements of the cable in such a way that it is easily flammable, and that is why this material sets the desired curl, regardless of how wise it is not permitted in underground mining. Just what sheath material is extruded.

werden aber auch elektrische Kabel mit Zugentlastung benötigt, Das erfindungsgemässe Verfahren erlaubt somit die Verar-beispielsweise in Schächten oder in Abbauen der steilen oder beitung von beliebigen Thermoplasten und Elastomeren zu auch halbsteilen Lagerung. Für solche Zwecke zugelassene 55 Kabelmänteln mit eingebetteten, ondulierten Zugentlastungsar-Kabelmantelwerkstoffe sind z.B. Polyvinylchlorid sowie gewisse ganen. However, electrical cables with strain relief are also required. The method according to the invention thus permits processing, for example in shafts or in dismantling the steep or processing of any thermoplastics and elastomers, and also for semi-partial storage. 55 cable sheaths with embedded undulated strain relief cable sheath materials approved for such purposes are e.g. Polyvinyl chloride and certain gans.

schwer entflammbare Kautschuk-Elastomere. Diese Werkstoffe Anhand der Zeichnung wird nachfolgend ein Durchfüh-zeigen aber nicht das Schrumpfverhalten von Polyäthylen und rungsbeispiel des erfindungsgemässen Verfahrens beschrieben, bewirken damit auch keine Wellung der Zugentlastungsorgane Es zeigen: flame retardant rubber elastomers. These materials are described below with the aid of the drawing, but do not describe the shrinking behavior of polyethylene and the example of the method according to the invention, and therefore do not cause any curling of the strain relief elements.

durch die erwähnte Schrumpfspannung im Kabelmantel. 60 Fig. 1 schematisch einen axialen Längsschnitt durch den due to the shrinkage stress mentioned in the cable jacket. 60 Fig. 1 schematically shows an axial longitudinal section through the

Wie die Erfahrung gezeigt hat, ist die Wellung der Zugentla- Spritzkopf einer Kabelextrudiermaschine mit einem darin in der stungsorgane ein so gut geeignetes Mittel zur Herstellung einer Herstellung begriffenen Kabel, As experience has shown, the corrugation of the strain relief spray head of a cable extrusion machine with a cable contained therein is such a suitable means of producing a cable,

möglichst innigen, kraftschlüssigen Verbindung zwischen den Fig. 2 schematisch schaubildlich einen Kabelabschnitt mit as intimate, non-positive connection between the Fig. 2 schematically with a cable section

Zugentlastungsorganen und dem Mantelwerkstoff, dass auf ihre teilweise freigelegten Zugentlastungsorganen, wobei deren Vorteile nicht verzichtet werden kann. Dies gilt nicht nur für 65 gewellter Verlauf zu erkennen ist. Strain relief members and the jacket material that their partially exposed strain relief members, the advantages of which cannot be foregone. This applies not only to 65 undulating course.

den Bereich der selbsttragenden Luftkabel mit ihrer besonderen .Der Spritzkopf 10 hat eine Öffnung 11 zum Anschluss an Problematik der Abspannung im Stangenfeld und für die den nicht dargestellten Schneckenteil der Extrusionsmaschine. the area of self-supporting air cables with their special. The spray head 10 has an opening 11 for connection to the problem of bracing in the rod field and for the screw part of the extrusion machine, not shown.

erwähnten Grubenkabel mit ihrer Feuersicherheit, sondern In Richtung des Pfeiles 12 läuft eine vorgefertigte Kabelseele 13 mentioned mine cable with their fire safety, but in the direction of arrow 12 a prefabricated cable core 13 runs

3 3rd

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aus isolierten elektrischen Leitern in den Spritzkopf 10 ein, wird darin mit einem Aussenmantel 14 umspritzt, und das fertige Kabel 15 verlässt den Spritzkopf, um anschliessend in üblicher Weise abgekühlt zu werden. insulated electrical conductors into the spray head 10, an outer sheath 14 is overmolded therein, and the finished cable 15 leaves the spray head in order to be subsequently cooled in the customary manner.

Aus Figur 2 ergibt sich, wie das fertige Kabel 15 quer-schnittsmässig aussehen kann. Insbesondere ist daraus die Kabelseele zu erkennen, bestehend aus Leitern 16 mit Isolierung 17, fünf Sternvierern aus je zwei Doppeladern 19 und einem Kern 21 aus Kunststoff. Über den verseilten Elementen 19 befindet sich noch eine übliche Bewicklung 22 aus Kunststoffbändern. FIG. 2 shows how the finished cable 15 can look in terms of cross section. In particular, the cable core can be seen therefrom, consisting of conductors 16 with insulation 17, five star quads each made of two pairs 19 and a core 21 made of plastic. Above the stranded elements 19 there is also a usual wrapping 22 made of plastic strips.

Im Spritzkopf 10 wird über die Bewicklung 22, die mit der Kabelseele 13 in den Spritzkopf einläuft, der Aussenmantel 14 aufgespritzt, in den eine wechselnde Anzahl von Zugentlastungsorganen 23 eingelagert ist. Diese Organe können aus Bündeln von Garnen oder Zwirnen verschiedener Fadenfeinheit aufgebaut sein, wobei die Anzahl der Bündel einerseits und die Anzahl der je Bündel vorhandenen Garne oder Zwirne andererseits in Abhängigkeit von der Anzahl der Doppeladern 19, der geforderten Mindestbruchlast des Kabels und der Fadenfeinheit, ferner der Abstand der Bündel untereinander und der Abstand der Bündel zum inneren Mantelumfang nach bestimmten Gesichtspunkten bemessen werden. In the spray head 10, the outer jacket 14, in which a changing number of strain relief members 23 is incorporated, is sprayed on via the winding 22, which runs into the spray head with the cable core 13. These organs can be constructed from bundles of yarns or twists of different thread count, the number of bundles on the one hand and the number of yarns or twists present per bundle on the other hand depending on the number of double cores 19, the required minimum breaking load of the cable and the thread count the distance between the bundles and the distance between the bundles and the inner circumference of the jacket are measured according to certain criteria.

Wesentlich ist, dass die Zugentlastungsorgane 23 nicht absolut geradlinig parallel zur Kabelachse (Kern 21) durch den Aussenmantel 14 verlaufen, sondern mehr oder weniger gleich-mässig gewellt, wie es sich aus Figur 2 entnehmen lässt. Hierdurch ergibt sich eine innige, kraftschlüssige Verklammerung zwischen den Zugentlastungsorganen und dem Mantelwerkstoff. It is essential that the strain relief elements 23 do not run absolutely straight parallel to the cable axis (core 21) through the outer jacket 14, but rather more or less evenly corrugated, as can be seen from FIG. This results in an intimate, non-positive clamping between the strain relief elements and the jacket material.

Im Spritzkopf 10 durchläuft die Kabelseele 13 einen Innennippel 25 und tritt dann in einen Hohlraum ein, in den ausserdem die vorderen Enden von Kanälen 26 münden, die konzentrisch zur einlaufenden Kabelseele 13 angeordnet sind und von denen in Figur 1 nur zwei Kanäle dargestellt sind. Vor der In the spray head 10, the cable core 13 passes through an inner nipple 25 and then enters a cavity into which the front ends of channels 26 also open, which are arranged concentrically to the incoming cable core 13 and of which only two channels are shown in FIG. 1. Before the

äusseren (hinteren) Einlauföffnung jedes Kanals 26, und zwar in einem gewissen Abstand davon, ist eine Bevorratungsstelle für die Zugentlastungsorgane angeordnet, vorzugsweise in Gestalt von in einem nicht dargestellten Gestell aufgehängten ; Spulen 27 mit Garnen oder Zwirnen 28. Den vorderen Abschluss des Spritzkopfes bildet eine Aussenmatrize 29, auch Mundstück genannt, durch die das fertige Kabel 15 aus dem Spritzkopf 10 austritt. outer (rear) inlet opening of each channel 26, and at a certain distance therefrom, a storage point for the strain relief members is arranged, preferably in the form of a frame, not shown; Bobbins 27 with yarns or twists 28. The front end of the spray head is formed by an outer die 29, also called a mouthpiece, through which the finished cable 15 exits the spray head 10.

1 " Der erwähnte Hohlraum zwischen Innennippel 25 und Aussenmatrize 29 ist mit 30 bezeichnet; er hat trichterförmige Gestalt, und in ihm findet die Einbringung der Zugentlastungsorgane 23 in den Mantelwerkstoff statt. Dieser Werkstoff -Thermoplast oder Elastomer — strömt hier, von der Schnecken-15 teil-Anschlussöffnung 11 kommend, in Richtung zum Mundstück 29 und durchläuft dieses mit einer bestimmten Geschwindigkeit, die abhängig ist vom Innendurchmesser der Aussenmatrize und vom Massedruck, während die Laufgeschwindigkeit der Kabelseele 13 gleich der Abzugsgeschwindigkeit des ferti-20 gen Kabels 15 ist. Die Zugentlastungsorgane 23 hingegen haben eine Laufgeschwindigkeit, welche von der Abzugsgeschwindigkeit des Kabels 15 und damit von der Laufgeschwindigkeit der Seele 13 abweicht, nämlich ein wenig grösser ist und im wesentlichen der Fliessgeschwindigkeit der Mantelmasse im Bereich 25 der Aussenmatrize 29 gleicht. Auf diese Weise ist die Länge der Zugentlastungsorgane 23 pro Längeneinheit des Kabels 15 grösser als dieses Einheitsmass, was dadurch ausgeglichen wird, dass die Organe 23 unmittelbar nach Verlassen der Aussenmatrize 29 im Kabelmantel 14 gewellt werden (Fig. 2). 1 "The cavity mentioned between the inner nipple 25 and the outer die 29 is designated 30; it has a funnel-shaped shape, and the strain relief elements 23 are introduced into the jacket material in it. This material - thermoplastic or elastomer - flows here from the screw 15 Part connection opening 11 coming in the direction of the mouthpiece 29 and runs through it at a certain speed, which is dependent on the inner diameter of the outer die and the mass pressure, while the running speed of the cable core 13 is equal to the pull-off speed of the finished cable 15. The strain relief members 23, on the other hand, have a running speed which deviates from the pull-off speed of the cable 15 and thus from the running speed of the core 13, namely a little higher and essentially corresponds to the flow speed of the jacket mass in the area 25 of the outer die 29. In this way, the length is Strain relief devices 23 per length egg unit of the cable 15 is greater than this unit dimension, which is compensated for by the fact that the organs 23 are corrugated in the cable sheath 14 immediately after leaving the outer die 29 (FIG. 2).

30 Diese Wellung der Zugentlastungsorgane 23 kommt durch eine Abstimmung der Grössen- und Geschwindigkeitsverhältnisse im Spritzkopf 10, insbesondere im Bereich der Aussenmatrize 29, zustande. Die Abmessungen der Wellen können durch diese Abstimmung unmittelbar beeinflusst und gesteuert wer-35 den, wie es die nachstehende Tabelle zeigt: 30 This corrugation of the strain relief members 23 is achieved by coordinating the size and speed relationships in the spray head 10, in particular in the area of the outer die 29. The dimensions of the shafts can be directly influenced and controlled by this coordination, as shown in the table below:

Versuch Probe Werkstoff Innen- Mundstück Drehzahl Strom- Masse- Abzugs- Aussen 0 Wellung Test Sample Material Inner- Mouthpiece Speed Current- Mass- Deduction- Outside 0 Corrugation

Nr. Nr. nippel Aussen- der aufnähme druck geschw. d. erkalte- No. Nipple outside receptacle pressure speed d. cold

0 mm matrize Extruder- A kp/cm2 d. Kabels ten Kabels mm Schnecke m/min mm min-1 0 mm die extruder - A kp / cm2 d. Cable cable mm screw m / min mm min-1

mittlere middle

1 536 PVC 7,7 12,1 20 65 25 12 12,9 Wellung 1 536 PVC 7.7 12.1 20 65 25 12 12.9 corrugation

2 583 PVC 7,7 12,1 20 65 25 20 11,9 2,583 PVC 7.7 12.1 20 65 25 20 11.9

3 826 PVC 7,7 12,1 20 65 25 22 11,6 3 826 PVC 7.7 12.1 20 65 25 22 11.6

654 PVC 7,7 12,1 20 65 25 10 14,5 654 PVC 7.7 12.1 20 65 25 10 14.5

feine Wellung feine Wellung fine curl fine curl

809 PVC 7,7 12,1 20 65 25 10 ' 14,5 starke 809 PVC 7.7 12.1 20 65 25 10 '14.5 strong

Wellung starke Wellung Curl strong curl

In dieser Tabelle sind fünf Versuche aufgezeichnet, wobei " aus Vereinfachungsgründen die Masse für das Mundstück 29 und für die Strömungsgeschwindigkeit der viskosen Kabelmantelmasse in allen Fällen konstant sind, während die Abzugsgeschwindigkeit des fertigen Kabels 15 variiert. Entsprechende Ergebnisse können aber auch erzielt werden, wenn der Mundstückdurchmesser und/oder die Massegeschwindigkeit verändert werden. Als wichtiges Ergebnis ist aus den Versuchen abzuleiten, dass der Aussendurchmesser des ummantelten Kabels 15 unmittelbar nach seinem Austritt aus der Aussenmatrize 29 grösser als der Mundstück-Innendurchmesser zu sein hat, wenn eine optimale Wellung der Zugentlastungsorgane 23 65 in Erscheinung treten soll. Die Ursache hierfür ist die für die Strangaufweitung typische Erscheinung des Aufquellens der Mantelmasse unmittelbar im Anschluss an das Passieren der Mundstücköffnung. Dieses Aufquellen ist eine Folge des Spritz- Five experiments are recorded in this table, "for reasons of simplification the mass for the mouthpiece 29 and for the flow rate of the viscous cable sheath mass are constant in all cases, while the withdrawal speed of the finished cable 15 varies. However, corresponding results can also be achieved if the As an important result, it can be deduced from the experiments that the outer diameter of the sheathed cable 15 immediately after it emerges from the outer die 29 must be larger than the inner diameter of the mouthpiece if there is an optimal corrugation of the strain relief members 23 65. The reason for this is the phenomenon of the swelling of the casing mass immediately following the passage of the mouthpiece opening, which is typical for the strand expansion.

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druckes und damit der Massegeschwindigkeit im Verhältnis zur Abzugsgeschwindigkeit des Kabels im Bereich der Aussenmatrize 29. pressure and thus the mass speed in relation to the cable pulling speed in the area of the outer die 29.

Durch die relativ verschiedenen Geschwindigkeiten am Kabel im Augenblick der Bildung des Kabelmantels ergibt sich eine Art retardierende Komponente für die gewissermassen eiliger als die Kabelseele 13 laufenden Zugentlastungsorgane 28,23, wodurch diese zur Wellung gezwungen werden. Hierbei kommt es nun auf die sorgfältige Abstimmung der Faktoren an, um zu vermeiden, dass sich die Zugentlastungsorgane gewissermassen selbst überholen wollen oder über sich selbst stolpern und dadurch S-förmige Schleifen aus sich selbst in das Innere des Kabelmantels 14 legen, wobei es unweigerlich auch zu entsprechenden Verdickungen an der Oberfläche des Kabels 15 kommen würde. Das entgegengesetzte Extrem wäre der Wegfall s jedes zurückhaltenden Momentes, so dass die Zugentlastungsorgane 23 stramm in den Mantel 14 eingezogen werden, was ebenfalls unerwünscht ist, weil dadurch beispielsweise die Biegsamkeit des Kabels herabgesetzt wird. Gerade diese wichtige Eigenschaft eines Kabels mit Zugentlastung wird durch die m Wellen erheblich verbessert, weil durch die Wellung eine ziehharmonikaartige Wirkung entsteht, welche entsprechend starke Biegungen ermöglicht. Due to the relatively different speeds on the cable at the time the cable sheath is formed, a type of retarding component results for the strain relief members 28, 23, which run to a certain extent more quickly than the cable core 13, thereby forcing them to curl. It is now a matter of careful coordination of the factors in order to prevent the strain relief elements from wanting to overtake themselves to a certain extent or to trip over themselves and thereby place S-shaped loops of their own in the interior of the cable sheath 14, which inevitably also would result in corresponding thickening on the surface of the cable 15. The opposite extreme would be the elimination of any restrained moment, so that the strain relief members 23 are pulled tightly into the jacket 14, which is also undesirable because, for example, this reduces the flexibility of the cable. This important property of a cable with strain relief is considerably improved by the m waves, because the corrugation creates an accordion-like effect, which enables correspondingly strong bends.

C C.

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

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PATENT CLAIMS also for special cable types in which the strain relief

1. A method for producing an electrical cable with a device serves as a pull-in aid, which makes it possible for cable strain relief, in which the cable core is passed through an extruder in greater lengths than before without adverse effects for spraying on the sheath material and thereby onto the cable core, for example in Pull pipes or manholes into endless strain relief elements at a distance from each other in s.

concentric arrangement to the cable core and all around especially when plowing cables in

Sheath material surrounded in the still viscous cable sheath Soil, tensile forces occur on the cable, which are stored in the complicated and unreasonable after leaving the extruder with a corrugated construction of modern cable cores, characterized in that when used, strain relief elements according to DE-PS16 40 929 a thermoplastic or an elastomer as a sheath can therefore also be expedient for pit and underground cables as well as for other material, the speed of the sheath material and the cable types, depending on which of the strain relief elements embedded in the spray head of the cable take-up elements by corrugation to clamp the extruder cable sheath larger than the speed of the cable core.

is selected so that after leaving the extruder the object of the invention is the effect of the strand expansion of the cable sheath the undulation 15, a method of the type mentioned to create the embedded strain relief members. with which in general in practically any

2. The method according to claim 1, characterized in that the cable sheath material is a corrugation of the strain relief members that polyvinyl chloride is used as the sheath material. is achievable. The size of the individual waves should

3. The method according to claim 1, characterized in achieving an optimal clamping effect and bending-that a flame-retardant rubber 2 «samament of the cable is selected as the sheath material while maintaining a perfect elastomer. free surface of the cable jacket to be adjustable.

4. Electrical cable with strain relief, manufactured according to the inventive solution to this problem results from the method according to claim 1. from the content of claim 1.

When applying cable sheaths in an extrusion

25 apparel, the phenomenon known as "strand expansion" can be observed, that the cable sheath behind the outer die