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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Herstellung eines isolierten Kabels. Gegenstand der Erfindung
ist weiterhin auch das durch das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung
erzeugte Kabel.
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Unter
dem Begriff "Kabel" im Sinne der vorliegenden
Erfindung ist ein elektrischer oder optischer Leiter zu verstehen,
der mit einer Isolierung oder einer sonstigen Beschichtung umhüllt ist.
Dieser Leiter kann aus beliebigem Material bestehen, bevorzugt sind
Materialien aus Kupfer und dergleichen. Weiterhin kann der Leiter
aus einem einzelnen Draht bestehen, er kann aber auch aus vielen
Drähten
bestehen und insbesondere aus dünnen
verlitzten Drähten.
Weiterhin kann ein Kabel im Sinne der vorliegenden Erfindung auch
aus mehreren, gegeneinander isolierten Litzen bestehen, wobei die
entsprechenden Einzelkabel dann in einer beliebigen Konfiguration
zueinander angeordnet werden können,
z. B. parallel in einer Ebene als Flachkabel, in einem runden Kabel,
in einem Kabel, in dem der einzelne Leiter gegeneinander verdreht,
verdrillt, vertwistet oder in ähnlicher
Weise zueinander angeordnet sind, wobei bei all diesen Kabeln mit
mehreren gegeneinander isolierten Leitern auch zusätzliche,
einige oder alle Leiter umfassende Isolationsschichten und zusätzliche,
einzelne Gruppen von Leitern oder alle Leiter umfassende Abschirmungsschichten
aus einem Metallgeflecht oder dergleichen zum Einsatz kommen können.
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Eine
besonders bevorzugte Anwendung für die
hier in Rede stehenden Kabel ist die Verwendung solcher Kabel im
Automobilbau. Die Erfindung wird deshalb nachfolgend in bezug auf
diese Anwendung beschrieben. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß dies nur
beispielhaft geschieht und nicht als Einschränkung der Anwendbarkeit der
Erfindung zu verstehen ist.
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Im
Automobilbereich werden eine Vielzahl von Kabeln verwendet, um einzelne
Verbraucher mit elektrischer Energie zu versorgen bzw. ihnen Informationssignale
zuzuleiten. Insbesondere bei Kabeln, die im Motorraum verwendet
werden, sind die Anforderungen an die Temperaturbeständigkeit
hoch. Auf der anderen Seite werden heute hohe Anforderungen an die
Umweltfreundlichkeit der Isoliermaterialien gestellt.
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Besonders
günstige
Eigenschaften in dieser Hinsicht haben Polymere, die nach dem eigentlichen Extrusionsvorgang
einem Vernetzungsvorgang unterworfen werden. Das Vernetzen, der
englische Fachausdruck ist Cross-Linking, führt insbesondere zu einer verbesserten
Temperaturbeständigkeit
des Materials.
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Vernetzungsfähige Polymermaterialien
sind im Stand der Technik bekannt und in zahlreichen Dokumenten
beschrieben. Beispiele solcher Dokumente, die teilweise unmittelbar
auch für
die Kabelisolation geeignete Polymere beschreiben, sind:
US 5,679,192 ,
US 5,384,879 ,
US 6,005,055 ,
US 4,413,066 ,
US 4,297,310 ,
US 4,351,876 ,
US 4,397,981 ,
US 4,446,283 ,
US 4,456,704 ,
EP 0 475 064 ,
WO 91/09075 ,
GB 2,028,831 ,
EP 0 193 317 ,
EP 0 207 627 .
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Es
gibt verschiedene Möglichkeiten,
die Vernetzung des Polymermaterials herbeizuführen.
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Eine
der Möglichkeiten,
die Vernetzung eines Polymers herzustellen, ist die Behandlung mit
ionisierenden Strahlen, wie es in der oben genannten
US-Patentschrift 5,679,192 beschrieben
ist.
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Das
zweite Verfahren ist das CV-Verfahren, wobei CV die Abkürzung von „continuous
vulcanization" ist.
Dieses Rohr-Dampf-Verfahren ist allerdings bislang auf Anwendungen
im dünnen
Kabelbereich begrenzt.
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Eine
weitere Möglichkeit,
die hier im Vordergrund stehen soll, ist das Silanverfahren, wie
es im
US-Patent 6,005,055 beschrieben
ist. Bei derartigen Produkten erfolgt die Vernetzung vorzugsweise durch
eine Wärmeanwendung.
Diese Verfahrensweise steht, allerdings nicht ausschließlich, im
Vordergrund der Anwendbarkeit der vorliegenden Erfindung.
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Aus
der Patentschrift
DE
735 365 C sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trocknen
oder Vulkanisieren der Isolierung elektrischer Leitungen oder Kabel
in einem elektrischen Hochfrequenzfeld bekannt. Hierbei wird das
Kabel auf eine Kabeltrommel aufgewickelt und die erforderliche Wärme wird direkt
durch Verschiebe-Ströme
in einem Dielektrikum erzeugt, so dass eine vollkommen gleichmäßige Erwärmung erreicht
wird.
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Aus
der
DE 39 09 036 C1 ist
ein Verfahren zur Herstellung von Schläuchen mit einer Seele bekannt,
bei dem der Schlauch auf einem Metalldorn aufgebaut und anschließend in
einem Vulkanisierkessel bei erhöhtem
Druck mit Sattdampf behandelt wird. Durch mehrfaches Erwärmen können kritische Spaltprodukte
aus dem Schlauchmaterial ausgetrieben und dadurch dessen Temperaturbeständigkeit verbessert
werden.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine weitere und insbesondere
zuverlässige und
kostengünstige
Möglichkeit
zur Herstellung von elektrischen Kabeln bereit zu stellen. Die Lösung soll es
insbesondere gestatten, durch Temperaturänderung veränderliche polymere Isolationsstoffe
zu verwenden.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch
das Verfahren des Anspruches 1 gelöst. Eine Vorrichtung zur Herstellung
eines Kabels mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist Gegenstand
eines nebengeordneten Anspruches. Eine Gebinde-Aufnahmeeinrichtung
für die
Durchführung
des Verfahrens ist Gegenstand eines weiteren nebengeordneten Anspruches.
Ein hiermit hergestelltes Kabelgebinde ist Gegenstand eines weiteren nebengeordneten
Anspruches.
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Zu
bevorzugende Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der jeweiligen
Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß wird das
Kabel in einem kontinuierlichen Prozess mit einem polymeren Isoliermaterial
ummantelt. Anschließend
wird ein Kabelgebinde hergestellt.
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Dieses
Kabelgebinde entsteht, indem das Kabel mit einer geeigneten Wickeleinrichtung
zu einem Gebinde gewickelt wird. Das Wickeln zu einem Gebinde kann
mit unterschiedlichen Gebinde-Aufnahmeeinrichtungen
erfolgen. Besonders bevorzugt ist das Wickeln auf eine Spule; aber
auch das Wickeln in ein Wickelfaß. Vor dem Weiterverarbeitung kann,
je nach Wickelverfahren und verwendeter Gebinde-Aufnahmeeinrichtung,
die letztere vom Gebinde getrennt werden, so daß dann ein spulenloses Gebinde
weiterverarbeitet wird.
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Es
ist weiterhin bevorzugt, ein Wickelverfahren zu verwenden, bei dem
während
des Wickelns selbst eine Wickel-Hilfseinrichtung, z. B. eine kegelstumpfförmige Stahlspule
oder ein Stahlkern verwendet wird, und das Gebinde nach dem Wickeln
von dieser Wickel-Hilfseinrichtung entfernt wird, und lediglich
Stützeinrichtungen
aufweist, wie z. B. einen dünnen
Spulenkern oder dergleichen, der das Gebinde während der Weiterverarbeitung
und ggf. auch beim Abziehen abstützt.
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Im
nachfolgenden Verfahrensschritt wird das Gebinde dann einer Wärmebehandlung
unterworfen.
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Unter
dem Begriff Wärmebehandlung
ist insbesondere eine Behandlung zu verstehen, bei der die Temperatur
des Gebindes erhöht
wird. Es ist im Sinne der Erfindung aber auch möglich, wenn dies in bezug auf
das verwendete Polymermaterial oder die sonstigen Verfahrensbedingungen
von Vorteil ist, die Wärmebehandlung
als wärmereduzierende
Behandlung, d. h. als Kühlung
durchzuführen.
Im folgenden wird aber stets einheitlich von "Wärmebehandlung" gesprochen, auch
wenn eine Kühlbehandlung
gemeint ist.
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Die
Wärmeübertragung
kann durch direkten Kontakt eines zu wärmenden Mediums mit dem Gebinde,
durch konvektive Wärmeübertragung
oder durch Wärmeübertragung
durch Strahlung erfolgen.
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Besonders
bevorzugt ist die Wärmeübertragung
durch ein Wärme
enthaltendes Medium, insbesondere ein flüssiges Medium wie Wasser und
dergleichen, ein gasförmiges
Medium, wie Dampf, der gesättigt
oder ungesättigt
sein kann, oder aber auch Luft oder ein anderes Gas.
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Im
Sinne der vorliegenden Erfindung wird der Begriff Wasser bzw. Wasserbad
und dergleichen als Synonym für
jedes Flüssigkeitsbad
verwendet. Ein Wasserbad kann somit auch mit einer anderen Flüssigkeit
ausgefüllt
werden als nur mit Wasser. Unter den Begriff von Wasser in diesem
Sinne fällt
auch Wasser, das mit Zusatzstoffen versehen ist, die die Vernetzung
fördern,
oder aber auch Zusatzstoffe, die den Trocknungsvorgang oder die
nachfolgenden Bearbeitungsvorgänge
vereinfachen und/oder beschleunigen.
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Unter
dem Begriff Dampf sollen alle im wesentlichen gasförmigen Fluide
verstanden werden, also nicht nur Dampf selbst, sondern auch, soweit dies
nicht ausdrücklich
angesprochen ist, Luft und alle Arten von Gas-/Wasser-/Luftgemischen.
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Der
Begriff Medium soll als Oberbegriff für die Begriffe Wasser im Sinne
der vorliegenden Erfindung und Dampf im Sinne der vorliegenden Erfindung
verstanden werden. Ein Medium kann also sowohl eine beliebige Flüssigkeit
als auch ein beliebiges Gas sein.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
hat den Vorteil, daß die
Wärmebehandlung
zu einem Zeitpunkt erfolgt, wenn aus dem Kabel bereits ein Gebinde
gefertigt ist. Insbesondere wenn man, was besonders bevorzugt ist,
die Gebindeform für
die Wärmebehandlung
verwendet, die auch für
die spätere
Weiterverarbeitung oder -verwendung des Kabels vorgesehen ist, wird
der durch die Wär mebehandlung
erforderliche zusätzliche
Aufwand auf ein Minimum reduziert.
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Man
kann dann das Kabel in der Form, in der man es üblicherweise an die Verbrauchsstelle
zuliefert, wärmebehandeln
und damit ein verbessertes Produkt erreichen, ohne den Aufwand z.
B. für
eine kontinuierliche Verarbeitung zu erhöhen.
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Üblicherweise
wird die Wärmebehandlungsvorrichtung
stationär,
z. B. unmittelbar nach dem Extrusionsprozeß angeordnet.
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Es
ist aber auch möglich,
die Wärmebehandlungsvorrichtung
mobil anzuordnen. So kann sie beispielsweise als Wärmekammer
oder als mehrere Wärmekammern
auf einer Transporteinrichtung, d. h. auf einem Lastkraftwagen,
einem Eisenbahnwagen oder dergleichen angeordnet sein, so daß die Vernetzung
auf dem ohnehin anfallenden Transportweg zwischen Hersteller und
Verbrauchsstelle erfolgt, so daß dafür kein zusätzlicher
Zeitaufwand erforderlich ist.
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Wenn
die zur Vernetzung erforderliche Wärmebehandlung mit Wasser oder
einer anderen Flüssigkeit
bzw. mit Dampf oder ähnlichem
erfolgt, muß das
Gebinde nach der Wärmebehandlung
getrocknet werden.
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Dies
kann als Trockenvorgang in Luft erfolgen, es kann aber ein zusätzlicher
Trocknungsvorgang erfolgen, bei dem dem Gebinde trockene Luft mit
Umgebungstemperatur oder aber bevorzugt erhöhter Temperatur zugeführt wird,
mit der das Gebinde getrocknet wird.
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Bevorzugt
wird der Trockenvorgang in einer Vakuumkammer durchgeführt. Dabei
wird das Gebinde in eine Kammer eingebracht, die anschließend evakuiert
wird oder in sonstiger Weise mit einer Vakuumquelle verbunden wird.
Durch das Vakuum sinkt der Dampf druck, was zum Verdampfen der im
Gebinde befindlichen Flüssigkeit
und damit zu einer sehr raschen Trocknung führt.
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Die
Art der Gebinde und die Art der Gebinde-Aufnahmeeinrichtung kann
auf unterschiedliche Weise gestaltet werden.
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Es
ist möglich,
herkömmliche
Gebinde-Aufnahmeeinrichtungen, insbesondere herkömmliche Spulen und herkömmliche
Faßwickeleinrichtungen und
dergleichen zu verwenden. Voraussetzung dafür ist lediglich, daß diese
Spulen für
das jeweilige Wärmeübertragungsverfahren
geeignet sind.
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Bei
der Verwendung herkömmlicher
Spulen bietet sich als Wärmeübertragung
besonders das Wasserbad an. Dabei werden die einzelnen Gebinde zu
einem Wasserbad transportiert, das in der Lage ist, ein oder mehrere
Gebinde aufzunehmen, das Gebinde wird manuell oder bevorzugt vollautomatisch mit
einer entsprechenden Handhabungsvorrichtung in das Flüssigkeitsbad
eingebracht und nach der vorbestimmten Zeit wieder aus dem Wasserbad
herausgenommen.
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Statt
dem Einbringen des Gebindes in ein Flüssigkeitsbad kann der Vorgang
auch umgekehrt gestaltet werden, so daß das Flüssigkeitsbad bzw. die dieses
bildende Wanne oder die dieses bildenden Wannen zunächst ohne
Flüssigkeit
sind, daß das
Gebinde dann eingebracht wird, und daß dann schließlich die
Flüssigkeit
zugeführt
und, nach Abschluß dieses
Verfahrensschritts, wieder aus dem Bad entfernt wird.
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Für diese
Art von Verfahren eignen sich insbesondere spulenlose Gebinde, aber
auch Kabel, die auf Kunststofftrommeln gewickelt sind, und dergleichen.
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Wird
das Gebinde in ein Wasserbad eingelegt, besteht die Gefahr, daß das wärmende Wasser nicht
alle Gebindelagen in glei cher Weise erreicht. Dies ist dann problematisch,
wenn die Temperatur oder die Zeitdauer derart ist, daß es in
diesen Bereichen nicht zu einer Vernetzung kommt.
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Gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, Mittel vorzusehen,
die bewirken, daß das
wärmeübertragende
Medium das Gebinde durchströmt,
wobei bevorzugt die Art der Durchströmung vorbestimmt ist.
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Dabei
schlägt
die Erfindung mehrere bevorzugte Verfahrensweisen vor:
Gemäß der ersten
Verfahrensweise sind Mittel, die eine Durchströmung des Mediums durch das
Gebinde bewirken, mit dem Gebinde verbunden und insbesondere Teil
der Gebinde-Aufnahmeeinrichtung.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform weist
das Gebinde einen hohlen zylindrischen, konischen oder andersartig
gestalteten Wickelkern auf, der gegenüber der Umgebung abgedichtet
ist.
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In
diesem Wickelkern werden Strömungsöffnungen
vorgesehen, durch die das Medium strömen kann. Das Medium wird dann
in den Wickelkern eingeleitet, durchströmt die Öffnungen sowie das Gebinde
und tritt an der Außenseite
des Gebindes aus.
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Durch
die Wahl der Gebindeparameter und der Anzahl, Form und Größe der Öffnungen
kann das Strömungsverhalten
sehr genau gewählt
werden. Wird z. B. eine konische Wickelspule als Gebinde-Aufnahmeeinrichtung
verwendet, wird man in dem Bereich, in dem weniger Wickellagen vorhanden sind,
weniger Öffnungen
vorsehen als in anderen Bereichen.
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Bei
einer zweiten Ausführungsform
wird ein zusätzliches
Hilfsmittel verwendet, um eine optimale Durchströmung des Gebindes mit dem Medium
sicherzustellen. Dies kann z. B. eine abgedichtete zylindrische
oder konische Einrichtung sein, die in das Innere eines spulenlosen
Gebindes aufgeschoben oder auf die das spulenlose Gebinde aufgesetzt
wird. Auch hier sind dann in entsprechender Weise wieder Öffnungen
vorgesehen, durch die das Medium in das Gebinde strömen kann.
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Bei
einer dritten Ausführungsform
des Verfahrens werden die beiden voranbeschriebenen Verfahrensmodi
miteinander kombiniert, d. h. daß die Gebinde-Aufnahmeeinrichtung
bereits so beschaffen ist, daß sie
für das
Durchströmen
des Mediums besonders geeignet ist. Zusätzlich werden noch Einrichtungen
verwendet, um die Durchströmung
zu verbessern.
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Um
eine optimale Durchströmung
des Gebindes zu erreichen, ist es zu bevorzugen, einen entsprechenden
Druckunterschied zwischen Strömungszufluß und Strömungsabfluß einzustellen. Dies
kann geschehen, indem innerhalb des Wickelkerns des Gebindes ein Überdruck
des strömenden Mediums
erzeugt wird und im Außenbereich
des Gebindes Umgebungsdruck herrscht. Umgekehrt kann dies erreicht
werden, indem im Außenbereich
des Gebindes, d. h. wenn das Gebinde in eine Kammer eingebracht
ist, Überdruck
herrscht, und im Inneren des Gebindes, insbesondere im Wickelkern,
Umgebungsdruck.
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Der
Druckunterschied kann aber auch erreicht werden, indem das Medium
mit Umgebungsdruck oder Überdruck
zugeführt
wird, auf der anderen Strömungsseite
aber Unterdruck herrscht. Dadurch ist es möglich, z. B. durch Unterdruck
im Wickelkern das Medium von außen
durch das Gebinde hindurchzusaugen.
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Ist
der Wickelkern mit einem oder mit zwei Flanschen versehen, kann
die Durchströmung
des Gebindes auch dadurch erreicht werden, daß entsprechende Zuström- und/oder
Abströmöffnungen
in den Flanschen vorgesehen sind. Bei dieser Variante kann das strömende Medium
z. B. durch Öffnungen in
dem einen Flansch dem Gebinde zugeführt und durch Öffnungen
im anderen Flansch vom Gebinde abgeführt werden. Auch hier ist die
Einstellung mit Überdruck/Unterdruck,
wie vorstehend beschrieben, möglich.
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Gemäß einer
weiteren Verfahrensvariante, die mit den vorstehend beschriebenen
Varianten kombiniert werden kann, wird die Strömungsbewegung durch eine Relativbewegung
zwischen dem Gebinde und dem strömenden
Medium erzielt.
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Die
Relativbewegung kann erzeugt werden, indem das Medium in einem an
das Gebinde angepaßten
Kanal oder mit einer Vielzahl von Kanälen so an dem Gebinde vorbeiströmt, daß eine optimale Durchdringung
des Gebindes mit dem Medium erreicht wird.
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Bei
einer anderen Ausführungsform
kann das Gebinde selbst gegenüber
dem Medium bewegt werden. Dies wird z. B. erreicht, indem das Gebinde exzentrisch
auf einer rotierenden Anordnung angeordnet wird. Rotiert die Anordnung,
wird das Gebinde relativ zum Medium bewegt. Zusätzlich kann dabei auch noch
vorgesehen sein, daß sich
das Gebinde selbst dreht.
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Neben
der zuvor beschriebenen Methode, das Kabel mittels eines Mediums
zu erwärmen,
können
auch alternativ oder zusätzlich
zu diesen andere Methoden der Erwärmung angewendet werden.
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Die
Abnehmer derartiger Kabel fordern üblicherweise eine durchgehende
elektrische Leitfähigkeit
des Kabels. Dies bedeutet, daß im
Kabel keine Brüche
des elektrischen Leiters oder keine Stellen mit verminderter elektrischer
Leitfähigkeit
auftreten dürfen.
Bei derartigen Kabelgebinden ist es möglich, den Anfang und das Ende
des Kabels im Gebinde mit einer elektrischen Stromquelle zu verbinden,
ohne Strom durch das Gebinde zu lei ten. Dadurch wird eine gute Durchwärmung des
Gebindes ermöglicht. Vorzugsweise
wird man dafür
eine Steuereinrichtung vorsehen, welche die Spannung und insbesondere den
Strom an die gewünschte
Erwärmung
anpaßt.
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Dieses
Verfahren kann auch mit den anderen Verfahren kombiniert werden,
d. h. daß z.
B. während dieser
Widerstandserwärmung
Luft durch das Gebinde geblasen wird, um einen Wärmestau der näher am Wickelkern
befindlichen Wickellagen zu vermeiden.
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Bei
allen Ausführungsformen
des hier beschriebenen Verfahrens kann man zweckmäßigerweise
Steuer- und Kontrolleinrichtungen vorsehen, die die gleichmäßige Erwärmung des
Wickelgutes im Gebinde feststellen. Dazu können an unterschiedlicher Stelle
des Wickelgutes Sensoren angeordnet werden, die die dort jeweils
herrschende Temperatur erfassen. Es ist weiterhin möglich, die
Temperatur des zugeführten
und des abgeführten
Mediums zu erfassen, um aus dem Temperaturunterschied die Wärmeaufnahme
der Spule zu ermitteln.
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Insbesondere
wenn eine Gebinde-Aufnahmeeinrichtung oder eine Stützeinrichtung
für das
Gebinde verwendet wird, kann es zweckmäßig sein, Temperatursensoren
an der Gebinde-Aufnahmeeinrichtung oder der Stützeinrichtung anzuordnen. Dies kann
in der Weise geschehen, daß die
Temperatursensoren, z. B. Thermoelemente, temperaturempfindliche
Widerstände
oder dergleichen mit elektrischen Zuleitungen versehen sind, die
zu einer Verbindungsstelle der Spulen-Aufnahmeeinrichtung führen. Dadurch
ist es möglich,
die Spulen-Aufnahmeeinrichtung z. B. in der Wärmebehandlungsvorrichtung automatisch
mit einer Steuereinrichtung zu koppeln, die die Temperatur an ausgewählten Stellen
der Spulen-Aufnahmevorrichtung mißt.
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Die
Spulen-Aufnahmevorrichtung kann auch Vorsprünge aufweisen, die in das Wickelgut
hineinragen, z. B. bei einer üblichen
Spule einen mittleren Spulenflansch, an dem derartige Temperatursensoren
angeordnet sind.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
des Verfahrens wird ein Gebinde verwendet, welches auf einer Gebinde-Aufnahmeeinrichtung
angeordnet ist. Diese Gebinde-Aufnahmeeinrichtung ist bei dieser Ausführungsform
als teilbare Kunststoffspule ausgebildet, die einen zylindrischen,
vorzugsweise aber einen konischen inneren Wickelkern aufweist.
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Eine
derartige Wickelspule ist z. B. in den europäischen Patenten
EP 0 672 016 B1 und
EP 0 628 013 B1 sowie
im
US-Patent US 5,593,108 beschrieben.
Ein vorteilhaftes Verfahren, um auf eine solche Wickelspule Kabel
zu einem Gebinde zu wickeln, ist Gegenstand des Europäischen Patents
EP 0 334 211 B1 sowie
des US-Patents
US 5,255,863 .
Die dort beschriebene Wickelspule hat insbesondere bei konischer
Gestaltung den Vorteil, daß man
das Kabel auf diese Wickelspule aufwickelt, die Wickelspule dann zum
Verbraucher transportiert, das Kabel dort von der Wickelspule abzieht,
z. B. zur Herstellung von Kabelbäumen
in der Automobilindustrie, die Wickelspule zerlegt, was durch Abnehmen
des Flansches am Ende des Wickelkerns mit dem kleineren Durchmesser
erfolgt, Wickelkerne und Flansche stapelt und so platzsparend und
mit geringem Gewicht an den Kabelhersteller zurücksendet. Um eine solche Wickelspule
in einem Verfahren verwenden zu können, bei welchem das Gebinde
mit einem Medium durchströmt
wird, wird durch die Erfindung vorgeschlagen, Abdichtungen vorzunehmen,
durch die im Inneren des Wickelkerns ein abgeschlossener Raum entsteht.
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Diese
Abdichtungen können
in einer zusätzlichen
Einrichtung vorgenommen werden, die Teil der Wärmebehandlungs-Einrichtung ist,
oder sie kann auch Teil der Spule sein. So ist es insbesondere möglich, die
Verbindung zwischen dem abnehmbaren Flansch und dem Wickelkern so
zu gestalten, daß die Verbindung
nach der Montage des Flansches einen dichten Wickelraum schafft.
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Dabei
ist allerdings zu berücksichtigen,
daß in
manchen Wickelvorrichtungen eine Bohrung im oberen Flansch als Zentrierhilfe
verwendet wird.
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Bei
Wickeleinrichtungen, bei denen dies nicht der Fall ist, bei denen
z. B. die Zentrierung am Außenumfang
des Flansches erfolgt, kann der Flansch vollflächig ausgeführt werden, und weist dann
eine umlaufende Dichtung, z. B. in Form eines O-Rings auf, mit der
er gegenüber
dem Wickelkern abgedichtet ist.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
hat gegenüber
dem Stand der Technik erhebliche Vorteile.
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Der
Kabelfertigungsprozeß ist üblicherweise ein
kontinuierlich ablaufender Vorgang. Die Vernetzung polymerer Materialien
erfordert die Anwendung einer bestimmten Temperatur über einen
bestimmten, im Verhältnis
zur Kabelfertigung langen Zeitraum.
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Nach
dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Verfahren kann die Kabelfertigung wie bisher stattfinden. Dies bedeutet
z. B., daß aus
einem Kupfer-Material eine Vielzahl feiner Drähte gezogen wird, die nachfolgend
in einer Verlitzmaschine zu einer Litze verlitzt werden, daß dieser
Verlitzmaschine dann eine Extrusionsmaschine nachgeschaltet ist,
in der die Litze mit einer polymeren Isolierschicht versehen wird.
Anschließend
wird das Kabel in herkömmlicher Weise
aufgewickelt, so daß dieser
Teil des Kabelfertigungsprozesses nicht geändert werden muß.
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Die
für die
Vernetzung des Polymermaterials erforderliche Wärmebehandlung findet vielmehr
in einem diesem nachgeschalteten Verfahrensgang statt. Da die Vernetzung
unmittelbar im Gebinde erfolgen kann, ist es nicht erforderlich,
Vorrichtungen vorzusehen, mit denen das Kabel wieder abgewickelt
und wieder aufgewickelt werden muß. Da weiterhin das Gebinde
in der Form der Wärmebehandlung
zugeführt
wird, in der es später
auch dem Verbraucher zugeführt
wird, sind keine über
die Wärmebehandlung selbst
hinausgehenden zusätzlichen
Verfahrensschritte erforderlich, um das verlitzte Kabel in eine
für den
Verbraucher geeignete Form zu bringen.
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Das
Verfahren kann deshalb besonders ökonomisch eingesetzt werden
und erlaubt es insbesondere, nicht umweltverträgliche Isoliermaterialien kostengünstig zu
ersetzen.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden
Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen.
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Darin
zeigt die einzige Figur einen Querschnitt durch eine Gebinde-Aufnahmeeinrichtung, die
bevorzugt für
das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt
werden kann.
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Die
in der Figur schematisch dargestellte Wickelspule entspricht im
wesentlichen der Wickelspule, die im europäischen Patent
EP 0 672 016 B1 beschrieben
ist. Die Beschreibung der Wickelspule dort wird durch diesen Verweis
mit zum Offenbarungsgehalt der vorliegenden Patentanmeldung gemacht.
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Die
Wickelspule ist rotationssymmetrisch zu einer Rotationsachse 20 gestaltet.
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Sie
weist einen Wickelkern 5 auf, der konisch gestaltet ist
und der einstückig
mit einem (in der Darstellung gemäß der Figur) oberen Flansch 3 verbunden
ist.
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Am
unteren Ende des Wickelkerns 5 mit dem kleineren Ende ist
ein Flansch 7 vorgesehen, der, wie das vorgenannte Patent
beschreibt, lösbar
mit dem Wickelkern verbunden ist.
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Es
ist eine umlaufende, nach unten weisende Kante 8 an dem
Flansch 7 angeformt, mit der der Flansch in einer Wickeleinrichtung
aufgenommen wird bzw. beim Transport auf einer Palette oder auf einer
darunter befindlichen Spule aufsteht.
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Auf
diesen Wickelkern ist, schematisch dargestellt, ein Kabel
6 gewickelt,
wie es in der bereits erwähnten
Patentanmeldung
EP
0 334 211 B1 beschrieben ist. Ein solches Gebinde wird
als doppelkonisches Gebinde bezeichnet.
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Im
Wickelkern selbst ist, schematisch angedeutet, eine Vielzahl von Öffnungen 22 vorgesehen.
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Auf
den Wickelkern ist ein Dichtaufsatz 1 aufgesetzt, der ein
oberes plattenförmiges
Teil und einen sich daran anschließenden konischen Ansatz 1a aufweist.
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Um
den konischen Ansatz umlaufend ist eine Gummidichtung, vorzugsweise
eine O-Ring-Dichtung 2 angeordnet.
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Der
Dichtaufsatz 1 kann durch eine (nicht dargestellte) Klemm- oder Verbindungseinrichtung mit
dem Wickelkern verbunden werden. Es ist aber ebenfalls möglich, den
Dichtaufsatz 1 aus einem Material mit höherem Gewicht zu fertigen,
so daß er
infolge seines Eigengewichtes und der durch den Dichtring erzeugten
Reibung 2 fest im Wickelkern haftet.
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Bei
Anwendungsfällen,
in denen im Wickelkern Unterdruck erzeugt wird, braucht kein zusätzliches
Gewicht im Dichtaufsatz angeordnet zu sein, hier genügt das übliche Eigengewicht
z. B. einer Kunststoffscheibe für
die Erstabdichtung, die dann durch den Unterdruck weiter verstärkt wird.
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Im
unteren Bereich der Wickelspule ist eine Dichtplatte 12 dargestellt,
die ebenfalls eine umlaufende Gummidichtung, z. B. eine O-Ring-Dichtung aufweist.
Diese Dichtung ist so bemessen, daß sie mit den umlaufenden Ringen 8 des
Flansches in dichtenden Kontakt kommt, wenn die Wickelspule auf
die Dichtplatte 12 aufgesetzt wird.
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Die
Dichtplatte 12 weist weiterhin einen konischen Ansatz 14 auf,
der dafür
vorgesehen ist, in den konischen Ansatz 9 des abnehmbaren
Flansches 7 eingeschoben zu werden.
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In
der Dichtplatte 12 sind Zu- bzw. Abflüsse 16, die eine Strömungsverbindung
bewirken.
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Die
Funktion dieses Ausführungsbeispiels
ist wie folgt:
Die Wickelspule wird zum Kabelhersteller geliefert, wobei
eine Vielzahl von Wickelkernen 5 ineinander gestapelt sind
und ebenfalls auch eine Vielzahl von Flanschplatten 7,
die der Zahl der gestapelten Wickelkerne entspricht, gestapelt sind.
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Der
Flansch 7 wird, wie im vorgenannten Patent beschrieben,
auf den Wickelkern aufgesetzt und vorzugsweise mit diesem fest verriegelt.
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Anschließend wird
der Wickelkern mit dem Flansch in eine Wickelvorrichtung eingebracht
und ein Kabel mit einem vernetzungsfähigen Polymer auf die Wickelspule
aufgewickelt. Das Kabel ist auf der rechten Seite der Darstellung
in der Figur mit 6 schematisch angedeutet.
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Anschließend wird
die Wickelspule aus der Wickeleinrichtung entnommen und manuell
oder automatisch der Dichteinsatz 1 aufgesetzt und das
Gebinde, bestehend aus Wickelkern und Flansch 7, auf die
Dichtplatte 12 aufgesetzt. Dadurch entsteht eine abgedichtete
Verbindung des Innenraums des Wickelkerns, der durch die Strömungsverbindung 16 mit
einer Druck- und/oder Vakuumquelle verbunden wird.
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Zur
Wärmebehandlung
kann nun ein Medium in den Wickelkern eingeleitet werden, entweder warme
Luft, Dampf oder Wasser. Dieses Medium wird durch die Öffnungen
in das Gebinde gedrückt und
kann nach außen
entweichen.
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Umgekehrt
ist es möglich,
das Gebinde insgesamt in ein Wasserbad zu stellen, wobei dann dort die
Dichtplatten 12 vorzugsweise bereits fest oder verschieblich
angeordnet sind.
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Die
Strömungsverbindungen 16 werden dann
mit einer Unterdruckquelle verbunden, und es wird Wasser, Dampf
oder warme Luft durch das Gebinde und die Öffnungen eingesaugt und durch
die Öffnungen 16 abgeführt.
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Bei
einer Ausführungsform
des Verfahrens, die besonders geringe Investitionskosten erfordert, werden
insgesamt zwei Becken vorgesehen, die z. B. jeweils eine Größe von 3 × 3 m aufweisen
können.
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Die
Becken sind höher
als die Spulenhöhe.
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In
einem ersten Betriebszustand ist zunächst das erste Becken mit Wasser
von ca. 90 bis 95°C
gefüllt,
während
das zweite Becken ohne Wasser ist.
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Im
ersten Becken wird vorzugsweise das Wasser über die Zuführöffnungen 16 der Dichtplatte 12 in
den Wickelkern geführt,
um eine gesteuerte Durchströmung
des Gebindes zu erreichen. Wie bereits ausgeführt, ist auch die umgekehrte
Variante möglich,
das heißt,
daß Wasser
in das Gebinde eingesaugt wird.
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Im
zweiten Becken ist zunächst
kein Wasser vorgesehen. Hier wird Heißluft durch die Spule gesaugt
bzw. durch die Spule geblasen, um das Gebinde zu trocknen.
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In
einem nächsten
Betriebszustand werden die Funktionen von Becken 1 und
Becken 2 getauscht. Die im Becken 2 getrockneten
Spulen werden dem Becken entnommen und neue, unbehandelte Spulen
eingelegt. Anschließend
wird das Wasser von Becken 1 in das Becken 2 geleitet
und die Spulen im Becken 1 mit Warmluft getrocknet.
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Dieser
Vorgang wird entsprechend wiederholt.
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Der
Vorteil dieses Verfahrens ist, daß die Spulen nur einmal in
das Becken eingebracht werden müssen.
Dieses Einbringen kann manuell, mit einem Kran, oder bevorzugt mit
einer Handhabungseinrichtung, einem Förderband und dergleichen erfolgen.
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Beim
Wechsel vom Wärmevorgang
zum Trockenvorgang ist ein Umsetzen der Gebinde nicht erforderlich.
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Da
die Verweilzeiten in beiden Becken gleich lang sind, ist eine zuverlässige Trocknung
und eine zuverlässige
Wärmebehandlung.
der Spulen gewährleistet.