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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dichtigkeitsprüfung eines aus mindestens zwei Leitungen bestehenden Kabels an einer elektrischen Verbindungsstelle des Kabels.
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Stand der Technik
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Kabel können im Stand der Technik dadurch gebildet werden, dass einzelne Leitungsstücke an sogenannten elektrischen Verbindungsstellen, zum Beispiel durch Ultraschallschweißen, miteinander zu einem Kabel verbunden werden. Anschließend werden diese Verbindungsstellen gegen Umwelteinflüsse abgedichtet. Diese Abdichtung erfolgt zum Beispiel durch einen im Stand der Technik bekannten Schrumpfprozess unter Verwendung eines Schrumpfschlauchs mit Heißkleber, im Fachjargon auch „Hot Melt“ genannt. Um die Dichtigkeit eines solchen Kabels, insbesondere an diesen Verbindungsstellen, zu prüfen, sind aus dem Stand der Technik folgende Methoden bekannt.
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Bei einer sogenannten nassen Methode zur Dichtigkeitsprüfung wird das zu prüfende Kabel mit der entsprechenden Verbindungsstelle in ein Bad aus Flüssigkeit, wie zum Beispiel Wasser, gelegt. Durch ein Beobachten von Luftblasenbildung wird die Dichtigkeit der elektrischen Verbindungsstelle geprüft. Diese Prüfmethode ist problematisch, da die zu prüfende Verbindungsstelle durch Feuchtigkeit kontaminiert wird und die Gefahr eine Korrosionsbildung an den Leitungslitzen oder an anderen Kontaktstellen des Kabels entsteht, welche die Kabelqualität verschlechtert.
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Bei einer sogenannten trockenen Methode zur Dichtigkeitsprüfung, zum Beispiel bei Anwendung des aus dem Stand der Technik bekannten Druckdifferenz- oder Druckhalteverfahren, wird ein Prüfling, der ein Kabel sein kann, verschlossen und unter Druck oder Unterdruck gesetzt. Im Falle einer Leckage, zum Beispiel an einer undichten Stelle, erzeugt das Druckgefälle vom Inneren des Prüflings zur Umgebungsluft einen Gasstrom durch den Leckagekanal. Der Gasstrom führt zu einer Druckänderung. Diese Methode hat den Nachteil, dass deren Durchführung eine prozesssichere Abdichtung am Kabelstrang erforderlich macht, was oftmals nur mit Aufwand zu realisieren ist.
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Eine weitere Methode zur Dichtigkeitsprüfung von Kabeln sieht die Verwendung eines Gases vor, das im Fachjargon auch Testgas oder Spürgas genannt wird, wie zum Beispiel Helium, das vor der Dichtigkeitsprüfung in die zu prüfende Verbindungsstelle des Kabels eingebracht wird. Dieses Spürgas wird dann dazu benutzt, Undichtigkeiten im Kabel zu durchdringen, die dann gemessen werden. Diese Methode hat den Nachteil, dass stets eine prozesssichere Abdichtung zu gewährleisten ist.
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Die
DE 29 15 374 A1 offenbart ein Verfahren zur Überprüfung der Dichtigkeit der geschlossenen Hülle von elektrischen Kabeln.
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Die
US 4 795 509 A offenbart Mittel zum Unterstützen der korrekten Installation von rückstellbaren, insbesondere wärmeschrumpfbaren Muffen.
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Die
US 5 346 539 A offenbart einen flammhemmenden Schmelzklebstoff, der auf die Innenfläche eines wärmeschrumpfbaren Schlauchs aufgebracht wird.
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Die US 2012 / 0 318 576 A1 offenbart eine Verbindungsstruktur und ein Verbindungsverfahren für Elektrokabel.
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Beschreibung der Erfindung
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Dichtigkeitsprüfung eines aus mindestens zwei Leitungen bestehenden Kabels an einer elektrischen Verbindungsstelle des Kabels derart weiter zu entwickeln, dass die oben beschriebenen Nachteile reduziert werden und zugleich eine schnelle Prüfmethode mit hoher Detektionsgenauigkeit bereitgestellt wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs gelöst.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Dichtigkeitsprüfung eines aus mindestens zwei Leitungen bestehenden Kabels an einer elektrischen Verbindungsstelle des Kabels. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst zunächst den Schritt, die Verbindungsstelle mit einem Schrumpfschlauch zu umschließen. Anschließend wird ein Dichtmittel in den Schrumpfschlauch an die Verbindungsstelle eingebracht, wobei der Schrumpfschlauch oder das Dichtmittel eine Substanz zur Erzeugung eines Spürgases enthält oder diese Substanz wird an der durch den Schrumpfschlauch zu überdeckenden Verbindungsstelle angebracht. Im nächsten Schritt wird der Schrumpfschlauch durch Wärmezufuhr geschrumpft. Anschließend erfolgt eine Aktivierung der Substanz zur Erzeugung des Spürgases. Im nächsten Verfahrensschritt wird das Spürgas durch eine Detektionseinheit außerhalb des Schrumpfschlauches detektiert.
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Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass das Spürgas nicht mittels Druck oder Vakuum oder durch externes Befüllen in die zu prüfende Verbindungsstelle eingebracht oder dort aufgebracht werden muss. Das Spürgas wird direkt an der zu prüfenden Stelle der Verbindung der Leitung durch den Abdichtungsprozess selbst erzeugt. Dadurch kann auf aufwändige und zusätzliche Abdichtungsmaßnahmen an der zu prüfenden Kabelstelle zum Eindrücken des Spürgases verzichtet werden.
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Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass durch die vorliegende Methode eine hohe Detektionsgenauigkeit erreicht wird, da das zu entweichende Spürgas mittels Sensoren sehr genau detektiert werden kann. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass das vorliegende Verfahren zur Dichtigkeitsprüfung eine trockene Methode darstellt. Trockene Methoden sind gegenüber feuchten Prüfmethoden von Vorteil, da eine potenzielle Kontamination durch Salz oder Feuchtigkeit des zu prüfenden Kabels vermieden wird und dadurch nachfolgende Korrosion an den Kontaktstellen, wie zum Beispiel Kabellitzen, vermieden werden kann.
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Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass das erfindungsgemäße Verfahren zur Dichtigkeitsprüfung einfach und schnell durchführbar ist, da das Spürgas nicht aufwändig bereitgestellt und in die zu prüfendende Kabelstelle eingebracht werden muss.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
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Bei einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung erfolgt das Anbringen der Substanz an der durch den Schrumpfschlauch zu überdeckenden Verbindungsstelle vor dem Umschließen der Verbindungsstelle mit dem Schrumpfschlauch. Dies hat den Vorteil, dass die Substanz positionsgenau an der Stelle am Kabel angeordnet werden kann, die auf Dichtigkeit zu prüfen ist.
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Alternativ kann das Anbringen der Substanz an der durch den Schrumpfschlauch zu überdeckenden Verbindungsstelle nach dem Umschließen der Verbindungsstelle mit dem Schrumpfschlauch erfolgen. Dies hat den Vorteil, dass die Substanz dann von dem Schrumpfschlauch gehalten wird und eine Bewegung der Substanz zum Beispiel durch Abrutschen weg von der zu prüfenden Verbindungsstelle reduziert wird.
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Bei einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung erfolgt das Aktivieren der Substanz nach einem Verstreichen einer Zeitdauer t, nach der das Dichtmittel ausreichend abgekühlt ist, um sicherzustellen, dass das Dichtmittel nicht aus dem Schrumpfschlauch herausläuft oder durch das Spürgas herausgedrückt wird.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfolgt die Aktivierung der Substanz während der Durchführung der Schrumpfung des Schrumpfschlauches. Dies hat den Vorteil, dass das Verfahren schneller durchgeführt werden kann.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfolgt die Aktivierung der Substanz durch Zuführung von Aktivierungsenergie. Dies kann auf unterschiedliche Weise erfolgen, zum Beispiel durch Bestrahlung der elektrischen Verbindungsstelle mit Licht, mit UV-Licht, Mikrowellen oder etwa durch Anlegen eines elektrischen Wechselfeldes in Form von Induktion. Dies hat den Vorteil, dass die Aktivierung der Substanz zur Erzeugung des Spürgases auf einfache Weise durchgeführt werden kann.
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Das Spürgas, das durch Aktivieren der Substanz entsteht, entweicht an der undichten Stelle des Schrumpfschlauches. Ist die zu prüfende Kabelstelle dicht, dann entweicht das erzeugte Spürgas durch eine Litze am Ende des Kabels.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält der Schrumpfschlauch eine weitere Substanz, die durch die Aktivierung der Substanz die Farbe des Schrumpfschlauches verändert. Dies hat den Vorteil, dass von außen leichter erkannt werden kann, ob die zu prüfende Leitung einer Dichtigkeitsprüfung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgesetzt wurde, um eine mehrmalige Dichtigkeitsprüfung an der gleichen Kabelstelle zu vermeiden. Diese weitere Substanz kann dabei auch ein Markierungsmittel sein. Andere Formen der Veränderung des Schrumpfschlauches, wie zum Beispiel eine Materialänderung an der zu prüfenden Stelle nach einer erfolgten Dichtigkeitsprüfung sind denkbar. Dabei ist zu beachten, dass die betreffende Kabelstelle nicht mechanisch beeinträchtigt wird.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die Substanz ein stickstoffhaltiges Material. Das stickstoffhaltige Material liegt dabei in einem festen Aggregatzustand vor. Dies hat den Vorteil, dass bei der Aktivierung der Substanz zur Erzeugung des Spürgases entsprechende gasförmige Spaltprodukte erzeugt werden können, die leicht zu detektieren sind.
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Figurenliste
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben, die anhand von Zeichnungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen:
- 1 eine schematische Abbildung einer Prüfkammer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens an einer Verbindungsstelle eines Kabels;
- 2 eine schematische Abbildung der Prüfkammer nach 1 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Dichtigkeitsprüfung mit einem Austritt des erzeugten Spürgases an den Leitungsenden des Kabels.
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1 zeigt eine Prüfkammer 0 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Dichtigkeitsprüfung eines aus zwei Leitungen 2, 3 bestehenden Kabels 1 an einer elektrischen Verbindungsstelle 4 des Kabels 1. Die Prüfkammer 0 umschließt einen Abschnitt des Kabels 1, an dem sich die Verbindungsstelle 4 befindet. Die Verbindungstelle 4 wird von einem Schrumpfschlauch 5 umschlossen, der sich innerhalb der Prüfkammer 0 befindet. Aus der Prüfkammer 0 führen Enden der Leitungen 2, 3. Die Prüfkammer 0 ist von außen abgedichtet, so dass keine Gase wie zum Beispiel Luft von außen in die Prüfkammer 0 eindringen können und Gase aus dem Inneren der Prüfkammer 0 nach außen, also aus der Prüfkammer 0, entweichen können.
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Das Verfahren zur Dichtigkeitsprüfung umfasst dabei die folgenden Schritte: Zunächst wird die Verbindungsstelle 4 mit dem Schrumpfschlauch 5 umschlossen. Anschließend wird ein Dichtmittel 6 in den Schrumpfschlauch 5 an die Verbindungsstelle 4 eingebracht. Dabei enthält entweder der Schrumpfschlauch 5 oder das Dichtmittel 6 eine Substanz 7 zur Erzeugung eines Spürgases 8. Alternativ wird die Substanz 7 an der durch den Schrumpfschlauch 5 zu überdeckenden Verbindungsstelle 4 angebracht. Dies kann erfolgen bevor die zu prüfende Verbindungsstelle 4 von dem Schrumpfschlauch 5 umschlossen wird. Gegebenenfalls ist dann durch entsprechende Haltemittel, wie zum Beispiel Klebemittel, sicherzustellen, dass die Substanz 7 nicht von der Verbindungsstelle 4 abrutscht.
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Alternativ lässt sich die Substanz 7 auch an die zu prüfende Verbindungsstelle 4 anbringen, nachdem der Schrumpfschlauch 5 die zu prüfenden Verbindungsstelle 4 umschlossen hat. In diesem Fall wird die Substanz 7 in den Schrumpfschlauch 5 eingeführt. Dies hat den Vorteil, dass ein Abrutschen der Substanz 7 weg von der Verbindungsstelle 4 durch den Schrumpfschlauch 5 verhindert wird.
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Im nächsten Verfahrensschritt erfolgt das Schrumpfen des Schrumpfschlauches 5 durch Wärmezufuhr. Anschließend wird die Substanz 7 aktiviert, um das Spürgas 8 zu erzeugen. Über Detektionseinheiten 9, wie zum Beispiel Sensoren, wird dann der Konzentrationsanstieg des Spürgases 8 detektiert.
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Das Dichtmittel 6 ist dabei ein Heißkleber. Die Wärmezufuhr zur Schrumpfung des Schrumpfschlauches 5 erfolgt dabei durch Heißluft, damit sich der Schrumpfschlauch 5 zusammenzieht und sich das Dichtmittel 6 innerhalb des Schrumpfschlauches 5 verteilt.
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Das Aktivieren der Substanz 7 erfolgt zum Beispiel während oder nach der Schrumpfung des Schrumpfschlauches 5. Dabei wird innerhalb des Schrumpfschlauches 5 ein leichter Überdruck erzeugt, der bei einer dichten Schrumpfung über die Leitung, also zwischen Litze und Mantel der Leitung 2, 3 entweicht. Weist hingegen die elektrische Verbindungsstelle 4 eine undichte Stelle auf, dann entweicht das erzeugte Spürgas 8 über den Schrumpfschlauch 5 in die Prüfkammer 0. Das Spürgas 8 verbleibt dabei in der abgedichteten Prüfkammer 0.
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Wird eine anschließende Bewertung gegenüber definierten Referenzwerten vorgenommen, dann kann aufgrund der Konzentration des Spürgases 8 in der Prüfkammer 0 eine Aussage über die Dichtigkeit der zu prüfenden elektrischen Verbindungsstelle 4 getroffen werden, wenn das Spürgas 8 über eine Detektionseinheit 9, die zum Beispiel ein Sensor sein kann, detektiert wird. Wird der Schrumpfschlauch 5 geschrumpft und es besteht an der zu prüfenden Verbindungsstelle 4 keine Leckage oder Undichtigkeit, dann entweicht das erzeugte Spürgas 8 durch eine Litze am Leitungsende des Kabels 1. Diese Litze befindet sich, wie in der 1 dargestellt, außerhalb der Prüfkammer 0.
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Die Aktivierung der Substanz 7 erfolgt nach dem Verstreichen einer Zeitdauer t von ungefähr bis zu fünf Sekunden, nach der das Dichtmittel 6, wie das zum Beispiel bei der Verwendung eines Heißklebers der Fall sein kann, abgekühlt ist. Dadurch wird sichergestellt, dass das Dichtmittel 6 ausreichend fest ist und nicht aus dem Schrumpfschlauch 5 herausläuft, während die Substanz 7 durch Wärmezufuhr aktiviert wird.
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Die Aktivierung der Substanz 7 kann alternativ aber auch während der Durchführung des Schrittes der Schrumpfung des Schrumpfschlauches 5 durch Wärmezufuhr erfolgen.
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Die Aktivierung der Substanz 7 erfolgt durch Zuführung von Aktivierungsenergie, wie zum Beispiel durch eine Bestrahlung des Schrumpfschlauches 5 durch Licht, UV-Licht, Mikrowellen oder durch Induktion.
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Insbesondere ist es von Vorteil, wenn der Schrumpfschlauch 5 eine weitere Substanz enthält, die durch die Aktivierung der Substanz 7 das Aussehen des Schrumpfschlauches, zum Beispiel dessen Farbe, also durch einen Farbumschlag, verändert. Auf diese Weise lässt sich nämlich feststellen, dass das erfindungsgemäße Verfahren zur Dichtigkeitsprüfung an dem betreffenden Kabel 1 durchgeführt wurde. Um den obigen Effekt zu erzielen, also dass das Aussehen des Schrumpfschlauches 5 automatisch nach Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens verändert wird, ist erforderlich, dass die weitere Substanz als ein Markierungsmittel ausgebildet ist oder ein solches Mittel enthält. Alternativ kann dieser Farbumschlag des Schrumpfschlauches auch Folge der Reaktion selbst sein, bei der die Substanz 7 zu einem Spürgas 8 umgewandelt wird. In diesem Fall wäre keine weitere Substanz erforderlich.
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Die Substanz 7 zur Erzeugung des Spürgases 8 kann vorzugsweise aus einem Material sein, das zum Beispiel Bestandteile einer stickstoffhaltigen Verbindung enthält, also zum Beispiel NOx-Produkte. Diese Produkte liegen zunächst in einer festen Form vor.
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Wie oben ausgeführt, ist die Substanz 7 zur Erzeugung eines Spürgases 8 bereits im einzuführenden Dichtmittel 6 enthalten. Das Einführen dieser Substanz 7 über das Dichtmittel 6 in den Schrumpfschlauch 5 erfolgt dabei vorzugsweise vor der Durchführung der Schrumpfung des Schrumpfschlauches 5 durch Wärmezufuhr.
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Das Dichtmittel 6 übernimmt also in der vorliegenden Erfindung eine Doppelfunktion. Einerseits dichtet das Dichtmittel 6 die undichte Stelle an der elektrischen Verbindungsstelle 4 ab. Andererseits enthält das Dichtmittel eine Substanz 7 zur Erzeugung eines Spürgases 8, wobei diese Substanz 7 durch einen Aktivierungsvorgang aus dem Dichtmittel 6 extrahiert wird.
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Alternativ enthält der Schrumpfschlauch 5 bereits die Substanz 7 zur Erzeugung eines Spürgases 8. Dazu kann der Schrumpfschlauch 5 an einer dem Kabel 1 zugewandten Innenseite mit dieser Substanz 7 beschichtet sein.
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Wenn der Schrumpfschlauch 5 zum Beispiel durch eine entsprechende Beschichtung seiner Innenseite die Substanz 7 zur Erzeugung eines Spürgases 8 enthält, wäre es auch denkbar, dass die Substanz 7 selbst als ein zusätzliches Dichtmittel wirkt, nachdem die Substanz 7 aktiviert wurde.
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2 zeigt eine schematische Abbildung der Prüfkammer 0 nach 1 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Dichtigkeitsprüfung.
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Die Prüfkammer 0 ist von außen abgedichtet, so dass keine Luft oder andere Gase von außen in die Prüfkammer 0 eindringen oder aus ihr entweichen. Die Prüfkammer 0 beinhaltet einen Abschnitt des Kabels 1. Dieser Abschnitt beinhaltet eine Verbindungstelle 4, an der die beiden Enden der Leitungen 2, 3 des Kabels 1 miteinander verbunden sind. Die Verbindungsstelle 4 wird von einem Schrumpfschlauch 5 umschlossen. Nach Aktivierung der Substanz 7 wird ein Spürgas 8 erzeugt. Ist der Schrumpfschlauch 5 undicht, dann entweicht das Spürgas 8 aus dem Schrumpfschlauch 5 in die Prüfkammer 0. Dort wird es über Detektionseinheiten 9 erfasst. Da die Prüfkammer 0 hermetisch von außen abgedichtet ist, ist ein Entweichen des Spürgases 8 aus der Prüfkammer 0 heraus nicht möglich. Ist hingegen die Verbindungsstelle 4 dicht, dann tritt das erzeugte Spürgas 8 jeweils an den Leitungsenden 2, 3 des Kabels 1 aus und verlässt damit die Prüfkammer 0.
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Bezugszeichenliste
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- 0
- Prüfkammer
- 1
- Kabel
- 2
- Leitung des Kabels
- 3
- Leitung des Kabels
- 4
- Verbindungsstelle
- 5
- Schrumpfschlauch
- 6
- Dichtmittel
- 7
- Substanz
- 8
- Spürgas
- 9
- Detektionseinheit
- 10
- Substanz als Markierungsmittel
- 11, 12
- Leitungsende des Kabels
