DE1515752B2 - Verfahren und vorrichtung zum verloeten der mit einem loetmittel versehenen ueberlappten kanten einer aus einem laengsaufgebrachten band aus einem nichteisenmetall hoher elektrischer leitfaehigkeit bestehenden kabelumhuellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verlöten der mit einem Lötmittel versehenen, überlappten Kanten einer aus einem längsaufgebrachten Band aus einem Nichteisenmetall hoher elektrischer Leitfähigkeit bestehenden Kabelumhüllung unter Einsatz induktiv arbeitender Wärmeerzeuger.

Es ist bekannt (deutsche Auslegeschrift 1 065 493), bei der Herstellung von Kabeln die Verlötung der überlappten Bandkanten einer Kabelumhüllung aus Nichteisenmetall durch induktiv erzeugte Wärme zu bewirken. Hierbei wird die Kabelumhüllung in einem Isolierflüssigkeitsbad selbst induktiv erwärmt. Bei diesem Lötverfahren kann der induktiv arbeitende Wärmeerzeuger wegen der hohen elektrischen Leitfähigkeit der aus einem Nichteisenmetall bestehenden Kabelumhüllung nicht wirtschaftlich eingesetzt werden kann.

Es ist ferner eine Lötvorrichtung bekannt (USA.-Patentschrift 2 797 288), zwischen deren induktiv arbehenden Heizspule und dem längsbewegten Kabel mit der zu verlötenden Kabelumhüllung eine relativ dicke Abschirmung aus Kupfer oder einem anderen Metall hoher Leitfähigkeit vorgesehen ist. Diese Abschirmung soll das Einbrennen von Löchern in die zu verlötende Kabelumhüllung durch überschlagende Lichtbögen vermeiden, damit keine Kühlflüssigkeit eindringt, · während die zur Verlötung erforderliche Wärmeeinwirkung durch das auf die überlappten Kanten der Kabelumhüllung konzentrierte Magnetfeld erzeugt wird.

Ferner ist es bei der induktiven Verlötung der Bandkanten einer Kabelumhüllung bekannt (deutsche Auslegeschrift 1136 757 und britische Patentschrift 632 657), während der Verlötung einen Druck auf die Bandkanten auszuüben bzw. die Wärmeübertragung auf den zu verlötenden Bereich zu konzentrieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lötverfahren für aus Nichteisenmetall bestehende Kabel-Umhüllungen hoher elektrischer Leitfähigkeit anzugeben, das eine wirtschaftliche Einsetzung von induktiven Wärmeerzeugern sowie eine präzise Regelung der Löttemperatur ermöglicht, wie sie bei der Herstellung von umhüllten Kabeln erforderlich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einem Verfahren der eingangs genannten "*· Art die zur Verlötung der Kanten erforderliche Wärmemenge induktiv in einem oder mehreren gut wärmeleitenden, ferromagnetischen Wärmeübertragungskörper(n) erzeugt wird, der/die während des Lötvorgangs in Druckberührung mit den überlappten Kanten steht/stehen und daß die Wärme von diesem/ diesen aus durch Wärmeleitung zur eigentlichen Lötstelle übergeht.

Dadurch wird eine induktive Erwärmung der Kabelumhüllung selbst vermieden, denn die zur Verlötung erforderliche Erwärmung der Kabelumhüllung erfolgt durch den bzw. die induktiv aufgeheizten Wärmeübertragungskörper. Die erfindungsgemäße Verfahrensführung ermöglicht die gewünschte senaue Löttemperaturregelung sowie eine optimale Nutzung der Leistung der Wärmeerzeuger.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird anschließend an Hand der Zeichnungen zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht eines nach dem neuen Verfahren hergestellten Kabels und einer Vorrichtung hierfür,

F i ff. 2 einen Querschnitt längs der Linie 2-2 der Fig. 1,

F i g. 3 eine Ansicht des Wärmeübertragungskörpers der F i g. 2 längs der Linie 3-3 der F i g. 2,

Fig. 4 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des neuen Verfahrens,

F i g. 5 einen Querschnitt längs der Linie 5-5 der Fig. 4.

Gemäß den F i g. 1 bis 3 weist ein Kabel 10 eine Kabelseele 12 auf, die innerhalb einer aus Nichteisenmetall bestehenden Umhüllung 14 eingeschlossen ist. Die Umhüllung ist gewellt und umschließt die Kabslseele mit einer dichten, metallischen Sperrschicht, die den notwendigen Schutz gegen ein Eindringen von Feuchtigkeit u. dgl. in die Kabelseele bietet. Die metallische Umhüllung dient auch ah elektrische Abschirmung, die eine Wechselwirkung zwischen benachbarten Kabeln verhindert. Um dem Kabel die gewünschte Biegsamkeit zu verleihen, ist die Umhüllung 14 gewellt.

Die Umhüllung 14 wird von einer üblichen, an sich be'kannten Ziehform um die Kabelseele 12 herumgebogen, wobei die Kabelseele in der Umhüllung 14 eingeschlossen wird. Das die Umhüllung 14 bildende Band hat eine solche Breite, daß sich seine Kanten überlappen. Zwischen den überlappten Kanten wird ein bandförmiges Lötmittel 16 eingeführt, wobei durch Schmelzen des Lötmittels und Zusammendrücken der Kanten die sich überlappenden Kanten zu einem ununterbrochenen, dichten Saum zusammengelötet werden.

Das verwendete Lötmittel ist zweckmäßigerweise bis zu Temperaturen von etwa 180° C fest, bei Temperaturen zwischen 180 und 260° C klebrig und oberhalb etwa 260° C flüssig.

Das Kabel 10 wird in Pfeilrichtung 17 unter mehreren schuhförmigen Wärmeübertragungskörpern 18 bis 28 hindurchgezogen. Die Wärmeübertragungskörper weisen eine Arbeitsfläche 30 auf, die sich etwa dem Außenumfang des Kabels 10 anpaßt. Um einen Abrieb der Arbeitsfläche zu vermeiden, kann sie mit einer harten Verkleidung, z. B. Stellit, bedeckt und mit einem temperaturbeständigen Schmiermittel, z. B. Graphit, geschmiert sein. Alle schuhförmigen Wärmeübertragungskörper werden von je einer Halterungsvorrichtung 32 aus einem harten, elektrisch nichtleitenden Keramikmaterial oder aus einer Asbest-Kitt-Verbindung, z. B. Transit, getragen. Die gesamte, aus der Halterungsvorrichtung und dem Wärmeübertragungskörper bestehende Anordnung wird durch eine Druckfeder 34 in einem innigen Kontakt mit dem Kabel gehalten. Die Druckfeder 34 ist innerhalb eines Halters 36 eingeschlossen, der an einem starren Arm 38 angebracht ist. Der Federdruck wird über eine Stange 40 übertragen, die mit der Oberseite der Halterungsvorrichtung 32 durch einen Stift 42 verbunden ist. Der Federdruck ist für den gewünschten Anwendungszweck mit einer Einstellschraube 46 über ein Handrad 48 derart einstellbar, daß der notwendige Auflagedruck auf den überlappten Kanten der Umhüllung zustande kommt.

Durch die Halterungsvorrichtung 32 geht eine Ar-

beitsspule 50 hindurch, die von einem Hochfrequenzgenerator 52 erregt wird, der ein elektromagnetisches Hochfrequenzfeld von etwa 400 kHz erzeugt, das mit dem schuhförmigen Wärmeübertragungskörper 18 aus Stahl eng gekoppelt ist. Das Hochfrequenzfeld induziert innerhalb des Wärmeübertragungskörpers elektrische Ströme und erwärmt diesen schnellstens auf eine einstellbare Temperatur, z. B. im Bereich von 540 bis 760° C. Eine volle Schleife der Arbeitsspule 50 kann verwendet werden, um die Spule am Generator zu erden und Anschlüsse für eine Wasserleitung durch die Spule herzustellen, wenn eine Kühlung notwendig ist. Andererseits kann die Arbeitsspule am Wärmeübertragungskörper geerdet sein. In allen Fällen werden die Wärmeübertragungskörper vorzugsweise einzeln geerdet, um eine Funkenbildung zwischen denselben zu vermeiden.

Die erwärmten schuhf örmigen Wärmeübertragungskörper drücken gegen die überlappten Kanten und übertragen die Wärme auf diese, wobei sie gleichzeitig das Lötmittel bis zum Schmelzpunkt erwärmen und den mechanischen Druck ausüben, der zur Gewährleistung eines guten Kontaktes zwischen der Umhüllung, dem Lötmittel und der Umhüllung notwendig ist. Der mechanische Druck wird während der Kühlung des Lötmittels zur Herbeiführung einer festen und dichten Bindung zwischen den überlappenden Kanten der Umhüllung aufrechterhalten.

Da das Kabel bei einer wirtschaftlichen Fertigung mit einer Geschwindigkeit in der Größenordnung von 24 bis 31 m/min weiterbefördert werden muß, muß die Wärmeübertragung auf die überlappten Kanten derart eingestellt sein, daß das Lötmittel richtig schmilzt, wobei eine Beschädigung der Umhüllung durch eine zu hohe Temperatur zu vermeiden ist. Wenn z. B. sechs Wärmeübertragungskörper angewendet werden, erwärmen die beiden ersten bloß das Lösungsmittel, ohne daß die Temperatur erreicht wird, bei der das Lösungsmittel schmilzt oder sogar pastenförmig wird. Die Wärmeübertragungskörper 18 und 20 können daher auf eine Temperatur in der Größenordnung von 540° C erwärmt werden. Hierdurch kommt der notwendige Wärmeübergang zum Lötmittel 16 über die obere Kante 54 der Umhüllung zustande. Versuche, das Lötmittel bei großen Beförderungsgeschwindigkeiten des Kabels unmittelbar durch den ersten oder die ersten Wärmeübertragungskörper auf den Schmelzpunkt zu bringen, führen zu einer Verbrennung der oberen Kante 54 der Umhüllung. Die nächsten Wärmeübertragungskörper, z. B. 22 und 24, setzen die Erwärmung der zu verlötenden Kanten 54, 154 fort, bis das Lötmittel seinen pastenförmigen Zustand erreicht. Die am Ende befindlichen Wärmeübertragungskörper 26 und 28 erwärmen die Kanten 54,154 auf etwa 600° C, wobei das Lötmittel schmilzt. Die Wärmeübertragungskörper halten den Druck aufrecht, der zur Herstellung eines innigen Kontaktes zwischen den überlappten Kanten der Umhüllung mit dem dazwischen liegenden, geschmolzenen Lötmittel notwendig ist. Um die Lötmittelverbindune; zwischen den überlappten Kanten 54, 154 abzukühlen, ist ein Kühlkörper 58 vorgesehen, der vorzugsweise durch Wasser gekühlt wird, um eine Beschädigung des Körpers durch die fortgesetzte Erwärmung von den verlöteten Kanten 54, 154 aus zu vermeiden. Außerdem werden vorzugsweise Wasserdüsen 64 vorgesehen, um die Temperatur an der Lötstelle weiter unter diejenige Temperatur abzukühlen, bei der das Lötmittel fest wird. Es ist überaus wichtig, daß der Druck während der Kühlung aufrechterhalten wird, um eine Blasenbildung im Bereich der überlappten Kanten zu verhindern, durch die die Einheitlichkeit der Umhüllung zerstört wird. Der Druck muß sorgfältig beibehalten werden, um ein Auspressen des gesamten geschmolzenen Lötmittels zwischen den überlappten Kanten heraus

ίο zu verhindern. Zusätzliche Kühlkörper können vorgesehen sein, wenn die äußeren Umstände es erfordern.

Obige Vorrichtung erlaubt demzufolge die Verlötung der überlappten Kanten einer ununterbrochenen Umhüllung aus einem Nichteisenmetall, die die Kabelseele einschließt. Die Verwendung von Hochfrequenzenergie erlaubt ferner eine ziemlich genaue Steuerung der Temperatur aller Körper, damit der maximale Temperaturgradient quer zu den überlappten Kanten zustande kommt, ohne daß die maximale Temperatur überschritten wird, die für das Material an der Lötstelle noch zulässig ist. Darüber hinaus ist die Kopplung zwischen der Arbeitsspule und dem Wärmeübertragungskörper sehr eng, so daß die Hochfrequenzenergie voll ausgenutzt wird.

Wenn auch im Ausführungsbeispiel sechs Wärmeübertragungskörper gewählt sind, so hängt die Zahl derselben doch von der Kabelgeschwindigkeit und vom Kabeldurchmesser ab. Im allgemeinen beträgt die Zahl der Wärmeübertragungskörper sechs bis neun.

In den F i g. 4 und 5 ist eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des neuen Verfahrens zu sehen. Das Kabel 10 ist innerhalb der gewellten, aus Nichteisenmetall bestehenden Umhüllung 14 eingeschlossen, in deren überlappenden Kanten das bandförmige Lötmittel 16 eingelegt ist. Das Kabel wird über mehrere Schuhe 62 zugeführt, die aus Glas mit einer Zusammensetzung hergestellt sind, die die für den Anwendungszweck erforderliche mechanische Festigkeit aufweist.

Die Schuh-Halterungsvorrichtungen 32 und ihre Befestigung stimmen mit derjenigen nach Fig. 1 überein.

Eine Vorratsrolle 66 aus einem gewellten Stahl-

^ blechband 63 ist am Eingang zu mehreren Schuhen 62 gelagert. Das Stahlblechband ist in derselben Weise wie die Umhüllung gewellt, so daß sich das Stahlblechband mit der Umhüllung deckt.

Das Stahlblechband wird über den überlappten Kanten der Umhüllung eingeführt und läuft mit dem Kabel 10 unter den Schuhen 62 entlang. Die Arbeitsspule 50 erzeugt ein Hochfrequenzfeld, das das Stahlblechband erhitzt. Die Schuhe 62 halten einen engen Kontakt zwischen dem erwärmten Stahlblechband und den überlappten Kanten bei, um diese und das Lötmittel zu erwärmen, bis letzteres schmilzt.

Der Druck wird beibehalten, und die Lötstelle wird von dem oder den Kühlkörpern 58 gekühlt, um das Lötmittel zu verfestigen. An dieser Stelle kann das Stahlblechband durch die Vorratsrolle 68 vom Kabel abgenommen werden. Führungsrollen 70 sind vorzugsweise vorgesehen, um das Stahlblechband in die richtige Lage zu bringen und zu führen, wenn es auf

das Kabel aufgebracht und von diesem entfernt wird. Auf diese Weise ist ein laufender Wärmeübertragungskörper geschaffen, der sich mit dem Kabel zur Erwärmung des Lötmittels bewegt.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Verlöten der mit einem Lötmittel versehenen, überlappten Kanten einer aus einem längsaufgebrachten Band aus einem Nichteisenmetall hoher elektrischer Leitfähigkeit bestehenden Kabelumhüllung unter Einsatz induktiv arbeitender Wärmeerzeuger, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Verlötung der Kanten erforderliche Wärmemenge induktiv in einem oder mehreren gut wärmeleitenden, ferromagnetischen Wärmeübertragungskörper(n) (18, 20, 22 usw.) erzeugt wird, der/die während des Lötvorganges in Druckberührung mit den überlappten Kanten steht/stehen und daß die Wärme von diesem/diesen aus durch Wärmeleitung zur eigentlichen Lötstelle übergeht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu verlötenden Bandkanten (54, 154) des Kabels (10) an dem oder den stillstehenden, induktiv erwärmten Wärmeübertragungskörpern (18, 20, 22) entlanggeführt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an die zu verlötenden Bandkanten (54, 154) des Kabels (10) ein sich mit dem Kabel (10) bewegendes, von einem stillstehenden HF-Generator (52) induktiv erwärmtes Stahloder Stahlblechband (63) als Wärmeübertragungskörper angelegt wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an ihr in Laufrichtung des mit der zu verlötenden Umhüllung (14) versehenen Kabels (10) eine Reihe von unter der Einwirkung von Druckfedern (34) stehenden, nichtmetallischen Halterungsvorrichtungen (32) vorgesehen ist, daß jede dieser Halterungsvorrichtungen (32) eine mit einem HF-Generator (52) in Verbindung stehende Arbeitsspule (50) trägt sowie an ihrer dem Kabel (10) zugewandten Seite einen den Außenumfang des Kabels (10) angepaßten, an den überlappten Kanten (54, 154) der zu verlötenden Umhüllung (14) anliegenden, schuhförmigen Wärmeübertragungskörper (18, 20, 22 usw.).

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an ihr in Laufrichtung des mit der zu verlötenden Umhüllung (14) versehenen Kabels (10) eine Reihe von unter der Einwirkung von Druckfedern (34) stehenden, nichtmetallischen Halterungsvorrichtungen (32) vorgesehen ist, daß jede dieser Halterungsvorrichtungen (32) eine mit einem HF-Generator (52) in Verbindung stehende Arbeitsspule (50) trägt sowie an ihrer dem Kabel (10) zugewandten Seite (30) einen dem Außenumfang des Kabels (10) angepaßten, nichtmetallischen, gut abriebfesten Schuh (62) und daß ein als Wärmeübertragungskörper zwischen dem Schuh (62) und Kabel (10) dienendes Stahlblechband (63) mit dem Kabel (10) im Bereich der Verlötung läuft.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen