DE1729315A1

DE1729315A1 - Vorrichtung zum Extrudieren von Wendeln auf elektrischen Leitern

Info

Publication number: DE1729315A1
Application number: DE19671729315
Authority: DE
Inventors: Nevin John Joseph
Original assignee: Phelps Dodge Copper Products Corp
Current assignee: Phelps Dodge Copper Products Corp
Priority date: 1966-09-28
Filing date: 1967-09-20
Publication date: 1972-03-02
Also published as: ES345450A1; US3411182A; AT283482B; FI47820C; SE336459B; DE1729315B2; CH468251A; NL149424B; FI47820B; NL6712871A; BE704063A; DK119117B; GB1150517A; GR34665B

Description

DR. BERG DlrL.-iNG. STAPF

PATENTANWÄLTE 8 MÜNCHEN 2, H 1 LBLESTRASSE 2O I / Z <J O Ib

Dr. Berg Dipl.-Ing. Slapf, 8 München 2, Hllblestrafle 20

Vl/Kr 16

Ihr Zeichen Unser Zeichen Datum Λ Q · . _tnrM

P 1729 315.1-16
Neue Unterlagen

Anwaltsakten Nr, 16 600

Phelps Dodge Copper Produots Corporation New York , N.Y. / USA

" Vorrichtung zum Extrudieren von Wendeln auf elektrischen

Leitern"

Die Erfindung betrifft eine Extrudiervorrichtung, insbesondere eine Vorrichtung zum Extrudieren einer Wendel rund um und über die Länge eines elektrischen Leiters, Ein Leiter, auf dem eine Wendel gemäß der Erfindung ausgebildet ist,

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Neue Unteriagen (Art7f1Ab*2Nr.lSiito3<l··Änderung··,v.4.9.1907)

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dient als ein Teil eines elektrischen Kabels, wie eines Koaxialkabels, in dem die Wendel zum Halten des Leiters in einem konzentrischen Abstand von einem ihn umgebenden äußeren Leiter bestimmt ist.

Bisher sind solche Wendeln auf Leitern mit Hilfe von zwei konstruktionsmäßig unabhängigen, aber funktionell zusammenwirkenden Elementen, einem stationären und einem drehbaren, ™ geformt worden, die zusammen die Extrusionsdüse bilden. Um eine genaue Konzentrizität und Gleichmäßigkeit der so geformten Wendel zu gewährleisten, muß eine vollkommene Ausrichtung der beiden Düsenelemente erzielt und aufrechterhalten werden, was schwer, falls nicht unmöglich und zumindest zeitraubend ist. Eine Abänderung der Wendel, z.B. in ihrer Breite oder in ihrem Querschnitt erfordert das Auswechseln eines oder beider Elemente und somit eine Neuausrichtung dieser Elemente.

Eine zweite bekannte Ausführung einer Vorrichtung zum Formen einer Wendel um einen elektrischen leiter umfaßt eine drehbare Düse, die einen Hohlraum in der Form einer Spirale hat, durch den der elektrische Leiter hindurchläuft. Neben der Notwendigkeit, den Leiter genau innerhalb des Hohlraumes auszurichten, hängt die Gleichmäßigkeit der geformten Wendel von der Genauigkeit ab, mit der der Düsenhohlraum bearbeitet ist. Ferner ist es notwendig, eine separate Düse

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für jede gewünschte Steigmng der Wendel vorzusehen.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung zum Formen einer gleichmäßigen Yfendel um ein zylindrisches Element, wie einen elektrischen Leiter, zu schaffen, in dem sich die Extruderdüse in bezug auf das Element selbst zentriert.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Extrudiervorrichtung, die so konstruiert und angeordnet ist, daß sie eine Veränderung der Steigung der Wendel ohne Wechsel der Extrusionsdüse gestattet.

Um diese Aufgabe zu erfüllen, umfaßt die Erfindung eine Extrusionsvorrichtung, die eine Speiseeinrichtung zum Lenken eines plastizierten Harzmaterials unter Druck zu einer Extrusionsdüse besitzt. Die Extrusionsdüse ist mit einer Hauptöffnung versehen, die zur Aufnahme des hindurchtretenden Leiters, auf dem die Wendel geformt werden soll, ausgeführt ist. Die Hauptöffnung wird von einer sich von ihm radia}. nach aussen erstreckenden Nebenöffnung angeschnitten, durch die das Harzmaterial extrudiert wird. Diese Nebenöffnung hat zumindest an der Stelle, wo sie in das Austrittsende der Düse mündet, die Form des gewünschten Querschnittes der Wendel, vorzugsweise rechteckig, wobei ihr in radialer Richtung am weitesten nach außen reichender Teil

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kurz vor dem Außenumfang der Düse endet, so daß die Nebenöffnung vollkommen innerhalb der Düse ist und durch diese begrenzt ist. Die Extrusionsdüse ist in einem Düsenhalter befestigt, der drehbar um den Leiter in der Hauptöffnung montiert ist, und es ist eine Antriebeeinrichtung vorgesehen, um den Düsenhalter und somit die Extrusionsdüse zu drehen.

Der Leiter wird kontinuierlich in der Längsrichtung durch eine geeignete Transporteinrichtung in die Extrueionsdüse und durch ihre Hauptöffnung vorgeschoben. Um die Wendel um den Leiter zu formen, wird das Harzmaterial durch die Nebenöffnung extrudiert, wobei die Extrusionsdüse während der längsweisen Bewegung des Leiters gedreht wird. Die Steigung der erzeugten Wendel wird durch die Drehgeschwindigkeit der Düse in bezug auf die lineare Geschwindigkeit bestimmt, mit der die Transporteinrichtung den Leiter durch die Düse hindurchzieht. Die Steigung kann nach Wunsch durch die Veränderung des Verhältnisses dieser beiden Geschwindigkeiten verändert werden. Da der Leiter so geführt wird, daß seine Zentralachse mit der der Hauptöffnung der Düse übereinstimmt, und da die Nebenöffnung vollkommen durch die Düse begrenzt ist, ist die Wendel mit der Leiterachse konzentrisch und durchweg gleichmäßig.

In den Zeichnungen zeigt*

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Fig. 1 eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht eines elektrischen Koaxialkabels mit einer Wendel, hergestellt durch die Vorrichtung nach der Erfindung.

Pig. 2 eine schematische Darstellung der Hauptteile der Vorrichtung, einschließlich der Steuerkreise.

Fig. 3 einen vertikalen Längsschnitt durch die Vorrichtung. Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 in £ⁿig. 3.

Figo 1 zeigt ein elektrisches Koaxialkabel 8 mit Luftraumisolierung mit einem elektrischen Leiter 10, der eine von ihm radial abstehende Wendel 12 aufweist, die durch die Vorrichtung nach der Erfindung hergestellt wurde. Bie Wendel dient als dielektrische Stütze, um den Innenieiter 10 konzentrisch innerhalb eines Außenleiter 14 zu halten.

Der Ausdruck "Leiter", wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf einen elektrischen Leiter aua einem herkömmlichen Material mit hoher Leitfähigkeit, wie Kupfer oder Aluminium.

Die in Fig. 2 gezeigte Vorrichtung besitzt eine Ab Laufspule 18, die auf einer herkömmlichen Einrichtung, wLe Achse 20, drehbar befestigt Lab, die eine freie Drehung der Spule erlaubt, wenn der Leiter durch einen geeigneten,

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nachstehend beschriebenen Transportmechanismus gezogen wird.

Der elektrische Leiter 10 wird durch einen Extrusionsmechanismus, in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen bezeichnet, geführt, in dem die Wendel 12 auf den Leiter extrudiert wird. Der Leiter mit der Wendel wird dann durch einen Kühlmechanismus, wie einen Wassertrog 24 geführt, in dem die Wendel den endgültigen festen Zustand erlangt. P Ein Transportmechanismus 26 herkömmlicher Art, wie eine Zugwinde, ist zum Abziehen des Leiters von der Spule 18 und zur Zuführung des Leiters mit der Wendel auf eine Auflaufspule 28 vorgesehen.

Damit die Wendel 12 eine gleichmäßige Steigung aufv/eist, ist eine Koordinierungs-Geschwindigkeitssteuerung 30 vorgesehen, die die Geschwindigkeit des Transportmechanismus 26 und der Extrusionsvorrichtung 22 steuert. Die Steuerung 30 ist von bekannter Ausführung, die auf jede Zu- oder Abnahme der einen Geschwindigkeit anspricht und eine entsprechende Veränderung der anderen Geschwindigkeit bewirkt, so daß die relativen Geschwindigkeiten im wesentlichen konstant gehalten werden. Gewünschtenfalls Kann jedoch die Steuerung 30 so eingestellt werden, daß sie ein anderes Verhältnis der Geschwindigkeiten aufrecht hält, wodurch eine gleichmäßige Wendel mit einer anderen Steigung erzeugt wird. Diese Einstellung kann automatisch ge-

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maß einem vorbestimmten Programm bewirkt werden, wenn es verlangt wird, die Steigung der Wendel von Zeit zu Zeit während eines kontinuierlichen Betriebes zu ändern.

Fig. 3 und 4 zeigen in Einzelheiten die Bxtrusionsvorrichtung, die die Wendel 12 formt. Die Vorrichtung umfaßt einen Block 32, der ein zylindrisches Glied 33 enthält und mit ihm einen ringförmigen Hohlraum 34 für die Aufnahme des zu extrudierenden plastizierten Harzmaterials bildet. Es kann jedes herkömmliehe, nichtleitende, thermoplastische oder thermostatoplastische Material verwendet werden. Das Material wird durch eine übliche Fördervorrichtung, wie eine Förderschnecke 36, zugeführt, die das Material durch den Hohlraum 34 in das anschließende Eintrittsende einer Extrusionsdüse 38 preßt.

In der Düse 38 ist eine zentrale Öffnung 40 ausgebildet, die wie gezeigt, den Leiter 10 mit einem engen Gleitsitz aufnimmt. Diese zentrale Öffnung wird von einer vorzugsweise rechteckigen Hebenöffnung 42 angeschnitten, die sich von der zentralen Öffnung radial nach auswärts erstreckt und durch die das Harzmaterial extrudiert wird. Die Radialabmessung der Nebenöffnung 42 ist etwas größer als die gewünschte Höhe der Wendel, um die Schrumpfung beim Abkühlen und Erstarren der Wendel 12 zu berücksichtigen. Die

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Extrusionsdüse 38 ist innerhalb eines Düsenhalters 44 befestigt und zum Drehen mit diesem ausgeführt, wie vermittels eines Keils 45. Der Düsenhalter 44 ist in einem Hohlraum 46 angeordnet, der in einer Verlängerung des feststehenden Blocks 32 ausgebildet ist, und ist darin in Lagern 48 drehbar gelagert.

Um den Düsenhalter und der Extrusionsdüse 38 eine Drehbewegung zu verleihen, ist ein Triebrad 50 auf dem Düsenträger mit Hilfe eines herkömmlichen Mittels, wie mit Schrauben 52, befestigt. Das Triebrad ist zum Antrieb durch einen Regelmotor 53 über eine geeignete Kupplung 54 ausgeführt.

Der elektrische Leiter 10 wird durch eine innerhalb des zylindrischen Gliedes 33 zentral angeordnete Führung 56 zugeführt und tritt aus dieser Führung durch die zentrale öffnung 40 in die Extrusionsdüse 38 ein. Die Düse 38 hat einen sich von ihrem Eintrittsende zu ihrem Austrittsende verjüngenden konischen Hohlraum 39t der einen Einlaß zu ) den Öffnungen 40 und 42 bildet. Die Führung 56 hat ein sich ähnlich verjüngendes Ende 57» das in dem Düsenhohlraum in einem Abstand von der Düse angeordnet ist, so daß das zu extrudierende Material von dem ringförmigen Durchlaß um das Ende der Führung 57 und von dort durch die Nebenöffnung 42 gepreßt wird.

Beim Formen der Wendel 12 wird der Leiter 10 längsweise

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durch die Extrusionsdüse 38 mit Hilfe des Transportrnechanismus 26 gezogen. Gleichzeitig wird das Harzmaterial durch die Schnecke 36 in die Extrusionsdüse 38 gespeist und durch die llebenöffnung 42 in Form einer radialen Y/endel extrudiert, deren Innenkante in Berührung mit dem Leiter steht, da diese ITebenöffnung die Hauptöffnung 40, durch die der Leiter hindurchläuft, anschneidet_o Zu gleicher Zeit wird die Extrusionsdüse 38 durch den Regelmotor 53 rotiert, wodurch eine gleichmäßige extrudierte Wendel 12 geformt wird, die sich spiralförmig um den Leiter 10 über seine Länge windet. Der Abstand zwischen den Windungen der Wendel, doho die Steigung der Wendel wird durch die Geschwindigkeit, mit der der Leiter 10 durch die Düse 38 bewegt wird und durch die Drehgeschwindigkeit der Düse bestimmt. Bei gleichbleibender Geschwindigkeit dor Leiterbewegung führt eine Erhöhung der Drehgeschwindigkeit der Düse zur Verringerung der Steigung der Wendel. Umgekehrt, bei gleichbleibender Drehgeschwindigkeit der Düse bewirkt eine Geschwiridigkeitssteigerung der Leiberbßwegung eine Vergrösserun,^!i der V/ende la Ue igung. Dementsprechend kann die Koordinierungü-GoscliwLndi.i'kt'Ltüatauervorrichtung ?0 zuv Erzielung je.liu' gewiirmchbim Stuigung programmiert warden, Indem einfach dia vuliitLvan LieuιύινιLud I^knitun den l'runijporfcmoch-iinifjnuij -Ιΰ itad dun Uu tors b'S v^rs tt.'LLt, Wünlüti, K;j ist auch no tv/eiiiLi./;, «lLf.j iruuchv/LulLgk^ i t aet- i.lui,t;rL/iI /,ufuhr :;u üt'iUfirn., um «ίη-ο gL^ichmäiiLgu V/n.h; Ui ic.\:a u u:h;:tv.u ·

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stellen. Wenn z.B. die Geschwindigkeit der Leiterbewegung oder der Düsendrehung erheblich verringert wird, so muß auch die Drehgeschwindigkeit der Förderschnecke 36 ähnlich gesenkt werden, um eine übermässige Geschwindigkeit der Materialzufuhr zu der Extrusions-Nebenöffnung 42 zu vermeiden. Die Geschwindigkeit der Förderschnecke 36 ist mit dem Betrieb des Transportmechanismus 26 und des Regelmotors 53 mit Hilfe der Geschwindigkeitssteuerung 30 koordiniert.

Durch bloße Veränderung der Querschnittsform der Extrusions-Nebenöffnung 42 kann jede gewünschte Wendelform erzielt werden. Dies wird einfach durch die Entfernung des Düsenhalters 44 aus dem Block 32 und durch Ersetzen der Extrusionsdüse 38 durch eine passende Düse durchgeführt. Die aus der Düse und dem Träger bestehende Baugruppe wird dann wieder in den Hohlraum 46 eingelegt.

Manchmal kann es erwünscht sein, die Wende}, gleichzeitig mit einem darunter liegenden dünnen Film aus dem gleichen Material zu extrudieren, der den Leiter vollkommen umgibt und von dem die Wendel hervorsteht. In solchen Fällen v/ird die Hauptöffnung der Düse mit, einem Durchmesser ausgeführt, der den Lei. terdurohmeaser um die doppelte gewünschte Filmdicke übersteigt, Sonst ist der Durchmesser der Hauptöffnung im woseubLicheri der gleiche wie der des Leiters. .

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BAD OWGINAL

Wie aus Fig. 3 und 4 zu ersehen ist, wird die Extrusion durch die Nebenöffnung 42 bewirkt, die sich radial nach außen von der Hauptöffnung 40 erstreckt, aber kurz vor dem Außenumfang der Düse 38 endet, so daß die Extrusions-Nebenöffnung 42 zur Gänze durch die Düse und den durch die Hauptöffnung hindurchlaufenden Leiter 10 begrenzt ist. Es ist daher nicht notwendig, die Extrusionsdüse 38 mit irgendeinem anderen Element der Vorrichtung zu zentrieren, um eine gleichmässige Wnedel 12 zu formen, die mit dem Leiter 10 vollkommen konzentrisch ist. Diese Konzentrizität wird einfach dadurch sichergestellt, daß eine seitliche Bewegung des Leiters in bezug auf die Hauptöffnung 40 verhindert wird. Eine solche Bewegung wird durch einen engen Gleitsitz des Leiters in der Öffnung oder, falls auch der erwähnte dünne Film extrudiert werden soll, durch die Zentrierwirkung des Harzmaterials vermieden, wenn dieses durch den den Leiter umgebenden konischen Hohlraum 39 gepreßt wird. Mit anderen \7orten, die vorliegende Vorrichtung ist vollkommen selbstzentrierend, um die Wendel konzentrisch mit dem Leiter zu halten. Darüber hinaus wird die Wendel ohne die Notwendigkeit der Verwendung eines wendeiförmigen Düsenhohlraumes geformt, der eine genaue und schwierige Bearbeitung erfordert und die Wendel auf eine vorbestimmte Steigung beschränkt.

Das durch die Förderschnecke 36 gespeiste Extrusionsmaterial

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kann irgendeines der Polyofine sein, mit oder ohne Quer-Mndung, wie Polyäthylen, Polysulfon oder dergleichen. Die Kühlvorrichtung 24 dient der Erstarrung des extrudierten Materials, ehe es mit dem Traneportmechanismus 26 in Eingriff gebracht wird, der den Leiter aus der Extrusionsdüse zieht.

Patentansprüche: - 13 -

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Claims

Patentansprüche :

1.) Vorrichtung zum Extrudieren einer Wendel um und längs eines zylindrischen Körpers, wie z.B. eines elektrischen Leiters, mit einer Extrusionsdüse, einer Transporteinrichtung zum Fördern des Leiters durch die Düse, einer Antriebseinrichtung zum Drehen des Düsenkopfes um den Leiter und einer Einrichtung mit einer Förderschraube zum Zuführen eines plastizierten Materials unter Druck zu der Düse in allen ihren Drehlagen, wobei der Düsenkopf mit einer zentralen Öffnung zum Durchtritt des Leiters und mit einer Nebenöffnung versehen ist, die in das Austrittsende der Düse mündet und durch welche das plastizierte Material extrudiert wird, wobei die Nebenöffnung sich bis in die Nähe des Außenumfanges des Düsenkopfes erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (26) zum Zuführen des plastizierten Materials einen Block (32) mit einem zylindrischen Kern (33) umfaßt und dieser mit einem Einsatz (56) zum Zuführen des Leiters zum drehbaren Düsenkopf (38) versehen ist, wobei zwischen einem Teil des Kornes (33) und dem Block (32) ein ringförmiger Hohlraum (34) ausgebildet und diesem ein konischer Hohlraum (39) angeschlossen ist, welcher mit einem sich gegen die zentrale Öffnung (40) verjüngenden Abschnitt versehen ist, daß ferner der Leiter (10) durch beide Hohlräume zenfcrisch hindurchgeführt und der

-14-Neue Unterlagen (Art 7 SI Ab·. 2 Nr. l Satz 3 4m Änderunfleg«·. v. 4.9.196?)

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konische Hohlraum (:39) zum Zentrieren des Leiters (10) gegenüber der zentralen Öffnung heranziehbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Öffnung (40) gegenüber dem Leiter (10) mit einem engen Gleitsitz bemessen ist, zur Erzeugung einer unmittelbar an dem blanken Leiter haftenden Wendel (12).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die zentrale Öffnung (40) gegenüber dem Leiter (10) mit einem Spiel bemessen ist, zur Erzeugung eines fortlaufenden Filmes aus plastiziertem Material auf dem Leiter zwischen den Windungen der Wendel (12).

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Transporteinrichtung zum Fördern des Leiters durch die Düse und der Antriebseinrichtung (53,54) des Düsenkopfes (38) eine Geschwindigkeitssteuereinrichtung (30) zugeordnet ist, zur Aufrechterhaltung einer vorbestimmten Steigung der Wendel (12) in Abhängigkeit von dem Verhältnis der Drehgeschwindigkeit des Düsenkopfes (38) und der Fördergeschwindigkeit des Leiters durch die Düse.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4j dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeitssteuereinrichtung (30) der Förder-

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schraube (36) der Einrichtung zum Zuführen des plastizierten Materials zugeordnet ist, zur Veränderung von dessen Zufuhrgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit des Düsenkopfes (38) und der Fördergeschwindigkeit des Leiters durch die Düse.

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