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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Vorschädigen einer Verbund-Schirmfolie. Zur weiteren Steigerung der Schirmwirkung vorzugsweise bei Hochvoltleitungen wird das Geflecht von elektrischen Leitungen häufig mit einer Wicklung einer Verbund-Schirmfolie, bestehend aus einer Plastomer-Metall Verbindung, ergänzt. Die Erfindung umfasst eine Vorrichtung zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wechselfeldes, eine Positionierungseinheit, welche einen Leitungsbereich, innerhalb dessen die Verbund-Schirmfolie abisoliert werden soll, im Wechselfeld derart positioniert, dass sich die metallischen Anteile in der Verbund-Schirmfolie erwärmen und dadurch die thermoplastischen Anteile der Verbund-Schirmfolie durch die Wärmeaufnahme plastifizieren und somit eine lokale Vorschädigung der Verbund-Schirmfolie in einem definierten Bereich herbeigeführt wird. Ferner betrifft die Erfindung eine Entfernungseinrichtung zum Entfernen der äußeren Isolierung vom Leitungsbereich zusammen mit der Verbund-Schirmfolie.
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Hintergrund und Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen einer Schwachstelle in einer Verbund-Schirmfolie aus einer thermoplastischen und einer metallischen Verbund-Schirmfolie, welche das Schirmgeflecht einer Leitung umgibt, sowie der Entfernung der Verbund-Schirmfolie.
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Geschirmte Leitungen finden ihren Einsatz etwa im Antriebsstrang und verbinden beispielsweise einen Elektromotor mit der Leistungselektronik oder dem Leistungsverteiler. Zur weiteren Steigerung der Schirmwirkung, vorzugsweise bei HV-Leitungen, wird das Schirmgeflecht häufig mit einer Verbund-Schirmfolien, vorzugsweise bestehend aus einem Sandwichaufbau einer Aluminiumfolie mit thermoplastischen PET-Anteilen, kombiniert. Üblicherweise ist diese Verbund-Schirmfolie sehr dünn und reißfest und lässt sich nur schwer entfernen. Deshalb verbleibt die Verbund-Schirmfolie beim Abisolieren des Außenmantels elektrischer Leitungen oft auf dem Geflecht, und Folgeprozesse können nicht ohne Nacharbeiten und dem damit verbundenen zusätzlichen Zeitaufwand ausgeführt werden.
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Ferner ist beispielsweise die Schädigung der Verbund-Schirmfolie durch schneidende Bearbeitungsprozesse problematisch, da jegliche Verletzungen des Schirmgeflechtes unzulässig und damit unbedingt zu vermeiden sind. Auch die Verwendung eines Lasers führt nicht zu uneingeschränkt positiven Ergebnissen, da insbesondere bei kleinen Durchmessern Probleme durch die Abschattung der Leitung an der dem Laser abgewandten Seite des Kabels auftreten. Ferner kann bei der Verwendung von Lasern leicht eine Verschmutzung von zu Laseranwendungen gehörende Optiken vorkommen. Weiterhin handelt es sich bei der Laserbearbeitung um ein Bearbeitung, welche neben der Kostenintensität auch erhöhte Ansprüche an die Arbeitssicherheit stellt.
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Zusammenfassung der der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erzeugen einer Schwachstelle in einer Verbund-Schirmfolie mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass Wärme lokal konzentriert in den metallischen Anteilen im Schichtaufbaubau einer geschirmten Leitung erzeugt werden kann, so dass durch Wechselwirkung die thermoplastischen Anteile der Verbund-Schirmfolie erhitzt werden. Als Wärmequelle dient dabei ein elektromagnetisches Wechselfeld, in welchem die geschirmte Leitung angeordnet wird. Das Erhitzen der Verbund-Schirmfolie führt zu einer Schädigung der thermoplastischen Schicht derselben. Dies kann für den weiteren Bearbeitungsprozess genutzt werden, denn es wird durch die partielle Schwächung eine Sollbruchstelle in der Verbund-Schirmfolie erzeugt. Die Verbund-Schirmfolie reißt im folgenden Abisolierprozess an der vorgeschädigten Stelle, wenn die äußere Isolation abisoliert wird, und löste sich von dem darunterliegenden Schirmgeflecht. Sie kann somit zusammen mit der äußeren Isolierung in einem nächsten Schritt entfernt werden. Besonders bevorzugt kann erfindungsgemäß eine saubere Abrisskante am gesamten Umfang der Verbund-Schirmfolie erreicht werden, da die Wärmeübertragung vom Schirmgeflecht auf die Thermoplaste der Verbund-Schirmfolie gleichmäßig entlang des Umfangs auftritt und präzise steuerbar ist. Dabei ist die erfindungsgemäße Vorrichtung klein bauend und kompakt, so dass sie problemlos in andere Maschinen, insbesondere in Kabelabisoliermaschinen oder Abzugsvorrichtungen integriert oder ihnen vorgeschaltet werden kann.
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Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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Besonders bevorzugt wird das Wechselfeld mittels eines Induktors und eines Wechselfeldgenerators erzeugt.
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Gemäß einer weiteren alternativen Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Entfernungseinrichtung im Nachfolgeprozess eine Biegevorrichtung und/oder eine Verdrehvorrichtung, um durch Erzeugung von mechanischen Spannungen in der vorgeschädigten Verbund-Schirmfolie eine Rissbildung und somit eine lokal definierte Trennung herbei zu führen.
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Weiter bevorzugt umfasst die Vorrichtung eine Kühlvorrichtung, um die Vorrichtung zur Erzeugung des elektromagnetischen Wechselfeld zu kühlen.
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Die Vorrichtung zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wechselfelds verwendet vorzugsweise eine Niederfrequenz oder eine Mittelfrequenz oder eine Hochfrequenz oder eine Ultrahochfrequenz.
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Weiter bevorzugt, wird die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Vorschädigen einer Verbund-Schirmfolie in eine Abisoliermaschine oder in eine Entfernungseinrichtung integriert.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Vorschädigen einer Verbund-Schirmfolie, welche sich vorzugsweise unter der äußeren Isolation elektrischer Leitungen, insbesondere von Hochvoltleitungen, befindet und die metallische Abschirmung umgibt. Die Erfindung umfasst die Schritte des Erwärmens der metallischen Teile der Abschirmung sowie der metallischen Anteile der Verbund-Schirmfolie des Kabels in einem elektromagnetischen Wechselfeld. Da sich die metallischen Anteile des Kabels erhitzen, die sich im elektromagnetischen Wechselfeld befinden, erwärmt sich auch der thermoplastische Teil der Verbund-Schirmfolie, wobei dieser plastifiziert wird und eine partielle Schwächung erfährt. Dadurch kann in einem nächsten Schritt die äußere Isolation zusammen mit der Verbund-Schirmfolie einfach entfernt werden. Hierbei ist es ein besonderer Vorteil, dass die Bearbeitung einfach und schnell ausgeführt werden kann und insbesondere bleibt die Isolation bevorzugt vor dem Entfernungsschritt noch um den Geflechtschirm herum angeordnet und verhindert so ein Anlaufen und Oxidieren des warmen Schirmgeflechtes. Dies ermöglicht es ferner, dass auf eine Schutzatmosphäre für den Prozess verzichtet werden kann. Erst im nächsten Schritt wird dann die Außen-Isolation zusammen mit der Verbund-Schirmfolie entfernt.
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Die Entfernung wird vorzugsweise mittels mechanischer Bearbeitung, bevorzugt mittels einer Abisoliermaschine oder eine Entfernungsvorrichtung entfernt.
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Figurenliste
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Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
- 1 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung bei der Durchführung eines ersten erfindungsgemäßen Schrittes,
- 2 eine Darstellung der Durchführung eines weiteren erfindungsgemäßen Schrittes, und
- 3 eine exemplarische Darstellung eines Folgeprozesses mit einer erfindungsgemäß erzeugten Sollbruchschwächung der geschirmten Leitung
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Ausführliche Beschreibung der Erfindung
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Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 eine Vorrichtung 1 zu einer geschirmten und folierten Leitung sowie der erfindungsgemäße Bearbeitungsprozess im Detail beschrieben.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur induktiven Sollbruchschwächung einer Verbund-Schirmfolie von einer geschirmten und folierten Leitung umfasst einen Induktor 2 mit einer Innenkühlung 3. Der Induktor 2 erzeugt ein elektromagnetisches Wechselfeld, wobei der Induktor 2 eine oder mehrere Windungen aufweisen kann. Die Kühleinrichtung 3 führt dabei ein Kühlmittel durch den Hohlraum des vorzugsweise rohrförmig gestalteten Induktors 2 hindurch, um eine zu starke Erwärmung des Induktors 2 zu verhindern. Das elektromagnetische Wechselfeld wird dabei im Induktor 2 erzeugt.
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In 1 ist ferner eine geschirmte und folierte elektrische Leitung, unbearbeitet 4 dargestellt, welche aus einem Innenleiter 5, einer Isolationsschicht Dielektrikum 6, einem Drahtgeflechts 7, einer Verbund-Schirmfolie 8 und eines Außenmantels 9 besteht. Eine vom Außenmantel 9 freigelegte Erwärmungszone 10 der Verbund-Schirmfolie 8 ist im Wirkbereich des elektromagnetisches Wechselfeldes des Induktors 2 angeordnet. Wird der Induktor 2 eingeschaltet, erzeugt er ein elektromagnetisches Wechselfeld in seinem Inneren, so dass sich darin befindliche metallische Anteile des Kabels erwärmen. Somit werden die metallischen Anteile der elektrischen Leitung als Wärmequelle genutzt, welche die thermoplastischen Anteile der Verbund-Schirmfolie 8 mit erwärmen und die eintretende Plastifizierung eine Materialschwächung erzeugt.
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Das elektromagnetische Wechselfeld im Induktor 2 induziert dabei Wirbelströme in den metallischen Anteilen der elektrischen Leitung, wobei die Wirbelstromverlustwärme die Metallanteile erhitzt. Hierbei wird die Wärme homogen an die umgebenden thermoplastischen Anteile der Verbund-Schirmfolie 8 abgegeben. Dieser Vorgang geht gleichmäßig zu allen Radialseiten der elektrischen Leitung 4 vor sich, wobei die plastomerischen Anteile der Verbund-Schirmfolie 8 geschädigt werden.
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In 2 ist der Außenmantel 9, alternativ zur 1 unbearbeitet erhalten, die Verbund-Schirmfolie 8 ist nicht freigelegt. Das elektromagnetische Wechselfeld im Induktor 2 durchdringt hier den Außenmantel 9. Durch den weiterhin an der elektrischen Leitung 4 befindlichen Außenmantel 9 wird verhindert, dass die heiße Oberfläche des Drahtgeflechts 7 anläuft und oxidiert. Hierdurch kann insbesondere auf eine Schutzatmosphäre verzichtet werden.
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3 zeigt exemplarisch die Entfernung des Außenmantels 9 mittels Eingriffswerkzeugen 11 einer Abisoliermaschine oder Entfernungsvorrichtung mit einer Einwirkrichtung 12 quer zur Kabelachse und einer anschließenden Abzugskraftbewegung 13 parallel zur Kabelachse, bei welcher die zuvor im elektromagnetischen Wechselfeld erzeugte Materialschwächung durch die Haftreibung zwischen der Verbund-Schirmfolie 8 und dem Außenmantel 9 nun in Abzugsrichtung 13 überbeansprucht wird und zu einer Trennung der Verbund-Schirmfolie 8 im Bereich der Materialschwächung führt. Prozessbegleitend wird das Kabel am Außendurchmesser durch eine Positionierungseinheit mit Halteelementen 14 entgegen der Abzugsrichtung 13 fixiert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Entfernungseinrichtung
- 2
- Induktor
- 3
- Kühleinrichtung
- 4
- elektrische Leitung, unbearbeitet
- 5
- Innenleiter
- 6
- Isolationsschicht Dielektrikum
- 7
- Drahtgeflecht
- 8
- Verbund-Schirmfolie
- 9
- Außenmantel
- 10
- Erwärmungszone
- 11
- Eingriffswerkzeuge
- 12
- Einwirkrichtung
- 13
- Abzugsrichtung
- 14
- Halteelemente
