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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Vorschädigen und Entfernen einer Trennhilfe, welche aus einem thermoplastischen oder teilthermoplastischen Gewebe besteht. Die Erfindung bezieht sich gleichermaßen auf eine Vorrichtung zur Entfernung von Microfasern und Gewerbefähnchen, die beim Abriss einer Trennhilfe ohne Vorschädigung entstehen. Die Erfindung umfasst eine Vorrichtung zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wechselfeldes, eine Positionierungseinheit, welche einen Leitungsbereich, innerhalb dessen die Trennhilfe vorgeschädigt und abisoliert werden soll, im Wechselfeld derart positioniert, dass sich die metallischen Anteile im Drahtgeflecht erwärmen und dadurch die thermoplastischen Anteile der Trennhilfe oder der Microfasern oder Abrissfähnchen der Trennhilfe durch Wärmeüberleitung plastifizieren und somit eine lokale Vorschädigung der Trennhilfe oder Schrumpfung in einem definierten Bereich erfolgt. Ferner betrifft die Erfindung eine Entfernungseinrichtung zum Entfernen der äußeren Isolierung vom Leitungsbereich zusammen mit der Trennhilfe.
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Hintergrund und Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen einer Schwachstelle in der Trennhilfe oder Teilen von ihr von geschirmten Leitungen, die aus einem thermoplastischen oder teilthermoplastischen Gewebe besteht, und die das Schirmgeflecht einer geschirmten Leitung umgibt, sowie der Entfernung der Trennhilfe sowie des Außenmantels.
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In abgeschirmten ein- oder mehradrigen elektrischen Leitungen wird häufig zwischen Außenmantel und Schirmgeflecht ein thermoplastisches oder teilthermoplastisches Gewebe als Wicklung aufgebracht. Dieses Gewebe dient als Trennhilfe und verhindert so, dass bei der Herstellung der Leitung der noch warme und elastische Außenmantel zu sehr in die darunterliegende Abschirmung, bestehend aus einem Drahtgeflecht, eindringt und damit das spätere Abisolieren erschwert oder unmöglich macht. Das Hauptziel dieser Trennhilfe besteht also darin, das Abisolieren des Außenmantels zu erleichtern.
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Der Außenmantel von elektrischen Leitungen wird üblicherweise durch rotierende oder gegeneinander fahrende Messer an einer definierten Stelle eingeschnitten. Durch den Rückzug der Abisoliermesser wird sodann das Ende des Außenmantels abisoliert.
Ein Nachteil dieser Abisoliertechnik besteht aber darin, dass das Gewebe häufig nicht zusammen mit dem Außenmantel an der vorgesehenen Stelle abreißt oder dass es zwar im Bereich der vorgesehenen Stelle reißt, aber undefiniert, und dass dann Abrissfähnchen oder Microfasern stehen bleiben. Beide Phänomene sind unerwünscht und führen zu Nacharbeiten.
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Abschirmungen dienen dazu, die elektromagnetische Verträglichkeit zu verbessern und darüber hinaus die störungsfreie Signalgewinnung, -übertragung und -verarbeitung zu sichern. Insbesondere schützen Abschirmungen auch gegen die unerwünschte gegenseitige Beeinflussung eigentlich unabhängiger Signalkanäle. Messleitungen mit geerdetem Schirm fangen weniger Störsignale aus der Umgebung ein. Im Wohnungsbau werden auch gelegentlich abgeschirmte Installationskabel zur Verringerung des Elektrosmogs in Wohnräumen eingesetzt.
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Elektrische Leiter mit einer Abschirmung sind als geschirmte Leitungen oder als koaxial aufgebaute Leitungen bekannt und in Gebrauch. Der Aufbau geschirmter Leitungen unterscheidet sich vom Aufbau koaxialer Leitungen. Beide Leitungsarten haben eine oder mehrere leitende Abschirmungen, in der Regel bestehend aus einem Drahtgeflecht.
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In geschirmten Leitungen sind mehrere isolierte Adern umgeben von einer leitenden Abschirmung, die in der Regel aus geflochtenen Einzeldrähten, einem Drahtgeflecht, besteht. Nach jeweiliger Anforderung können auch noch weitere Schirmungsleiter darüber gewendelt oder geflochten werden.
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Koaxialkabel, kurz Koaxkabel, sind im Gegensatz zu geschirmten Leitungen zweipolige Kabel mit konzentrischem Aufbau. Sie bestehen aus einem Innenleiter, der in konstantem Abstand von einem hohlzylindrischen Außenleiter umgeben ist. Der Außenleiter besteht in der Regel aus geflochtenen Litzendrähten und schirmt den Innenleiter vor Störstrahlungen ab.
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Der Zwischenraum zwischen dem Innenleiter eines Koaxialkabels und dem aus einem Drahtgeflecht aufgebauten Außenleiter ist ein Isolator bzw. ein Dielektrikum, bestehend aus isolierendem Material. In den meisten Fällen ist der Außenleiter aus Drahtgeflecht durch einen isolierenden, korrosionsfesten und wasserdichten Kabelmantel nach außen hin geschützt. Der mechanische Aufbau und insbesondere das Dielektrikum bestimmen den Leitungswellenwiderstand sowie die von der Frequenz abhängige Dämpfung des Kabels.
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Abgeschirmte Leitungen bestehen aus mehreren geschirmten Adern, die parallel zueinander liegen können oder die miteinander verflochten sind. Direkt darüber liegt der Außenleiter, bestehend aus einem Drahtgeflecht. Eine weitere isolierende Schicht zwischen Außenleiter und den mehreren innenliegenden einzelnen Adern fehlt in der Regel, da die innenliegenden Adern bereits mit einem isolierenden Material umgeben sind. Das führt dazu, dass der Außenmantel herstellungsbedingt dem geometrischen Aufbau der isolierten einzelnen und innenliegenden Adern folgt. Der Querschnitt derartiger geschirmter Leitungen kann dementsprechend nie rund sein, weil er der Geometrie der nebeneinander liegenden isolierten Innenleiter folgt.
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Für die Verfügbarkeit und den Einsatz von geschirmten und von koaxialen Leitungen müssen diese in den meisten Fällen an den Leitungsenden abisoliert werden. Dieser Arbeitsschritt ist erforderlich sowohl für den Außenmantel als auch für innenliegende Leitungslitzen. Es ist von erheblichem Vorteil, wenn der mechanische Vorgang des Abisolierens schnell, wenn erforderlich automatisiert und ohne Beschädigung anderer Leitungsschichten erfolgt.
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Um dies zu gewährleisten, werden die Innenleiter von geschirmten Leitungen mit einer Trennhilfe versehen. Diese Trennhilfe kann aus einer Folie bestehen oder aus einem thermoplastischen oder teilthermoplastischen Gewebe, welche vor dem Verguss des Außenmantels spiralförmig um die Innenleiter aufgebracht wird. Sowohl Folie als auch Gewebe sind sehr dünn und folgen der sich durch die Positionierung der Innenleiter ergebenden Struktur. Ziel der Trennhilfe ist, dass der bei der Kabelherstellung warm und damit weich aufgebrachte Außenmantel nicht in das Drahtgewebe der Abschirmung quillt. Ohne diese zusätzliche Trennhilfe ist ein sicheres Abisolieren von geschirmten Leitungen nicht gewährleitet.
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Ein entscheidender Nachteil verbleibt beim Abisolieren, wenn die Folie oder das Gewebe relativ reißfest sind und deshalb nicht an der gleichen Stelle ringförmig abreißen, an der sich die Abisolierposition des Außenmantels befindet. Verbleiben aber die Trennhilfe oder Teile davon wie Mikrofasern oder Abrissfähnchen beim Abisolieren des Außenmantels auf dem Geflecht, sind sie also nicht zusammen mit dem Außenmantel komplett vom Drahtgeflecht entfernt, können Folgeprozesse nicht ohne Nacharbeiten und einem damit verbundenen zusätzlichen Zeitaufwand und somit zusätzlichen Kosten ausgeführt werden. Es ist also wünschenswert, dass die Trennhilfe möglichst an der gleichen Position wie der des Außenmantels abreißt oder dass nach Abisolierung des Außenmantels verbleibende Trennhilfereste derart vorgeschädigt werden, dass Nachfolgeprozesse nicht beeinflusst sind.
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Eine Vorschädigung der Trennhilfe durch schneidende Bearbeitungsprozesse mittels rotierender Messer ist problematisch und häufig unzulässig, da jegliche Verletzungen des Schirmgeflechtes ausgeschlossen werden müssen. Auch die Verwendung eines Lasers führt nicht zu uneingeschränkt positiven Ergebnissen. So werden bei der Verwendung von Lasern, die per Arbeitsprinzip eh nur bei bereits abgemantelten Leitungen eingesetzt werden können, in der Regel unerwünschte oder sogar gesundheitsschädliche Dämpfe frei, die durch zusätzliche technische Maßnahmen abgesaugt werden müssen. Weiterhin handelt es sich bei der Laserbearbeitung um ein Bearbeitungsverfahren, welches neben der Kostenintensität auch erhöhte Ansprüche an die Arbeitssicherheit stellt. Schließlich kommt noch erschwerend hinzu, dass der Kabelquerschnitt von geschirmten Leitungen in strengerem geometrischem Sinn niemals rund ist, was bedeutet, dass es keinen definierten Kreisbogen gibt, an dem der Fokus des Lasers ausgerichtet werden kann.
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Eine Vorrichtung, mit deren Hilfe die beschriebenen Trennhilfen sowie deren beim Vorgang eines unkontrollierten Abrisses verbleibenden Microfasern oder Abrissfähnchen vollständig, betriebssicher, wirtschaftlich und umweltschonend entfernt werden, ist bislang nicht beschrieben.
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Zusammenfassung der der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erzeugen einer Schwachstelle in einer Trennhilfe mit thermoplastischen Anteilen sowohl bei abgemantelten als auch bei nicht abgemantelten geschirmten Leitungen oder bei Koaxleitungen mit den Merkmalen des Gebrauchsmusteranspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass Wärme lokal konzentriert in den metallischen Anteilen im Schichtaufbau einer geschirmten Leitung erzeugt werden kann, so dass durch Wärmeübertragung die thermoplastischen Anteile einer Trennhilfe erhitzt werden, was zu einer Schwächung der Reißfestigkeit des Gewebes führt. Als Wärmequelle dient dabei ein elektromagnetisches Wechselfeld, in welchem die geschirmte Leitung angeordnet wird. Das Erhitzen des Drahtgeflechts der Abschirmung und die Übertragung der entstandenen Wärme in die Trennhilfe führen zu einer Plastifizierung und damit zu einer Vorschädigung der thermoplastischen Anteile der Trennhilfe. Diese Vorschädigung kann für den weiteren Bearbeitungsprozess genutzt werden, denn es wird durch die partielle Schwächung eine Sollbruchstelle in der Trennhilfe erzeugt. Die Trennhilfe reißt im folgenden Abisolierprozess an der vorgeschädigten Stelle, wenn die äußere Isolationsschicht abisoliert wird. Sie kann somit zusammen mit der äußeren Isolationsschicht in einem nächsten Bearbeitungsschritt entfernt werden. Besonders bevorzugt kann erfindungsgemäß eine saubere Abrisskante am gesamten Umfang der Trennhilfe erreicht werden, da die Wärmeübertragung vom Schirmgeflecht auf die thermoplastischen Anteile der Trennhilfe 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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Weiter bevorzugt umfasst die Vorrichtung eine Kühlvorrichtung, um die Vorrichtung zur Erzeugung des elektromagnetischen Wechselfeld zu kühlen.
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Ebenfalls umfasst die Erfindung eine Schnellwechseleinrichtung mit einer Absperrung für Kühlmedien.
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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 Trennhilfe in eine Abisoliermaschine oder in eine Entfernungseinrichtung integriert.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Vorschädigen einer Trennhilfe mit thermoplastischen Anteilen, welche sich vorzugsweise unter der äußeren Isolation von geschirmten Leitungen oder von koaxialen Hochvoltleitungen befindet und die metallische Abschirmung umgibt. Die Erfindung umfasst die Schritte des Erwärmens der metallischen Teile der Abschirmung sowie durch Wärmeübertragung die thermoplastischen Anteile der Trennhilfe 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 Trennhilfe, wobei dieser plastifiziert wird und eine partielle Schwächung erfährt. Dadurch kann in einem nächsten Schritt die äußere Isolation zusammen mit der Trennhilfe einfach entfernt werden. Hierbei ist es ein besonderer Vorteil, dass die Bearbeitung einfach und schnell ausgeführt werden kann. Eine Besonderheit der Erfindung liegt darin, dass mittels der beschriebenen Technik sowohl abisolierte als auch nicht abisolierte Leitungen an definierten Stellen derart beeinflusst werden, dass eine Vorschädigung der Trennhilfe erfolgt. Bevorzugt bleibt also die Isolation vor dem Entfernungsschritt noch um den Geflecht Schirm herum erhalten und verhindert so ein Anlaufen und Oxidieren der warmen Trennhilfe. Dies ermöglicht es ferner, dass auf eine Schutzatmosphäre für den Prozess verzichtet werden kann. Erst im nächsten Schritt wird dann die Außenisolation zusammen mit der Trennhilfe entfernt.
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Die Entfernung wird vorzugsweise mittels mechanischer Bearbeitung, bevorzugt mittels einer Abisoliermaschine oder eine Entfernungsvorrichtung, erreicht.
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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 geschirmten Leitung mit Trennhilfe, abgemantelt und abisoliert
- 2 eine schematische Ansicht einer geschirmten Leitung mit verbliebenen Abrissfähnchen und Microfasern
- 3 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung bei der Durchführung eines ersten erfindungsgemäßen Schrittes,
- 4 eine Darstellung der Durchführung eines weiteren erfindungsgemäßen Schrittes, und
- 5 eine exemplarische Darstellung eines Folgeprozesses mit einer erfindungsgemäß erzeugten Sollbruchschwächung der Trennhilfe
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Ausführliche Beschreibung der Erfindung
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Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 eine Vorschädigungs- und Entfernungseinrichtung 1 zu einer geschirmten und mit einer Trennhilfe versehenen Leitung sowie der erfindungsgemäße Bearbeitungsprozess im Detail beschrieben.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur induktiven Sollbruchschwächung eines thermoplastischen oder teilthermoplastischen Gewebes, welches als Trennhilfe zwischen Abschirmung und Außenmantel spiralförmig positioniert ist, und der Entfernung des Außenmantels 3 mitsamt der Trennhilfe 5 umfasst einen Induktor 9 mit einer an den Induktor angeschlossenen 11 Innenkühlung 15. Der Induktor 9 erzeugt ein elektromagnetisches Wechselfeld, wobei der Induktor 9 eine oder mehrere Windungen aufweisen kann. Die Innenkühlung 15 führt dabei ein Kühlmittel durch den Hohlraum des vorzugsweise rohrförmig gestalteten Induktors 9 hindurch, um die Erwärmung des Drahtgeflechts bedarfsgerecht zu steuern und zu regeln und auf diese Weise eine zu starke Erwärmung des Induktors 9 zu verhindern. Das elektromagnetische Wechselfeld wird dabei im Induktor 9 erzeugt.
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Eine Besonderheit der Erfindung liegt darin, dass die Wirkung der Schwächung der Trennhilfe sowohl bei nicht abgemantelten Leitungen als auch bei abgemantelten Leitungen erfolgt.
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In 1 ist eine geschirmte Leitung 2 dargestellt, die mit mehreren isolierten Innenleitern 6, abisoliert 7, einer Abschirmung aus einem Drahtgeflecht 4, einer Trennhilfe aus einem thermoplastischen- oder teilthermoplastischen Gewebeband 5 und einem Außenmantel 3 aufgebaut ist.
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In 2 ist eine geschirmte Leitung 2 dargestellt, bei der ohne die beschriebene Vorschädigung nach dem Abisolieren des Außenmantels 3 Abrissfähnchen 19 und Microfasern 20 verbleiben, die vor nachfolgenden Bearbeitungsschritten entfernt werden müssen.
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In 3 ist eine geschirmte und mit einer über der Abschirmung 4 liegenden Trennhilfe 5 ausgestattete elektrische Leitung 2 dargestellt. Eine vom Außenmantel 3 freigelegte Erwärmungszone 10 der Trennhilfe 5 ist im Wirkbereich des elektromagnetisches Wechselfeldes des Induktors 9 angeordnet. Wird der Induktor 9 eingeschaltet, erzeugt er ein elektromagnetisches Wechselfeld in seinem Inneren, so dass sich die darin befindliche metallische Anteile der Abschirmung 4 erwärmen. Somit werden die metallischen Anteile der Abschirmung 4 als Wärmequelle genutzt, welche die thermoplastischen Anteile der Trennhilfe 5 mit erwärmen und die eintretende Plastifizierung eine Materialschwächung erzeugt.
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Das elektromagnetische Wechselfeld im Induktor 9 induziert dabei Wirbelströme in den metallischen Anteilen der Abschirmung 4, wobei die Wirbelstromverlustwärme die Metallanteile der Abschirmung 4 erhitzt. Hierbei wird die Wärme homogen an die umgebenden thermoplastischen Anteile der Trennhilfe 5 weitergeleitet und zu einem den gewünschten Effekt erzielenden Umfang übertragen. Diese Wärmeübertragung erfolgt gleich stark im Gesamtumfang der Erwärmungszone 10 der geschirmten Leitung 2, wobei die thermoplastischen Anteile der Trennhilfe 5 strukturell derart verändert werden, dass eine Schädigung erfolgt, die zu einer partiellen Schwächung der Reißfestigkeit der Trennhilfe 5 führt.
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Für den schnellen Austausch ist der Induktor 9 mit einer Schnellwechselvorrichtung 17 versehen, um einfach und kostensparend verschiedene Durchmesser des Induktors 9 einsetzen zu können. Verschiedene Durchmesser des Induktors 9 erlauben eine dem Durchmesser der zu bearbeitenden abgeschirmten Leitungen 2 angepasste Energiezuführung.
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Ferner ist die Schnellwechselvorrichtung 17 mit einer Absperrvorrichtung 18 für das Kühlmittel versehen.
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In 4 ist der Außenmantel 3 unbearbeitet dargestellt, die Abschirmung 4 mitsamt der sie umgebenden Trennhilfe 5 ist nicht freigelegt. Das elektromagnetische Wechselfeld im Induktor 9 durchdringt hier den Außenmantel 3. Durch den weiterhin an der geschirmten Leitung 2 befindlichen Außenmantel 3 wird verhindert, dass die heiße Oberfläche der Abschirmung 4 anläuft und oxidiert. Unerwünschte Emissionen in Form von gasförmigen und schädlichen Dämpfen werden nicht freigesetzt. Hierdurch kann insbesondere auf eine Schutzatmosphäre verzichtet werden.
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Der Induktor ist mit einer Innenkühlung 15 versehen, um eine übermäßige Wärmeentwicklung zu verhindern. Das Kühlmittel wird durch den rohrförmigen Induktor 9 geleitet.
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5 zeigt exemplarisch die Entfernung des Außenmantels 3 mittels Abisolierwerkzeugen 12 einer Abisoliermaschine oder Entfernungsvorrichtung mit einer Einwirkrichtung 16 quer zur Kabelachse und einer anschließenden Bewegung in Abzugsrichtung 14 parallel zur Kabelachse, bei welcher die zuvor im elektromagnetischen Wechselfeld erzeugte Materialschwächung der Trennhilfe 5 durch die Haftreibung zwischen der Trennhilfe 5 und dem Außenmantel 3 nun in Abzugsrichtung 14 überbeansprucht wird und zu einem Abriss der Trennhilfe 5 im Bereich der Materialschwächung führt. Prozessbegleitend wird das Kabel am Außendurchmesser durch Halte- und Positionierelemente 13 gegen die Abzugsrichtung 14 fixiert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorschädigungs- und Entfernungseinrichtung
- 2
- geschirmte Leitung
- 3
- Außenmantel
- 4
- Abschirmung aus einem metallischen Drahtgeflecht
- 5
- Trennhilfe aus einem thermoplastischen- oder teilthermoplastischen Gewebe
- 6
- Innenleiter, isoliert
- 7
- abisoliertes Ende eines Innenleiters
- 8
- abgetrenntes Endstück Außenmantel
- 9
- Induktor
- 10
- Erwärmungszone
- 11
- Anschluss für Kühleinrichtung
- 12
- Abisolierwerkzeuge
- 13
- Halte- und Positionierelemente
- 14
- Abzugsrichtung
- 15
- Innenkühlung
- 16
- Einwirkrichtung Entfernungsvorrichtung
- 17
- Schnellwechselvorrichtung
- 18
- Absperrung Kühlmittel
- 19
- Abrissfähnchen
- 20
- Microfasern
