DE2263444B2 - Verfahren zur Überwachung der Querkapazität einer Isolierschicht - Google Patents

Verfahren zur Überwachung der Querkapazität einer Isolierschicht

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Description

55
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 näher bezeichneten Art. Ein derartiges Verfahren ist bekannt (US-PS 2274735).
Bei der Herstellung von elektrischen Kabeln aus einem mit einem Isoliermantel aus Kunststoff umge benen Leiter ist es für die nachrichtentechnischen Eigenschaften des Kabels wichtig, die Stärke des Isoliermantels konstant zu halten sowie dessen Konzentri- zität gegenüber dem Leiter bzw. dessen Längsachse zu gewährleisten. Hierzu ist es aus der erwähnten US-PS 2274735 bekannt, das Kabel durch eine aus vier Segmenten bestehende kapazitive Sonde berührungsfrei hindurchzuführen. Die Segmente der bekannten Sonde sind dabei innerhalb einer äquidistanten Ebene bezüglich der Längsachse des Kabelleiters angeordnet, so daß zwischen den Segmenten und dem Isoliennantel des Kabels eine gleichmäßig starke dielektrische Luftschicht liegt Zur Messung der Exzentrizität in radialer Richtung werden jeweils zwei gegenüberliegende Segmente der bekannten Sonde mit einer Kapazitätsmeßbrücke verbunden und die Ausgangssignale jeder Meßbrücke miteinander verglichen. Die dabei erzielten Meßergebnisse sind jedoch unbefriedigend, da diese durch Störkapazitäten verfälscht werden und zudem die Exzentrizität in horizontaler und vertikaler Richtung nicht ermittelt werden kann.
Zur Verbesserang der Meßgenauigkeit ist es bei einer Meßeinrichtung mit einer zylindrischen, unge teilten Meßsonde bereits bekannt ODT-AS 1690 508), im Bereich der axialen Enden der Meßsonde sowie koaxial um die Meßsonde jeweils eine zylindrische Abschirmung vorzusehen. Mit dieser Meßeinrichtung ist es jedoch ebenfalls nicht möglich, die Exzentrizität in horizontaler und vertikaler Richtung zu ermitteln.
Bei einer weiteren bekannten Meßeinrichtung (DT-PS 921 704) werden zur Messung der Exzentrizität eines einadrigen Kabels in horizontaler und vertikaler Richtung jeweils eine gesonderte Meßsonde mit zwei halbzylindrischen Segmenten vorgesehen und die beiden Meßsonden hintereinander um 90° gegeneinander versetzt angeordnet. Da die beiden Meßsonden in Berührungskontakt mit dem Kabel stehen, ist es bei deren Verwendung als Istwertgeber in einer Regeleinrichtung für den zur Aufbringung des Isoliermantels vorgesehenen Extruderkopfes ein Einsatz unmittelbar hinter dem Extruderkopf möglich, so daß Regelverzögerungen unvermeidlich sind. Ferner ist die Meßgenauigkeit der bekannten Einrichtung trotz des verhältnismäßig großen baulichen Aufwandes ebenso wie bei der Einrichtung nach der US-PS 2 274 735 unbefriedigend. Ähnliche Mangel sind auch bei der bekannten Meßeinrichtung nach der DT-AS 1 490 389 mit einer aus vier Ebenen, ortsfesten Segmenten bestehenden Sonde und bei der Meßeinrichtung nach der DT-PS 839 663 mit einer um das Kabel rotierenden Meßsonde vorhanden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, das Verfahren der eingangs erwähnten Art dahingehend zu verbessern, daß bei einer erhöhten Meßgenauigkeit mit Hilfe einer einzigen Meßsonde eine Messung der Exzentrizität des Isoliermantels eines einadrigen Kabels sowohl in radialer als auch in horizontaler und vertikaler Richtung ermöglicht ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des Verfahrens gemäß Patentanspruch 1 sind in den Patentansprüchen 2 bis 4 gekennzeichnet.
Die Erfindung wird mit ihren Vorteilen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 einen Querschnitt durch eine um die zu messende isolierte Leitung angeordnete Sonde mit vier Segmenten,
F i g. 2 ein Blockschaltbild zur Durchführung verschiedener Kapazitätsmessungen mittels der in F i g. 1 dargestellten Sonde,
263 444
F i g. 3 eine teilweise schematische und perspektivische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels für eine Meßeinrichtung mit der Sonde gemäß Fig. 1 und
Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel einer Baugruppe innerhalb des Blockschaltbildes nach Fig. 2.
Wie aus F i g. 1 und 3 hervorgeht, weist die kapazitive Sonde 10 vier Segmente 11,12,13,14 auf, wobei der öffnungswinkel jedes Segmentes kleiner als 90° ist Die vier Segmente 11 bis 14 sind so angeordnet, daß die vier inneren Flächen lla bis 14 ο Segmente eines Zylinders mit dem Radius/- gegenüber der Längsachse IS darstellen.
Zwischen benachbarten Segmenten 11 bis 14 sind zur gegenseitigen elektrischen Trennung dielektrische Spalte, beispielsweise der Spalt 16 zwischen den Segmenten 13 und 14 vorgesehen. Wie aus F i g. 3 hervorgeht, sind zur dielektrischen Trennung der Segmente 11 bis 14 mehrere Ringe 17 sowie Endbüchsen 21, 22 aus Phenolharz vorgesehen. Jedes Segment weist beispielsweise eine Länge von 5 bis 15 cm auf, welche ausreichend lang ist, um die gewünschte Empfindlichkeit zu erhalten, jedoch kurz genug, um unhandliche Abmessungen zu vermeiden. An beiden axialen Enden der Segmente 11 bis 14 sind ungeteilte, hohlzylindrische Abschirmungen 23, 24 aus Metall angeordnet und damit durch die Büchsen 21, 22 sowie durch isolierende Endbüchsen 25. 26 gehaltert.
Wie aus F i g. 3 ferner ersichtlich ist, wird ein elektrischer Leiter 27 mit einem Isoliermantel 28 aus Kunststoff mit Hilfe von Vorschubrollen 20 a, 20 b längs der gemeinsamen Längsachse 15 der Sonde 10 und der Abschirmungen 23, 24 bewegt. Die Innenflächen 11 α bis 14 a der Sondensegmente und die Innenseite der Abschirmungen 23, 24 sind in einem Abstand von etwa 0,6 bis 2,5 cm gegenüber der Außenfläche des Isoliermantels 28 angeordnet. Bei einer Vorschubbewegung in Richtung des Pfeiles 29 wird der Leiter 27 von einer Vorratsrolle 18 abgezogen und durch einen Extruderkopf 19 hindurchgeführt, wo der Isoliermantel 28 aufgepreßt wird. Aus Gründen einer besseren Anschaulichkeit sind weitere typische Verfahrensschritte, wie beispielsweise die Abkühlung des Isoliermantels mit Hilfe eines Kühlbades in Fig. 3 nicht dargestellt. An Stelle eines mit einem Isoliermantel 28 versehenen Leiters 27 können auch andere Anordnungen mit einem zentralen Kern und einem Isoliermantel vorgesehen werden.
Die Sondensegmente 11 bis 14 sind über zugeordnete elektrische Leitungen A bzw. B bzw C bzw. D mit einer Schaltvorrichtung 30 (F i g. 4) verbunden. In entsprechender Weise sind auch die Abschirmungen 23, 24 über eine gemeinsame elektrische Leitung E mit der Schaltvorrichtung 30 verbunden. Wie •us F i g. 4 hervorgeht, weist die Schaltvorrichtung 30 einpolige Umschalter 39a, 39fe, 39c und 39a1 mit offener Ruhestellung auf, wobei jeder Umschalter zur wahlweisen Verbindung einer zugeordneten Leitung A bis D mit einem 20-kHz-Oszillator 40 oder mit einer Kapazitätsbrücke 43 bis 53 über eine für sämtliche Umschalter 39a bis 39d Leitung42 vorgesehen ist.
Die innerhalb einer Überwachungseinrichtung 41 angeordnete Kapazitätsbrücke weist einen Übertrager 52 auf, dessen Primärwicklung mit einem an den Oszillator 40 angeschlossenen Mittelabgriff versehen ist, wodurch zwei Vergleichsarme der Brücke gebildet werden. Die Sekundärwicklung 54 liefert ein Brückenausgangssignal, das einem Verstärker 55 zugeführt wird. Die beiden Widerstände 49, 51 der Kapazitätsbrücke sowie der einstellbare Widerstand 50 dienen zur Kompensation des ohmschen Wider-Standes des zu messenden Leiters 27. Zur Eichung und zum Nullabgleich der Brücke sind ein variabler Kondensator 44 sowie Schalter 47, 48 und Kondensatoren 45, 46 vorgesehen. Ferner kann die Kapazitätsbrücke mit Hilfe eines variablen Kondensators 43
ίο auf den gewünschten Kapazitätswert eingestellt werden.
Das Blockschaltbild gemäß Fig. 2 zeigt eine Anordnung zur Durchführung des erfmdungsgemäßen Verfahrens, bei dem unter Verwendung der Sonde gemäß Fig. 1 und 3 die Exzentrizität des Leiters 27 sowohl in radialer als auch in horizontaler und vertikaler Richtung ermittelt wird. Zwei der in F i g. 4 dargestellten, aus der Schaltvorrichtung 30 und der Überwachungseinrichtung 41 bestehenden Baugruppen 31, nämlich die Baugruppen 31a, 316, sind an die elektrischen Leitungen A bis D der entsprechenden Segmente 11 bis 14 angeschlossen. Die Bestimmung der Exzentrizität in radialer Richtung erfolgt durch die Messung der koaxialen Kapazität, das ist die Summe der Kapazitäten C1, C.„ C3, C4 (Fig. 1). Wenn eine Überwachungseinrichtung 41 innerhalb der Baugruppen 31a, 31 δ auf die gewünschte koaxiale Kapazität mit Hilfe des variablen Kondensators 43 (F i g. 4) eingestellt ist, so ist das Ausgangssignal der betreffenden Baugruppe 31 α, 31 b proportional der Abweichung zwischen der gewünschten und der tatsächlichen koaxialen Kapazität. Durch öffnen des Schalters 34 und Schließen des Schalters 37 wird dieses Fehlersignal lediglich einem Integrator 38 zugeführt, welcher einen Stellmotor 38a für die Vorschubrollen 20a, 206 beeinflußt, wodurch die Kapazität des mit dem Isoliermantel 28 vesehenen Leiters 27 steuerbar ist.
Die Exzentrizität des Isoliermantels 28 in Z-Richtung ist proportional der Differenz zwischen den Kapazitäten C1 und C, (Fig. 1). Für diese Messung werden die Leitungen B, D mit der zu den Abschirmungen 23, 24 führenden Leitung E verbunden, während die Leitung A an die Baugruppe 31a und die Leitung C an die Baugruppe 31 b angeschlossen sind. Der Schalter 37 ist während dieser Exzentrizitätsmessung offen, um eine Beeinflussung der Vorschubrollen 20a, 20 & zu vermeiden. Wenn beide Baugruppen 31a, 31 b auf den gleichen Sollwert eingestellt sind, ist die am Ausgang des Differenzverstärkers 33 angezeigte Differenz ihrer Ausgangssignale proportional der Kapazitätsdifferenz C1-C.,. Für diese Messung liefert der Schalter 34 das Korrektursignal zu dem ^-Stellglied 35 Die Exzentrizität in Y-Richtung wird in entsprechender Weise unter Verwendung des V-Stellgliedes 36 und mit Hilfe der Verbindung der Sondensegmente 12, 14 mit den Baugruppen 31a bzw. 31 ft (über die Leitungen B, D) sowie der Sondensegrnente 11, 13 mit den Abschirmungen 23, 24 (über die Leitvngen A, C und E) ermittelt.
Das ^-Stellglied 35 und das Y-Stellglied 36 liefern Stellsignale an die Steuerungseinrichtung 19a zur Einstellung des Extruderkopfes 19 (Fig. 3), wodurch die Exzentrizität des Isoliermantels 28 im regelnden Sinne beeinflußt wird.
Die nachstehende Tabelle gibt eine Übersicht über die verschiedenen Meßmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Verfahrens:
Abschirmungen
23,24
mit der/den
Leitungen
Verbindung der
Baugruppe
31n I 316
mit der/den Leitungen
Schalter 37 Integrator 38 Schalter 34
A'-Stellglied 35
V-Stellglied 36
Messung
A,B, C,D -
A B
C D
ein
aus
aus aus
ein
aus
aus
aus
ein
Koaxial
Kapazität
^-Exzentrizität Y-Exzentrizität
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann auch ein Rechnersteuersystem verwendet werden, das in Abhängigkeit von den Kapazitätsmessungen die Parameter des Extruders 19 einstellt, beispielsweise die Vorschubgeschwindigkeit und die Formausrichtung.
Es ist weiterhin möglich, an Stelle der in Fig. 4 dargestellten Sonde mit vier Segmenten eine Sonde mit insgesamt 8 Segmenten zu verwenden, um die Exzentrizität in radialer, horizontaler und vertikaler Richtung von extrudierten Aderpaaren und Vierergruppen zu messen.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Überwachung der Querkapazität eines Isoliermantels, welcher mit konstanter S Stärke auf einen axial vorrückenden elektrischen Leiter mit Kreisquerschnitt extrudiert wird, wobei der mit dem Isoliennantel versehene Leiter durch eine zylindrische, kapazitive Sonde mit mehreren gegenseitig isolierten Segmenten hin durchbewegt wird und wobei die Sonde berührungsfrei innerhalb einer bezüglich der Längsachse des Leiters äquidistanten Ebene angeordnet wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrisches Bezugspotential durch zwei metallische Abschirmungen (23, 24) aufgebaut wird, daß die Abschirmungen (23, 24) isoliert im Bereich der axialen Enden der Sonde (10) um die Längsachse (15) des Leiters (27) angeordnet sind und daß wenigstens ein Segment (11 bis 14) der Sonde (10) zur Messung der Kapazität zwischen dem Leiter (27) und dem betreffenden Segment herangezogen wird, während die restlichen Segmente mit beiden Abschirmungen (23, 24) elektrisch verbunden werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter (27) in an sich bekannter Weise auf Massepotential gelegt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung der Exzentrizität des Isoliermantels (28) in horizontaler oder vertikaler Richtung während des Vorrückens des Leiters (27) eine erste Gruppe von einander gegenüberliegend angeordneten Segmenten (11, 13 bzw. 12, 14) mit einer sinusförmigen elektrischen Bezugsspannung und eine zweite Gruppe von einander gegenüberliegend angeordneten Segmenten (12, 14 bzw. 11, 13) in für sich bekannter Weise mit einer Kapazitätsbrücke (43 bis 53) verbunden werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung der koaxialen Kapazität des mit dem Isoliermantel (28) versehenen Leiters (27) sämtliche Segmente (11 bis 14) mit der Kapazitätsbrücke (43 bis 53) verbunden werden, wobei die Segmente von der sinusförmigen elektrischen Bezugsspannung abgetrennt sind.
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