DE2521278B2 - Vorrichtung zur messung des durchganges eines mit einer isolierschicht ummantelten leiters in einem vulkanisierrohr - Google Patents
Vorrichtung zur messung des durchganges eines mit einer isolierschicht ummantelten leiters in einem vulkanisierrohrInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Messung des Durchhanges eines mit einer Isolierschicht ummantelten Leiters in einem Vulkanisierrohr, mit einer Wechselstromquelle, die einen Stromfluß im Leiter bewirkt, einer in radialem Abstand zum
Leiter angeordneten Magnetfeldmeßvorrichtung, die
an eine Vergleichsvorrichtung angeschlossen ist, die
ihrerseits ein dem Durchhang des Leiters entsprechendes Lagesignal erzeugt.
1448760). Der Wechselstrom im Leiter wird durch galvanische Ankopplung erzeugt und über Schleife-.-übertragen. Die Magnetfeldstärkenmessung wird mit
Hilfe von Halt-Generatoren durchgeführt.
ίο im Vulkanisierrohr ist die bekannte Vorrichtung jedoch wenig geignet, da es große Schwierigkeiten bereitet, einen Wechselstrom ausreichender Größe im
Leiter durch galvanische Ankopplung zu erzeugen. Nachteilig ist ferner die Verwendung eines einzigen
Hall-Generators als Meßfühler, der so angeordnet ist,
daß beim Fehlen einer Abweichung keine Nutzsignale erzeugt werden. Erst ein Auswandern des Leiters bewirkt ein Nutzsignal. Durch Vergleich mit der Phase
der Spannungsquelle kann eine Aussage über die
Richtung der Auswanderung getroffen werden. Dabei
' besteht jedoch Gefahr, daß Phasenänderungen bei der Signalübertragung zwischen Signalerzeuger und Signalempfänger eine Anzeigefälschung bewirken und
auch eine der Auswanderungsrichtung des Leiters
umgekehrte Anzeigerichtung ergeben können.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Messung des Durchhanges eines
mit einer Isolierschicht ummantelten Leiters in einem Vulkanisierrohr zu schaffen, die einfach aufgebaut
und den erhöhten Anforderungen in einem Vulkanisierrohr gewachsen ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
a) im Vulkanisierrohr ein den Leiter umgebender, -15 ringförmiger Transformatorkern angeordnet ist,
b) im Abstand vom Transformatorkern mindestens zwei Magnetfeldmeßfühler in radialem Abstand
zum Leiter und mit Abstand zueinander im Vulkanisierrohr angeordnet sind.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird der Wechselstrom mit Hilfe des gut im Vulkanisierrohr
unterzubringenden Transformatorkerns induktiv eingeprägt, wobei von der Erkenntnis ausgegangen wird,
daß der zu ummantelnde Strang ein Leiter ist, der so
wohl über den blanken Draht vor der Extrudiervor-
richtung als auch über dem Isoliermantel gebildete Kapazitäten geerdet ist. Letzteres ist in dem Augenblick der Fall, in dem der ummantelte Strang in das
Kühlwasser im Vuikamsierrohr eintritt.
Durch den Einsatz von mindestens zwei Magnetfeld-Meßfühlern in radialem Abstand zum Leiter und
mit Abstand zueinander ist es möglich, durch Differenzbildung nicht nur die Größe des Durchhangs, sondern auch die Richtung der Abweichung zu ermitteln,
da die Differenz entweder positives oder negatives Vorzeichen besitzt. Gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung ist in diesem Zusammenhang vorgesehen, daß die Magnetfeld-Meßfühler gleichen Abstand
von der Soll-Lage des Leiters haben. Dadurch ergibt
sich ein besonders einfacher Aufbau der Vergleichsvorrichtung.
Bei der bekannten, oben beschriebenen Vorrichtung wird als Magnetfeld-Meßfühler ein Hall-Generator verwendet. Für den Einsatz in einem Vulkani-
sierrohr, in dem Temperaturen von mindestens 200-250° C und Drücke von 10-30 bar herrschen,
sind Hall-Generatoren kaum einsetzbar, da sie normalerweise diesen Bedingungen wegen ihrer Halblei-
tereigenschaften nicht gewachsen sind. In einer Ausführungsform
der Erfindung ist daher vorgesehen, daß als Magnetfeld-Meßfühler Luftspulen verwendet
werden. Diese bereiten überhaupt keine Schwierigkeiten, wenn sie den Temperaturen und Drücken im r>
Vulkanisierrohr ausgesetzt sind.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Magnetfeld-Meßfühler
mit Hilfe eines Transformatorringkerns gegen äußeres
Umfeld abgeschirmt sind. Dadurch ergibt sich eine höhere Meßgenauigkeit und Schutz gegen unerwünschte
Störungen von außen.
Transformatorkern und Magnetfeld-Meßfühler sollen erfindungsgemäß im Vulkanisierrohr untergebracht
sein. In diesem Zusammenhang sieht eine wei- ' tere Ausgestaltung der Erfindung vor, daß der Transformatorkern
und/oder die Magnetfeld-Meßfühler in einem erweiterten Abschnitt des Vulkanisierrohrs angeordnet
sind. Der normale Betriebsablauf ;m Vulkanisierrohr wird dadurch nicht beeinträchtigt. Um im 2Ü
übrigen ausreichend genaue Ergebnisse zu erhalten, ist es zweckmäßig, eine wechselseitige Beeinflussung
von Transformatorkern einerseits und Magnetfühler andererseits zu verhindern. Daher liegen die Orte
zweckmäßigerweise in einem Abstand von 2 m auseinander. Eine besonders einfache Auswertung der Meßsignale
der Meßfühler geschieht bei einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung dadurch, daß die Ausgangssignale
der Magnetfeld-Meßfühler über ein Subtrahierglied, einen phasengesteuerten Gleichrichter und
einen Verstärker eine Anzeigevorrichtungbeaufschlagen.
Der phasengesteuerte Gleichrichter sichert eine richtige Auswertung der von den Meßfühlern erhaltenen
Signale, die vorzugsweise auf ein Null-Anzeigegerät gegeben werden, auf dem dann optisch eine Ablage
zur einen oder zur anderen Seite festgesteilt werden kann. Vorteilhaft ist hierbei vor allem der vorgenommene
Amplitudenvergleich, so daß die Messung unabhängig ist von Phasenänderungen zwischen
Signalerzeugung, Signalübertragung und Signalverarbeitung. Die Amplitudenänderungen in der magnetischen
Feldstärke verursachen eine entsprechende Änderung des Anzeigewertes, so daß eine Eichung
des Anzeigeinstrumentes, z.B. in Millimeter-Leiterlage, ohne weiteres möglich ist.
Die Messung und Anzeige des Durchganges wird weiter noch dadurch vereinfacht, daß gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung die Magnetfeldmeßfühler in Parallelschaltung über ein Summierglied,
eine Soll-Ist-Wertvergleichsschaltung, einen
Regelverstärker und eine Rückführung an die Wechselstromquelle angeschlossen sind. Auf diese Weise
wird zum einen sichergestellt, daß stets ein ausreichend starker Strom induziert wird, um eine Ablage
des Stranges präzise zu messen. Des weiteren ist durch die Verstärkungsregelung die Summe der Meßfühlersignale
konstant, so daß die Differenz der Meßfühlersignale unabhängig ist von der jeweiligen magnetischen
Feldstärke.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll nachfolgend anhand von Zeichnungen näher beschrieben
werden.
Fig. 1 zeigt schematisch einen Schnitt durch ein Vulkanisierrohr mit Teilen der erfindungsgemäßen
Vorrichtung;
Fig. 2 zeigt schematisch ein Schaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Ein blanker Leiterdraht 10 wird auf nicht gezeigte Weise einer Extrudervorrichtung 11 zugeführt, in der
er mit vulkanisierbarem Material beschichtet wird. Der so mit einer Isolierschicht ummantelte Leiter 10
tritt isoliert aus der Vorrichtung 11 in ein Vulkanisierrohr
12, in dem eine Temperatur von 200 bis 250° C herrscht und ein Druck von 10 bis 30 bar. Die Wärme
wird durch zugeführten heißen Wasserdampf erzeugt, der im unteren Bereich des geneigt angeordneten
Vulkanisierrohres 12 kondensiert und damit den Beginn einer Kühlzone 13 bildet. In der eigentlichen
Vulkanisierzone des Vulkanisierrohrs 12 ist die Isolierschicht noch verhältnismäßig weich, so daß nach
Möglichkeit jede mechanische Berührung mit dieser zu vermeiden ist, um eine Beeinträchtigung, die die
Qualität der Isolierschicht verschlechtert, zu vermeiden. Außerdem muß Sorge dafür getragen werden,
daß der Strang 14 nach Möglichkeit zentriert im Vulkanisierrohr 12 geführt wird, um eine gleichmäßige
Beschichtung zu erhalten. Es ist daher erforderlich, an einer oder mehreren Stellen die Lage des Stranges
14 in bezug auf die Wände des Vulkanisierrohrs zu messen, um möglicherweise Korrekturen einzuleiten.
In Fig. 1 ist eine Meßstelle 15 vorgesehen, in der der Durchhang des Stranges 14 gemessen wird. Zu
diesem Zweck weist das Vulkanisierrohr 12 einen Abschnitt 16 von erweitertem Durchmesser auf, wobei
an zwei diametral gegenüberliegenden Stellen Magnetfeld-Meßfühler 17, 18 in Form von Luftspulen
angeordnet sind. Im Abs'and zur Meßstelle 15, beispielsweise
in einer Entfernung von a = 2 m, weist das Vulkanisierrohr 12 einen weiteren Abschnitt 19 vergrößerten
Durchmessers auf, in dem ein Transformatorkern 20 angeordnet ist, dessen Innendurchmesser
der lichten Weite des Vulkanisierrohres 12 entspricht. Der ringförmige Transformatorkern 20 ist beispielsweise
aus Spezial-Transformatorenblech gebildet.
In Fig. 2 ist ein Ersatzschaltbild 'j-;s Stranges 14
sowie ein Blockschaltbild einer Meßvorrichtung zur Bestimmung der Ablage des Stranges 14 im Vulkanisierrohr
12 (Fig. 1) dargestellt. Der Strang 14 ist am linken Ende über den blanken Leiter 10 mit Erde verbunden.
Am rechten Ende (in Fig. 2) besteht eine Verbindung mit der Erde über die Kapazität der Isolierschicht,
angedeutet durch einen Kondensator 21, und die Kapazität der Wasserstrecke zwischen Isolierschichtoberfläche
und Vulkanisierrohr 12, angedeutet durch einen Kondensator 22, wobei davon ausgegangen
werden kann, daß das Vulkanisierrohr 12 selbst an Erde liegt.
Der Transforniatorkern 20 trägt mindestens eine
Windung einer Wicklung 23, die am Ausgang einer Wechselstromquelle 24 liegt. Diese erzeugt einen nieder-
oder hochfrequenten Signalpegel z.B. mit einer effektiven Spannung von 20 Volt. Das dadurch hervorgerufene
ringförmige magnetische Wechselfeld erzeugt im Leiter des Stranges 14 einen Strom, z.B. von
12 mA. Hierbei wird eine Gesamtkapazilät der Kondensatoren 21 und 22 von 300 pF/m zugrunde gelegt.
Der Strom hat seinerseits ein ringförmiges Magnetfeld zur Folge, das in den Luftspulen 17 und 18 eine Wechselspannung
induziert. Befindet sich der Strang 14 in der Mitte zwischen den Luftspulen 18 und 17, wird
in diesem die gleiche Spannung induziert. Eine Verschiebung in Richtung zur einen oder zur anderen
Luftspule führt zu einer entsprechenden Differenz in der induzierten Spannung.
Die Luftspulen 17 und 18 sind mit einem Pol mit
einander verbunden und mit dem anderen Pol sowohl an ein Summierglied 25 als auch an ein Subtrahierglied
26 angeschlossen. Im Summierglied 25 werden die in den Luftspulen 17 und 18 induzierten Spannungen
addiert. Das Ausgangssignal des Summierglieds 25 wird auf einen Regelverstärker 27 gegeben, der das
Signal verstärkt und über eine Rückführung 28 auf einen Eingang der Wechselstromquelle 24 zurückführt.
Ein Potentiometer 29 an einem Eingang des Verstärkers 27 gibt einen Soll-Wert vor, so daß auf
den Rückführeingang der Wechselstromquelle 24 die Regelabweichung gegeben wird, die aus der Differenz
zwischen der induzierten Gesamtsjjannung und der
Soll-Gesamtspannung gebildet wird.
Im Subtrahierglied 26 werden die in den Luftspulen 17 und 18 induzierten Spannungen subtrahiert, wobei
ein von Null abweichender Betrag andeutet, daß der Strang 14 eine Ablage im Vulkanisierrohr aufweist.
Der Differenzbetrag vom Subtrahierglied 26 wird auf einen phasengesteuerten Gleichrichter 30 gegeben,
dessen Ausgangssignal auf einen Verstärker 31 gegeben wird, dessen Ausgang mit einem Null-Anzeigegerät
32 verbunden ist. Der Referenzeingang des phasengesteuerten Gleichrichters 30 liegt über einer
Steuerleitung 33 an dem Ausgang des Subtrahierglieds 26.
Mit Hilfe der beschriebenen Meßvorrichtung wird jede Abweichung des Kabels 14 von der gewünschten
Soll-Lage durch ein von Null abweichendes Ausgangssignal des Subtrahierglieds 26 angezeigt, das
gleichgerichtet und verstärkt das Anzeigegerät 32 steuert und eine von Null abweichende Lage anzeigt.
Selbstverständlich sind auch andere meßwert-verarbeitende Geräte anstelle des Anzeigegeräts 32 oder
zusätzlich rnögliich.
Mit Hilfe des in der beschriebenen Weise gewonnenen Meßsignals für den Durchhang eines Stranges
kann selbstverständlich auch eine Regelung betrieben werden, um den gewünschten Durchhang jeweils automatisch
einzustellen. Das Durchhang-Meßsignal wird in einer Regeleinrichtung als Ist-Signal mit einem
Sollwert verglichen und die Regelabweichung dazu benutzt, ein Stellglied zur Veränderung des Durchhangs
zu steuern.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (9)
1. Vorrichtung zur Messung des Durchhanges eines mit einer Isolierschicht ummantelten Leiters
in einem Vulkanisierrohr, mit einer Wechselstromquelle, die einen Stromfluß im Leiter bewirkt, einer in radialem Abstand zum Leiter angeordneten Magnetfeldmeßvorrichtung, die an eine
Vergleichsvorrichtung angeschlossen ist, die ihrerseits ein dem Durchhang des Leiters entsprechendes Lagesignal erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß
a) im Vulkanisierrohr (12) ein den Leiter (14) umgebender, ringförmiger Transformatorkern (20) angeordnet ist, und
b) im Abstand vom Transformatorkern (20) mindestens zwei Magnetfeldmeßfühler (17,
18) in radialem Abstand zum Leiter (14) und mit Abstand zueinander im Vulkanisierrohr
angeordnet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetfeld-Meßfühler (17,
18) gleichen Abstand von der Soll-Lage des Leiters (14) haben.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Magnetfeld-Meßfühler Luftspulen (17, 18) verwendet werden.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
3, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetfeld-Meßfühler mit Hilfe eines Transformatorkerns
(16a) gegen äußeres Umfeld abgeschirmt sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
4, dadurch gekennzeichnet, daß die lichte Weite des Transformatorkerns (20) dem Innendurchmesser des Vulkanisierrohrs (17) entspricht.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformatorkern (20)
und/oder die Magnetfeld-Meßfühler (17, 18) in einem erweiterten Abschnitt (19, 16) des Vulkanisierrohrs (12) angeordnet sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale der Magnetfeld-Meßfühler (17,18) über ein
Subtrahierglied (26), einen phasengesteuerten Gleichrichter (30) und einen Verstärker (31) eine
Anzeigevorrichtung (32) beaufschlagen.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetfeid-MeBfühier in Parallelschaltung über ein Summierglied (25) eine Soll-Ist-Wert-Vergleichsschaltung
(29), einen Regelverstärker (27) und eine Rückführung (28) an die Wechselstromquellc (24) angeschlossen sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der phasengesteuerte
Gleichrichter (30) mit dem Ausgang des Summierglieds (25) verbunden ist.
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