DE2522447B2

DE2522447B2 - Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines längswasserdichten Hochfrequenz-Koaxialkabels

Info

Publication number: DE2522447B2
Application number: DE2522447A
Authority: DE
Inventors: Louis Joseph Henri Venlo Geominy (Niederlande)
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1974-05-21
Filing date: 1975-05-21
Publication date: 1978-03-02
Also published as: BR7503087A; SE7505621L; FI61367C; NO140693C; FI61367B; DK216875A; DE2522447C3; DK140962B; DE2522447A1; CA1061873A; FR2272468A1; GB1493336A; NO751759L; NO140693B; SE415714B; NL7406784A; IT1032915B; FR2272468B1; BE829265A; DK140962C

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines längswasserdichten Hochfrequenz-Koaxialkabels, dessen Dielektrikum teilweise aus einem Gas und teilweise aus abstandhaltendem Kunststoff besteht, wobei auf den Mittelleiter zunächst die Distanzglieder und danach eine Umhüllung aufgebracht werden, die zumindest einen konzentrischen Außenleiter und einen Kunststoffmantel enthält, und bei dem mit Gas gefüllte, sich in Längsrichtung des Kabels erstreckende und nicht miteinander in Verbindung stehende Räume gebildet werden. Bei einem bekannten Kabel dieser Art (»Draht — Welt«, März 1964, Seiten 175 bis 181) sind Scheiben aus dielektrischem Material, beispielsweise Polyäthylen, als Distanzglieder vorgesehen, die in gleichen Abständen voneinander, beispielsweise durch ein Spritzgußverfahren, auf dem Mittelleiter aufgebracht sind. Um die Distanzglieder kann eine zylindrische Umhüllung aus dielektrischem Material angebracht werden, die den Außenleiter enthalten kann. Ein Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß während des Aufbringens der Scheiben, von denen gewöhnlich eine Anzahl gleichzeitig aufgebracht wird, der Mitteüeiter stillsteht, so daß nicht von einem tatsächlich kontinuierlichen Vorgang gesprochen werden kann. Auch besteht die Gefahr, daß während der Herstellung systematische Unregelmäßigkeiten eingeführt werden, die Reflexionen in dem Frequenzbereich zur Folge haben können, für den das Kabel entworfen ist. Weiter läßt sich bei diesem Verfahren der Mittelleiter schwer mit einer Isolierschicht versehen.

Weiterhin ist aus dieser Literaturstelle bekannt, an Stelle der Scheiben um den Mittelleiter eine Abstandswendel aus Kunststoff zu wickeln. Zwar wird bei der Herstellung eine anschließende mechanische Bearbeitung der Abstandswendel entbehrlich, beim fertigen Kabel aber kann sich eingedrungenes Wasser innerhalb des gesamten Kabels ausbreiten, so daß dann das Kabel unbrauchbar wird. Außerdem ist es bei der Herstellung äußerst schwierig, die Höhe der Abstandswendel konstant zu halten. Dadurch wird kein gleichmäßiges Dielektrikum über die ganze Kabellänge erreicht.

Bei einem weiteren, aus der DT-PS 863 378 bekannten Verfahren wird eine elektrische Leitung mit einer nicht oder nur wenig biegsamen Isolierung ver-

sehen. Als Isolierung wird Schaumstoff verwendet, der nach Aufbringen auf den Leiter einem Glättungs- oder Kalibrierprozeß unterworfen wird. Die geringe Biegsamkeit des Bandkabels wird durch Einschnitte oder Einschnürungen in den Schaumstoff erreicht.

Bei Koaxialkabeln werden Schaumstoffisolierungen nicht mehr verwendet, da die in den Schaumstoff eingebrachten und zum Schäumen benutzten Ingredienzien eine wesentlich höhere Dämpfung verursachen. Dies hat weitere dielektrische Verluste zur Folge. Auch sind die mechanischen Eigenschaften eines Kabels mit Schaumstoffisolierung wesentlich ungünstiger. Schaumstoffe haben die Eigenschaft, im Laufe der Zeit zu schrumpfen. Dadurch ändert sich die Position des Mittelleiters zum Außenmantel. Infolge der eingeschlossenen kleinen Luftbläschen ist ein solches Kabel darüber hinaus auch nicht längswasserdicht. Bei einem Defekt des Kabelmantels würde sich der Schaumstoff wie ein Schwamm voll Wasser saugen. Kabel mit Schaumstoffisolierung müssen somit nach einiger Zeit stets erneuert werden. Gegenüber Kunststoffen hat Schaumstoff lediglich den Vorteil, daß in ihnen Gasblasen enthalten sind, die die Dielektrizitätskonstante herabsetzen.

Aus der DT-AS 1196264 ist ein Verfahren zur Herstellung von luftraumisolierten Koaxialkabeln bekannt, deren Luftraumisolierung aus zwei thermoplastischen Kunststoffbändern besteht, die auf den Mittelleiter aufgebracht werden. Beide Bänder sind mit Sicken versehen, so daß dadurch eine Biegsamkeit des Kabels erreicht wird. Auch ist es aus der DT-OS 1665221 bekannt, den Mittelleiter mit einem Schlauch aus thermoplastischem Kunststoff zu überziehen, der in gleichmäßigen Abständen zu ringförmigen Blasen ausgeformt wird. Diese Blasen reichen bis zur Innenwand des rohrförmigen Außenleiters. Beide Verfahren sind sehr aufwendig und zeitraubend. Sie können nur durchgeführt werden, solange der Kunststoff noch verformbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines längswasserdichten Hochfrequenz-Koaxialkabels der eingangs geschilderten Art anzugeben, das gute elektrische und mechanische Eigenschaften besitzt und auch über Jahre hinaus behält. Es soll auch relativ einfach in der Herstellung sein.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß konzentrisch um den Mittelleiter ein Zylinder aus Vollkunststoff extrudiert wird und dann nach Abkühlung des Kunststoffes regelmäßig über die Längsrichtung des Kunststoffzylinders verteilt, Teile desselben durch Abtragglieder entfernt werden, deren Hin- und Herbewegung quer zur Längsrichtung des Kabels erfolgt, wobei die verbleibenden Teile des Kunststoffzylinders gasundurchlässige, die Umhüllung in einer in sich geschlossenen Begrenzungslinie berührende Distanzglieder bilden.

Auf diese Weise erstellte Koaxialkabel besitzen wesentliche Vorteile. So werden vor allem periodische Reflexionen stark unterdrückt. Auch können die elektrischen und mechanischen Eigenschaften des Kabels während der Erstellung auf einfache Weise bedarfsweise abgeändert und beliebig eingestellt werden, da eine Bearbeitung der Hohlraumisolierung nicht im verformbaren Zustand des Kunststoffes erfolgen muß. Außerdem führen die Abtragglieder lediglich eine radiale Hin- und Herbewegung senkrecht zur Längsachse des Mittelleiters aus, der zusammen mit dem Kunststoffzylinder dabei kontinuierlich in Längsrichtung bewegt wird. Diese Unterschiede können geringfügig erscheinen, ergeben jedoch ein völlig anderes hohlraumisoliertes Koaxialkabel, dessen elektrische und mechanische Eigenschaften äußerst genau sind.

Die Ausbildung der Abtragglieder kann beliebig sein und ist der Gestaltung des Zylinders aus Vollkunststoff angepaßt. Einige besonders vorteilhafte Ausführungen dieser Gestaltung sind in den Unteiansprüchen angeführt. Diese speziellen Formen des Kunststoffzylinders und damit der Distanzglieder haben den Vorteil, daß der Mittelleiter über seine ganze Länge vom Kunststoff umgeben bleibt. Dadurch wird

'⁵ vermieden, daß bei Koaxialkabeln, die im Boden verlegt sind und deren Umhüllung beschädigt oder durchlöchert ist, die eindringende Feuchtigkeit einen Kurzschluß zwischen Mittelleiter und Außenleiter bewirkt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 schematisch eine Vorrichtung zum Abtragen von Kunststoff mit Hilfe von Fräsern,

Fig. 2 schaubildlich teilweise im Schnitt einen Mittelleiter mit einem Distanzglied und einem ersten Kunststoffmantel,

Fig. 3 einen Schnitt durch den Kabelteil nach Fig. 2 längs der Linie IH-III,

JO Fig. 4 teilweise im Längsschnitt eine Seitenansicht eines Kabels mit Distanzglied der in Fig. 2 dargestellten Art,

Fig. 5 schaubildlich teilweise im Schnitt eine Ausführungsform eines Distanzgliedes,

Fig. 6 ebenfalls schaubildlich teilweise im Schnitt eine Ausführungsform eines Distanzgliedes,

Fig. 7 teilweise im Längsschnitt eine Seitenansicht eines Kabels mit einem Distanzglied der in Fig. 6 dargestellten Art,

"to Fig. 8 perspektivisch eine andere Ausführungsform eines Distanzgliedes mit Mittelleiter, und

Fig. 9 perspektivisch eine weitere Ausführungsform eines Distanzgliedes mit Mittelleiter.

Ein Mittelleiter 11 aus Kupfer, der durch Extrudieren mit einem eng anschließenden Polyäthylenzylinder 12 versehen ist, wird mit konstanter Geschwindigkeit, gemäß der Zeichnung nach rechts, zwischen einer Anzahl von Abtraggliedern, z. B. Fräsern hindurch bewegt, von denen zwei (1 und 2) dargestellt sind.

so Die Abtragglieder 1 und 2 bewegen sich gleichzeitig und abwechselnd zueinander hin und voneinander weg, wobei sie sich gegenseitig nur derart nähern, daß rings um den Mittelleiter 11 Kunststoff vorhanden bleibt. In einer nächsten Lage kann mittels sich quer zu der Richtung der Abtragglieder 1 und 2 bewegender Abtragglieder Kunststoff abgetragen werden. In der Zeichnung ist von diesen Abtraggliedern dasjenige (3) dargestellt, das dem Mittelleiter 11 mit Kunststoffumhüllung 12 vorgeordnet ist. Der zweite Satz von Abtraggliedern bewegt sich ebenfalls gleichzeitig abwechselnd zueinander hin und voneinander weg. \uf diese Weise kann eine Form des Kunststoffdistanzgliedes 13 rings um den Mittelleiter 11 erhalten werden, wie sie in Fig. 2 schaubildlich und teilweise im Schnitt dargestellt ist. Rings um den Mittelleiter 11 mit Distanzglied 13 ist ein erster Mantel 14 aus Polyäthylen angebracht. Zwischen den Teilen 15, die den ursprünglichen Durchmesser des Kunststoffzylin-

ders 1.2 (Fig. 1) aufweisen und deren Außendurchrnesser dem Innendurchmesser der Umhüllung 14 entspricht, werden mit Lult gefüllte, nicht miteinander in Verbindung stehende Abschnitte 16 gebildet. In Fig. 3 wird ein Schnitt längs der Linie III-III der ^Γ) Fig. 2 senkrecht zu der Längsrichtung des Mittelleiters 11 gezeigt. Die Zifferbezeichnungen in Fig. 3 haben die gleiche Bedeutung wie in F ig. 2. Aus der Figur ist ersichtlich, daß der Querschnitt des Distanzgliedes 13 von der Kreisform in die Quadratform übergeht und umgekehrt. Bei der Konst· uktion nach den Fig. 2 und 3 sind also Teile des Kunststoffzylinders 12 derart abgetragen, daß der verbleibende Teil des Kunststoffzylinders aus von der Umfangsfläche dieses Kunststoffzylinders begrenzten Teilen 15 und zwi- ^|3 schenllegenden Teilen 17 besteht, die von vier gekrümmten Flächen begrenzt werden, die paarweise beidseitig des Mittelleiters 11 einander gegenüber liegen, wobei die Erzeugenden jedes Flächenpaares zueinander parallel und die der Paare quer zueinander gerichtet sind.

In Fig. 4 ist ein Kabel mit einem Mantel teilweise im Längsschnitt mit einem Distanzglied 13 nach Fig. 2 dargestellt. Entsprechende Zifferbezeichnungen haben die gleiche Bedeutung wie in Fig. 2. Das Kabel 2^r> ist mit einem Außenleiter 18 aus einer Metallfolie und einem Metalldrahtgeflecht sowie einem Außenmantel 19 aus Polyäthylen versehen.

In Fig. 5 ist noch eine andere Konstruktion für das Distanzglied (22A) dargestellt. Diese Konstruktion kann mit Hilfe zweier Paare von Fräsern erhalten werden, die paarweise fluchtend sind, wobei der Abstand zwischen den Fräserenden gleich der Dicke des Mittelteiles 22 ist und die Mittellinien der Paare zueinander parallel und zu der Mittellinie des Kabels senk- v> recht gerichtet sind. Dadurch, daß das Kabel mit einer konstanten Geschwindigkeit zwischen den Fräsern hindurchgeführt wird und die Fräser mit einer konstanten Geschwindigkeit hin und her bewegt werden, kann die Form des Distanzgliedes 22A erhalten werden. Das Distanzglied 22A besteht aus dem Mittelteil 22, der von zwei beidseitig des Mittelleiters 21 und parallel zu diesem Leiter liegenden parallelen Flächen (23 und 24) begrenzt wird, und aus Teilen (25 und 26) des Außenumfangs des ursprünglichen Kunststoffzylinders (12in Fig. 1) und zwei zu beiden Seiten dieses Mittelteiles 22 liegenden, gegebenenfalls gegeneinander verschobenen, quer zu dem Mittelteil 22 gerichteten und mit diesem verbundenen, sich in der Längsrichtung mäanderförmig erstreckenden Rändcrn 27 und 28, die in radialer Richtung von Teilen des Außenumfangs des ursprünglichen Kunststoffzylinders (12 in Fig. 1) begrenzt werden und sich der Innenfläche einer in dem nächsten Verfahrensschritt anzubringenden Umhüllung 29 anschließen. Durch Zusainmenwirkung des Mittelteiles 22 mit den Rändern Π und 28 und der Umhüllung 29, die alle z. B. aus Polyäthylen bestehen, bilden sich mit Luft gefüllte, nicht miteinander in Verbindung stehende Hohlräume im Kabel. Durch Änderung der Abzugsgeschwindig- wi keil des Kabels und der Amplitude der Fräserbewegung kann das Profil des Distanzgliedes 22/4 beliebig geändert werden. Wenn die Mittellinien der zu demselben Paar gehörigen Fräser gegeneinander verschoben sind, wird eine Form des Distanzgliedes 22/4 er- μ halten, bei der die Ränder 27 und 28 gegeneinander verschoben sind.

In Fig. (1 haben die Zifferbczeichnungen die gleiche Bedeutung wie in Fig. 5. In Fig. 6 ist angegeben, wi bei einer Konstruktion des Distanzgliedes 22A au; einem Mittelteil 22 und zwei Rändern 27 und 28, di parallel zueinander zu beiden Seiten des Mittelteile! 22 verlaufen, noch weitere Kunststoffmengen entfernt werden können. Dies erfolgt dadurch, daß in dem Mittelteil 22 zwischen zwei aufeinanderfolgenden, auf derselben Seite des Mittelteiles 22 liegenden Spitze (wie bei 30) der mäanderförmigen Ränder 27 und 28 Aussparungen 31 angebracht werden, deren Tiefe kleiner als die Wandstärke des ursprünglichen Kunststoffzylinders ist, so daß der Mittelleiter nach wie vo: von Kunststoff umgeben ist.

In Fig. 7 ist ein Koaxialkabel mit Distanzglied nach Fig. 6 teilweise im Längsschnitt dargestellt. Entsprechende Zifferbezeichnungen haben die gleiche Be deutung wie in Fig. 6. Das Kabel ist mit einem Au ßenleiter 32 aus einer Metallfolie und einem Metalldrahtgeflecht sowie einem Außenmantel 33 aus Kunststoff, z. B. Polyäthylen, versehen.

Das in Fig. 8 dargestellte Distanzglied 34 wird dadurch erhalten, daß, ausgehend von der Konstruktion nach den Fig. 6 und 7, mit Hilfe zweier zusätzlicher Fräser eine etwas größere Menge Kunststoffmateria! von den in der Längsrichtung des Kabels mäanderförmig verlaufenden Rändern 27 und 28 (Fig. 6 und 7 entfernt wird. Dies erfolgt dadurch, daß die paralle beidseitig des Kabels angeordneten zusätzlichen Fräser beim Transport des Kabels zueinander hin bewegl werden, wobei der Mindestabstand zwischen den Fräsern größer als der Durchmesser des Mittelleiters 3£ ist. Es werden diejenigen Randteile weggefräst werden, die in Fig. 6 (von links nach rechts gehend) sich von oben nach unten erstrecken. Die sich nach ober erstreckenden Teile der Ränder 27 und 28 (Fig. 6' bleiben erhalten, so daß zueinander parallele quer zu dem Mittelteil 37 stehende scheibenför mige Brückenpartien 36 erhalten werden (Fig. 8) die schräg, also unter einem spitzen Winkel, zi dem Mittelleiter 35 stehen. Der Mittelteil 37 de Distanzgliedes 34 nach Fig. 8 entspricht dem Mittel teil 22 nach Fig. 6. Der Mittelteil 37 enthält zwei zi beiden Seiten des Mittelleiters 35 liegende parallel Flächen 38, 39 und ist mit Aussparungen 40 ver sehen.

Fig. 9 zeigt noch eine weitere Ausführungsform ei nes Distanzgliedes 41. Diese Ausführungsform win dadurch erhalten, daß bei einer ersten Bearbeitung zwei Fräserpaare verwendet werden, die auf gleicht Weise angeordnet sind, wie bei der Konstruktion nacl Fig. 5 angegeben ist.

Die Fräser weisen die gleiche Fräsfrequenz wie dii bei der Herstellung der Konstruktion nach Fig. 5 an gewandte Fräsfrequenz, aber eine größere Amplitud oder einen größeren Ausschlag auf. Dadurch wird er reicht, daß die Kontinuität der mäanderförmig verlau fenden Ränder 27, 28 (Fig. 5) unterbrochen wire wodurch scheibenförmige, quer zu dem Mittelteil 4 stehende Brückenpartien 42 erhalten werden, die ei nen spitzen Winkel mit dem Mittelleiter 43 einschlie Ben. Durch Anwendung zweier weiterer Fräser wer den in dem Mittelteil 44, der mit zwei beidseitig de Mittelleiters 43 und zu diesem Leiter parallel ange ordneten parallelen Flächen 45 und 46 versehen is Aussparungen 47 angebracht, deren Tiefe kleiner al die Wandstärke des ursprünglichen Kunststoffzylin dcrs ist.

Die Änderungsmöglichkeiten in bezug auf die Ab

tragung von Material von dem ursprünglichen Kunststoffzylinder sind nahezu unbeschränkt. Es gibt viele Wahlmöglichkeiten in bezug auf die Anzahl der verwendeten und zusammenarbeitenden Fräser, die Lage der Fräser, ihre Bewegungsgeschwindigkeit sowie die Abzugsgeschwindigkeit des Leiters samt Kunststoffzylinder.

Bei Abtragung von Material soll nur eine einzige einschränkende Bedingung berücksichtigt werden, und zwar, daß zwischen den abgetragenen Teilen

Brückenpartien erhalten bleiben, deren Außenabmessung dem Durchmesser des ursprünglichen Kunststoffzylinders entspricht, so daß die mit Gas oder Luft gefüllten Aussparungen nicht miteinander in Verbindung stehen.

Weiter empfiehlt es sich, das Material des Kunststoffzylinders nicht bis auf den Mittelleiter abzutragen, um zu vermeiden, daß bei einem etwaigen Leck ein Kurzschluß zwischen dem Mittelleiter und dem Außenleiter auftritt.

Hierzu 3 BkHt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines längswasserdichten Hochfrequenz-Koaxialkabels, dessen Dielektrikum teilweise aus einem Gas und teilweise aus abstandshaltendem Kunststoff besteht, wobei auf den Mittelleiter zunächst die Distanzglieder und danach eine Umhüllung aufgebracht werden, die zumindeot einen konzentrischen Außenleiter und einen Kunststoffmantel enthält, und bei dem mit Gas gefüllte, sich in Längsrichtung des Kabels erstreckende und nicht miteinander in Verbindung stehende Räume gebildet werden, dadurch gekennzeichnet, daß konzentrisch um den Mittelleiter (11) ein Zylinder (12) aus Vollkunststoff extrudiert wird und dann nach Abkühlung des Kunststoffes regelmäßig über die Längsrichtung des Kunststoffzylinders (12) verteilt, Teile desselben durch Abtragglieder entfernt werden, deren Hin- und Herbewegung quer zur Längsrichtung des Kabels erfolgt, wobei die verbleibenden Teile (15) des Kunststoffzylinders (12) gasundurchlässige, die Umhüllung (14) in einer in sich geschlossenen Begrenzungslinie berührende Distanzglieder (15) bilden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Teile des Kunststoffzylinders (12) derart abgetragen werden, daß der verbleibende Teil des Kunststoffzylinders (12) aus von der Umfangsfläche dieses Kunststoffzylinders (12) begrenzten Teilen (15) und zwischenliegenden Teilen (17) besteht, die von vier hohlen zylindrischen Flächen begrenzt werden, die paarweise zu beiden Seiten des Mittelleiters (11) einander gegenüberliegen, wobei die Flächen eines jeden Flächenpaares zueinander parallel und die Paare selbst zueinander senkrecht gerichtet sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Teile des Kunststoffzylinders (12) derart abgetragen werden, daß der verbleibende Teil des Kunststoffzylinders (12) aus einem Mittelteil (22), der von zwei zu beiden Seiten des Mittelleiters (21) und zu diesem Leiter parallel liegenden parallelen Flächen (23, 24) und Teilen (25, 26) des Außenumfangs des ursprünglichen Kunststoffzylinders begrenzt wird und aus zwei zu beiden Seiten des Mittelteiles (22) liegenden, gegebenenfalls gegeneinander verschobenen, quer zu dem Mittelteil (22) gerichteten und mit diesem verbundenen, in der Längsrichtung mäanderförmig verlaufenden Rändern (27, 28) besteht, die in radialer Richtung von Teilen des Außenumfanges des ursprünglichen Kunststoffzylinders begrenzt werden und sich der Innenfläche einer in dem nächsten Verfahrensschritt anzubringenden Umhüllung anschließen.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mäanderförmigen Ränder (27, 28) parallel zu beiden Seiten des Mittelteiles (22) verlaufen und daß in dem Mittelteil (22) zwischen zwei aufeinanderfolgenden auf der gleichen Seite des Mittelteiles (22) liegenden Spitzen der mäanderförmigen Ränder (27, 28) Aussparungen (31) angebracht werden, deren Tiefe kleiner als die Wandstärke des ursprünglichen Kunststoffzylinders ist.

5. Verfahren nach Anspruch i, dadurch ge-

kennzeichnet, daß Teile des Kunststoffzylinders derart abgetragen werden, daß der verbleibende Teil des Kunststoffzylinders aus einem Mittelteil (37, 44) besteht, der von zwei zu beiden Seiten des Mittelleiters (43) und zu diesem parallel Engeordneten parallelen Flächen (38, 39 bzw. 45, 46) und scheibenförmigen Brückenpartien (36, 42) begrenzt wird, die quer zu dem Mittelteil (37,44) stehen und einen spitzen Winkel mit dem Mittelleiter (43) einschließen, wobei die Brückenpartien (36, 42) in radialer Richtung von Teilen des Außenumfanges des ursprünglichen Kunststoffzylinders begrenzt werden und sich der Innenfläche einer im nächsten Schritt anzubringenden Umhüllung anschließen.