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Verfahren zur Herstellung von Koaxialkabeln
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein#Verfahren zur Herstellung von
Koaxialkabeln, bei dem zuerst ein Innenleiter mit einer Isolation umgeben w~rd,
und danach ein Metallband aus Nichteisenmaterial, vorzugsweise Kupferband, rohrförmig
um die Isolation gebogen wird.
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Bei den bekannten Koaxialkabeln besteht der Innenleiter aus einem
Kupfer-Volldraht oder einem Kupferrohr. Dieser Innenleiter ist von einer Isolationsschicht
umgeben, die einerseits zur Isolation und andererseits zur genauen Abstandsführung
zwischen Innen- und Außenleiter dient. Diese Isolation und genaue Abstands führung
wird entweder mit einer mehrlagigen Kunststoffwendel, durch in kurzen Abständen
aufgesetzte Kunststoffscheiben (Wendel - oder Scheibenisolation)oder bei kleinerem
Durchmesser durch aufgeschäumtes Polyäthylen erreicht. Diese Isolation ist, wie
bereits erwähnt,von dem Außenleiter umgeben, der insbesondere bei Weitverkehrskabeln
aus rohrförmig gebogenem Metallband, vorzugsweise Kupferband, besteht. Dabei ist
es im Hinblick auf die elektrischen Eigenschaften des Koaxialkabels besonders wichtig,
daß die Verbindungsstelle am Außenleiter präzise hergestellt wird, um eine hohe
elektrische Dichtigkeit zu erreichen.
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Bisher wird zur Verbindung der Außenkanten des Metallbandes eine an
sich bekannte Falzverbindung vorgenommen. Die mit dieser Verbindung erreichbaren
elektrischen Dichtigkeiten sowie die Gesamteigenschaften eines Koaxialkabels mit
Falzverbindung sind jedoch für gewisse Anwendungsfälle, wie beispielsweise die Verwendung
als Fernseh-Koaxialkabel , insbesondere für das Kabelfernsehen, nicht ausreichend.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die o.g. Nachteile zu vermeiden
und ein Verfahren zu schaffen, mit dem höhere elektrische Dichtigkeiten als bisher
erreichbar sind.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß
die nach dem Biegevorgang einander zugewandten, vorzugsweise stumpf aneinanderstossenden
Außenkanten desMetallbandes durch Plasmaschweißen verbunden werden. Durch die Plasmaschweißung
wird eine völlig dichte Verbindung zwischen den beiden Außenkanten des Metallbandes
erreicht. Die bei der bisherigen Falzverbindung stets vorhandene mechanische Trennung
zwischen diesen##ußenkanten ist nicht mehr vorhanden. Insbesondere bei dem Verschweißen
eines Außenleiters bestehend aus einem Kupferband hat sich die vor1iegende Erfindung
besonders bewährt. Dies ist im Hinblick darauf, daß es bisher für unmöglich gehalten
wurde, Kupfer durch Plasmaschweißen zu verbinden, besonders überraschend. Die nunmehr
bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auch bei Kupferbändern erreichten dichten Schweißnähte,
die darüberhinaus auch noch eine Verformung des Kabels während dessen Verlegung
ohne Probleme aushalten, wird darauf zurückgeführt, daß die Plasmaschweißung gegen
eine Unterlage ausgeführt wird, wobei diese Unterlage die genannte Isolation zwischen
dem Innenleiter und dem Außenleiter des Koaxialkabels ist.
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Aufgrund dieses Schweißens gegen Unterlage wird offensichtlich vom
Plasmastrahl abgegebene Wärme gespeichert und somit ein zu schnelles Ableiten der
Wärme aus dem Kupfermantel vermieden. Durch diese Wärmespeicherung wird somit vorteilhaft
auch ein Schweißen des Kupfermantels mit den Plasmastrahlen vorteilhaft und überraschend
möglich.
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In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß
die Schweißgeschwindigkeit im Bereich von 4 - 20 m/min, vorzugsweise 5 - 12 m/min
und der Schweißstrom im Bereich von 30A bis 300 A Ampere, vorzugsweise 10q bis 150
Ampere, gewählt wird, wobei die hohen Schweißstromwertdden hohen Geschwindigkeitswerten
zugeordnet werden.
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Gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung wird die Plasmaschweißung
mit einem übertragenem Plasmabogen durchgeführt, wobei bevorzugt die Plasmabogenlänge
wenige mm, vorzugsweise 1 bis 2 mm, beträgt. Es hat sich herausgestellt, daß bei
einer derartigen Plasmabogenlänge besonders vorteilhafte Schweißergebnisse in bezug
auf die Schweißnahtqualität, insbesondere in bezug auf die Dur%chschweißung des
Kupfermantels, erreicht werden.
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Beim Schweißen selbst wird zweckmäßigerweise der Innenleiter, die
Isolation und das rohrförmig gebogene Kupferband gemeinsam gegenüber einem stationär
vorgesehenen Plasmaschweißbrenner bewegt.Durch diese Maßnahme wird ein besonders
einfacher und zweckmäßiger Aufbau einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens erreicht.
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Zum Schweißen selbst hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt,
wenn als Plasmagas Argon und für das den Plasmabogen sowie die Schweißstellefumgebende
Schutzgas ebenfalls ArgQn oder Helium oder ein Argon-/Helium-Gasgemisc:: verwendet
wird.
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In der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles zur
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden weitere vorteilhafte Merkmale
der vorliegenden Erfindung näher erläutert.
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Es veranschaulicht Fig. 1 eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens, Fig. 2 eine Draufsicht auf das zu verschweißende Koaxialkabel in Pfeilrichtung
A gemäß Fig. 1.
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In Fig. 1 ist eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens in ihrer Gesamtheit mit 10 bezeichnet und besteht im wesentlichen aus
einem Plasmabrenner 11 sowie einer Stromquelle 12.
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Der Plasmabrenner 11 weist einen Brennerkörper 13 mit einem darin
gelagerten Zentrierstück 14 für eine Elektrode 15 sowie eine Austrittsdüse 16 auf.
Die Düse 16 ist bevorzugt als Dreiloch-Düse ausgebildet, welche die Gasdurchtrittsöffnungen
16a, 16b und 16c aufweist. Dabeiftritt durch die Öffnung 16b der Plasmastrahl 17
aus, wogegen durch die -offnungen 16a und 16c Plasmagas in den Bereich des Bogens
17 zur StabiliSierung derselben, gerichtet wird. Im Brennerkörper 13 sind ferner
Kanäle 18 vorqesehen, welche zur Schutzqaszufuhr zur Schweißstelle dienen.
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Das herzustellende Koaxialkabel gem. Fig. 1 weist einen Innenleiter
19, eine Isolation 20 eowie ein rohrförmig um die Isolation 20 gebogenes Kupferband
21.auf.
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Dabei besteht der Innenleiter bevorzugt aus einer Kupferseele, die
umgeben ist von einem zur Isolation,dienenden Polyäthylenstrang von ca. 11,5 mm
Durchmesser. Die Dicke des zu verschweißenden Kupferbandes beträgt 0,25 mm. Gemäß
der Erfindung wird zur Herstellung eines Koaxialkabels,bestehend aus den o.g. Bestandteilenzuerst
der Innenleiter 19 mit der Isolation 20 umgeben und danach das Kupferband 21 rohrförmig
um die Isolation 20 gebogen.
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Die hierzu erforderlichen Einrichtungen sind an sich bekannt und aus
diesem Grund nicht näher dargestellt. Als erfindungsgemäß werden nach dem 3iegevorgang
die stumpf aneinanderstoßenden Außenkanten 22, 23 des Kupferbandes 21 durch den
Plasmabogen 17 verschweißt Dabei bewegt sich der Innenleiter 19, Isolation 20 und
Kupferband 21 in Pfeilrichtung B unter dem Brenner 11 vorbei, wobei bevorzugt der
Abstand 24 zwischen der Brennerdüse 16 und dem Kupferband 21 wenige Millimeter,
vorzugsweise 1 - 2 mm beträgt.
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Die Stromquelle 12 ist in an sich bekannter Weise als Plasmaschweißstromquelle
aufgebaut und steht elektrisch mit der Elektrode 15 sowie dem Kupferband 21 in Verbindung.
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Besonders vorteilhaft hat sich die Anwendung des erfindungsgemäßen
Verfahrens bei der Herstellung von Koaxialkabeln herausgestellt, die als Innenleiter
eine Kupferseele von ca. .1.. mm Durchmesser aufweisen, welche wiederum von eine
m Polyäthylen-Strang von ca. 11,5 mm Durchmesser umgeben sind welcher wiedZerum
von einem Kupfermantel
umschlossen wird, der eine Dicke von o,25
mm aufweist. Dabei wurden Schweißgeschwindigkeiten von 12 m/min bei einer Schweißen
stromstärke von ca. - 140 Ampere erreicht. Als PlasmaXgas wurde Argon in einer Menge
von 0,8 1/min und als Schutzgas ein Argon/Helium-Gemisch (75 % Argon/ 25 %Helium)
in einer Menge von 15rmin verwendet. Der Elektrodendurchmesser betrug 4 mm.
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Die Dreilochdüse wies einen Durchmesser (Öffnung 16b) von 2,8 mm auf.
Der Abstand 24 zwischen Düse und Kupeferband betrug 1,5 mm.
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Mit diesen Schweißparametern wurde eine gleichmäßige Durchschweißung
erreicht, wobei eine kaum wahrzunehmende Anschmelzung des Polyäthylen-Isolationskörpers
festgestellt wurde. Ein entsprechendes Schweißmuster ist beigefügt.
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Neben der bevorzugten Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei
Koaxialkabeln, deren Außenleiter aus einem Kupferband gefertigt ist, ist die Erfindung
auch vorteilhaft bei Koaxialkabeln anwendbar, deren Außenleiter aus Aluminium besteht.
So wurden beispielsweise bei Koaxialkabeln mit einer Polyäthylen-Isolierung von
7,525 mm Durchmesser, die mit einem Außenleiter aus Rein-Aluminium der Stärke 0,6
mm umhüllt werden, Schweißgeschwindigkeiten von 5 m/min erreicht. Dabei betrug die
Schweißstromstärke 110 Ampere . Als Plasmagas wurde wiederum Argon einer Menge von
0,6 1/min und als Schutzgas Helium in einer Menge von 10,0 1/min verwendet. Die
abragen Schweißparameter entsprachen den bei der Kupferschweißung.
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Auch hier wurde eine einwandfrei dichte Nahe mit guter Durchschweißung
erreicht.
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Ein entsprechendes Schweißmuster ist ebenfalls beigefügt.
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Bei den oben beschriebenen Schweißungen wurde darauf geachtet, daß
bei der Schließung des rohrförmigen Kupferbande ie Außenkanten 22 und 23 exakt stumpf
aneinandergestoßen sind und keine dachförmige Form des Rohres entstand. Ferner wurde
darauf geachtet, daß die Außenkanten 22 und 23 in gleichbleibender Position unterhalb
des Plasmabrenners vorbeigeführt wurden, so daß keine seitlichen
Auslenkungen
der Außenkante von der Symmetrieachee des Plasmabogens eintret@@ onnten. Bei der
Einhaltung der oben beschriebenen bevorzugten Schweißparameter und besonders günstigen
Kenndaten wird erfindungsgemäß die Herstellung von Koaxialkabeln erreicht, die in
bezug auf die elektrische Dichtigkeit gegenüber den bisher bekannten Koaxialkabeln
weitaus höhere und bessere Werte aufweisen.