DE2845987B2

DE2845987B2 - Verfahren zur Herstellung eines koaxialen Hochfrequenzkabels mit Hohlraumisolation und Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens

Info

Publication number: DE2845987B2
Application number: DE2845987A
Authority: DE
Inventors: Rainer Schattdorf Kurz (Schweiz)
Original assignee: DAETWYLER AG SCHWEIZERISCHE KABEL- GUMMI- und KUNSTSTOFFWERKE ALTDORF URI (SCHWEIZ)
Current assignee: DAETWYLER AG SCHWEIZERISCHE KABEL- GUMMI- und KUNSTSTOFFWERKE ALTDORF URI (SCHWEIZ)
Priority date: 1978-08-24
Filing date: 1978-10-23
Publication date: 1980-09-04
Also published as: DE2845987C3; DE2845987A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Vorfahren zur HerstclluiiE eines koaxialen HochfreuiK.·, vkabels mit Hohlraurotsolatian, das einen Innenleiter und einen Außenleiter aufweist, welcher vom Innenleiter durch in Längsabständen voneinander angeordnete Abstandshalter aus thermoplastischem Kunststoff getrennt ist, die zwischen dem Innen- und Außenleiter isolierende Hohlräume begrenzen und in einer Extnideranlage direkt auf den durch diese Anlage hindurchgeleiteten Innenleiter aufextrudiert werden.

Es ist bekannt die Abstandshalterung bei HF-Koaxialkabeln dadurch zu erzeugen, daß über den Innenleiter ein dünnwandiges Kunststoffrohr von wesentlich größerer Dimension als der Innenleiter extrudiert wird, welches anschließend mittels einer speziellen Vorrichtung in bestimmten Abständen bis am' den Innenleiter gequetscht wird, so daß es auf diesem stellenweise fest verankert ist und dazwischen über diesem einen Hohlraum bildet (Beispiel: DT-OS 2359026). Ein in der Gestalt ähnliches Kabel ist das sogenannte Ballonkabel, bei welchem bei der Extrusion durch den Einsatz von Spezialwerkzeugen und -aggregaten auf dem Innenieiter kontinuierlich einzelne ballonartige dünnwandige Kunststoffkammern aufgebracht werden.

Bei den sogenannten Scheibchenkabeln werden als Abstandshalter entweder Kunststoff-Scheiben verwendet, die als geschlitzte Vorfabrikate mit gleichmäßiger bzw. variabler Distanz auf den Leiter aufgesteckt werden, wobei zur Regelung der Distanz verschiedene Verfahren existieren (Beispiel: US-PS 3777371), oder die Kunststoffreheiben werden mittels spezieller Spritzköpfe und -werkzeuge - vorzugsweise Mehrfachwerkzeuge für mehrere Scheiben pm Innenieiter und evtl. mehrere Innenleiter parallel zueinander auf den Innenleiter aufextrudiert bzw. im Spritzguß aufgebracht. Dies geschieht diskontinuierlich mit feststehender oder mit dem Innenleiter in seiner Bewegung folgender Form (Beispiel: DT-OS 1554898; DT-OS 2743923). Zur Korrektur der bei dieser Fertigung auftretenden Fehler bezüglich Formtreue und Abstandsgenauigkeit der Scheiben wurden verschiedene Verfahren vorgeschlagen (Beispiel: DT-AS 1 640095). Auch ein Verfahren zum kontinuierlichen Aufbringen der Scheiben auf den Innenleiter ist bekannt. Dabei wird der Innenleiter in eine horizontale Kreisbahn geführt, wo mittels sich schließenden, mit der gleichen Geschwindigkeit in der Kreisbahn sich vorwärts bewegenden Scheibenformen die Schalen aufgespritzt werden (Beispiel: DE-OS 2208545).

Die beschriebenen Beispiele von Hohlraumisolationcn haben sämtliche den Vorteil eines großen Luftanteils und damit einer kleineren Dk (Dielektrizitätskonstante), als alle übrigen, allgemein bekannten Koaxialkabelisolationen.

Den Vorteilen der Hohlraumisolation stehen einige erhebliche Nachteile gegenüber. Bei einem Teil der Herstellungsverfahren ist nämlich die zu erreichende Präzision nicht allzu groß. Dies trifft insbesondere zu auf Kabel mit wendelartig auf den Innenleiter aufgewickelten oder sonstwie aufgebrachten Kunststoffsträngen oder -Profilen, auf die Ballonkabel und auf die Kabel mit den aufgesteckten Scheiben. Eine wesentlich bessere Formtreue und Dimensionsgenauigkeit weisen die Kabel mit zugespritzter Wendel, dem abgequetschten Rohr oder den gespritzten Scheiben auf. Sie bedingen jedoch naturgemäß einen erheblich höheren fertigungstechnischen Aufwand.

Der Esrfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, das die Herstellung von

hochpräzisen bohlraumisolierten HF-Kabeln auf normalen Extruderanlagen ermöglicht, wie sie z, B, für die Herstellung von HF-Adern verwendet werden, und welche eine konstante Extrudergeschwindigkeit aufweisen.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgeroäß dadurch, daß man bei konstanter Geschwindigkeit des aus der Düse der Extruderanlage austretenden thermoplastischen Kunststoffes die Abzugsgeschwindigkeit des mit dem Kunststoff zu beschichtenden Innenleiters variiert, so daß durch die unterschiedlichen Geschwindigkeiten (v,, V₂) eine Kunststoffschicht von variabler Dicke auf den Innenleiter aufgetragen wird, deren dicke Stellen als Abstandshalter für den Außenleiter oder für einen auf seiner Innenseite aufgebrachten Schlauch dienen.

Bei diesen Verfahren ist es zweckmäßig, die Geschwindigkeit des Innenleiters rhythmisch zu variieren, so daß die dicksten Stellen Wülste von stets gleichem Durchmesser bilden und stets gleichbleibende Abstände (s) voneinander aufweisen.

Eine Einrichtung zur Durchführung öes erfindungsgemäßen Verfahrens, mit einer Extrudsranlage zur Beschichtung des Innenleiters und einem Abzugsaggregat für den Vorschub desselben besteht aus Speichern, die vor und nach der Extruderanlage zur Aufnahme eines Teils des fertigen Kabels bzw. des zu beschichtenden Innenleiters angeordnet sind, die durch stationär gelagerte Umlenkräder und durch wenigstens ein beweglich gelagertes Umlenkrad gebildet sind, wobei der eine Speicher mit einer Vorrichtung zur zwangsläufigen Bewegung des beweglich gelagerten Umlenkrades ausgerüstet ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen dieser Vorrichtung sind in den Ansprüchen 3-5 beschrieben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung der gesamten Anlage, einschließlich der Zusatzeinrichtung,

Fig. 2a, 2b Querschnitte durch ein auf der Anlage hergestelltes Kabel,

Fig. 3 einen schematischen Ausschnitt aus dem Kopf der einen Extruderanlage in Fig. I, und

Fig. 4 einen gleichen Ausschnitt aus dem Kopf der zweiten Extruderanlage in Fig. 1.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Anlage zur Herstellung von Hochfrequenzkabeln mit Hohlraumisolierung. Sie weist die folgenden bekannten Teile auf:

- 1, 8: Abzugsaggregate für den Vorschub,

- 3, 6: Extruder für die Isolation und für den Deckmantel bzw. die sogenannte Schwarte,

- 4, 7: Kühlbäder

Da diese Teile wie erwähnt bekannt sind, brauchen sie nicht näher erläutert zu werden.

Die Speicher 2, 5 hingegen sind Spezialkonstruktionen und stellen die Zusatzeinrichtung zur Standardanlagc dar.

Anlagen zur Extrusion von Kunststoffisolationen, insbesondere solche zur Herstellung von HF-Adern, sind ausgelegt zur Erzielung gleichförmiger Vorschubbzw. Abzugsgeschwindigkciten V₂ des Leiters. Im Zusammenwirken mit dem zeitlich ebenfalls sehr gleichmäßigen Au.sstoßvcrhaltcn des Extruders, dem eine gleichförmige Massegeschwindigkeit V₁ in der Extruderdüse entspricht, ergtben sich eine hohe Dimensionsgcnauigkcit und -Stabilität und nur geringe Durchmesserschwankungen der extrudierten Kunststoffisolation,

Hier wird nun eine der beiden Geschwindigkeiten, nämlich die Abzugsgeschwindigkeit V₂ des Leiters, in

ί einem bestimmten Rhythmus variiert, und die Massegeschwindigkeit ν, in der Extruderdüse konstant gehalten. Es ergibt sich damit ein Profil der Isolierung, wie es in Fig. 3 ersichtlich ist. Dadurch, daß nur eine Geschwindigkeit rhythmisch verändert und die andere

ι ο konstant gehalten wird, ist gewährleistet, daß die Amplitude des Profils stets gleich groß ist und damit der Durchmesser D₁ (Fig. 2a, 2b) in sehr engen Toleranzgrenzen gehalten werden kann, was für die Qualität des Kabels wichtig ist.

Prinzipiell wäre es denkbar, die Variierung der Abzugsgeschwindigkeit v₂ auch auf anderem Wege zu erreichen, z. B. durch entsprechende Steuerung eines der beiden oder beider Abzugsaggregate 1 und 8. Dagegen spricht aber, daß damit eine relativ große,

-¹O rhythmische Beschleunigung erheb.'-, fter Massen verbunden wäre, was in der technischen Ke aJisierung zumindest problematisch, auf jeden Fall nicht sehr sinnvoll wäre. Außerdem würden bei Ansteuerung beider Abzugsaggregate hinsichtlich einer variablen Abzugs-

r> geschwiidigkeit nicht zu unterschätzende Gleichlaufprobleme entstehen, die bei nicht einwandfreier Bewältigung zu nicht tolerierbaren Schwankungen der Durchmesser D₁ und D₂ führen können. Jedenfalls wäre eine solche Lösung technisch wesentlich aufwen-

Hi diger, von den Investitionskosten her gesehen erheblich teurer und damit unwirtschaftlicher als die vorgeschlagene Speicherlösung.

Das gleiche gilt für eine rhythmische Veränderung der Massegeschwindigkeit V₁ im Extruderwerkzeug

Γι bzw. eine entsprechende künstlich erzeugte Ausstoßmengen-Schwankung des Extruders. Grundsätzlich ist auch diese Lösung denkbar, etwa über eine entsprechende rhythmische Variation der Schntxkerjdrehzahl, eine axiale Bewegung der Schnecke, eine axiale

in Bewegung eines der Schnecke vorgeschalteten Torpedos jder eines ähnlichen Bauelementes, oder eine axiale Bewegung des Spritzkopfes bzw. des Spritzwerkzeuges. Allen diesen Verfahren ist jedoch gemeinsam, daß sie recht aufwendig, für Anwendungen

•r, nicht besonders geeignet und damit auch nicht sehr wirtschaftlich sind.

Wesentlich einfacher ist hingegen das beschriebene Verfahren der veränderlichen Abzugsgeschwindigkeit unter Verwendung der dargestellten Zusatzeinrich-

■><> tung. Diese besteht im wesentlichen, wie bereits erwähnt, aus den zwei Speichern 2, 5. Jeder derselben speichert eine gewisse variable Länge an Kabel (Speicher 5¹* bzw. an Isolation (Speicher 2). Der Speicher S arbeitet im wesentlichen ähnlich wie ein Flaschenzug,

v> mit wenigstens zwe' oberen, ortsfest gelagerten Umlenkrädern 51 und wenigstens einem unteren Umlenkrad 52, das vertikal auf- und abbewegbar ist, wobei sich der Abstand zu den Umlenkrädern 51 und damit auch die Länge an gespeichertem Kabel verän-

Wi dert. Das Umlenkrad 52 befindet sich am Ende eines zwischen zwei Führungen 53 gelagerten kolbenähnlichen Halters 54, welcher von einem Kurbeltrieb 55 in bekannter Weise hin- und herbewegt wird, und zwar mit einer sinusförmig variierenden Geschwindigkeit

■ , v,. Dadurch wird ικτ Aiilagengeschwindigkcit v_;, d. h. der konstanten Vorschubgeschwindigkeit des Abzugsaggregates 1, 8 eine zweite veränderliche Geschwindigkeil v, überlagert, so daß der Leiter zwi-

sehen den Speichern 2, 5 mit der variablen Geschwindigkeit v_var = v-, + v, fortbewegt wird. Wichtig dabei ist, daß die veränderliche Geschwindigkeit v_yar nie kleiner wird als v₂, damit der Leiter nicht durch den Spritzkopf des Extruder 3 zurückläuft. Die Ge- "> schwindigkeit v, kann dadurch variiert werden, daß sowohl die Drehzahl des Kurbeltriebs 55 durch Verwendung eines Antriebsmotors (nicht dargestellt) mit stufenlos verstellbarem Getriebe als auch der Kurbolradius r verändert werden; die Verstellung des letzte- i" ren ist allgemein bekannt.

Durch die Variation der Geschwindigkeit v, wird der Draht bzw. Innenlci'.cr 9, welcher im Extruder 3 mittels einer Führung 10 (Fig. 3) geführt ist. durch die mit der konstanten Geschwindigkeit v, aus der ι'· Extruderdüse 11 ausströmende Kunststoffschmclzc 12 so beschichtet, wie dies aus den Fig. 2 und 3 er-

die voneinander einen Abstand .v aufweisen. Durch die schon erwähnte Variation der Geschwindigkeit v, -'" läßt sich der Abstand s in einem weiten Bereich stufenlos variieren. Über den Kurbclradius r läßt sich die Amplitudenhöhe des Isolationsprofils und damit das Verhältnis D₁ID₁ regulieren. Das dem rechnerischen Bewegungsablauf des Kurbeltriebs entsprechende '. Profil für einen bestimmten Fall ist in Fig. 2a wiedergegeben. Aufgrund des viskoelastischen Verhaltens der thermoplastischen Kunststoffschmelze 12 tritt jedoch eine leichte Vorzerrung ein, so daß das in Wirklichkeit erzielte Profil ähnlich wie in Fig. 2b aussieht, s"

Grundsätzlich ist es möglich, die Längsbewegung des Speichers 5 auch noch mit anderen Antriebselementen als mit einem Kurbeltrieb zu erzeugen. Geeignete Antriebsarten sind insbesondere Knrvenscheibcn. elektronisch gesteuerte Antriebsmotoren, pneu- ; matische oder hydraulische Steuerungen, usw. Diese sind insbesondere für Isolationsprofile mit wechselndem Wulstabstand s, wie sie für bestimmte Kabel zur Erzielung besonders guter Reflexionswerte in Erwägung zu ziehen sind, interessant. ;■■

Der zweite Speicher, hier der Speicher 2, dient lediglich der Aufrechterhaltung der Drahtspannung und paßt sich im Gegenspiel den Bewegungen des gesteuerten Speichers 5 an. Er weist ebenfalls wenigstens zwei obere, stationär gelagerte Umlenkräder 21 und ■>-■ wenigstens ein unteres Umlenkrad 22 auf. Das letztere ist, wie dargestellt, an einem mit einem Gewicht 23 belasteten, um ein ortsfestes Drehlager 24 schwenkbaren Hebel 25 gelagert. Durch die Unterschiede zwischen der variablen Geschwindigkeit V₁₀, und der konstanten Geschwindigkeit v₂ des Inncnleiters ergeben sich Änderungen in der Länge des gespeicherten Innenleiters, die durch Schwenkbewegungen des Hebels 25 und entsprechendem Anheben oder Absenken des darauf montierten Umlenkrades 22 ausgeglichen werden; das Gewicht 23 wirkt dabei als sogenannter Rückstellen

An die beiden Speicher muß die besondere Bedingung gestellt werden, daß sie sehr leichtläufig und weitgehend massefrei arbeiten müssen. Für die Umlenkräder 21, 22, 51, 52 werden deshalb vorzugsweise Speichenräder vorgesehen, wie sie bei Fahrrädern üblich sind.

Die rhythmische Änderung der Vorschubgeschwindigkeit V₁₀, wird wie erwähnt im Ausführungsbeispiel durch einen Kurbeltrieb im Speicher 5 er-

'•v«6'. ..<,■■■·. **■«-.,>- <iiiu<.iuiig ₆₁.-n.ll«->-r.i₆ «<··..I ■,.»-.■

sinusförmig wird. Anstelle des Kurbeltriebes können aber auch andere Antriebsmittel vorgesehen werden, die ebenfalls eine rhythmische Bewegung erzeugen können, wobei diese nicht notwendigerweise sinusförmig sein muß. So kann beispielsweise eine Kurvenscheibe vorgesehen sein, auf welcher ein Nocken direkt mit der Lagerung des Umlenkrades 52 verbunden ist. Eine weitere Möglichkeit besteht in der Verwendung e'ncs Antriebsmotors mit elektronisch gesteuerter Drehzahlregelung. Schließlich läßt sich mittels geeigneter hydraulischer oder pneumatischer Steuerungen ebenfalls eine rhythmifchc Bewegung des Umlenkradcs 22 erreichen.

Der in der Extruderanlage 3 beschichtete Innenleiter 9 kann in eine zweite Extruderanlage 6 eingeführt werden. Diese weist gemäß Fig. 4 eine innere Führung 14 auf, zwischen welcher und der Extruderdüse 15 ein Kunststoffschlauch 16 so extrudieri wird, daß er auf den Verdickungen 13 aufliegt, wodurch die erwähnten Hohlräume 17 gebildet werden. Weil der beschichtete Leiter nach Durchlaufen des Speichers 5 wieder eine konstante Geschwindigkeit aufweist und auch die Extrusionsgeschwindigkeit ebenfalls den Wert v, aufweist, ergibt sich ein Schlauch von konstanter Dicke und von einem konstanten Durchmesser D,.

Es kann aber auch unter Verzicht auf den Kunststoffschlauch ab Extruder 6 eine sozusagen offene Hohlraumisoüening gewählt werden, bei welcher der Außenleiter direkt auf den Verdickungen 13 der Isolation aufliegt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Verfahren zur Herstellung eines koaxialen Hochfrequenzkabels mit Hohlraumisolation, das einen Innenleiter und einen Außenleiter aufweist, welcher vom Innenleiter durch in Längsabständen voneinander angeordnete Abstandshalter aus thermoplastischem Kunststoff getrennt ist, die zwischen dem Innen- und Außenleiter isolierende Hohlräume begrenzen und in einer Extrudieranlage direkt auf den durch diese Anlage hindurchgeleiteten Innenleiter aufextrudiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß man bei konstanter Geschwindigkeit des aus der Düse (11) der Extruderanlage (3) austretenden thermoplastischen Kunststoffes (12) die Abzugsgeschwindigkeit des mit dem Kunststoff zu beschichtenden Innenleiters (9) variiert, so daß durch die unterschiedlicher! Geschwindigkeiten (v,, V₂) eine Kunststoffschicht (12) von variabler Dicke auf den Innenleiter aufgetragen wird, deren dicke Stellen (13) als Abstandshalter für den Außenleiter oder für einen auf seiner Innenseite aufgebrachten Schlauch (16) dienen.

2. Verfahren nach Ansprjich 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit des Innenleiters (9) rhythmisch variiert wird, so daß die dicksten Stellen (13) Wülste von stets gleichem Durchmesser bilden und stets gleichbleibende Abstände (s; voneinander aufweisen.

3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Extruderanlage zur Beschichtung des Innenleite-s, und einem Abzugsaggregat für den Vorschub desselben, dadurch gekennzeichnet, daß vor und nach der Extruderanlage (3) Speicher (2, 5) zur Aufnahme eines Teils des fertigen Kabels bzw. des zu beschichtenden Innenleiters (9) angeordnet sind, die durch stationär gelagerte und Umlenkräder (21,51) und durch wenigstens ein beweglich gelagertes Umlenkrad (22, 52) gebildet sind, wobei der eine Speicher (5) mit einer Vorrichtung (55) zur zwangsläufigen Bewegung des beweglich gelagerten Umlenkrades (52) ausgerüstet ist.

3. Einrichtung nach Patentanspruch 2, in welcher die genannte Vorrichtung eine rhythmische Bewegung des Umlenkrades zwecks Erzielung einer rhythmischen Bewegung in dem durch die Extruderanlage (3) zu beschichtenden Innenleiter (9) erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß diese Vorrichtung (55) ein Kurbeltrieb mit Antriebsmotor und stufenlos verstellbarem Getriebe ist.

4. Einrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß diese Vorrichtung (55) eine Kurvenscheibe, einen elektronisch gesteuerten Antriebsmotor, eine pneumatische oder eine hydraulische Steuerung aufweist.

5. Einrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkräder der Speicher aus Speichenrädern bestehen, wie sie bei Fahrrädern üblich sind.