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Elektrischer Leiter mit einer diesen allseitig umschlies-
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senden, auf ihn aufgschrumpften nahtlosen Hülle aus reckorientiertem
Polyesterschlauch sowie Verfahren zur Herstellung desselben Die Erfindung betrifft
einen elektrischen Leiter mit diesen allseitig umschließenden auf ihn aufgeschrumpften
nahtlosen Hülle aus Polyesterschlauch sowie ein Verfahren zur Herstellung der gegenständlichen
Erfindung.
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In dem deutschen Patent 962 719 ist ein Verfahren zur Herstellung
eines mit thermoplastischem Kunststoff nahtlos ummantelten Kabels beschrieben, bei
dem der aus einem Kabelkopf schlauchförmig austretende thermoplastische Kunststoff
nach dem Abkühlen über einen konzentrisch im Kabelkopf angebrachten, am Ende verdickten
und dadurch eine Querreckung bewirkenden Dorn gezogen und von diesem Dorn unter
Längsreckung abgezogen wird, während gleichzeitig der elektrische Leiter durch eine
konzentrische Durchbohrung des Dornes zugeführt wird, worauf die Ummantelung auf
den elektrischen Leiter aufgeschrumpft wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen elektrischen Leiter
vorzuschlagen, der mit einer nahtlosen Hülle aus Polyester allseitig umschlossen
ist, die weichmacherfrei sowie zähelastisch ist und die hohe mechanische Festigkeit
besitzt.
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Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde ein einfaches Verfahren
vorzuschlagen, mit Hilfe dessen elektr-
ische Leiter bei Raumtemperatur
mit einem vorgefertigten herstellungsbedingten reckorientierten Schlauch aus Polyester
umhüllbar ist.
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Die der Erfindung zugrundeliegenden Aufgaben werden durch den in Anspruch
1 angegebenen Leiter besonderer Ausbildung sowie das in Anspruch 2 angegebene erstellungsverfahren
gelöst. Die Ansprüche 3 bis 5 geben besondere Ausgestaltungen des Verfahrens nach
Anspruch 2 an.
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Die durch den Anspruch 1 gegenständlich konkretisierte Erfindung wird
bezüglich ihrer Ausbildung technisch bedeutunssgleich durch verfahrensbezogene Sachmerkmale
körperlich individualisiert als elektrische Leiter mit wärmeaufgeschrumpfter, nahtloser
Hülle aus thermoplastischem Kunststoff, die eine Ausbildung besitzt, die durch Aufschrumpfung
eines multiaxial reckorientiertem Polyesterschlauch durch Auslösung der ihm innewohnenden
latenten Schrumpfspannung auf einem lose und praktisch zentrisch in seinem Hohlraum
angeordneten elektrischen Leiter durch Wärmeeinwirkung entsteht.
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Die in Anspruch 1 verwendeten Bezeichnungen zur Charakterisierung
des Erfindungsgegenstandes stimmen in ihrer technischen Bedeutung mit der technischen
Bedeutung derjenigen überein, die im Verfahrensanspruch zur Konkretisierung der
Verfahrensweise verwendet werden.
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Es soll unter einer auf dem elektrischen Leiter aufgeschrumpften nahtlosen
Hülle aus reckorientiertem
Polyesterschlauch eine solche verstanden
werden, die entsteht bzw. die Eigenschaften hat, die entstehen, wenn man bei Raumtemperatur
im Hohlraum eines bei seiner Herstellung multiaxial reckorientierten Schlauches
aus Polyester mit inhärenter latenter Schrumpfspannung einen elektrischen Leiter
praktisch zentrisch und in der Weise anordnet, daß der Leiter allseitig und lose
von dem Schlauch umhüllt wird und dann die dem Schlauch innewohnende latente Schrumpfspannung
durch Einwirkung von Wärme hinreichender Temperatur auf diesen auslöst und dadurch
den Schlauch auf den elektrischen Leiter aufschrumpft.
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Das die Wandung des reckorientierten Polyesterschlauchs bildende Polymerisat
befindet sich bei keiner Phase der Verfahrensdurchführung in schmelzextrusionsfähig-viskosem
Zustand.
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Bei keiner Phase der Verfahrensdurchführung zur Herstellung des erfindungsgemäßen
Erzeugnisses wird der reckorientierte Polyesterschlauch einer Krafteinwirkung unterworfen,
die zusätzliche Reckorientierung desselben bewirkt.
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Zur Verfahrensdurchführung geht man von einem Hohlstab aus, der aus
durch längsweise Raffung, ziehharmonikaplissee-ähnlich gefältetem herstellungsbedingt,
multiaxial, reckorientiertem Folienschlauch aus Polyester besteht.
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Unter einem herstellungsbedingtem multiaxialem, reckorientiertem Folienschlauch
aus Polyester, bevorzugt aus Polyäthylenterephthalat, ist ein solcher zu verstehen,
der infolge seines herstellungsbedingten reckorientierten Zustandes latente Schrumpfspannung
aufweist, die durch Einwirkung von Wärme hinreichender Temperatur auf den Schlauch
auslösbar ist und zum Schrumpfen desselben unter Durchmesserverringerung führt.
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Die Wandung des den Hohlstab bildenden multiaxial reckorientierten
Folienschlauches aus Polyester ist durch ein Flächenreckverhältnis im Bereich von
1 : 3,6 bis 1 : 4,5 der sie bildenden Folie charakterisiert; der Schlauch hat vorteilhaft
eine Wanddicke im Bereich von 2 bis 50 /um, insbesondere eine Wanddicke im Bereich
von vorteilhaft 12 bis 35 /um.
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Der Durchmesser des Schlauches beträgt beispielsweise 2 bis 300 mm,
vorteilhaft 8 bis 250 mm.
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Die dem reckorientierten Schlauch innewohnende latente Schrumpfspannung
ist auslösbar durch Beaufschlagung des Schlauches mit Wärme einer Temperatur vorteilhaft
im Bereich von 1700C bis 2700C.
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Die Wärmeeinwirkungsdauer liegt dabei vorteilhaft im Bereich von 30
bis 180 s.
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Bei Einwirkung von Wärme einer Temperatur von beispielsweise 100 0C
auf den bezeichneten multiaxial reckorien-
tierten Polyesterschlauch
aus Polyäthylenterephthalat wird dessen latente Schrumpfspannung in einem solchen
Maße ausgelöst, daß der Schlauch seinen Durchmesser um ca. 20 bis 30 %, bezogen
auf sein Ausgangsvolumen verringert.
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Die Herstellung multiaxial reckorientierter Schläuche aus thermoplastischem
Kunststoff ist beispielsweise in der US-PS 2,461,975 beschrieben.
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Ein Verfahren zur Herstellung von Hohlstäben der vorstehend konkretisierten
baulichen Ausbildung sowie einer zur Durchführung des Hohlstabherstellungsverfahrens
geeigneten Vorrichtung gehört zum Stande der Technik (DE-AS 21 47 498 ; DE-OS 22
36 600).
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Die Bezeichnung elektrischer Leiter" umfaßt definitionsgemäß 1) ein
als elektrischen Leitungsdraht bezeichnetes metallisches Erzeugnis von geringem,
bevorzugt rundem Querschnitt und großer Länge, beispielsweise einen Kupferdraht,
2) eine als elektrisches Kabel bezeichnete ein-oder mehradrige elektrische Leitung
mit einer lückenlosen Schicht aus elektrisch isolierendem Werkstoff, die die Einzelleiter
gegeneinander und gegen die Umgebung elektrisch isoliert, wobei die elektrisch isolierten
Einzelleiter (Adern) derart miteinander verseilt sein können, daß die miteinander
verseilten isolierten Einzelleiter kreisförmiges Profil haben.
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Gegebenenfalls wird das Verfahren in der Weise durchgeführt, daß man
auf der Umfangsfläche der nahtlosen Hülle aus aufgeschrumpftem Polyesterschlauch
ummantelten auf dem elektrischen Leiter eine nahtlose Schutzschicht aufbringt, die
vorteilhaft aus thermoplastischem Werkstoff hoher mechanischer Widerstandsfähigkeit
besteht, beispielsweise aus Polyvinylchlorid.
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Das Aufbringen der Schutzschicht erfolgt in bekannter Weise, das man
den mit aufgeschrumpftem Polyesterfolienschlauch ummantelten elektrischen Leiter
fortlaufend durch den Kabelkopf der bekannten Vorrichtung zur Ummantelung von Kabeln
führt durch Schmelzextrusion von thermoplastischem Kunststoff auf diesem eine geschlossene
Kunststoffschicht aufbringt und diese dann auf Raumtemperatur abkühlt.
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Die Ausbildung der Schutzschicht auf dem Umfang des von der nahtlosen
Hülle aus Polyester ummantelten elektrischen Leiters kann entweder unmittelbar an
dessen Herstellung erfolgen oder auch zu einem späteren Zeitpunkt.
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Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren beispielhaft beschrieben,
wobei die Beschreibung diejenige Erfindungsausbildung mit umfaßt, bei der unmittelbar
nach Herstellung des mit einer nahtlosen Hülle aus aufgeschrumpftem Polyesterfolienschlauchs
ummantelten elektrischen Leiters auf deren Umfang die Schutzschicht aus thermoplastischem
Werkstoff ausgebildet wird.
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Zur Verfahrensdurchführung wird der bezeichnete Hohlstab im Raum lagefixiert
vorteilhaft derart angeordnet, daß seine gerade Längsachse horizontal verläuft.
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An einem Ende des Hohlstabs wird in den Stabhohlraum ein elektrischer
Leiter bestimmter Länge mit einem Leiterendabschnitt voran ein - durch diesen hindurch
- und an dem anderen Hohlstabende aus dem Stabhohlraum soweit herausgeschoben, daß
der Endabschnitt hinreichend weit, vorteilhaft 10 bis 20 cm, aus der Hohlraummündungsöffnung
am anderen Hohlstabende herausragt.
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Der im Stabhohlraum verlaufende elektrische Leiter einschließlich
des aus der Hohlraummündungsöffnung am Hohlstabende herausragenden Leiterendabschnitts
verläuft geradlinig derart, daß seine Längsachse praktisch mit derjenigen der zentralen
Längsachse des Hohlstabs übereinstimmt.
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Der Hohlstab wird dann an demjenigen Ende, an dem der Leiterendabschnitt
aus seinem Hohlraum herausragt, nach längsaxiales Auseinanderziehen unter Bildung
eines integralen, plisseefaltenfreien Schlauchstücks teilweise entfältelt - beispielsweise
mittels eines zangenartigen Werkzeugs - wobei das faltenfreie integrale Schlauchstück
den Endabschnitt des elektrischen Leiters lose und wenigstens teilweise derart umhüllt,
daß der elektrische Leiter praktisch zentrisch im Hohlraum des faltenfreien Schlauchstücks
angeordnet ist. Das integrale SchlauchF stück wird dann nahe seiner Mündungsöffnung
tm End ab-
schnitt des elektrischen Leiters befestigt, beispielsweise
durch Verkleben, Klippen oder Verbinden.
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Der mit faltenfreiem Schlauch lose umhüllte elektrische Leiter wird
dann mit seinem Endabschnitt voran fortlaufend geradlinig längsaxial in Richtung
von dem Hohlstab weg bewegt; dabei wird der Hohlstab bzw. der diesen bildende geraffte
Schlauch nach Maßgabe der Fortbewegung des elektrischen Leiters stetig weiter entfältelt,
wobei dieser fortlaufend mit plisseefaltenfreiem Schlauch in der Weise lose umhüllt
wird, daß er praktisch zentrisch im Schlauchhohlraum verläuft.
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Der den elektrischen Leiter lose umhüllende plisseefaltenfreie, im
Querschnitt kreisförmige Polyesterschlauch wird dann innerhalb einer Zone bestimmter
Länge, beispielsweise einer solchen von 100 cm fortlaufend mit Wärme einer Temperatur
beaufschlagt, welche die latente Schrumpfspannung des multiaxial reckorientierten
Polvesterschlauchs auslöst, zur Schrumpfung desselben unter Durchmesserverringerung
geführt. Der Schlauch schrumpft dabei preßeng auf den Umfang bzw. das Profil des
elektrischen Leiters auf.
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Die zur Auslösung der dem Schlauch innewohnenden latenten Schrumpfspannung
auf diesen zur Einwirkung gebrachten Wärme hat beispielsweise eine Temperatur von
1700C.
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Danach wird das Erzeugnis in Form des von einer wärmeaufgeschrumpften
nahtlosen Hülle aus Polyester ummantelten
elektrischen Leiters
am Kabelkopf einer Kabelbeschichtungsmaschine, durch den es fortlaufend geführt
wird, mit schmelzviskosem elektrisch isolierendem Werkstoff, vorzugsweise thermoplastischem
Polymerisat, insbesondere bevorzugt Polyvinylchlorid beschichtet. Das, von einer
vollständig geschlossenen nahtlosen Schutzschicht aus schmelzextrudiertem thermoplastischem
Kunststoff umgebene Erzeugnis wird dann gekühlt, beispielsweise indem man es laufend
durch eine Zone führt, im Bereich dem es gekühlt wird, beispielsweise mittels kalter
Luft bzw.
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kaltem Wasser. Man wickelt dann das abgekühlte Erzeugnis fortlaufend
auf eine drehbar sowie antreibbar ausgebildete beispielsweise durch einen Motor
angetriebene Rolle (Kabeltrommel) auf.
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Bei der Verfahrensdurchführung wird die längsaxiale Fortbewegung des
elektrischen Leiters durch Zugkraft hervorgerufen, die beim Aufrollen des Erzeugnisses
auf die angetriebene Rolle auf dieses zur Wirkung gelangt. Die Fortbewegungsgeschwindigkeit
des elektrischen Leiters entspricht demnach der Umfangsgeschwindigkeit der angetriebenen
Vorratsrolle zum Aufwickeln des Erzeugnisses.
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Bei der Verfahrensdurchführung kann die Lagefixierung des Hohlstabs
im Raum beispielsweise wie nachfolgend angegeben erfolgen: Zur Lagefixierung des
Hohlstabs im Raum wird vorteilhaft ein formfester Stützdorn in Gestalt eines geraden
Hohlzylinderkörpers verwendet. An seinem einen Ende, dem ersten, ist ein Halteelement
zur lagefixierten Anordnung des Stützdorns im Raum unter Freilassung der Hohlraum-
mündungsöffnung
des Stützdorns befestigt vorgesehen. Mit Hilfe des Halteelements wird der Stützdorn
im Raum derart angeordnet, daß sich die zentrale Dornachse horizontal erstreckt.
Der Stützdorn hat eine nutzbare Länge, die vorteilhaft wenigstens der Hohlstablänge
entspricht.
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Der Außendurchmesser des Stützdornes ist dem Innendurchmesser des
Hohlstabs angepaßt. Der Innendurchmesser des Stützdornes ist größer als der Durchmesser
des elektrischen Leiters.
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Der Hohlstab wird dann auf den Stützdorn von dessen zweitem Ende her
auf diesen aufgeschoben.
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In den Hohlraum des Stützdornes wird sodann, beginnend an der Hohlraummündungsöffnung
am ersten Stützdornende ein elektrischer Leiter, beispielsweise ein Kabel, bestimmter
Länge mit einem Endabschnitt voran ein, durch den Stützdornhohlraum hindurch und
am zweiten Stützdornende soweit aus demselben herausgeführt, daß der bezeichnete
Endabschnitt des elektrischen Leiters am zweiten Ende des Stützdornes aus dem Hohlraum
desselben, beispielsweise 10 bis 20 cm, herausragt. Am zweiten Ende des Stützdornes
ist vorteilhaft ein auf diesen aufschiebbares formstabiles Kreisringscheibenelement
vorgesehen.
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Das Kreisringscheibenelement ist am Stützdorn befestigbar beispielsweise
durch eine Stellschraube.
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Der Außendurchmesser des Kreisringscheibenelements ist vorteilhaft
dem Außendurchmesser des Hohlstabs angepaßt.
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Nachdem der Hohlstab in der angegebenen Weise auf den Stützdorn aufgeschoben
ist, wird vom zweiten Ende des Stützdornes her das Kreisringscheibenelement auf
diesen aufgeschoben und am Stützdorn befestigt.
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Das Kreisringscheibenelement wirkt dabei als Widerlager für den Hohlstab
und verhindert, daß dieser bei der Verfahrensdurchführung vom Stützdorn heruntergezogen
wird.
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Ein Endabschnitt des Hohlstabs an seinem zweiten, dem Kreisringscheibenelement
am Stützdorn benachbarten Ende, wird durch längsaxiales Auseinanderziehen teilweise
entfältelt und über das Kreisringscheibenelement soweit gezogen, daß das dabei gebildete
faltenfreie integrale Schlauchstück den aus der Hohlraummündungsöffnung am zweiten
Stützdornende herausragenden Endabschnitt des elektrischen Leiters lose umhüllt.
Das integrale faltenfreie Schlauchstück wird dann im Bereich seines offenen Endes
mit dem Endabschnitt des elektrischen Leiters fest verbunden. Das Verfahren wird
dann weiter wie vorstehend angegeben durchgeführt.
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Die Gesamtlänge des elektrischen Leiters wird bei der Verfahrensdurchführung
vorteilhaft derart gewählt, daß sie praktisch der Länge des den Hohlstab bildenden
reckorientierten Polyesterschlauchs entspricht; daß den Hohlstab bildende Schlauchstück
hat beispielsweise eine Länge von 100 m, der aus diesem Schlauchstück durch längsweises
Raffen gebildete Hohlstab eine Länge von ca. 50 cm.
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Der Innendurchmesser des den Hohlstab bildenden reckorientierten Polyesterschlauchs
wird in Bezug auf den Außendurchmesser bzw. das Profil des elektrischen Leiters
derart gewählt, daß der Schlauch nach Auflösung der ihm innewohnenden latenten Schrumpfspannung
durch Wärmeeinwirkung sich infolge Schrumpfung unter Verringerung seine Volumens
dem Umfang des elektrischen Leiters jedenfalls preßeng anlegt.
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Nach einer besonderen Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist es auch möglich, elektrische Leiter, die wesentlich länger - beispielsweise
500 m - als die Schlauchstücke einer Länge von beispielsweise 100 m sind, aus den
üblicherweise ausgebildeten Hohlstäben der genannten Ausbildung aufzubauen. Zu diesem
Zwecke ordnet man mehrere Hohlstäbe genannter Ausbildung hintereinander, derart,
daß ihre zentrale Längsachse auf einem Hohlstützdorn entsprechender Länge flüchtet,
und die Verbindung der jeweils stirnseitig aneinandergrenzenden Hohlstäbe erfolgt
beispielsweise in der Weise, daß man benachbart gegenüberliegende Hohlstabenden
jeweils teilweise entfältelt und die jeweils gebildeten plisseefaltenfreien integralen
Schlauchstücke muffenartig überlappend miteinander verbindet, beispielsweise durch
Verklebung.
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Die aus einer Mehrzahl jeweils stirnseitig miteinander verbundener
Hohlstäbe gebildete Hohlstabeinheit wird als mehrteilige einstückige Hohlstabeinheit
bezeichnet.
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Die Zeichnung soll die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
anhand einer besonderen Ausführungsform desselben beispielhaft erläutern. Die Figuren
I und II zeigen in schematischer Darstellung und im Querschnitt verschiedene Phasen
der Verfahrensdurchführung.
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In der Figur I haben die nachfolgend genannten Ziffern folgende Bedeutung:
1 ist ein elektrischer Leiter in Form eines elektrischen Kabels bestimmter Länge,
2 ist eine drehbar ausgebildete Rolle, auf der das elektrische Kabel 1 aufgewickelt
ist, 3 ist ein Endabschnitt des elektrischen Kabels 1, es ist 4 ein Hohlstab aus
längsweise gerafftem plisseeartig gefälteltem nahtlosem multiaxial reckorientieren
Folienschlauch aus Polyester, der latente, durch Wärmeeinwirkung auslösbare Schrumpfspannung
besitzt, der Hohlstab 4 ist auf einem Stützdorn 5 in Form eines im Querschnitt kreisförmigen
Hohlzylinderkörpers angeordnet, wobei 6 das erste Stützdornende und 7 die Stützdornhohlraummündungsöffnung
am ersten Stützdornende ist, es ist 8 das zweite Stützdornende und 9 die Stützdornhohlraummündungsöffnung
am zweiten Stützdornende, 10 ist ein auf dem Stützdorn nahe seines zweiten Endes
angeordnete Kreisringscheibe, deren Außendurchmesser dem Außendurchmesser des Hohlstabs
4 angepaßt ist. Die Kreisringsscheibe wird auf den hohlen Stützdorn aufgeschoben,
nachdem der Hohlstab diesem durch Aufschieben zugeordnet worden ist. Die Kreisringscheibe
wird dann beispielsweise mit einer Klemmschraube am Stützdorn befestigt.
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11 ist ein nahe des ersten Stützdornendes angeordnetes und am Stützdorn
befestigtes Halteelement zur Lagefixierung des Stützdorns im Raum. Die Pfeile geben
die Umdrehungsrichtung der Rollen bzw. die Richtung der Fortbewegung des elektrischen
Leiters an.
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12 ist ein durch teilweises Entfälteln des Hohlstabs gebildetes, mit
dem Hohlstab unmittelbar in Verbindung stehendes, plisseefaltenfreies Schlauchstück,
das über die Umfangsfläche der Kreisringscheibe 10 gezogen ist und den aus dem Stützdornhohlraum
herausragenden Endabschnitt 3 des elektrischen Leiters lose umhüllt, 13 ist die
Befestigung des integralen plisseefaltenfreien Schlauchstücks am Endabschnitt 3
des elektrischen Leiters.
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In der Fig. 2 haben die Ziffern 1, 2, 4-7, sowie 9-11 die gleiche
Bedeutung wie in Fig. 1. In der Fig. 2 bedeutet 14 den elektrischen Leiter mit ihn
lose umgebendem plisseefaltenfreiem Schlauch, 15 ist ein Heiztunnel, 16 stellt den
elektrischen Leiter mit auf ihm aufgeschrumpftem Polyesterschlauch dar, 17 symbolisiert
ein Extruder mit Kabelkopf 18, es ist 19 eine schmelzextrudierte Schicht aus thermoplastischem
Polymerisat auf dem Umfang von 16, es ist 20 eine Kaltluftdusche, die Ziffer 21
bedeutet eine dreh- sowie antreibbare ausgebildete Vorratsrolle (Kabeltrommel).
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Der Motor zum Antrieb der Vorratsrolle 21 und die Halterungen der
Rollen 2 und 21 sind in den Figuren der Zeichnung aus Gründen der Zeichnungsvereinfachung
nicht dargestellt.