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Vorrichtung zur Strahlenvernetzung
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Strahlenvernetzung
der aus Kautschuk, Polyolefinen oder anderen vernetzbaren Polymeren bestehenden
plastischen Isolierung elektrischer Leitungen oder Kabel mit energiereichen Strahlen,
wobei mindestens zwei parallel geführte Leitungen oder Kabel unter mindestens zwei
Strahlenquellen mit unterschiedlicher Strahlrichtung und mit-je einem sektorförmig
aufgefächerten Strahlengang mit Hilfe einer Umlenkeinrichtung, eines sogenannten
'wire handling', geführt werden und wobei die Strahlachsen gegenüber der Senkrechten
zur Kabelführungsebene geneigt sind.
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Zur Verbesserung der thermischen Stabilität elektrischer Isoliermassen
für Leitungen oder Kabel ist es üblich, Kautschuk- oder Polyolefinisolierungen zu
vulkanisieren oder zu vernetzen, wobei die Vernetzung meist auf chemischem Wege
bewirkt wird, indem dem Extrudat Zuschlagstoffe, z. B. Peroxyde, beigemengt werden,
die unter geeigneten physikalischen Bedingungen den Vernetzungsvorgang einleiten.
In Konkurrenz hierzu besteht die Xoglichkeit, die Vernetzung auf physikalischem
Wege durch Bestrahlung mit energiereichen Strahlen (&-,. ß- oder t-Strahlen)
zu erzielen. Aus einer Reihe von Gründen eignen sich für die technische Anwendung
vorzugsweise B-, also Elektronenstrahlen (DS-AS 10 00 076). Eine ausreichende Vernetzung
wird dabei je nach Material und Qualität mit Strahldosen zwischen 10 und 500 kJ/kg
erzielt.
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Die Problematik bei der Strahlenvernetzung elektrischer Leitungen
der Kabel mit Elektronenstrahlen besteht in
erster Linie in der
Dosierung, weil sich die für den Vernetzungsprozeß maßgebende, absorbierte Energie
mit der Eindringtiefe in die Isolierung ändert. Die Problematik wird außerdem durch
die &chattenwirkung des Leiters verstärkt, die dazu zwingt, den Leiter oder
das Kabel von mindestens.zwei Seiten zu bestrahlen. Aber auch bei der zweiseitigen
Bestrahlung ergibt sich noch eine inhomogene Verteilung der Strahlendosis und somit
des Vernetzungsgrades in der Isolierung. Um die Vernetzung soweit wie möglich zu
vergleichmäßigen, sind daher schon Anordnungen bekannt (DE-AS 20 58 044 und CH-PS
539 932), bei denen der Leiter oder das Kabel viermal die Strahlenquelle passiert
und dabei jeweils um 900 gedreht wird.
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Letzteres bedingt besonders bei größeren Querschnitten einen erheblichen
maschinenbaulichen Aufwand.
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Ferner ist aus der DE-OS 26 06 242 bekannt, insbesondere für Sektorleiter,
dadurch nur mit einem zweimaligen Passieren der Strahlenquelle ohne Verdrehung des
Leiters oder des Kabels bei einer weitgehend homogenen Verteilung der Strahlendosis
und damit des Vernetzungsgrades in der Isolierung auszukommen, indem zwei etwa unter
900 gegeneinander geneigte Strahlenquellen verwendet werden und die Leitung oder
das Kabel derart unter den Strahlenquellen hindurchgeführt werden, daß beide Beschleuniger
.etwa um 450 gegenüber der zur Laufrichtung der Leitung oder Kabels senkrechten
Ebene geneigt sind und die Passage wiederholt wird, nachdem die Leitung oder das
Kabel um 180° umgelenkt wurde.
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Der Aufwand bei der Strahlenvernetzung ist groß. Neben dem kostspieligen
Beschleuniger ist eine Bestrahlungskammer mit extrem dicken Wänden als Strahlenschutz
erforderlich. Außerdem müssen Absaugvorrichtungen für das relativ konzentriert auftretende
Ozon vorgesehen werden.
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Aus wirtschaftlichen Gründen ist man daher bestrebt, mindestens zwei
Leitungen oder Kabel gleichzeitig unter der Strahlenquelle hindurchzuführen. Dies
ist auch des-
halb vorteilhaft, weil der durch einen Scanner bewirkte
Strahlenfächer eines -Beschleunigers im allgemeinen solche Dimensionen aufweist,
daß seine Breite größer als der Durchmesser einer zu vernetzenden Leitung oder eines
Kabels ist.
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Wegen des großen Aufwandes bevorzugt man Anordnungen mit mindestens
zwei Strahlenquellen. Dabei sind die Mittelebenen der Strahlenbündel der verschiedenen#Strahlenquellen
gegeneinander geneigt. Bei zwei Strahlenquellen sind sie beispielsweise um 900 gegeneinander
und gegen-Uber der Bestrahlungsfläche in der Kabeiführungsebene um Je 45° geneigt.
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Werden mit solchen Anordnungen gleichzeitig z. B. vier Leitungen oder
Kabel bestrahlt, so treffen die Strahlen schräg - im Beispielsfall 450 - auf die
Kabelführungsebene auf. Dabei kann es bei den möglichst dicht nebeneinander geführten
Leitungen oder Kabel zu einer ~Schattenbildung' kommen, d. h. Teile der Isolierungen
einzelner Leitungen oder Kabel werden durch die Isolierungen anderer Leitungen oder
Kabel vor den Strahlen abgeschirmt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die FUhrung der Leitungen
oder Kabel mittels der Umlenkeinrichtungen (wire handling) so zu treffen, daß trotz
dichtester Führung die zuvor beschriebene 'Abschattung' auf Jeden Fall vermieden
wird. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die RotationsSchsen
der parallel angeordneten Ftlhrungsräder fUr die nebeneinander geführten Leitungen
oder Kabel vor und hinter den Strahlenquellen bei gleichen Durchmessern stufenförmig
versetzt angeordnet sind, so daß (ede.Leitung eder jedes Kabel von einem Führungsrad
höheren auf ein Mihrungsrad niederen Niveaus oder umgekehrt geführt wird.
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Durch diese Maßnahme wird die Kabelführungsebene im Bereich der Strahlenquellen
ebenfalls geneigt, so daß damit Verhältnisse hergestellt werden, die denen gleichen,
bei der sich eine Strahlenquelle senkrecht oberhalb der Kabelführungsebene befindet.
Eine 'Abschattung' ist daher auf keinen Fall mehr möglich.
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Um optimale Bestrahlungsbedingungen zu schaffen, kann man den Gegenstand
der Erfindung mit den Maßnahmen kombinieren, die Gegenstand der Patentanmeldung
P 30 14 399.8 sind.
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Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung schematisch dargestellten
und nachfolgend beschriebenen Ausftlhrungsbeispiele im einzelnen erläutert. In der
Zeichnung zeigt: Fig. 1 die Bestrahlung mit zwei um 90 gegeneinander geneigten und
gegenüber der KabelfUhrungsebene um Je 45Q geneigten Scannern, Fig. 2 die Kabelftlhrung
unter den Strahlenquellen mit einer Umlenkeinrichtung (wire handling) gemäß der
Erfindung, Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie 111-111 in Fig. 2, Fig. 4 einen
Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 2.
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Aus Wirtschaftlichkeitsgrunden werden meist mehrere Leitungen 8 gleichzeitig
nebeneinander unter den Strahlenquellen 11 hindurchgeführt. Weil die Bestrahlung
dabei schon wegen der 'Schatten'-Wirkung der metallischen Leiter weitgehend einseitig
erfolgt, werden die Leitungen durch eine Umlenkeinrichtung 20 mehrfach unter den
Strahlenquellen hindurchgeftihrt. Dies ist in Fig. 2 im Falle von einer Leitung
8 angedeutet, wobei der Index a die Leitung bei der ersten Passage und der Index
b die Leitung bei der zweiten Passage nach einer Umlenkung um 1800 usw. bezeichnet.
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Die Umlenkeinrichtung 20 besteht dabei aus einer Reihe von Ftihrungsrädern
21, 22, wobei die parallel angeordneten Führungsräder für die nebeneinander geführten
Leitungen vor und hinter den Strahlenquellen 11 bei gleichen Durchmessern in ihren
Rotationsachsen 23, 24 stufenförmig gegeneinander versetzt sind, so daß Jede Leitung
oder Jedes Kabel von einem FUhrungsrad höheren Lageniveaus 21 auf ein Fuhrungsrad
niederen Lageniveau 22 oder umgekehrt geführt wird.
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Auf diese Weise werden die Leitungen im Bereich der Strahlenquellen
11 aus ihrer sonst horizontal verlaufenden Kabelführungsebene herausgehoben, so
daß sie in einer geneigten Ebene verlaufen, die etwa der Neigung der Strahlenfeldschnittebene
entspricht. Dies ist deutlich anhand der Schnittbilder der Figuren 3 und 4, die
Schnitt te längs der Linien III-III bzw. IV-IV in Fig. 2 darstellen, im Vergleich
mit Fig. 1 erkennbar.
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Bei den parallel geführten Leitungen oder Kabel kann es sich selbstverständlich
auch um Teile eines Leitungs-oder Kabelstranges handeln.
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1 Anspruch 4 Figuren
L e e r s e i t e