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Verfahren und Vorrichtung zum automatischen
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Herstellen von Ein- oder Mehrwinkelringen Die Erfindung betrifft
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum automatischen Herstellen von Ein- oder Mehrwinkelringen
sowie von Isolierkappen für den Aufbau einer in Teilen vorgefertigten, ineinandergeschachtelten
Isolierung aus Bandmaterial nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 6.
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Verfahren und Vorrichtungen dieser Art sind bekannt. So werden beispielsweise
gemäß der DE-OS 27 38 611 Winkelringe aus festem Isolierstoff, z.B. Preßspan, hergestellt,
wonach in Achsrichtung auf dem Innen- oder Außendurchmesser des scheibenförmigen
Teiles hervorstehende, stegförmige Teile durch kegelförmige Walzenpaare angewalzt
werden. Durch den schroffen Übergang des auf der Eingangsseite völlig geraden Preßspanstreifens
in die Winkelform wird der Isolierstoff mechanisch stark beansprucht, so daß leicht
Risse, insbesondere häufig unsichtbare Haarrisse entstehen können, die sich später
nachteilig auf die Isolierung auswirken. Hinzu kommt, daß der Preßspanstreifen während
des Durchlaufens durch das kegelstumpfförmige Walzenpaar durch Einprägen einer Rändelung
einseitig auf der am fertigen Wickelring am Außendurchmesser liegenden Seite materialmäßig
gestreckt wird und diese Streckung um so größer ist, je größer die Eindringtiefe
der Rändelung und die Anzahl der Eindrücke pro längeneinheit ist. Dadurch wird
die
mechanische Überbeanspruchung des Preßspanstreifens nochmals beträchtlich erhöht,
so daß die bereits erwähnten Nachteile in erhöhtem Maße auftreten.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht in der Angabe
eines sicheren und verbesserten Verfahrens zur Herstellung von Ein- oder Mehrwinkelringen
und in der Schaffung einer im Aufbau rationelleren und einfacheren sowie einer den
Isolierstoff weitgehend schonenden Vorrichtung, mit deren Hilfe eine automatische
Serienfertigung von Ein- oder Mehrwinkelringen sowie Isolierkappen für Hoch- und
Höchstspannungsanlagen und deren Teile, sowie eine vereinfachte Bereitstellung und
Montage ermöglicht wird.
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Erfindungsgemäß gelöst wird diese Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens
durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 und hinsichtlich der Vorrichtung
durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 6.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Wirkung erzielt, daß
das in Bandform von einem Vorratshaspel abgerollte Isoliermaterial ohne jegliche
Prägerillen oder Prageflächen von der Bandform allmählich in die abgewinkelte Profilform
gebracht wird, ohne daß übermäßige oder auch nur kurzzeitige Biege- oder Zugbeanspruchungen
auf das Isoliermaterial zur Einwirkung kommen. Ferner können auf einfache Weise
Winkelringkappen, Rohre oder Scheiben aus Isolierstoff mit konisch auslaufenden
Schenkeln durch entsprechende Steuerung der verwendeten Schneideinrichtung hergestellt
werden, die mit ebenfalls konisch auslaufenden Rohr- oder Winkelteilen überlappend
zu
einer nahezu dielektrisch fugenlosen Isolation zusammengesteckt werden können. Außerdem
ergeben sich den bekannten Einrichtungen gegenüber wesentlich kürzere Trocknungs-
und Imprägnierzeiten.
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In der Zeichnung ist der Verfahrensablauf und sind einige Ausführungsbeispiele
der Erfindung dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 in schematischer Darstellung den Ablauf
der wesentlichen Verfahrensschritte gemäß der Erfindung; Fig. 2 in Draufsicht eine
Fiederung, die aus Volleinschnitten, d.h. mit über den gesamten Schenkel reichenden
Einschnitten und solchen mit nicht über den gesamten Schenkel reichenden Einschnitten
besteht; Fig. 3 in Draufsicht eine Fiederung mit Ausschnitten, die zum Herstellen
von Innenkappen dient, bei denen die Dicke des umgeschlagenen Schenkels durchgehend
gleich bleiben soll; Fig. 4 eine Düse in perspektivischer Ansicht, mit deren Hilfe
das bandförmige Material mit einem Teil seiner Breite, beispielsweise um 900, abgekantet
werden kann; Fig. 5 im Querschnitt einen Teilabschnitt einer Außenkappe; Fig. 6
im Querschnitt einen Teilabschnitt einer Innenkappe; Fig. 7 im Querschnitt einen
Teilabschnitt einer Außenkappe, die aus unbeschnittenen Papierbahnen besteht und
deren einer Schenkel durch eingelegte, gefiederte Papierbahnen auf gleiche Dicke
wie der andere Schenkel gebracht wurde;
Fig. 8 im Querschnitt einen
Teilabschnitt einer Außenkappe, bei der im Laufe des Aufwickelns die Papierbahnen
auf beiden Seiten beschnitten wurden; Fig. 9 im Querschnitt eine U-förmige Kappe
mit keilförmigen Schenkeln; Fig. 10 ein Ausführungsbeispiel für einen Isolationsaufbau,
der durch den Einsatz von Kappen mit keilförmigen Schenkeln und entsprechend keilförmig
angepaßten Rohren oder Scheiben einen kompakten Aufbau ermöglicht; Fig. 11 in Seitenansicht
und im Querschnitt eine Planscheibe mit den Durchmesser des Formstückes veränderlichen
Auflaufzylindern und Fig. 12 die entsprechende Draufsicht.
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Das bandförmige Isoliermaterial 1, nachfolgend kurz mit "Band" bezeichnet,
wird von einer Vorratsrolle 2 in bekannter Weise abgewickelt, wobei die Vorratsrolle
2 zur Erzielung einer im Band vorbestimmten Zugspannung mit einer, vorzugsweise
einstellbaren, Bremse 3 abbremsbar ist. Die Einstellbarkeit der Bremse 3 erfolgt
durch eine Feder 4, deren Charakteristik durch eine Stellschraube 5 einstellbar
ist. Über eine nicht dargestellte, an sich bekannte Antriebsvorrichtung und über
eine Umlenkrolle 6 gelangt das Band 1 über beidseitig des Bandes 1 angeordnete Antriebsrollen
7 zu einer Schneidvorrichtung 8, die zum besseren Verständnis um 900 aus der Papierebene
herausgeschwenkt dargestellt wurde. Sie besteht aus kegelförmigen Schneidrollenpaaren
9 und 10, die auf Achsen 11 und 12 verschiebbar angeordnet sind, so daß der Breitenschnitt
des Bandes 1 in Abhängigkeit von der Durchlaufmenge kontinuierlich veränderbar ist.
Für einen
zügigen Weitertransport sorgen Antriebsrollenpaare 13,
so daß das Band 1 über eine Speichervorrichtung (längenausgleich - unter Berücksichtigung
der Stillstands zeit für den Fiedervorgang) 14 einer Fiedervorrichtung 15 zugeführt
wird, die im wesentlichen aus einem in Richtung des Doppelpfeiles 16 sich bewegenden
Stanzmesser 17 besteht. Für das Fiedern des Bandes 1 ist ein kurzer Stillstand erforderlich,
der durch die obengenannte Speichervorrichtung 14 und durch eine nachgeschaltete
Speichervorrichtung 18 berücksichtigt wird. Der Vorschub zwischen beiden Speichervorrichtungen
14, 18 erfolgt durch einen Gleichstromantrieb, durch einen Schrittmotorantrieb oder
- wie dargestellt - durch ein Malteserkreuzgetriebe 19, wobei dieses so ausgestaltet
ist, daß der Vorschub durch Freigabe des unter dem Druck von Federn 20 gespeicherten
Bandmaterials äußerst sanft und ruckfrei ist. Durch zeichnerisch nicht dargestellte
Antriebsrollen wird das Band, das noch immer Streifenform besitzt, alsdann einer
Düse 21 zugeführt. Innerhalb dieser Düse 21 wird das Band durch allmähliche Umformung
mit einem Teil 0 seiner Breite auf einen gewünschten Winkel, z.B. um 90°, gebogen,
wie dies durch den zeichnerisch um 900 aus der Papierebene geschenkten Querschnitt
des Profils 22 mit seinen zu den Enden verjüngten Schenkeln 23 und 24 zu ersehen
ist. In dieser lage des Profils wird auf die Schenkel 23 und 24 mit Hilfe von Auftragvorrichtungen
25 Klebstoff, vorzugsweise streifen- oder punktförmig, aufgebracht. Alsdann wird
die Profilstange mit Hilfe eines Messers, einer Säge oder einer anderen geeigneten
Trenn-oder Schneidvorrichtung 26 auf passende länge abgeschnitten und mittels einer
Biegevorrichtung 27 beispielsweise zu einem Ring gebogen oder gepreßt und dann getrocknet.
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Als Band 1 kann beispielswiese ein Kabelpapier mit einer Stärke von
etwa 0,10 mm gewählt werden, das beispielsweise für Kappen mit Schenkeln gleichbleibender
Dicke auf Breiten geschnitten wird, die der Summe der beiden Schenkellängen der
späteren Kappe, z.B. 50 mm, entspricht. Ein solches Band wird auf Vorratsrollen
bereitgehalten. Sofern ein einziger, keilförmig sich verjüngender Eappenschenkel
für eine spätere Verschachtelung oder Überlappung mit Rohren oder Scheiben gewünscht
wird, läuft das Band durch eine Schneidvorrichtung mit einem einzigen Schneidrollenpaar.
Sollen dagegen beide Schenkel keilförmig auslaufen, werden - wie in Fig. 1 dargestellt
-zwei Messer einer Schneidvorrichtung 8 vorgesehen. Beim Zuschneiden bewegen sich
die Messer abhängig vom Papierdurchlauf zur Mitte des Bandes hin. Der Vorschub der
Messer ist dabei veränderlich einstellbar,und zwar in Abhängigkeit vom herzustellenden
Kappendurchmesser.
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In Fig. 2 ist das Ergebnis eines weiteren Arbeitsvorganges, nämlich
die Fiederung, zeichnerisch dargestellt.
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Die Einschnitte 28 des Bandes 1 verlaufen etwa von der Bandmitte aus
parallel zueinander. Die nur im Bereich der vom Motor M angetriebenen Rundbürste
29 zum besseren Verständnis eingebrachten Einschnitte sind so angeordnet, daß am
äußeren Rand 30 noch ein Steg 31 von etwa 1 mm stehenbleibt. Hierdurch wird bei
Geradeausführung des Bandes 1 eine bessere Führung erreicht, was sich insbesondere
bei weichem und dünnem Bandmaterial vorteilhaft auswirkt. Erst wenn das Band 1 in
die Aufwickeleinrichtung einläuft, wird dieser Steg 31 durch eine Reihe von Rundbürsten
29 aufgerissen. Die übrigen Einschnitte 28 sind
etwa von der Bandmitte
aus durchgehend (ohne Steg) eingebracht, wie dies zur Vereinfachung aus der gleichen
Figur der Zeichnung zu ersehen ist.
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Abweichend hiervon ist in Fig. 3 ein Band 1 dargestellt, bei dem keilförmige
Ausschnitte 32 eingebracht wurden, d.h. daß die stehenbleibenden Bandstreifen 33
eine nach dem Rand 34 hin verjüngte Form aufweisen. Diese Ausführungsart ist besonders
dann vorteilhaft, wenn beispielsweise eine Innenkappe hergestellt werden soll, deren
umgeschlagener Schenkel eine durchgehend gleiche Dicke aufweisen soll.
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In Fig. 4 ist eine Düse 21 zeichnerisch dargestellt, mit deren Hilfe
das Band 1 mit einem Teil 35 seiner Breite B 0 um einen bestimmten Winkel, beispielsweise
von 90 , abgebogen werden kann. Das Band 1 durchläuft dabei einen entsprechend gebogenen
Führungskanal 36 und/oder entsprechend angeordnete Rollen. Durch die Wahl der länge
X der Düse 21 hat man es in der Hand, einen allmählichen Übergang von der Band-
in die Profilform zu schaffen.
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Zwischen der Schneidvorrichtung 8 und der Düse 21 ist - wie bereits
oben kurz erwähnt und in Fig. 1 dargestellt - noch eine Stillstands zone Z für das
Band 1 vorgesehen, um eine einwandfreie Einbringung der Ein- bzw.
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Ausschnitte für die Fiederung durchführen zu können. Zu beiden Seiten
dieser Stillstandszone Z ist je eine Speichervorrichtung 14 und 18 angeordnet, die
den weiteren kontinuierlichen Produktionsvorgang aufrechterhalten, wobei die Speichervorrichtung
14 die ankommende Bandmenge speichert und die Speichervorrichtung 18 für die Zeit
des
Stillstandes die bereits vorher gespeicherte Bandmenge abgibt. Die Speichervorrichtungen
14, 18 bestehen im wesentlichen aus zwei unter Federdruck stehenden losen Rollen,
die in entgegengesetzter Richtung bewegt werden, so daß von dem Band 1 praktisch
eine S-förmige Schleife gebildet wird, deren Schenkel bei voller Speicherfähigkeit
weit auseinandergestreckt und bei leerem Speicher nahe beieinanderliegen. Nach vollzogener
Fiederung wird das Malteserkreuzgetriebe 19 betätigt, so daß - auch bei geringen
Papierstärken - ein ruckfreier und sanfter Weitertransport gewährleistet ist.
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Nach dem Abbiegevorgang in der Düse 21 werden die einzelnen Isolierbänder
entsprechend der verlangten Dicke des späteren Isolierteiles mit Klebstoff versehen
und übereinander geschichtet. Mit Hilfe eines Stanzmessers 26, einer Säge oder einer
anderen Schneideinrichtung wira das Profilstück 22 auf passende länge abgeschnitten
und einer Biegevorrichtung 27 zugeführt. Die Enden des Profilstückes können stumpf
oder sich überlappend oder auch mit Hilfe einer Fräse keilförmig abgeschrägt und
an den Schrägflächen miteinander verklebt werden.
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In den Figuren 5 bis 9 sind einige Ausführungsbeispiele der auf der
erfindungsgemäßen Vorrichtung und nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbaren
Profilkörper zeichnerisch dargestellt.
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Fig. 5 zeigt eine Außenkappe mit dem Nenndurchmesser N, den Schenkellängen
A und C sowie mit deren Dicke D. Die um die Achse mit dem Nenndurchmesser N aufgewickelte
Isolierbahn
vorbestimmter Breite wurde nach außen mit der Teilbreite der Schenkellänge C umgeschlagen.
Das Ende des Schenkels C kann in einem besonderen Arbeitsgang auf einen beliebigen
Winkel, im vorliegenden Falle auf einen 90°-Winkel, gebracht und auf die gewünschte
Länge beschnitten werden.
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Die gleichen Bearbeitungsvorgänge können auch bei der in Fig. 6 dargestellten
Innenkappe vorgenommen werden, die auch mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig.
5 versehen ist.
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Fig. 7 zeigt einen Teil einer Außenkappe, die aus unbeschnittenen,
vorzugsweise gekreppten, Papierbahnen besteht und dessen Schenkel C durch eingelegte,
gefiederte Papierbahnen auf die gleiche Dicke D wie der Schenkel A gebracht worden
ist.
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Fig. 8 zeigt einen Teil einer Außenkappe, bei der im Laufe des Aufwickelns
die Papierbahnen auf beiden Seiten beschnitten wurden. Es entsteht dann eine Ausführung
mit keilförmigen Schenkeln A und C mit dem Verjüngungswinkel QC.
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Fig. 9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Isolierkappe nach
der Erfindung, nämlich eine U-förmige Rappe 37 mit keilförmigen Schenkeln, die in
ein ebenfalls keilförmig zulaufendes Isolierrohrende 38 einsetzbar und verschachtelbar
ist. Die keilförmige Ausbildung des Isolierrohrendes kann sowohl durch das vorliegende
Wickelverfahren als auch in Einzelfällen durch Ausfräsen des Konus mit Hilfe eines
Kopffräsers erfolgen, so daß in jedem Falle eine nahezu dielektrisch fugenlose Isolation
herstellbar ist.
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Fig. 10 zeigt einen Isolationsaufbau in Kompaktbauweise, dessen Einzelteile
mit der Vorrichtung nach der Erfindung in rationeller Weise herstellbar sind. Er
besteht im wesentlichen aus Kappen 37, keilförmig angepaßten Rohrenden 38 und Scheiben
39, die eng und praktisch fugenlos aneinanderliegen, aber in den Zwickelbereichen
auch noch genügend große Hohlräume 40 für den Durchlauf, vorzugsweise Zwangsdurchlauf,
von Isolieröl oder anderen Isolie-rmittelnaufweisen.
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In Fig. 11 und 12 ist die Biegevorrichtung 27 dargestellt, auf die
das abgewinkelte Isolierstück 41 aufläuft. Sie besteht im wesentlichen aus einer
Planscheibe 42, die radiale Langlöcher 43 aufweist, in denen radial verstellbare
Auflaufzylinder 44 für das abgewinkelte Isolierstück 41 angeordnet sind. Durch die
innerhalb der Langlöcher 43 verstellbaren Auflaufzylinder 44 ist es möglich, Winkelringe
oder Kappen verschiedener Durchmesser herzustellen. Insbesondere bei Formstücken
großer Dicke und auch zum Verdichten der Klebestellen ist es von Vorteil, wenn den
Auflaufzylindern ein- und abschwenkbare Anpreßrollen 45, 46 zugeordnet sind. Diese
werden um die Schwenkpunkte 47, 48 in Richtung der Doppelpfeile 49 und 50 ein- bzw.
abgeschwenkt und können beispielsweise durch Preßluft- oder Hydraulikzylinder bekannter
Art betätt werden. Ferner ist es zum schnelleren Trocknen des Klebstoffes und somit
zur bleibenden Formhaltung des Formstückes vorteilhaft, wenn der Wickelstelle auf
der Planscheibe 42 wenigstens ein Heizgerät 51 zugeordnet ist.
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Die beweglichen und antreibbaren Teile dieser BiegevorrichtunFr 27
sind mit eichnerisch nicht dargestellten
Steuer bzw. Regelmitteln,
wie Steuerventilen, Verriegelungs- und Endschaltern, sowie mit Steuer- und Regelkontakten
bekannter Art versehen, so daß zur voll- bzw.
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halbautomatischen Inbetriebnahme der erfindungsgemäßen Vorrichtung
jede bekannte Programm- oder Folgeschaltung einfachster Art verwendet werden kann.
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Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung beschränkt sich nicht auf
die dargestellten Ausführungsbeispiele, sondern er kann in mannigfacher Weise abgewandelt
werden.
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So ist es zum Beispiel möglich und vorteilhaft, statt der Verwendung
von Kabelpapier auch Isolierfolien oder eine Mischung beider Isoliermaterialien
zu verarbeiten.
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Ebenso ist es zur Einsparung von Arbeitsgängen möglich, statt des
glatten und gefiederten Isoliermaterials gekrepptes Material zu verwenden. Auf diese
Weise läßt sich der Fiederungsvorgang und gegebenenfalls auch das Abkanten des Bandmaterials
um 900 vor dem Aufwickelvorgang einsparen. Ferner ist es möglich, auch die Ausleitung
der Wicklungsenden mit Kappen zu isolieren, beispielsweise durch Aufreihung einzelner
auf- oder aneinandergelegter Isolierplatten, in denen sich in der Mitte ein loch
befindet. Die Isolierplatten können dabei so geschnitten sein, daß sie sich zu einem
Rohr gedreht mit einer keilförmigen Überlappung schließen lassen. Ferner lassen
sich auch kapazitiv gesteuerte Ausleitungen in rationeller und isoliertechnisch
günstiger Weise herstellen, indem über das Ausleitungsrohr eine vorgefertigte Kondensatordurchführung
mit kegelstumpfförmigem Ende geschoben und der dadurch entstehende Hohlraum mit
nach der vorliegenden Erfindung hergestellten und ineinandergeschachtelten Außenkappen
ein einwandfrei isolierter Übergang geschaffen wird.