DE3333945A1 - Verfahren und vorrichtung zum dichten umhuellen eines gegenstandes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur dichten Umhüllung eines Gegenstandes.

Bei manchen Industriezweigen ist es notwendig, daß am Einsatz-

ort arbeitende Personen Gegenstände mit einer dichten Umhüllung versehen, um so die Gegenstände beispielsweise gegen die Einwirkung der Umgebung abzudichten. Es sind verschiedene Verfahren zum dichten Umhüllen bekanntgeworden, und ein derartiges Verfahren wurde in letzter Zeit vorgeschlagen und hat sich als erfolgreich erwiesen, bei dem die dichtende Umhüllung mit Hilfe einer den Gegenstand umgebenden Form erzeugt wird, wobei eine Umhüllung um den Gegenstand durch Übertragen erhitzten aufgeschmolzenen Kunststoffmaterials in den Formhohlraum und nachfolgendes Abkühlenlassen und Aushärten erzeugt wird. Durch Formungsverfahren gebildete Umhüllungen werden erfolgreich in der Fernmeldekabelindustrie benutzt. Bei der Fernmeldekabelindustrie ist es notwendig, am Einsatzort Abzweigungs- und Verbindungsstellen auszubilden, und dabei muß das Kabel aufgeschnitten werden, damit die Einzelleiter erreicht werden können. Die Leiter werden dann aufgetrennt und mit anderen Drähten verbunden, die vom gleichen oder von einem anderen Kabel kommen. Es ist dann notwendig, das Gebiet der Spleißstellen zu umhüllen, damit die Verbindungsstellen der Leiter nicht durch Umgebungseinflüsse wie Feuchtigkeit beeinträchtigt werden. Die Verwendung von polymeren Materialien als geformte Umhüllungen um derartige Spleißstellen hat die Herstellung von derartigen Umhüllungen weitgehend vereinfacht und verbilligt.

Erfolgreich ausgeführte Verfahren zum Umhüllen mit geformten Umhüllungen werden in den US-PS 4 152 539 und 4 322 573 beschrieben. Das Umformen wurde auch schon zum Umhüllen von Lastspulenanordnungen bei Fernverbindungskabeln angewendet, wie es beispielsweise in der am 19.3.1982 eingereichten US-Patentanmeldung SN 359 899 beschrieben ist.

Es hat sich gezeigt, daß vorgeformte Umhüllungen um hergestellte Spleißstellen leicht an Kabeln vor dem Verlassen des Herstellungswerkes durch die Verwendung von im Herstel-

lungswerk befindlichen Extrudern erzeugt werden können, die eine derartige Umhüllung in weniger als 3 Minuten ausbilden können. Es ergaben sich jedoch Schwierigkeiten, derartige Umhüllungen am Einsatzort herzustellen. Am Einsatzort ist keine erreichbare Einrichtung vorhanden, um derartige Umhüllungen auszubilden, und es erweist sich als unpraktisch, derartige Herstellungswerk-Ausrüstungen am Einsatzort vorzusehen. Die Herstellung von umhüllten und abgedichteten Spleißstellen am Einsatzort durch moderne Verfahren erfordert die Verwendung von möglichst kleinen von Hand tragbaren Vorrichtungseinheiten zur Bereitstellung von geschmolzenem fließfähigem Kunststoffmaterial und zum Drücken derartigen Materials in Formhohlräume. Die kleinste erhältliche Ausrüstung, die durch einen Arbeiter getragen werden und im Freien verwendet werden kann, ist jedoch extrem langsam im Betrieb und würde die Betriebskosten unangemessen erhöhen zusätzlich zu dem unnötigen Zeitverbrauch. Diese besonderen Einheiten sind kleine Extruder und verarbeiten nur etwa 5 kg (11 Ib) von geschmolzenem fließfähigem Material pro Stunde. Das bedeutet, daß bei jeder Umhüllung etwa 20 Minuten erforderlich sind, um die Form aufzufüllen. Neben der unnötig erscheinenden Zeitlänge kann der Zeitverlauf selbst das Verfahren unpraktisch gestalten, da das Kunststoffmaterial, das anfangs in den Formhohlraum eingedrückt wurde, bereits auszuhärten beginnt, während noch weiteres Material eingedrückt wird. Dadurch entsteht das Problem, daß die Durchlässe in die Form mit erhärtendem Material verschlossen werden und daß zusätzlich das Kunststoffmaterial in der Form Schichten bildet, da unterschiedliche Abschnitte aushärten, bevor der Formvorgang beendet ist. Wenn eine Schichtbildung stattfindet, ergibt sich eine schlechtere Umhüllung, und diese kann Risse und Fehlstellen erhalten. Dazu kommt noch, daß diese kleinen Extruder elektrisch betrieben werden und Leistungskabel brauchen, die bis zur Stromquelle reichen. Dadurch wird es extrem schwierig, sie in Gruben zu verwenden, die hergestellt werden müssen, um Erdkabel zu erreichen, und die in den Gruben vorhandene Feuchtigkeit läßt es gefährlich erscheinen, Netzspannung zu verwenden.

Ein weiteres bestehendes Problem ergibt sich dadurch, daß, obgleich das Formen von Umhüllungen für Spleißstellen nur einen Formdruck benötigt, der nicht größer als 6,9 bar (100 lbs/square inch) ist, und sogar bis zu 0,2 bis 0,35 bar (3 bis 5 lbs/square inch) absinken kann, bei der gebräuchlichen Ausrüstung ein Innendruck des geschmolzenen Kunststoffes bis zu 690 bar (10 000 lbs/sguare inch) erzeugt wird- Während einerseits die erhältlichen Ausrüstungen notwendig sind zum Aufschmelzen des Kunststoffmaterials und zum Schaffen eines homogenen geschmolzenen Gemisches, sind sie wegen ihres Gewichtes, der unhandlichen Art und der auftretenden Arbeitsdrücke zur Verwendung im Freien ungeeignet.

Gleichartige Probleme treten bei der Ausbildung von Abdichtungsumhüllungen für Kabel mit Innengasdruck auf.

Die vorliegende Erfindung stellt sich grundsätzlich das Ziel, Umhüllungen für Spleißstellen an Fernmeldekabeln und Umhüllungen zur Abdichtung von Gas-Innendruckkabeln preiswert, schnell und mit geringstmöglichem Aufwand herzustellen.

Grundsätzlich ist ein Verfahren erforderlich, bei dem das Material vorgeheizt wird, um es fließfähig und homogen zu machen, und dann dieses Material in einen Behälter in einem von Hand tragbaren Speicher zu drücken, in welchem das Kunststoffmaterial in einem fließfähigen geschmolzenen und homogenen Zustand gehalten wird. Das in diesem Zustand befindliche Material kann dann in dem Speicher zu einer Form transportiert werden, um eine Umhüllung für einen Gegenstand zu schaffen, und während der Behälter mit dem Formhohlraum in Verbindung ist, wird das geschmolzene fließfähige Material aus dem Behälter in den Hohlraum mit ausreichend hoher Geschwindigkeit gedrückt, um den Hohlraum zu füllen, bevor die Fließdurchlässe mit härtendem Material blockiert werden. Dieser Vorgang erfordert selbstverständlich die Verwendung eines von Hand tragbaren Speichers, der die Möglichkeit bietet, das geschmolzene Material in den Formhohlraum zu drücken, bevor der Härtungsvorgang den Durchlaßweg effektiv blockiert.

Damit ergibt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Umhüllen eines Gegenstandes, bei dem ein Kunststoffmaterial in einer Kammer so erhitzt wird, daß der Kunststoff aufschmilzt und fließbar wird, das geschmolzene fließbare Material aus einem Auslaß der Kammer und durch einen Einlaß eines innerhalb eines von Hand tragbaren Speichers bestimmten Behälter gedrückt wird, wobei das Kunststoffmaterial, während es in dem Behälter gehalten wird, bei einer Temperatur verbleibt, bei der es geschmolzen und fließbar bleibt, bei dem der Behälter mit einem teilweise durch den zu umhüllenden Gegenstand bestimmten Formhohlraum in Verbindung gebracht wird und das aufgeschmolzene fließfähige Material von dem Behälter in den Formhohlraum mit einer so ausreichend hohen Geschwindigkeit gedrückt wird, daß der Hohlraum sich füllt, bevor die Fließdurchlässe in den Hohlraum mit aushärtendem Material blockiert werden.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das homogene und aufgeschmolzene fließfähige Material in diesem Zustand durch ein Heiz- und Druckgerät bereitgehalten, welches aus diesem Grunde die benötigte Wärme und den benötigten Druck zu schaffen hat. Sobald der Kunststoff sich in dem Behälter befindet, ist diese Wärme und dieser Druck nicht mehr nötig und es muß nur die Temperatur einfach aufrechterhalten werden, um den homogenen und aufgeschmolzenen fließfähigen Zustand des Materials zu erhalten.

Beim Gebrauch des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bevorzugt das geschmolzene Material in dem tragbaren Speicher durch Kolbenwirkung aus dem Behälter herausgedrückt. Bevorzugterweise wird das Herausdrücken des Materials aus dem Behälter durch Handbetätigung bewirkt. Diese Handbetätigung kann durch Betätigen eines Handgriffes oder eines anderen von Hand betätigbaren Elementes geschehen, das den Kolben in Längsrichtung des Behälters durch eine geeignete Betätigungseinrichtung vorschiebt, wie z.B. eine Hydraulikbetätigung oder eine mechanische Spindelbetätigung. Alternativ kann auch ein kleiner Elektromotor zum Vorschieben des Kolbens benutzt werden.

Das beschriebene erfindungsgemäße Verfahren ist für die Einhüllung eines Spleißbereiches von Fernverbindungskabeln und zum Ausbilden von Stopfenabdichtungen bei solchen Kabeln verwendbar» Zum Umhüllen wird der gespleißte Bereich des Kabels in den Formhohlraum eingesetzt und das geschmolzene fließfähige Material in dem Behälter wird zum Ausbilden der Umhüllung in den Hohlraum gedrückt.

Es ist auch alternativ möglich, nicht die gesamte Umhüllung aus dem geschmolzenen Material auszubilden. In diesem Falle können vorgeformte Umüllungselemente um den gespleißten Bereich gesetzt und zusammen mit diesem Bereich durch Formteile in ihrerRelativlage gehalten werden, welche eine Hohlraumöffnung zu einander entgegengesetzten Oberflächen der Elemente bestimmen„ Dann werden die einander zugewendeten Flächen der Elemente miteinander eingehüllt, um so aus den Elementen eine einzige integrale Umhüllung zu bilden, indem das geschmolzene fließfähige Material in den Hohlraum und damit um und in die zwischen den einander zugewendet liegenden Flächen gebildeten Räume gedrückt wird, so daß es die Elemente miteinander abdichtet.

Durch die Erfindung wird auch eine Vorrichtung zum Umhüllen eines Gegenstandes geschaffen, die ein Gerät zum Aufheizen und Unterdrucksetzen eines Kunststoffes umfaßt, welches eine Aufnahmekammer für das Kunststoffmaterial bestimmt und Einrichtungen zum Aufheizen des Materials bis zum geschmolzenen fließfähigen Zustand und zum Drücken des geschmolzenen Materials aus einem Auslaß der Kammer besitzt, sowie einen von Hand tragbaren Speicher, der einen Behälter mit einem Einlaß bestimmt, wobei das Heiz- und Druckgerät und der Speicher Einrichtungen besitzen, um sie so zusammenzufügen, daß der Einlaß zum Behälter mit dem Auslaß der Kammer ausgerichtet ist und die Kammer und der Behälter verbunden werden, um eine Übertragung geschmolzenen und fließfähigen Kunststoffmaterials von der Kammer zu dem Behälter zu gestatten, und wobei der Speicher auch Einrichtungen enthält, die das in dem Behälter befindliche Kunststoffmaterial in einem geschmolzenen fließfähigen

Zustand halten, und Einrichtungen, um das Material aus dem Behälter zum Füllen eines Formhohlraumes während des ümhüllens auszudrücken; dabei sind diese Drückeinriehtungen zum Füllen eines Hohlraumes mit ausreichend hoher Geschwindigkeit betätigbar, um während des Füllvorganges sicherzustellen, daß keine Blockierung der Fließdurchlässe zu dem Hohlraum mit härtendem Material auftritt.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann das Heiz- und Druckgerät irgendein übliches Einspritz- oder Extrudier-Gerät sein, das für Formzwecke verwendet wird, und es kann sogar ein langsam arbeitendes derartiges Gerät sein. Ein solches Heiz- und Druckgerät, das sonst zu langsam arbeitet und zu schwer und mühevoll für die Handhabung an der Einsatzstelle ist, kann so benutzt werden, um den Speicher mit aufgeschmolzenem Material zu füllen. Dadurch, daß keine Heiz- und Druckeinrichtung bei dem Speicher nötig ist, die das Kunststoffmaterial schnell in den geschmolzenen Zustand verwandelt, kann das Gewicht des Speichers reduziert werden, und der Speicher kann in erster Linie im Hinblick auf raschen Betriebsablauf ausgelegt werden. Der Speicher ist am Auslaß des Heiz- und .Druckgerätes befestigbar, so daß das geschmolzene fließfähige Kunststoffmaterial in den Behälter übergeleitet werden kann. Die beiden Vorrichtungsteile können dann voneinander getrennt werden, damit der Speicher von Hand zu der Einsatzstelle für den Umhüllungsbetrieb transportiert werden kann.

Bei dem Gebrauch der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann der Speicher mit dem Heizgerät zusammengebaut und das Kunststoffmaterial zu seinem geschmolzenen Zustand erhitzt und dann in den Behälter überführt werden, während die Bedienungsperson den Gegenstand für den ümhüllungsvorgang vorbereitet. Damit wird durch die Bedienungsperson keine Zeit verschwendet, während der die Überführung des in der Kammer befindlichen Materials in den geschmolzenen Zustand abgewartet werden muß, bis mit dem Umhüllvorgang begonnen werden kann. Alternativ kann der Speicher durch im Herstellwerk befindliche Einrichtungen

in der Werkstatt oder im Werk mit geschmolzenem fließfähigem Material gefüllt und dann mittels eines Lastkraftwagens zusammen mit anderen gleichartigen Speichern zum Einsatzort gebracht werden. Die Vorbereitung der mit geschmolzenem fließfähigem Material gefüllten Speicher in einer der zwei beschriebenen Weisen stellt sicher, daß die Speicher immer mit aufgeschmolzenem Kunststoffmaterial zum sofortigen Einsatz zum Anbringen einer Umhüllung für Abdichtungszwecke greifbar sind.

Der Behälter des Speichers ist vorzugsweise ein Zylinder und die Einrichtung zum Ausdrücken des Materials aus dem Speicher enthält einen Kolben und ein Antriebsmittel für die Bewegung des Kolbens in Längsrichtung des Zylinders. Die Bewegungsmittel können mechanisch oder hydraulisch sein, es können jedoch auch elektrische Mittel Verwendung finden. Die mechanischen oder hydraulischen Bewegungsmittel können handbetätigbar sein, wodurch sich eine leichte Verwendungsfähigkeit am Einsatzort ergibt, insbesondere, wenn es sich um eine Baugrube, einen Kabelschacht oder ähnliches handelt.

Die Mittel, die zur Aufrechterhaltung des geschmolzenen fließfähigen Zustandes für das Kunststoffmaterial dienen, können eine den Behälter umgebende Heizeinrichtung und/oder eine Isolationseinrichtung sein. Die Isolationseinrichtung kann als ein Mantel bekannten Isoliermaterials, beispielsweise Schlackenstein- oder Keramikwolle ausgeführt sein, und die Heizmittel sind normalerweise ein elektrisches Heizelement, das sich in enger Wachbarschaft um den Zylinder erstreckt. Das elektrische Heizelement kann mit einer Batterie verbindbar sein, um so die Energie für Heizzwecke zu schaffen. Alternativ kann die Heizeinrichtung mit einem Elektrogenerator verbindbar sein, der beispielsweise mit dem Baufahrzeug mitgeführt wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Teil einer Vorrichtung gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausführung zum Ausbilden einer Umhüllung um eine Spleißstelle eines Fernmeldekabels,

Fig. 2 eine Darstellung ähnlich Fig. 1,in verringertem Maßstab, der zusammengebauten Vorrichtung,

Fig. 3 eine Querschnittsdarstellung durch einen Teil der Vorrichtung in Verbindung mit einem Formteil während eines UmhüllungsVorganges,

Fig. 4 eine Darstellung ähnlich Fig. 1 eines Teils einer Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführung, und

Fig. 5 eine Darstellung ähnlich Fig. 3 mit einem Teil des Speichers gemäß der zweiten erfindungsgemäßen Ausführung in Verbindung mit einer Form zur Herstellung eines Verschlußteiles bei einem Innendruckkabel.

Gemäß Fig. 1 bis 3 enthält eine Vorrichtung zur Ausbildung einer Kunststoffumhüllung um eine Spleißstelle bei einem Fernmeldekabel ein Heiz- und Druckgerät 10 für Kunststoffe und einen von Hand tragbaren Speicher 12 für geschmolzenen Kunststoff.

Das Gerät 10 ist eine übliche Einspritzausrüstung oder Extrudierausrüstung, wie sie normalerweise zum Aufheizen von Kunststoffmaterial bis zu einem homogenen geschmolzenen fließfähigen Zustand und dann zum Ausdrücken des Materials aus dem Gerät unter Druck in eine Form verwendet wird. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung bildet, wie beschrieben wird, das Gerät 10 einen Teil einer Gesamtvorrichtung, bei der der Speicher 12 einen übertrager

zwischen dem Gerät 10 und der Form darstellt. Wie es am besten in Fig. 2 zu sehen ist, ist das Gerät 10 tatsächlich

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ein übliches Extrudergerät mit einem Extrudergehäuse 14, das eine Extruderschnecke 16 umschließt. Zu erhitzendes und zu extrudierendes Kunststoffmaterial wird in Pelletform in einen (nicht dargestellten) Trichter eingeworfen und dann in Längsrichtung des Extruderge'häuses 14 durch die Schnecke gedrückt, welche auf das Kunststoffmaterial einen ausreichenden Druck ausübt, um dessen Temperatur bis zum Schmelzpunkt anzuheben und es fließfähig zu machen, bevor es den Auslaß 18 des Extrudergehäuses erreicht. Das Gerät 10 ist entweder ein übliches Betriebsgerät, wie es normalerweise in Kunststoffwerken verwendet wird,, oder ein Gerät, das auf einem Aufbau eines Lastkraftwagens für Transportzwecke befestigt werden kann.

Obgleich das Gerät 10 schwer und robust ausgeführt ist und bei hohen Drücken von z.B. bis zu 690 bar (10 000 lbs/square inch) arbeitet, ist der Speicher 12 zum Betrieb bei viel geringeren Drücken ausgeführt. Dessen Gewicht und Robustheit sind deswegen entsprechend geringer. Der Speicher 12 besitzt einen maximalen Arbeitsdruck von 6,9 bar (100 lbs/square inch), und dieser kann auf etwa 0,35 bar (5 lbs/square inch) abfallen, wie es zum Ausfüllen einer Form während des Umhüllens nötig ist.

Der Speicher 12 ist im einzelnen in Fig. 1 dargestellt. Der Speicher 12 ist vorgesehen, um von dem Gerät 10 das aufgeschmolzene fließfähige Material aufzunehmen und es in seinem geschmolzenen fließfähigen Zustand zu halten, bis das Material für den Formvorgang zur Ausbildung der Umhüllung benötigt wird. Der Speicher 12 kann dann das geschmolzene fließfähige Material in einen Formhohlraum mit ausreichender Geschwindigkeit ausdrücken, um sicherzustellen, daß der Hohlraum mit Kunststoffmaterial gefüllt wird, bevor die Verhärtung des Materials in den Formdurchlässen den Durchtritt weiteren geschmolzenen Materials verhindert. Die Gesamtlänge des Speichers 12 beträgt bis zu 76,2 cm (30 inch) und der Speicher bestimmt so einen Behälter 20 mit ausreichendem Volumen zur Aufnahme von bis zu 1,8 kg (4 lbs) geschmolzenen Kunststoffmaterials, ausreichend für den

Umhüllungsvorgang. Der Behälter 20 besitzt zylindrische Form und ist von einer Zylinderwand 22 aus Edelstahl umgeben. Der Zylinder besitzt einen Durchmesser von 10,16 cm (4 inches), eine Länge von 29,9 cm (11,75 inches) und hat eine Wandstärke von 6,35 mm (0,25 inches). Der Zylinder ist in Umfangsrichtung von einer Einrichtung umgeben, die das Kunststoffmaterial im Behälter im geschmolzenen und fließfähigen Zustand erhält. Diese Einrichtung ist hier in Form eines Heizmantels 24 vorhanden, der die Wicklungen eines elektrischen 1,5 kW Heizelementes (nicht näher dargestellt) enthält, die an einem Ende in einem Elektrosteckanschluß zur Verbindung mit einem elektrischen Generator enden. Der Behälter besitzt einen etwa konusförmig gestalteten Einlaß 26 an einem Ende, und das nahegelegene Ende des Behälters ist kegeistumpfförmig ausgebildet, um die Größe des Zylinders auf die des Einlasses zu reduzieren. Der Durchmesser des Einlasses beträgt an seinem engsten Querschnitt 12,7 mm (Q,5 inch). Ein Kolben 23 ist gleitbar in dem Behälter angebracht. Der Kolben hat ein kegelstumpfförmiges Ende 30 entsprechend der kegelstumpfförmigen Endfläche 32 des Behälters. An dem Kolben ist an der kleinen Endfläche des Kegelstumpfes 30 ein kurzer Fortsatz 34 angebracht. Die kegelstumpf förmige Ausbildung der Zylinderfläche 32 und des Kolbenendes 30 soll sicherstellen, daß dann, wenn der Kolben das Einlaßende 26 des Behälters erreicht, so gut wie keine Luft oder kein Kunststoffmaterial innerhalb des Behälters verbleibt. Der Kolben ist aus einem mit Edelstahl überzogenen Phenolharz ausgebildet. Wie Fig. 1 zeigt, besitzt der Kolben eine Kolbenstange 36, die sich von der Rückseite des Kolbens in ein Gehäuse 37 des Speichers 12 erstreckt. Zwischen der Kolbenstange und der Oberfläche einer Kammer 38, in der die Kolbenstange gleitet, ist ein Ringraum 40 gebildet, der an einem Ende durch einen O-Ring 42 abgedichtet ist. Am anderen Ende ist zwischen einem Flansch 44 an der Kolbenstange und dem Gehäuse 37 ebenfalls eine Dichtung ausgebildet. Die Größe dieses Raumes ändert sich, wenn sich die Kolbenstange in die Kammer 38 hineinbewegt. Der Raum 40 bildet den Teil eines Hydraulikmechanismus, der allgemein an der Stelle 46

angedeutet ist, und zum Wegschieben oder -drängen des Kolbens zum Einlaßende des Behälters hin benutzt wird. Da Hydraulikmechanismen allgemein bekannt sind, wird der hier benutzte nicht näher beschrieben, sondern nur festgestellt, daß der Mechanismus von Hand über einen Handhebel 48 betätigbar ist, der schwenkbar über ein Gelenk 50 mit einer vom Gehäuse 37 vorstehenden Stütze 52 verbunden ist. An dem freien Ende ist ein Handgriff 54 angebracht, an welchem der Handhebel 48 ergriffen wird, um eine Schwenkbewegung des Handhebels während der Betätigung des Hydraulikmechanismus zu ermöglichen. Der Handhebel 48 dient gleichzeitig als Traggriff für den Speicher 12. Zu diesem Zweck ist der Handhebel unter einem Querteil 56 eines starren Seitenvorsprunges 58 einhängbar, der an der entgegengesetzten Seite zur Stütze 52 von dem Speichergehäuse vorsteht. Fig. 2 zeigt die Tragestellung des Handhebels-, bei der ein weiterer am Mittelabschnitt des Handhebels angebrachter Handgriff 60 ergriffen wird, um den Speicher im wesentlichen horizontal ausgeglichen zu tragen.

Um die Heizeinrichtung 24 und einen Teil des Hauptgehäuses des Speichers 12 ist ein Wärmeisolationsmaterial 62 angebracht, das ebenfalls wie der Heizmantel 24 dazu dient, das Kunststoffmaterial im Behälter 20 im geschmolzenen fließfähigen Zustand zu halten.

Das Gerät 10 und der Speicher 12 sind so aufeinander abgestimmt, daß Mittel vorgesehen sind, mit denen sie miteinander verbunden werden können. Diese Verbindungsmittel können jeden brauchbaren Aufbau besitzen, aber in diesem besonderen Fall ist eine einfache Bajonettfassung verwendbar, die teilweise an den beiden Bauteilen sitzt. In der dargestellten Weise besitzt das Gerät 10 Bajonettstifte 64, die von einer Endfläche 66 vorstehen. Vertiefungen 68 in der gegenüberliegenden Endfläche 70 einer Metallabschlußplatte 71 des Speichers 12 nehmen im zusammengebauten Zustand die Stifte 64 auf= Diese Vertiefungen 68 erstrecken sich geringfügig in Umfangsrichtung (nicht dargestellt), damit eine geringe

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Umfangs-Drehbetätigung des Speichers -12 beim Versperren oder Lösen des Speichers mit bzw. von dem Gerät 10 stattfindet. Wie durch die Anordnung der zusammengebauten Vorrichtungsteile in Fig. 1 und 2 gezeigt, legen sich die Endflächen 70 und 66 aneinander an und richten dabei den Auslaß 18 des Gerätes 10 mit dem Einlaß 26 des Behälters 20 aus. Die Oberflächen 66 und 70 sind entsprechend so bearbeitet, daß sich ein im wesentlichen dichter Oberflächenberührungsbereich bildet, um Kunststoffmaterial daran zu hindern, aus dem Zwischenraum zwischen dem Gerät 10 und dem Speicher während der übertragung des Materials in den Speicher auszutreten.

Bei der Verwendung der Vorrichtung spielt es keine oder nur eine geringe Rolle, daß das Gerät 10 eine beträchtliche Zeit brauchen kann, um das Kunststoffmaterial bis zu einem fließfähigen und homogenen Zustand zu erwärmen und aufzuschmelzen und ihn aus dem Auslaß 18 zu extrudieren, da das Aufheizen des Kunststoffes im Gerät 10 und seine Übertragung durch die Schnecke 16 in den Speicher 12 im miteinander versperrten Zustand der Geräte stattfinden kann, während die Bedienungsperson am Einsatzort eine Spleißung eines Kabels vorbereitet. Da der Spleiß- und Verbindungsvorgang ziemlich langwierig ist, ist der Speicher 12 mit dem geschmolzenen Material gefüllt, sobald es für die Umhüllung gebraucht wird. Das Kunststoffmaterial kann beispielsweise ein Polyäthylen niedriger Dichte sein, wie es beispielsweise durch die Firma DuPont unter der Bezeichnung 2114 geliefert wird. Beim Beginn der Übertragungsbetätigung in den Speicher sitzt der Kolben 28 am Einlaßende des Behälters. Die Temperatur des geschmolzenen Materials während der Übertragung betragt etwa 180° bis 190°C. Der Kolben bewegt sich zu dem anderen Ende des Behälters hin, da er durch den durch das Kunststoffmaterial ausgeübten Druck von dem Eislaß weggedrängt wird, wie es durch den Pfeil auf der Kolbenstange in Fig. 2 angedeutet ist. Die Bewegung des Kolbens sollte so stattfinden, daß nur wenig oder kein Widerstand gegenüber dem Materialfluß ausgeübt wird, und zu diesem Zweck ist der Hydraulikmechanismus so ausgelegt, daß kein Rückdruck gegenüber der

Bewegung des Kolbens aufgebaut wird. Der Kolben sollte sich so leicht wie möglich bewegen und für diesem Zweck reicht ein einfacher Schwenkbolzen 72 (Fig.1) aus, um den Kolben an der Kolbenstange 36 zu halten und eine freie Seitenbewegung des Kolbens zu gestatten.

Sobald die Bedienungsperson den Spleiß- und Verbindungsvorgang beendet hat/ entfernt sie den nun gefüllten Speicher vom Gerät 10 und trägt ihn zur Spleißstelle. Der Kolben nimmt dann bei gefülltem Behälter 20 die in Fig. 1 gezeigte Stellung ein«

Die Spleißung kann so aufgebaut sein, wie es in den US-PS 4 322 573 oder 4 152 539 beschrieben ist. Wie Fig. 3 zeigt, besitzt ein Nachrichten-Fernverbindungskabel 74 einen gespleißten Bereich 76, der mit Einschlägen aus für Feuchtigkeit undurchdringbarem Material 78 umgeben ist, und aus diesen Einschlagen stehen die Abgriffleitungen 80 hervor. Diese Spleißstelle wird nun in einen Formhohlraum 82 eingesetzt, welcher zwischen zwei Formhälften 84, von denen nur eine gezeigt ist, bestimmt ist. Der Formhohlraum 82 wird über Fließdurchlässe 86 von einem Einlaß 88 her befüllt.

Die Form kann mit Drücken von bis zu 0,35 bar (5 lbs/square inch) befüllt werden. Falls der Forminnendruck über diesen Wert hinaus ansteigt, besteht die Gefahr, daß die hergestellte Spleißung und der Kabelabschnitt innerhalb der Form zerstört wird. Zur Anzeige der vollständigen Füllung der Form ist diese mit Überfließ-Öffnungen versehen, die der Bedienungsperson anzeigen, wenn sie die weitere Zuführung von Kunststoff einzustellen hat. Der Speicher kann seine volle Beladung von ca. 1,8 kg (4 Ib) innerhalb von 30 s ausstoßen und die Form während dieser Zeit anfüllen, wenn auch eine Füllzeit von 60 s beim praktischen Betrieb als ausreichend und bequem empfunden wird.

Zum Füllen des Formhohlraumes mit dem geschmolzenen fließfähigen Kunststoffmaterial wird der Speicher 12 so auf die Form 84 aufgesetzt, daß der Speichereinlaß 26 mit dem Formeinlaß 88 ausgerichtet ist. Dieser Zusammenbau des Speichers mit der Form wird ebenfalls durch einen Bajonettverschluß bzw. eine Bajonettverbindung unter Benutzung der Vertiefungen 68 an dem Speicher durchgeführt, in welche (nicht dargestellte) Stifte an der Form eingreifen. Falls erforderlich, kann auch jede andere geeignete mechanische Sperreinrichtung benutzt werden. Durch Betätigung des Hydraulikmechanismus wird dann das aufgeschmolzene Material aus dem Speicher über den Einlaß 88 in die Fließdurchlässe 86 gedrückt und gelangt so in den Formhohlraum, daß dieser angefüllt wird und die Umhüllung nach dem Abkühlen des Kunststoffmaterials ausgebildet ist.

Es hat sich gezeigt, daß bei Verwendung des Speichers 12 mit einem zum Ausdrücken des Kunststoffmaterials betätigbaren Kolben der Füllvorgang der Form rascher als mit jedem anderen bekannten von Hand tragbaren Gerät erfolgt, das zusätzlich immer eine Einrichtung zum Aufheizen des festen Kunststoffmaterials bis zum Schmelzpunkt enthält. Damit ergibt sich durch die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung mit einem Speicher, der in erster Linie dazu ausgelegt ist, daß er die Wärme des Kunststoffmaterials zurückhält, nachdem dieses aufgeschmolzen wurde und daß ein so rasch wie möglich durchgeführtes Ausdrücken dieses Materials erfolgt. Da der Speicher keine Mittel enthält, die das Material schnell so weit aufheizen, daß es von seinem festen in den geschmolzenen Zustand überführt wird, ist es möglich, seine Größe und sein Gewicht zu reduzieren, wobei es gleichzeitig möglich ist, den Gesamtaufbau des Speichers nur auf gute Wärmehaltung und schnelles Austreiben des Kunststoffes auszurichten.

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Bei der ersten Ausführung verbleibt der Kunststoff innerhalb des Speichers nach dem Ausschalten des Heizmantels etwa 30 min in einem geschmolzenen Zustand. Damit wird die Umhüllung der Spleißung ohne elektrische Verbindungen zu dem Speicher ausgeführt. Da Einstieglöcher zu unterirdischen Kabeln entweder explosive Gase enthalten oder sehr feucht sein können, ergeben sich durch diese Eigenschaften des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der Vorrichtung besondere Vorteile gegenüber vielen gegenwärtigen Verschlußverfahren für solche Kabelspleißungen, bei denen elektrische Leistung oder aber offene Flammen an der Arbeitsstelle gebraucht werden, z.B. bei Wärmeschrumpf- oder Blei-Umhüllungen. In diesen Fällen können sich erhöhte Gefahren ergeben.

Bei einer in Fig. 4 dargestellten zweiten Ausführung wird ein unterschiedlich aufgebauter von Hand tragbarer Speicher 100 eingesetzt.

Dieser Speicher 100 enthält einen Edelstahlzylinder 102, der den Behälter 104 bestimmt, welcher am Einlaßende durch einen kegelstumpfförmigen Enddeckel 106 verschlossen ist. Ein innerhalb des Behälters gleitbarer Kolben 108 besitzt eine entsprechende kegelstumpfförmige Endfläche 110.

Die Einrichtung zum Drängen des Kolbens zum Einlaßende hin besteht hier aus einer Schraubeinrichtung mit einer Spindel 112, die in den Behälter hinter dem Kolben hineinreicht, und diese Spindel ist mit einer Gewindebüchse 114 in Eingriff. Eine Kurbel 116 mit einem Handgriff 118 werden benutzt, um außerhalb des Zylinders 102 die Spindel 112 anzutreiben. Das Ende der Spindel innerhalb des Behälters ist mit einer daran befestigten Anlageplatte 122 versehen, und diese Platte legt sich an ein an der Rückseite des Kolbenkopfes angebrachtes Schublager 124 an, wenn die Spindel so gedreht wird, daß sie den Kolben zum Einlaß 126 hin antreibt. In der in Fig. 4 gezeigten Stellung besitzt die Platte 122 einen Abstand vom Schublager 124.

Um den Zylinder 102 und den Deckel 106 ist ein Heizmantel mit Drahtzuleitung 130 angeordnet, die zur Verbindung mit einer elektrischen Energiequelle dient. Eine Temperatursteuerung 132 hält die Kunststofftemperatur im Behälter auf etwa 180 bis 190°C.

Um den Heizmantel ist eine Wärmeisolierschicht 134 vorgesehen, die mit einer. Schutzschicht 135 mit einer Stärke von ca. 0,76 mm (0,03") aus Aluminium versehen ist.

An einer kurzen Düse 136 am Einlaß 126 ist eine Metallstützplatte 138 befestigt, die im zusammengebauten Zustand an der Fläche 66 des Gerätes 10 (Fig.1) anliegt. Ein oder mehrere vorkragende Handgriffe 140 erstrecken sich in fester Lage vom rückwärtigen Ende des Speichers 100.

Der Speicher 100 besitzt ein Maximalgewicht von ca. 13,6 kg (30 lbs), da das in der ersten Ausführung für das Gehäuse 37 nötige Gewicht vermieden wird.

Im Gebrauch wird der Kolben an den Deckel 106 angedrückt, und die Spindel 112 wird genügend weit aus dem Behälter 104 herausgedreht, daß sich der Kolben so weit gegen die Platte 122 zurückbewegen kann, damit die erforderliche Menge geschmolzenen homogenen Kunststoffmaterials für die beabsichtigte Umhüllung in den Behälter ergießen kann.

Das Kunststoffmaterial wird dann im geschmolzenen Zustand solange gehalten, bis es gebraucht wird, und dann wird mit der Spindel 112 der Kolben ,in Längsrichtung des Behälters bewegt und der Kunststoff in den Formhohlraum mit einer Geschwindigkeit herausgedrückt, die der bei Betätigung des Speichers 12 der ersten Ausführung entspricht.

Beim Gebrauch eines Heizmantels, wie er insbesondere bei der zweiten Ausführung vorgesehenist, kann ein derartiger Speicher Kunststoff etwa 8 bis 9 Stunden vor dem Ausdrücken in einen

Formhohlraum im geschmolzenen Zustand halten. Damit kann eine Vielzahl solcher Speicher mit geschmolzenem Kunststoffmaterial bei Arbeitsbeginn beladen werden, und jeder Speicher wird mit seinem Heizmantel an eine Energiequelle, wie einem Elektrogenerator angeschlossen, der beispielsweise an dem Lastkraftwagen der Bedienungsperson vorhanden ist. Wenn der Speicher zum Auffüllen einer Form beispielsweise zum Ausbilden einer Umhüllung gebraucht wird, wird er von dem Generator abgetrennt und zur Spleiß-Arbeitsstelle getragen..

Beim praktischen Einsatz wurden Speicher mit aufgeschmolzenem Kunststoff beladen und die Kunststoffladung wurde vor der Verwendung bei einer Form den ganzen Tag aufgeschmolzen gehalten. Diese Arbeitsweise wurde erfolgreich und ohne schädliche Einflüsse durchgeführt. Falls jedoch Kunststoffmaterial für längere Zeit im geschmolzenen Zustand gehalten wird, können besondere Maßnahmen nötig sein, um ein Zusammenbrechen des Kunststoffes zu vermeiden und seine Struktur stabil zu halten. Das hier als Beispiel aufgeführte Polyäthylen erleidet während der ersten Stunde im geschmolzenen Zustand keine Veränderung, jedoch ändert sich sein Schmelzindex leicht, sobald es 3 Stunden aufgeschmolzen war. Es sind erfolgreiche Umhüllvorgänge mit aufgeschmolzenem Polyäthylen ausgeführt wurden, das von 8 bis 9 Stunden aufgeschmolzen in einem Speicher gehalten wurde, wenn Antioxidationsmittel zur Stabilisierung des Materials verwendet wurden. Bei diesen Ausführungsbeispielen wurden zwei Antioxidationsmittel mit einem Mengenzusatz von 1000 ppm zum Polyäthylen hinzugefügt, und zwar die Mittel "Sanitox" R der Firma Monsanto und "Irganox" 1010 der Firma Ciba-Geigy. Das letztere Mittel ist als Antioxidationsmittel in Nordamerika zur Verwendung mit Drähten und Kabeln anerkannt und zugelassen. "Irganox" 1010 kann auch als einziges Antioxidationsmittel verwendet werden, wobei die Beigabemenge bei Polyäthylen 2000 ppm beträgt.

Bei den beschriebenen Ausführungen und mit Hinblick auf weitere Einsatzzwecke der Erfindung werden auch andere Kunststoffmaterialien statt Polyäthylen erfolgreich eingesetzt. Unter diesen Materialien befindet sich Äthylacrylsäure und ein ionomeres Harz, das von Äthyl/Methacrylsäure-Copolymeren abgeleitet, unter dem Handelsnamen "Surlyn" durch die Firma Dupont unter den Produktnummern 1652 und 1702 in den Handel gebracht wird.

Der Speicher 12 kann zur Ausbildung einer umhüllung verwendet werden, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist. Jedoch können beide Speicherarten auch benutzt werden, um eine Stopfendicht-Umhüllung bei Kabeln auszubilden. Beispielsweise wird gemäß Fig. 5 eine Form 142 um ein Kabel 144 angebracht, bei dem über eine Länge 146 das Kernumhüllungsmaterial entfernt ist. Bei dieser freiliegenden Länge werden die einzelnen isolierten Leiter von Hand auseinandergespreizt, damit das geschmolzene Polyäthylen dazwischen fließen kann. Die Form ist ähnlich wie die Form 84 in Fig. 3 aufgebaut, enthält jedoch keine Ausleitungen für abgeleitete Kabel. Sie wird so aufgesetzt, daß sie die freigelegte Länge 146 umschließt und fest die an diese Länge 146 anschließenden Endbereiche des Kabelmantels erfaßt.

Dann wird aufgeschmolzenes Polyäthylen aus dem Speicher 100 (oder dem Speicher 12) in die Form 142 eingedrückt, so daß der Formhohlraum vollständig angefüllt und nach dem Aushärten eine Stopfendichtung 146 gebildet wird. Es hat sich gezeigt, daß beim Ausstoßen des geschmolzenen Materials aus dem Speicher in 60 s oder weniger keine Härtung des geschmolzenen Kunststoffes um den Leitern auftritt, bevor der Formfüllvorgang beendet ist und daß auf diese Weise die Ausbildung von Schichten aus gehärtetem Kunststoff, die den Stopfenaufbau schädlich beeinflussen könnten, verhindert wird.

Nach dem Aushärten der Stopfendichtung kann eine Kabellänge an einer Seite dieser Dichtung unter Gasdruck gesetzt werden, wobei die Dichtung wirksam verhindert, daß Gas von einer Seite der Dichtung zur anderen entweicht. Alternativ können die beiden Kabellängen zu beiden Seiten der Dichtung mit unterschiedlichem Innendruck beaufschlagt werden und/oder sie können mit

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verschiedenen Gasen gefüllt werden, wobei die Dichtung wirksam die Trennung der beiden unter Druck gesetzten Bereiche aufrechterhält.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   Verfahren zum dichten Umhüllen eines Gegenstandes, wobei Kunststoffmaterial in einer Kammer erhitzt wird, um den Kunststoff aufzuschmelzen und ihn fließfähig und homogen werden zu lassen, dadurch gekennzeichnet , daß das"geschmolzene fließfähige Material aus einem Kammerauslaß und durch einen Einlaß eines Behälters gedrückt wird, der in einem tragbaren Sammler bestimmt ist, daß das Kunststoff material, während es sich in dem Behälter befindet, homogen und bei einer aufgeschmolzenen fließfähigen Temperatur gehalten wird, daß der Behälter in Verbindung mit einem Formhohlraum gebracht wird, der teilweise durch den mit Abdicht-Umhüllung zu versehenden Gegenstand bestimmt ist, und daß das geschmolzene fließfähige Material aus dem Behälter in den Formhohlraum mit einer zum Auffüllen des

   Hohlraumes, bevor die Fließdurchlässe in den Hohlraum durch Erhärten des Materials blockiert werden, ausreichenden Geschwindigkeit gedrückt wird.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material aus dem Behälter durch Kolbenwirkung gedrückt wird.

   3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Formhohlraum angefüllt wird durch Drücken des geschmolzenen fließfähigen Materials aus dem Behälter mit einem maximalen Innendruck von 6,9 bar (= 100 lbs/square inch).

   4. Verfahren nach Anspruch 1 zum Schaffen einer Stopfendichtung für Gasdruck-Nachrichtenkabel, dadurch gekennzeichnet , daß das längs einer bestimmten Länge vom Kernumhüllungsmaterial befreite Kabel aufgenommen wird, daß die freigelegte Länge in einer Form zur Bestimmung des Formhohlraumes eingeschlossen wird, wobei die isolierten Leiter des Kabelkerns teilweise den Formhohlraum bestimmen, und daß das geschmolzene Material aus dem Behälter in den Hohlraum gedrückt wird, um es zwischen die isolierten Leiter in der freigelegten Länge einfließen und diese umgeben zu lassen, um so in innigen Eingriff mit der Isolation der Einzelleiter zu kommen und um die Endbereiche des Mantels der freigelegten Länge benachbart zu umschließen.

   5. Vorrichtung zum dichten Umhüllen eines Gegenstandes, mit einem Heiz- und Druckgerät für Kunststoff, das eine Kammer zur Aufnahme von Kunststoffmaterial bestimmt und Einrichtungen zum Erhitzen des Materials bis zu einem aufgeschmolzenen fließfähigen Zustand und zum Drücken des aufgeschmolzenen Materials aus einem Kammerauslaß enthält, dadurch gekennzeichnet , daß ein von Hand tragbarer Sammler vorgesehen ist, der einen Behälterraum (20,104) mit einem Einlaß bestimmt, und daß das Heiz- und Druckgerät (10) und der Sammler (12,100) Einrichtungen (64,68) besitzen, um diese

   so mit dem Einlaß (26,126) zu dem Behälter zusammenzufügen, daß dieser mit dem Auslaß (18) von der Kammer zur Verbindung der Kammer mit dem Behälter ausgerichtet ist und eine Übertragung von geschmolzenem fließfähigen Kunststoffmaterial von der Kammer zum Behälter ermöglicht ist, und daß der Sammler auch Einrichtungen (24,128,132,134) besitzt, um das in dem Behälter befindliche Kunststoffmaterial in geschmolzenem fließfähigem Zustand zu halten, und Einrichtungen (28,46,108,112,114) zum Drücken des Materials aus dem Behälter, um einen Formhohlraum während der Herstellung der Umhüllung aufzufüllen, wobei die Einrichtung zum Drücken so betätigbar ausgelegt ist, daß ein Hohlraum mit einer ausreichend schnellen Geschwindigkeit gefüllt werden kann, um sicherzustellen, daß während des Füllvorgangs keine Blockierung der Fließdurchlässe zu dem Hohlraum durch Härten des Materials auftritt.

   6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter zylindrisch mit dem Einlaß an einem Ende ausgebildet ist und daß die Einrichtung zum Drücken des Materials aus dem Behälter einen längs des Behälters bewegbaren Kolben (28,108) und Einrichtungen (46,112,114) zum Drängen des Kolbens zum Einlaßende des Behälters hin umfassen=

   7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Drängen des Kolbens einen Betätigungshandgriff (48) umfassen, der zum Zwecke des Tragens des Speichers in einer festgelegten Stellung haltbar ist und aus der festgelegten Stellung zur Drückbetätigung des Kolbens lösbar ist.

   ο Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben einen kegelstumpfförmigen Kopf (30, 110) besitzt und das Einlaßende (32,106) des Behälters entsprechend kegeistumpfförmig geformt ist.

   _ 4 —

   9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben in Längsrichtung des Behälters bewegbar ist, um das geschmolzene Material mit einem Druck unter 6,9 bar (100 lbs/square inch) auszudrücken.

   10. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Halten des Kunststoffmaterials in geschmolzenem fließfähigen und homogenen Zustand eine den Behälter umgebende Heizeinrichtung (128) und ein die Heizeinrichtung umgebendes wärmeisolierendes Material (134) umfaßt.

   11. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungseinrichtungen einen Bajonettverschluß (64,68) umfassen, von dem ein Teil an dem Gerät und ein anderer Teil an dem Speicher vorgesehen ist.

   12. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Drängen des Kolbens (108) eine in den Zylinder hinein und aus diesem heraus hinter der Rückseite des Kolbens einschraubbare Spindel (112) umfassen.

   13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel während der Bewegung in eine Richtung an dem Kolben anliegt, um ihn zu dem Einlaßende des Behälters hin zu drängen, daß die Spindel und der Kolben nicht aneinander befestigt sind, so daß eine Bewegung in der entgegengesetzten Richtung von dem Kolben weg ermöglicht ist.