DE3541208C1 - Dehnbare, schraubenlinienförmig gewundene elektrische Leitung - Google Patents

Description

• Diese Aufgabe wird bei einer Federleitung der eingangs geschilderten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, - daß die Adern mit einer Isolierung versehen sind, die aus einer hochpolymeren Kohlenstoffverbindung besteht, deren Hauptketten überwiegend aus aromatischen Kernen aufgebaut sind, die über Ether-, Ester-, Keto-, Schwefel-, Stickstoff-, schwefelhaltige oder stickstoffhaltige Gruppen verbunden sind, - daß die Isolierung während der Herstellung der Leitung bis zur Glasübergangstemperatur bzw. bis oberhalb der Kristallisationstemperatur erwärmt wurde und - daß der Mantel aus einem vernetzten Isoliermaterial besteht.
• Eine solche Federleitung kann mit beliebiger Aderzahl mit üblichen Maschinen für die Kabel- bzw. Leitungsherstellung gefertigt werden. Sie hat eine große Rückstellkraft, die auf Dauer erhalten bleibt. Die Rückstellkraft wird durch die spezielle Behandlung des Isoliermaterials der Adern erreicht, das im gewundenen Zustand der Federleitung bis zu seiner Glasübergangstemperatur bzw. bis über seine Kristallisationstemperatur hinaus erwärmt wird. Das für die Adern eingesetzte Isoliermaterial erhält dadurch eine an die Schraubenform der Federleitung gebundene elastische Festigkeit, durch welche sie auch ohne zusätzliches Federelement stets wieder in ihre Ruhestellung zurückgeht bzw. zurückfedert.
• Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt F i g. 1 die Federleitung in schematischer Darstellung.
• F i g. 2 einen Querschnitt durch die Federleitung.
• F i g. 3 in schematischer Darstellung eine Vorrichtung zur Herstellung einer Federleitung.
• Hochpolymere Kohlenstoffverbindungen, deren Hauptketten überwiegend aus aromatischen Kernen aufgebaut sind, die über die oben angeführten Gruppen verbunden sind, haben beispielsweise folgende Bezeichnungen: Polyphenylensulfid, Polysulfidether, Polysulfon, Polyäthersulfon, aromatisches Polycarbonat, Polyimid, Polyarylat und Polyetheretherketon. In bevorzugter Ausführungsform sind die Adern der Leitung mit Polyetheretherketon isoliert - im folgenden kurz »PEEK« genannt. Stellvertretend für alle anderen verwendbaren Materialien wird in der folgenden Beschreibung nur auf PEEK eingegangen.
• Bei den angegebenen Werkstoffen handelt es sich teilweise um amorphe Polymere, die zur Herstellung der Federleitung nach der Erfindung bis zu ihrer »Glasübergangstemperatur« erwärmt werden. »Bis zu« bedeutet dabei, daß die Erwärmung auch etwas unterhalb dieser Temperatur bleiben kann. Bei den Werkstoffen Polysulfon und Polyarylat soll die Erwärmung deutlich über 1500C liegen. PEEK ist ein nicht amorpher Werkstoff. Dieses Material wird bis oberhalb seiner Kristallisationstemperatur erwärmt, also über 1800 C.
• In F i g. 1 ist eine Federleitung (1) schematisch dargestellt, die aus einer Anzahl von Windungen besteht, die sich nach der gewünschten Leitungslänge richtet. Die dargestellte Federleitung (1) kann an ihren Enden mit einem Stecker oder einer Dose ausgerüstet sein. Es ist jedoch auch möglich, an den abgemantelten und abisolierten Leitern der Adern einfache, nur schematisch angedeutete Kontaktelemente (2) anzubringen.
• In F i g. 2 ist ein Querschnitt durch eine für die Federleitung (1) verwendbare Leitung (3) dargestellt. Die Leitung (3) hat beispielsweise zwei Adern (4), die jede einen Litzenleiter (5) aufweist, der mit einer Isolierung (6) aus PEEK versehen ist. Neben den für eine Federleitung geforderten Eigenschaften ist dieses Material auch aus anderen Gründen von Vorteil, da es flammwidrig, halogenfrei, in dünner Schichtstärke extrudierbar, abriebfest, kerbfest, chemisch beständig und hoch temperaturbeständig ist. Um die beiden Adern (4) herum ist ein Mantel (7) aus einem vernetzten Isoliermaterial angebracht, bei dem es sich beispielsweise um Polyurethan handelt. Es können aber auch andere vernetzbare Materialien, wie beispielsweise Polyvinylchlorid, Polyäthylen-Copolymerisat oder ein Polyesterelastomer, eingesetzt werden. Unter dem Mantel (7) kann außerdem ein metallischer Schirm (8) vorhanden sein, der die beiden Adern (4) umgibt. Der Schirm (8) kann als Geflecht ausgeführt sein; es ist jedoch auch möglich, eine Metallfolie zu verwenden. Die innerhalb des Mantels (7) bzw. des Schirms (8) verbleibenden Hohlräume können mit Füllmaterial ausgefüllt sein.
• Die Anzahl der Adern (4) für die Federleitung (1) ist beliebig, wie schon weiter oben erwähnt. Es ist prinzipiell auch möglich, weitere, nicht mit PEEK isolierte Adern oder andere Elemente in der Federleitung (1) anzuordnen.
• Die Federleitung (1) wird beispielsweise wie folgt hergestellt: Zwei (oder mehr) Adern (4) werden von Spulen (9) abgezogen und in der Vorrichtung (10) miteinander verseilt. Im Extruder (11) wird der Mantel (7) um die Adern (4) herumgepreßt. Das Material des Mantels (7) wird danach in einer Anlage (12) vernetzt. Die Art der Vernetzung ist dabei beliebig. Sie kann in bekannter Weise chemisch oder mit Elektronenstrahlen durchgeführt werden. Vor dem Pressen des Mantels (7) kann um die Adern (4) gegebenenfalls noch ein metallischer Schirm (8) herumgeformt werden.
• Nach gegebenenfalls erforderlicher Abkühlung kann die Leitung (3) auf eine Spule (17) aufgewickelt werden.
• Sie kann jedoch auch gleich in beliebige Längen geschnitten und zu der Federleitung (1) verarbeitet werden. Hierzu kann ein Verfahren eingesetzt werden, wie es beispielsweise aus der DE-PS 11 25 025 bekannt ist.
• Die Leitung (3) wird dabei auf einen langgestreckten stabförmigen Dorn (13) gewickelt, und zwar mit dicht an dicht liegenden Windungen. Auf dem Dorn (13) wird sie durch Klemmelemente (14) und (15) festgelegt. Zusammen mit dem Dorn (13) wird die Leitung (3) dann in einen Ofen (16) eingebracht, in welchem sie auf 185"C erwärmt wird.
• Das PEEK der Isolierung (6) der Adern (4) ist damit bis über seine Kristallisationstemperatur hinaus erwärmt. Danach wird der Dorn (13) mit der Leitung (3) aus dem Ofen (16) herausgenommen, abgekühlt und die fertige Federleitung (1) wird von dem Dorn (13) abgenommen.
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Claims (5)

1. Patentansprüche: 1. Dehnbare, schraubenlinienförmig gewundene elektrische Leitung mit mindestens zwei isolierten elektrischen Adern, die in einen gemeinsamen Mantel aus Isoliermaterial eingebettet sind, d a d u r c h gekennzeichnet, - daß die Adern (4) mit einer Isolierung (6) versehen sind, die aus einer hochpolymeren Kohlenstoffverbindung besteht, deren Hauptketten überwiegend aus aromatischen Kernen aufgebaut sind, die über Ether-, Ester-, Kato-, Schwefel-, Stickstoff-, schwefelhaltige oder stickstoffhaltige Gruppen verbunden sind, - daß die Isolierung (6) während der Herstellung der Leitung (3) bis zur Glasübergangstemperatur bzw. bis oberhalb der Kristallisationstemperatur erwärmt wurde und - daß der Mantel (7) aus einem vernetzten Isoliermaterial besteht.
2. 2. Leitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierung (6) der Adern (4) aus Polyetheretherketon besteht.
3. 3. Leitung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß unter dem Mantel (7) ein alle Adern (4) umgebender metallischer Schirm (8) angebracht ist.
4. 4. Verfahren zur Herstellung einer Leitung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, - daß zunächst mindestens zwei mit der hochmolekularen Kohlenstoffverbindung isolierte Adern (4) miteinander verseilt und einem Extruder (11) zugeführt werden, mit dem ein aus einem vernetzbaren Isoliermaterial bestehender Mantel (7) um die Adern (4) herumgepreßt wird, - daß danach das Material des Mantels (7) vernetzt wird, - daß anschließend die so vorgefertigte Leitung (3) schraubenlinienförmig mit dicht an dicht liegenden Windungen auf einen langgestreckten, stabförmigen Dorn (13) gewickelt und an demselben festgelegt wird, - daß danach die Leitung (3) mit dem Dorn (13) bis zur Glasübergangstemperatur bzw. bis oberhalb der Kristallisationstemperatur der Isolierung (6) der Adern (4) erwärmt wird und - daß abschließend die Leitung (3) abgekühlt und von dem Dorn (13) abgenommen wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Extrudieren des Mantels (7) ein alle Adern (4) umgebender metallischer Schirm (8) um dieselben herumgeformt wird.

   Die Erfindung bezieht sich auf eine dehnbare, schraubenlinienförmig gewundene elektrische Leitung mit mindestens zwei isolierten elektrischen Adern, die in einen gemeinsamen Mantel aus Isoliermaterial eingebettet sind.

   Dehnbare, schraubenlinienförmig gewundene elektri- sche Leitungen - im folgenden der Einfachheit halber als »Federleitungen« bezeichnet - haben in der Ruhcstellung einen geringen Platzbedarf. Sie lassen sich in ihrer Arbeitsstellung bis etwa auf die 6fache Länge der Ruhestellung dehnen. Nach Fortfall der die Dehnung bewirkenden Zugkraft geht die Federleitung durch ihre Rückstellkraft von allein in die Ruhestellung zurück.

   Solche Federleitungen werden beispielsweise als Verbindungsleitungen zwischen einem Telefonapparat und dem mit Mikrophon und Lautsprecher ausgerüsteten Hörer desselben verwendet. Andere Einsatzgebiete sind beispielsweise Haushaltsgeräte, insbesondere bewegliche Haushaltsgeräte, und Verlängerungsleitungen. Federleitungen werden aber auch bei Kraftfahrzeugen und Werkzeugmaschinen benutzt.

   Entscheidend für Federleitungen ist ihre Rückstellkraft, die auf Dauer sicherstellen muß, daß die Federleitung ohne Zugbelastung ihre einen minimalen Platzbedarf darstellende Ruhestellung einnimmt bzw. aus einer gedehnten Position möglichst schnell in dieselbe zurückgeht. Dazu kann in der Federleitung beispielsweise ein zusätzliches Federelement angebracht werden, so wie es in der DE-AS 10 13 342 beschrieben ist. Ein solches Federelement ist nicht nur ein zusätzliches Bauteil, das die Herstellung der Federleitung verteuert und ihre Abmessungen vergrößert, sondern es erfordert auch eine Spezialfertigung, da das Federelement nicht so einfach wie die Adern zu verarbeiten ist.

   Eine Federleitung, wie sie eingangs beschrieben ist, geht aus der DE-PS 19 64391 hervor. Diese bekannte Federleitung besteht aus zwei radial übereinanderliegenden Adern, die von einem gemeinsamen Mantel umgeben sind. Ein gesondertes Federelement ist nicht vorgesehen. Die Rückstellkraft dieser Federleitung wird durch ein spezielles Herstellungsverfahren erzielt, bei welchem die eine Ader zunächst mit bestimmter Schlaglänge um die gestreckte andere Ader herumgewickelt wird. Unter Verwendung eines zylindrischen Kerns werden die beiden Adern dann so gewickelt und verdreht, daß sie im Mantel radial übereinander liegen. Eine solche Federleitung ist zwar brauchbar, ihre Herstellung ist jedoch aufwendig und nur mit Spezialfertigung möglich. Außerdem ist das entsprechende Herstellungsverfahren auf Federleitungen mit nur zwei Adern beschränkt.

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Federleitung anzugeben, die bei beliebiger Aderzahl ohne zusätzliches Federelement auskommt, mit üblichen Maschinen auf einfache Weise herstellbar ist und auf Dauer eine ausreichend große Rückstellkraft hat.