DE3806369A1 - Verfahren zur herstellung eines kabelsteckers und giess- oder spritzform zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Fertigungstechnik für aufschiebbare Kabelstecker für geschirmte Starkstromkabel und ist bei der Herstellung solcher Kabelstecker anzuwenden, die aus einem Isolierkörper mit zwei oder mehr eingebetteten und/oder aufgebrachten Funktionsträgern wie Klemmenelektrode, Feldsteuerelektrode, Meßelektrode und Außenelektrode aus elek­ trisch leitendem Material bestehen, wobei die Herstellung sowohl des Isolierkörpers als auch zweier oder mehrerer Funktionsträger durch Gießen oder Spritzen eines gießbaren oder spritzbaren Kunststoffmaterials und gegebenenfalls durch an­ schließende Vernetzung erfolgt und für diese Herstellung eine Gieß- oder Spritzform verwendet wird, die aus dem eigentlichen Gieß- oder Spritzwerkzeug und einem oder mehreren Kernen besteht.

Bei der Herstellung eines bekannten Kabelsteckers dieser Art (DE-OS 34 37 569; DE-Z "Elektrizitätswirtschaft", 1984, Seiten 56 bis 58) wird derart vorgegangen, daß zunächst in mehreren getrennten Arbeitsgängen die die Anschlußklemme umgebende Schirmelektrode, die Feldsteuerelektrode und die Meßelektrode gefertigt werden, daß anschließend diese Funktionsträger in eine Gießform eingelegt und der Isolierkörper gegossen wird und daß in einem weiteren Arbeitsgang die als Außenelektrode dienende äußere Leitschicht an den Isolierkörper angegossen wird. Diese Art der Herstellung ist relativ zeitaufwendig, da die in den Isolierkörper eingebetteten Funktionsträger aus elektrisch leitendem Material jeweils für sich gegossen, vulka­ nisiert, entgratet, gereinigt und bis zu ihrer weiteren Verwen­ dung zwischengelagert werden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Herstellungs­ kosten der eingangs beschriebenen aufschiebbaren Kabelstecker zu verringern. Ausgehend von einem Verfahren zur Herstellung eines Kabelsteckers mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß zu­ nächst der Isolierkörper gegossen oder gespritzt und gegebenen­ falls vernetzt wird und daß anschließend die Funktionsträger in einem gemeinsamen Arbeitsgang in und um den Isolierkörper ge­ gossen oder gespritzt und gegebenenfalls vernetzt werden.

Bei einem derartigen Verfahren werden die Funktionsträger aus elektrisch leitendem Material gemeinsam in einem einzigen Arbeitsgang hergestellt. Dabei erübrigt sich ein sauberes Ent­ graten sowohl des zunächst hergestellten Isolierkörpers als auch der später hergestellten Funktionsträger, weil sowohl durch die Grate am Isolierkörper als auch an den jeweils außen liegenden Flächen der Funktionsträger beim Betrieb des Kabel­ steckers keine elektrischen Feldstärkeerhöhungen auftreten.

Sofern für die Herstellung des Kabelsteckers vernetzbare Kunst­ stoffe, insbesondere vernetzbares Polyäthylen oder vernetzbare Äthylen-Copolymerisate verwendet werden, kann der mit den Funktionsträgern versehene Isolierkörper nach seiner Vernetzung teilweise oder als Ganzes unter Wärmeeinwirkung aufgeweitet werden, um als schrumpfbares Formteil eingesetzt zu werden. Bei einer nur teilweisen Aufweitung des Isolierkörpers, also bei­ spielsweise nur der Kabeleinführungsöffnung eines Winkelsteckers, kann die geräteseitige Durchführungsöffnung des Isolierkörpers zur Aufnahme eines Werkzeugadapters während des Fertigungspro­ zesses dienen. Bei der späteren Montage des Kabelsteckers kann im übrigen der nichtaufgeweitete Bereich ohne Wärmebehandlung zum Aufstecken auf die Gerätedurchführung verwendet werden.

An sich kommen als Isolierstoffe für die Herstellung von Kabel­ steckern nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gummielastische Werkstoffe wie Äthylen-Propylen-Terpolymer-Kautschuk, Silicon­ kautschuk, Polyurethan usw. infrage. Besonders geeignet sind Werkstoffe mit niederiger Viskosität und spontaner Vernetzung oberhalb einer bestimmten Temperatur. Dabei ist das an sich bekannte Vergießen oder Spritzen unter Vakuum besonders vorteil­ haft. - Neben der Herstellung von gummielastischen Kabelsteckern kann das gemäß der Erfindung ausgebildete Verfahren auch zur Herstellung von vernetzten oder unvernetzten Formteilen aus Polyäthylen angewendet werden.

Um das gemäß der Erfindung ausgebildete Verfahren durchführen zu können, bedarf es geeigneter Gieß- oder Spritzformen, und zwar sowohl für den ersten Schritt der Herstellung des Isolier­ körpers als auch für den zweiten Schritt der Herstellung der Funktionsträger aus elektrisch leitendem Material. In Weiter­ bildung der Erfindung ist für den ersten Schritt eine Gieß- oder Spritzform vorgesehen, die aus dem eigentlichen Gieß- oder Spritzwerkzeug und einem oder mehreren Kernen besteht und bei der die in Entformungsrichtung eines Kernes weisenden Ober­ flächen dieses Kernes mit der in Entformungsrichtung weisenden Achse des Kernes einen Winkel von mindestens 80° einschließen. Durch diese Maßnahme ist gewährleistet, daß die im Isolier­ körper für die Aufnahme von Funktionsträgern gebildeten Hinter­ schneidungen beim Entformen des bzw. der Kerne nicht zu einer Beschädigung der Randbereiche dieser Hohlräume führen; durch die vorgesehene Maßnahme wird also das Entformen des Kernes er­ leichtert. Das Entformen der Kerne wird im übrigen zweckmäßig mit Hilfe von Druckluft vorgenommen, die durch Kanäle in den Kernen zwischen Formteil und Kerne eingepreßt wird.

In Weiterbildung der Erfindung ist für den zweiten Herstellungs­ schritt eine Gieß- oder Spritzform vorgesehen, die ebenfalls aus dem eigentlichen Gieß- oder Spritzwerkzeug und einem oder mehre­ ren Kernen besteht und bei der eine oder mehrere Kerne mit einem oder mehreren Kanälen für die Zuführung des elektrisch leitenden Materials versehen sind. Dadurch ist gewährleistet daß alle Funk­ tionsträger, die aus einem spritz- oder gießbarem Material be­ stehen, im gleichen Arbeitsgang gegossen bzw. gespritzt werden.

Um beim zweiten Herstellungsschritt eine flächige Anlage des Isolierkörpers an dem eigentlichen Gieß- oder Spritzwerkzeug zu vermeiden und damit die Bildung der äußeren Elektrode zu ge­ währleisten, ist es zweckmäßig, auf der Oberfläche des Isolier­ körpers Stege oder Noppen vorzusehen oder aber die Innenwand des Gieß- oder Spritzwerkzeuges mit entsprechenden Stegen oder Noppen zu versehen. - Sofern der Kabelstecker ein Kontaktteil enthalten soll, beispielsweise für die Leiterverbindung, kann dieses bei der Durchführung des zweiten Herstellungsschrittes in dem entsprechenden Hohlraum im Isolierkörper positioniert sein und mit dem Isolierkörper durch das eingegossene oder eingespritzte leitfähige Material verbunden werden. Man kann aber auch in dem Kabelstecker durch entfernbare Formstücke einen entsprechenden Hohlraum in der leitfähigen Elektrode freihalten.

Zur Erzielung kurzer Vulkanisationszeiten für die im Isolier­ körper angeordneten Funktionsträger ist neben einer Vorwärmung der Kerne und Einlegeteile auch eine Vorwärmung des Isolierkör­ pers möglich. Gegebenenfalls sind auch elektrische oder mag­ netische Felder zur inneren Erwärmung von speziellen leitenden Materialien einsetzbar.

Die für die Durchführung des zeiten Herstellungsschrittes be­ nutzten Kerne haben auch die Aufgabe, den Isolierkörper zu stützen. Es ist zweckmäßig, für diese Kerne ein Material mit schlechter Wärmeleitfähigkeit zu verwenden, beispielsweise einen Kunststoff oder eine Keramik, um die Vernetzung des einzugießenden oder einzuspritzenden leitenden Materials im Speisekanal zu vermeiden.

Je ein Ausführungsbeispiel einer Gießform zur Durchführung des ersten so wie des zweiten Herstellungsschrittes eines gemäß der Erfindung ausgebildeten Verfahrens ist in den Fig. 1 und 2 dargestellt. Fig. 3 zeigt ein Detail der Vorrichtung nach Fig. 2. Fig. 4 zeigt einen gemäß dem ersten Herstellungs­ schritt hergestellten Isolierkörper und Fig. 5 einen gemäß dem ersten und zweiten Herstellungsschritt hergestellten Kabel­ stecker. Fig. 6 zeigt einen Kabelstecker aus vernetztem Poly­ äthylen, der gemäß Fig. 7 teilweise aufgeweitet ist.

Fig. 1 zeigt eine Gießform 1, die aus dem eigentlichen Gieß­ werkzeug 2, einem ein Kabelende simulierenden Kern 3 und einem weiteren Kern 4 besteht. Das Gießwerkzeug 2 enthält oberhalb des Kernes 4 eine Öffnung zum Eingießen eines giebaren Isolier­ materials. In einer inneren Ausnehmung des Gießwerkzeuges 2 ist weiterhin eine Meßelektrode 20 aus Metall angeordnet, die in den herzustellenden Isolierkörper eingebettet wird.

Ein mit der Gießform 1 hergestellter Isolierkörper 21 mit der eingebetteten Meßelektrode 20 ist in Fig. 4 dargestellt. Dabei ist mit 22 der durch den Kopf des Kernes 4 gebildete Hohlraum bezeichnet, der zur späteren Aufnahme einer Schirmelektrode mit Hinterschneidungen versehen ist.

Fig. 2 zeigt eine Gießform 11, bestehend aus dem eigentlichen Gießwerkzeug 12 und den Kernen 13 als Simulator für ein Kabel­ ende und dem Kern 14 als Simulator für den Anschlußisolator eines elektrischen Gerätes. In die Gießform ist ein Isolierkör­ per 21 mit eingebetteter Meßelektrode 20 eingesetzt. Innerhalb des Isolierkörpers ist weiterhin ein Kontaktteil 23 auf dem Kern 14 angeordnet. - Die zwischen dem Isolierkörper und den Kernen einerseits und dem Gießwerkzeug andererseits verbleiben­ den Hohlräume für eine Schirmelektrode, eine als Außenelektrode wirkende äußere Leitschicht und einen Feldsteuerdeflektor werden einerseits über den Eingießkanal 16 im Kern 14 und an­ dererseits über die Eingießöffnung 15 im Gießwerkzeug 12 mit gießbarem Material ausgefüllt.

Ein mit der Gießform gemäß Fig. 2 hergestellter Kabelstecker ist in Fig. 5 dargestellt. Der Kabelstecker 30 besteht aus dem Isolierkörper 21 mit der eingebetteten Meßelektrode 20, der innen eingebetteten Schirmelektrode 24 mit dem von dieser Schirmelektrode umfaßten Kontaktteil 23 mit nachträglich einge­ schraubtem Kontaktstift 27, der Feldsteuerelektrode 25 und der Außenelektrode 26.

Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt der Fig. 1 mit einem bereits gespritzten bzw. gegossenen Isolierkörper. Danach bildet der Kern 4 in dem Isolierkörper 21 eine Hinterschneidung 6. Die hierzu in Entformungsrichtung 7 vorgesehene Oberfläche des Kernes schließt mit der Entformungsrichtung einen Winkel α ein, der größer als 80° ist, im vorliegenden Fall gleich 90° beträgt.

Bei der Herstellung eines Kabelsteckers gemäß Fig. 5 in zwei Schritten mittels der beiden Gießformen gemäß Fig. 1 und gemäß Fig. 2 können gegenüber der bisherigen Herstellungsart, bei der die elektrisch leitenden Funktionsträger in mehreren Arbeitsgängen hergestellt werden, bis zu etwa 50% an Fertigungs­ zeit für Gießen, Vulkanisieren und Entgraten eingespart werden.

Fig. 6 zeigt einen Kabelstecker 30 mit kabelseitigem Teil 34 und geräteseitigem Teil 35. Der Kabelstecker besteht aus einem Isolierkörper 31 aus vernetztem Polyäthylen sowie einer ver­ netzten inneren Leitschicht 32 und einer vernetzten äußeren Leitschicht 33, jeweils auf der Basis von Polyäthylen oder einem Athylencopolymerisat. Für die innere Leitschicht ist ein re-fraktiv steuerndes Material verwendet. Beide Leitschichten sind im gleichen Arbeitsgang mittels zwei auf die gleiche Spritzform arbeitenden Spritzmaschinen hergestellt worden. - Gemäß Fig. 7 ist das kabelseitige Teil 34 des Kabelsteckers 30 aufgeweitet; es kann unter Wärmeeinwirkung auf ein Kabelende aufgeschrumpft werden.

Claims (4)

1. Verfahren zur Herstellung eines aufschiebbaren Kabelsteckers für geschirmte Starkstromkabel, der aus einem elastischem Isolierkörper mit zwei oder mehr eingebetteten und/oder aufgebrachten Funktionsträgern wie Klemmenelektrode, Feldsteuerelektrode, Meßelektrode und Außenelektrode aus elastischem, elektrisch leitendem Material besteht, bei dem sowohl der Isolierkörper als auch zwei oder mehrere Funktionsträger durch Gießen oder Spritzen eines gießbaren oder spritzbaren Kunststoffmaterials und gegebenenfalls durch anschließende Vernetzung hergestellt werden, dadurch gekennzeichnet,
daß zunächst der Isolierkörper (21) gegossen oder gespritzt und gegebenenfalls vernetzt wird
und daß anschließend die Funktionsträger in einem gemeinsamen Arbeitsgang in und um den Isolierkörper gegossen oder gespritzt und gegebenenfalls vernetzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Isolierkörper und die Funktionsträger vernetzt werden, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der mit den Funktionsträgern versehene Isolierkörper nach seiner Vernetzung teilweise oder als Ganzes unter Wärmeeinwirkung aufgeweitet wird.

3. Gieß- oder Spritzform für die Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 zum Gießen oder Spritzen eines Isolier­ körpers mit wenigstens einem Hohlraum zur Aufnahme eines Funktionsträgers, wobei der Hohlraum Hinterschneidungen aufweist, bestehend aus dem eigentlichen Gieß- oder Spritzwerkzeug und einem oder mehreren Kernen, dadurch gekennzeichnet, daß die in Entformungsrichtung eines Kernes weisenden Ober­ flächen dieses Kernes (4) mit der in Entformungsrichtung weisen­ den Achse (7) des Kernes einen Winkel von mindestens 80° ein­ einschließen.

4. Gieß- oder Spritzform für die Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 zum gemeinsamen Gießen oder Spritzen mehrer Funktionsträger aus elektrisch leitendem Material, bestehend aus dem eigentlichen Gieß- oder Spritzwerkzeug und einem oder mehreren Kernen, dadurch gekennzeichnet, daß einer oder mehrere Kerne (13, 14) mit einem oder mehreren Kanälen (16) für die Zuführung des elektrisch leitenden Materials versehen sind.