DE4217977A1 - Rohrsystem, insbesondere hochfrequenzkabel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Rohrsystem, insbesondere ein koaxi­ ales Hochfrequenzkabel, mit einem Innenleiter und Außenleiter, die durch Abstandshalter zueinander zentriert sind.

Diese Kabel werden beispielsweise als Zuleitungen für Fernseh­ sendeantennen verwendet. Alternativ ist das Rohrsystem auch für die Fortleitung von temperierten oder gekühlten Gasen oder Flüs­ sigkeiten geeignet. Der Transport, etwa von verflüssigten Gasen (Siquid Natural Gas) aus einer Erdgasbohrstation im Meer, kann durch den Innenleiter oder, bei Anwendung des Kabels in der Su­ praleittechnik, durch den Hohlraum zwischen Innenleiter und Außenleiter erfolgen. Als Schutz oder Isolierung sind vielfach außen um den ersten Mantel bzw. Außenleiter weitere Rohre, Hohl­ räume oder Schichten, mit oder ohne Vakuum oder Isolierstoffül­ lung, angeordnet.

Bei derartigen Kabeln besteht die Forderung, die elektrischen und rheologischen Leitungsverluste durch Minimierung von Masse und Querschnitt der Abstandshalter gering zu halten. Anderer­ seits soll, insbesondere bei den zumeist biegsamen, gewellten Kabeln, die mechanische Festigkeit der Abstandshalter den Bean­ spruchungen, die während des Wickel- und Verlegevorgangs auf­ treten, widerstehen. Eine genaue Zentrierung des Innenleiters im Außenleiter muß jederzeit gegeben sein. Der technische Auf­ wand sollte durch einfache Herstellverfahren und -Vorrichtun­ gen niedrig bleiben.

Durch die deutschen Patentschriften 12 51 397 und 14 65 637 sind bereits Hochfrequenzkabel mit druckbeanspruchten Abstands­ haltern bekannt geworden. Sie benötigen prinzipiell erheblich mehr Masse und bieten strömenden Kühl- bzw. Heizmedien größeren Widerstand als zugbelastete Abstandshalter, weil die Knickfestigkeitswerte relativ viel eher als die Zugfestigkeitswerte erreicht werden. Dazu sind die elektrischen Verluste wegen der Masseanhäufung der Grundwendel nahe dem Innenleiter unerwünscht.

Durch die Verwendung dieser zugbelasteten, fadenförmigen Ab­ standshalter vermeidet die weiterhin bekannte Bauart gemäß der deutschen Patentschrift 21 36 176 die erwähnten Nachteile. Infolge des Übergangs von Druck- auf Zugelemente ergeben sich be­ deutende Einsparungen; es entstehen jedoch Probleme bei der Verbindungstechnik und Montage. Hier sind die Fäden an mehrtei­ ligen scheibenförmigen Hilfsrahmen befestigt, die zur Montage manuell in Abständen um den Innenleiter geklappt und gesichert werden. Sie müssen vorgefertigt sein, lassen keine größere Fer­ tigungsgeschwindigkeit zu, verengen als Teilscheibenbrücken den freien Querschnitt mit den Auswirkungen: elektrisch als Stoßstellen und hydraulisch als Strömungswiderstände im Hohlraum zwischen Innen- und Außenleiter. Die Rahmenringe, Teile 1, 26, 27 und 28 stellen eine diskontinuierliche Massenanhäufung dar, obgleich nicht in so unmittelbarer Nähe am Innenleiter wie bei den vorerwähnten Bauarten. Die drei bekannten Systeme erlauben mit ihren vorgefertigten Abstandshaltern nicht die gleichzeiti­ ge Herstellung von Abstandshaltern, Außenleiter und deren Ver­ bindungen in einer Linie.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei dem System mit zugbelasteten Abstandshaltern weiteres Material einzusparen, die Menge des für den Außenmantel und Rückleiter gebräuchlichen wertvollen Kupfers zu reduzieren und die Nachteile, insbesondere Verluste, der bekannten Bauarten zu vermeiden unter Aufrechter­ haltung der erforderlichen Festigkeit. Des weiteren soll durch ein vollautomatisches einstufiges Extrusionsverfahren die gleich­ zeitige Fertigung von Außenmantel und Abstandshaltern unmittel­ bar aus dem Rohstoff und der Verbindung dieser Teile, auch mit dem Innenleiter, energiesparend in einer Wärme bei geringem Platzbedarf ermöglicht werden.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch das im Anspruch 1 angegebene Rohrsystem und das Extrusionsverfahren gemäß An­ spruch 8 gelöst.

Aus Festigkeitsgründen und wegen besserer Verformbarkeit beim angewandten Wellverfahren besteht der Mantel bzw. Rückleiter bei den bekannten Systemen aus relativ dickem Vollkupferband, weil das daraus in einem energiekostenden Schweißverfahren un­ ter Edelschutzgas geformte Wellrohr gleichzeitig die mechani­ schen Verformungskräfte aufnehmen und die elektrische Rücklei­ tung sowie Abschirmung bewirken muß. Allein wegen dieser elek­ trischen Funktionen wäre im allgemeinen ein nur geringer Ku­ pferquerschnitt erforderlich, da infolge des "Skineffektes" die Wirkung nur wenige Hundertstel Millimeter Eindringtiefe hat, z. B.: bei 100 MHz ist äquivalente Leitschichtdicke ca. 7 µm. Bei dem Erfindungsgegenstand sind diese Funktionen angepaßt: Die mechanische Belastung wird weniger aufwendig von leichter zu verarbeitenden aber festeren, ggf. faserverstärkten Stoffen wie Kunststoffen oder Keramik übernommen. Als Rückleiter dienen dann nach Anspruch 7 äußere oder innere leitende Beschichtungen, Plattierungen, Umhüllungen usw. in geringer Dicke. Der Mantel kann aber auch durchgehend (z. B. intrinsisch) oder nur schicht­ weise aus elektrisch leitendem Kunststoff/Keramikmaterial be­ stehen, ggf. ohne zusätzlichen Rückleiter. Dazu sollten diese Stoffe oder Schichten gasdicht sein für den Druckbetrieb oder Vakuumbetrieb des Ka­ bels. Die Anordnung der Kunststoff/Keramikmasse im Außenmantel ist elektrisch günstiger als direkt auf dem Innenleiter wie bei wendelförmigen Abstandshaltern. Die Abschirmung und/oder Gasab­ sperrung läßt sich natürlich auch in einer zusätzlichen äußeren Lage, wie etwa copolymerbeschichteten Weichaluminiumfolie, ggf. mit einer Schutzhülle, realisieren.

Die Verwendung von Kunststoff/Keramik im Außenmantel ist insbe­ sondere bei der Verbindungstechnik mit den fadenförmigen Ab­ standshaltern vorteilhaft. Nach Anspruch 1 sind sie in kontinu­ ierlicher Folge teils um den Innenleiter gewickelt, teils mit dem Mantel verbunden. Beispielsweise beträgt der Umschlingungs­ winkel ca. 100 Grad bei 120 Grad Umfangsversatz der Verbin­ dungspunkte in der Querschnittsprojektion. Diese Punkte oder Bereiche liegen in einer gedachten Schraubenlinie mit der Stei­ gung etwa gleich dem Manteldurchmesser auf, in oder unter dem Mantel. Verfahrensgemäß lassen sich weite Varianten der Geo­ metrie leicht einstellen. So ergibt sich eine Vielzahl von Fi­ xierungen und eine sichere koaxiale Lage des Rohrsystems. Die Verbindungen sind als stoffschlüssige Schweißungen und/oder als formschlüssige Umklammerungen ausgeführt (Anspruch 2). Die stoffschlüssigen Verbindungen weisen infolge gleichzeitiger Her­ stellung "in einem Guß und in einer Wärme" ein günstiges homo­ genes inneres Gefüge auf, noch verbessert durch eine die Mole­ külketten ausrichtende Reckung beider Teile, wobei aber die op­ timalen Bedingungen für eine gute Schweißung, nämlich im iso­ tropen Zustand, genutzt werden (Anspruch 5).

Innenleiter und/oder Mantel sind für gute Biegsamkeit des Rohr­ systems mit Außendurchmessern bis über 200 mm gewellt, s. An­ spruch 3.

Für Sonderfälle kommt nach Anspruch 6 eine Abwandlung des Strang­ materials in Frage: Statt aus dem gleichen Stoff wie dem des Mantels bestehen die Stränge aus anderem Material, z. B. vorge­ fertigten Aramidfasern o. ä., die auch, zur besseren Schweißbarkeit, mit dem Stoff des Mantels umhüllt sein können. Eine besondere Wärmefestigkeit kann gefordert sein.

Das wirtschaftliche Extrusionsverfahren nach Anspruch 8 erlaubt die Herstellung des Rohrsystems in einer Linie. Der Innenleiter wird durch eine Schubraupe zentral durch einen Spritzkopf ge­ führt und vom Mantelrohr, das mit Abstand zum Innenleiter aus einer Ringdüse etwa gleich schnell austritt, umhüllt. Ein Teil­ strom der Masse tritt als Fadenstrang aus einer kleinen Düse aus, die in einem rotierend angetriebenen Düsenträgerrohr angeordnet ist und auf einer zur Mantelringdüse konzentrischen Kreisbahn nahe der inneren Oberfläche des Mantels stetig oder schwingend umläuft. Statt einer Fadenstrangdüse lassen sich auch mehrere Düsen über den Kreisumfang verteilt, ggf. mit unterschiedlichen Querschnitten, vorsehen. Im ersteren Fall entsteht eine konti­ nuierliche Fadenstrangwendel auf dem Innenleiter. Werden Mantel und Fadenstrang aufeinander zu bewegt, etwa quer zu ihrer Aus­ trittsrichtung gedrückt, entweder durch Verformung des Mantels nach innen in den Austrittsbereich des Fadenstrangs und/oder durch Auslenkung des Fadenstrangs nach außen, so verschweißen beide Teile miteinander für die Dauer der Auslenkung. Mit der Beendigung dieser äußeren Auslenkungskraft trennen sich bei­ de Teile wieder voneinander. Eine Impulsbeaufschlagung läßt ei­ ne entsprechende Punktverbindung entstehen. Der Fadenstrang wird kontinuierlich weiter extrudiert. Seine Bahn wechselt zwischen Innenleiterumschlingung und Mantelverbindung. Es ergibt sich etwa die Verseilgeometrie wie anfangs beschrieben. Durch ent­ sprechende Programmsteuerung sind viele Varianten der Faden­ führung zu bilden, z. B. mit Wechsel der Schlagrichtung (SZ- Verfahren), Schlaglänge und Winkelabstände, Fadenanzahl, Schweiß­ nahtlänge usw. Die Auslenkkraft kann berührungslos wirken, zweckmäßig durch den Stoß eines Druckmittels wie Gas, Dampf, Flüssigkeit o. dgl. aus feststehenden Außendüsen, die im Zeit­ punkt des Durchlaufs der Fadenstrangdüse durch ihren Wirkungs­ bereich öffnen; aber auch durch Auslenkung des Fadenstrangs von innen nach außen, so etwa aus elastisch verformten oder drehbaren Düsenenden (Kunststoffschlauch). In beiden Fällen er­ füllen auch die Kunststoff/Keramikmasse mechanisch berührende feste Auslenkelemente diesen Zweck (Anspruch 9 und 10). Norma­ lerweise ähnelt die Verformung im Mantel einer nach innen aus­ gewölbten kleinen Kalotte, die evtl. durch die nachfolgende Ex­ pansion des Mantels wieder geglättet wird, aber auch andere For­ men sind erzielbar. Die so verbundene Einheit expandiert auf dem weiteren Abzugsweg in eine übliche, etwa gleichschnell lau­ fende mehrteilige Außenhohlform eines Raupenabzugs durch in den Mantelhohlraum geleitetes Druckgas oder durch Unterdruck über die Formwerkzeuge. Der relativ biegefeste Innenleiter wird noch eine kurze Strecke durch zentrale Führung im Spritzkopf die Stütz­ wirkung übernehmen, bis Fadenstränge und Mantel, ggf. beschleu­ nigt von äußerer und innerer Zusatzkühlung, verfestigt sind. Dann können, je nach Erfordernis, weitere Außenlagen aufgebracht werden (s. Anspruch 7 usw.). Im Anspruch 11 sind alternative Ver­ bindungsmöglichkeiten angegeben.

Anstatt oder zusätzlich zu einer Verschweißung erzielt man eine formschlüssige Umhüllung des Fadenstrangs durch Mantelmaterial, indem man von außen her beiderseits des im Bereich eines "Wel­ lenbergs" befindlichen Fadenstrangs zwei schräg-konvergierende Druckmittelstrahlen (Preßluft) auf den frisch extrudierten Mantel richtet. Auch mechanisch betätigte Druckfinger erfüllen diesen Zweck, jedoch neigen die heißen Kunststoffe zum Ankleben (Fig. 17a). Die Klippverbindungen (Fig. 17b, 17c) bestehen bevorzugt aus Nichtmetall wie Kunststoff und werden mit üblichen Vorrichtungen eingebracht.

Falls das Mantelmaterial in sich elektrisch leitend ist (in­ trinsisch), oder durch Beimengungen leitend gemacht ist, s. An­ spruch 7, muß der Fadenstrang natürlich ein sehr guter Isolator bleiben, d. h., es müssen zwei unterschiedliche Massetypen ver­ arbeitet werden. Das geschieht nach Anspruch 16 durch Speisung aus zwei getrennten Extrudern.

Der Spritzkopf nach den Ansprüchen 17 bis 24 ist den besonderen Erfordernissen des Herstellverfahrens angepaßt. Der Grundaufbau für die Extrusion des Mantels entspricht dem eines normalen Rohr­ kopfes. Zusätzlich ist im Kopfinneren ein Führungsrohr für ein rotierend antreibbares Düsenträgerrohr zur Aufnahme der Faden­ strangdüsen angelegt. In diesem Düsenträgerrohr und im Führungs­ rohr können weitere Kanäle angeordnet sein, so zur Verbindung der Fadendüsen mit dem Hauptmassestrom, zur Durchleitung von vorgefertigten Fadensträngen (die hier auch beim Austritt eine Masseumhüllung erhalten können), oder einer zweiten Masse von einem zweiten Extruder her, oder von Expansionsdruckluft (Kühlmedium), oder von Beschichtungsstoffen für die innere Oberfläche des Mantels (zur Erzielung von elektrischer Leitfähigkeit oder einer Gas­ sperre), auch zur Lagerung von Ventilnadeln zur Kontrolle des Faden-Massestroms mit Leckmasseableitung u.ä. Am freien Ende des Düsenträgerrohres befinden sich entsprechende, mit den Ka­ nälen in Verbindung stehende Zuführeinrichtungen mit Rotations­ dichtungen oder elastische Zuführungen (SZ-Verseilung des Fa­ denstranges) usw. Für die Verarbeitung von vorgefertigten Fa­ densträngen ist ein (oder mehrere) Ablaufgestell, ggf. von ei­ nem Gehäuse zur Druckgaseinleitung in die Fadenführungskanäle umgeben, auf dem Düsenträgerrohr vorgesehen. Einrichtungen zur mit den Fadendüsen synchronisierten Druckbeaufschlagung für die Verbindung von Fäden und Mantel vervollständigen die wesent­ lichen Kennzeichen des Spritzkopfaufbaus. An den Spritzkopf schließt ein üblicher Raupenabzug an mit Hohlformen zur Wel­ lung des Mantels, in die der Mantel mit den in ihm verbundenen Fadensträngen durch Über- oder Unterdruck expandiert. Ein gezo­ genes, um den glatten Mantel rohrgeformtes, längsverbundenes Band (z. B. "verlorenes" Kraftpapier) kann ggf. die Wellhohlform ersetzen.

Die Vorteile der Erfindungsgegenstände bestehen insbesondere im einfachen Aufbau des Rohrsystems mit erheblicher Reduzierung der Masse der Abstandshalter und des Außenleiterkupfers und in den sich daraus ergebenden Verringerungen der Übertragungsver­ luste. Auch für den Fall der Durchleitung von Temperier- oder Kühlmedien im Hohlraum zwischen Innenleiter und Mantel ist der Strömungswiderstand deutlich geringer als bei bekannten Syste­ men, da die Abstandshaltefäden unmittelbar mit dem Mantel in homogenem Schweißnahtgefüge verbunden sind, ohne den freien Querschnitt verengende oder als Stoßstellen des Wellenwider­ standes wirkende Ring-/Halterahmen. Das energiesparende Extru­ sionsverfahren erlaubt die kontinuierliche vollautomatische Her­ stellung in einer Linie, in einer Wärme und in einem Guß, sowie die leichte Anpassung an verschiedene Bedarfsfälle, unter Erfül­ lung erhöhter Festigkeitsanforderungen. Dabei ist die Vorrich­ tung zur Ausübung des Verfahrens einfach aufgebaut. Sie arbei­ tet völlig abfallfrei.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen er­ läutert. Sie werden im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels des Rohrsystems,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Rohrsystems,

Fig. 3 den Querschnitt nach Linie A-B der Fig. 2 (die Fig. 1, 2 und 3 sind vereinfachte Darstellungen; die Wanddicke des Mantels (2) und der Durchmesser der Fäden (3) sind stark verkleinert, und der Mantel (2) ist durchsichtig gezeichnet; Innenleiter (1) und Mantel (2) sind alternativ als Glattrohr statt Wellrohr gezeichnet),

Fig. 4 einen Längsschnitt durch einen Spritzkopf mit Well-Rau­ penabzug,

Fig. 5 einen Querschnitt nach Linie A-B der Fig. 4,

Fig. 6 einen Längsschnitt durch eine Abwandlung des Spritzkopfes mit vorgefertigten Fäden (3),

Fig. 7 einen Längsschnitt durch eine weitere Abwandlung des Spritzkopfes mit dem Anschluß eines zweiten Extruders,

Fig. 8 einen Querschnitt nach Linie A-B der Fig. 7,

Fig. 9 einen Teillängsschnitt, entsprechend der unteren Hälfte der Fig. 4 mit einer Variante der Dichtung der Massezu­ führung,

Fig. 10 einen Teillängsschnitt durch die Wand des Mantels (2), Fig. 4 oben links, mit vier Verbindungsmöglichkeiten von Fa­ den (3) und Mantel (2).

Die Fig. 1 zeigt das Rohrsystem nach Anspruch 1 und läßt die (hier Rechtsschlag-) Führung des fadenstrangförmigen Abstands­ halters 3 im Hohlraum 20 zwischen Innenleiter 1 und Mantel 2 mit dem laufenden Wechsel zwischen Teilumschlingung 4 des In­ nenleiters 1 und Verbindung an oder in der inneren Oberfläche 5 des Mantels bzw. Außenleiters 2 erkennen. Die Verbindungspunkte 6 liegen, axial fortschreitend, jeweils um 120° zueinander ver­ setzt. Auch andere Winkel und Anzahlen des Fadens 3 sind mög­ lich, etwa drei Fäden, die jeweils in einem Querschnitt des Rohrsystems 120° zueinander versetzt sind. Dabei kann auch das reversierende (SZ) Verseilverfahren bei wechselnder Schlagrich­ tung angewandt werden (mit vereinfachter Speisung der Fadendü­ sen im Spritzkopf, d. h. ohne Rotationszuführung 32, Fig. 4).

Die Fig. 2 ist eine Seitenansicht des Rohrsystems, in der, zu­ sammen mit dem Querschnitt der Fig. 3, die axiale Folge der Ver­ bindungspunkte 6 zu erkennen ist. Die Strichpunktlinie deutet die Lage einer eventuellen zweiten usw. Fadenlage je Quer­ schnitt an (s. oben), versetzt zueinander.

Der Aufbau des Spritzkopfes 8 zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 8 geht aus von dem eines gebräuchlichen Rohr- oder Schlauchkopfes. Am Flansch 21a ist ein nicht dargestellter Ex­ truder angeschlossen, s. Fig. 4. Das Gehäuse 21 umschließt den Dorneinsatz, der als Lager- und Führungsrohr 24 für ein über den Kettenradantrieb 41 o. ä. drehbares Düsenträgerrohr 11 aus­ gebildet ist. Am linken Ende ist das Rohr 11 konisch erweitert zum dichtenden Gleitsitz im entsprechenden Innenkonus 30, ggf. mit O-Ringdichtung, im Führungsrohr 24. Eine axiale Dichtungs­ vorspannung entsteht durch die Tellerfedern 31b mit am Rohr 11 befestigtem Gegendruckring 31c sowie Axial/Radiallager 31a. Über die Zuführeinrichtung 32 mit Ringkanal und Rotations­ dichtungen kann ein Medium, z. B. Druckluft, durch eine Bohrung in das Innere des Rohres 11 geleitet werden. Im Austrittsbereich 27 der Manteldüse 25 ist in der Wand des Gehäuses 21 von außen her eine (oder mehrere, z. B. drei über den Umfang verteilte) Düsenmündung 26, mit der Strahlrichtung 15, verbunden über den Kanal 26 mit einer Druckluftquelle, angeordnet. Innen an der Stirnfläche des Rohres 11 ist, zusätzlich oder wahlweise, ein entsprechendes mechanisches Druckelement 14, wie etwa ein ra­ dial nach außen bewegbarer Druckfinger, Pneumatikkolben, Mag­ netanker oder auch eine Preßluftdüse vorgesehen. Nach links, in Abzugsrichtung, schließt sich ein Raupenabzug mit Außenhohl­ formen 12 zur Formung der Ring- oder Schraubenwellen im thermo­ plastischen Mantel 2 an. Ein Beschichtungsmaterial 7 o. ä. kann außen oder innen mit einlaufen. Vom Hauptströmungskanal 23, der von der Innenwand 22 und dem Führungsrohr 24 begrenzt ist, zweigt mindestens ein radialer Durchgang 29 zu einem inneren Ringkanal 33 im Führungsrohr 24 ab, mit dem eine oder mehrere Düsen 10 für die Masse zur Bildung der Fäden 3 verbunden sind. Eine Heizung 44 hält die erforderliche Verarbeitungstemperatur aufrecht.

Zur Fertigung des Rohrsystems wird das vorgefertigte Innenlei­ terrohr 1, etwa mittels einer Schubraupe von rechts nach links durch das Düsenträgerrohr 11 bewegt. Über das Rad 41 o. ä. wird das Rohr 11 in Drehung versetzt. Mit ungefähr gleicher Geschwin­ digkeit tritt der Mantel 2 aus der Ringdüse 25 aus. Diese Düse wird von der thermoplastischen Masse 9, vom Extruder kommend und mit bekannten rheologischen Maßnahmen gleichmäßig verteilt, über den Hauptströmungskanal 23 gespeist. Infolge des von der Zuführ­ einrichtung 32 her geleiteten Überdrucks im Hohlraum 20 oder durch Unterdruck über die Außenformwerkzeuge 12 expandiert der Mantel 2 in diese durch die Raupenkette angetriebenen Formwerk­ zeuge hinein. Die Wanddicke verringert sich, und das innere Werk­ stoffgefüge richtet sich festigkeitsverbessernd aus. Ein Teil­ strom der Masse 9 zweigt über die Verbindungskanäle 29 in den Ringkanal 33 ab und gelangt von dort in die Düse(n) 10. Aus die­ sen tritt die Masse 9 als Fadenstrang 3 seitlich nahe dem Mantel 2 auf konzentrischer Kreisbahn ungefähr gleich schnell in den Hohlraum 20 aus. Der Anfang des Fadens 3 wurde am Innenleiter 1 befestigt, daher wickelt sich der Faden im weiteren Verlauf unter Längsreckung, Orientierung des inneren Molekülgefüges und Querschnittsverringerung um den Innenleiter 1 herum (die Faden­ durchmesser sind in den Fig. 4 bis 10 zur Verdeutlichung ver­ größert gezeichnet).

Um eine gesteuerte Verbindungsfolge zwischen Fadenstrang 3 und Mantel 2 zu erzielen, wird im Zeitpunkt des Durchlaufs der Faden­ düse 10 durch die Wirkungslinie 15 der Druckmitteldüse 26 ein in der (Preßluft-) Zuleitung der Druckmitteldüse 26 liegendes nicht dargestelltes (Elektromagnet-) Ventil kurzzeitig geöffnet. Der entstehende statische und/oder kinetische Überdruckimpuls des freigesetzten Druckmittelstrahls 13 verformt den Wandbereich 16 dellenartig nach innen in den Austrittsbereich des Fadens 3. Mantel und Faden verschweißen miteinander im "Punkt" 6 zu einer stoffschlüssigen Verbindung. Anstatt daß die Mantelwand wie hier nach innen verformt wird, kann auch der Fadenstrang nach außen bewegt werden durch entsprechende Einrichtungen 14 an der Stirn­ fläche des Rohres 11. Z.B. läßt sich die verlängerte Düse 10 in einem Röhrchen drehbar oder axial schwingend lagern. Das Steu­ erungsprogramm kann leicht den Erfordernissen angepaßt werden. Bei längerer Druckbeaufschlagung bildet sich statt der Punkt- eine "Strichverbindung". Wenn mehrere - z. B. drei - Düsen 10 im Rohr 11 vorgesehen werden, lassen sich über eine entsprechende Anzahl - z. B. drei - Düsen 26 gleichzeitig die Verbindungen 6 herstellen. Die SZ-Verseilvariante entsteht, wenn jeweils nach der Umschlingung 4 des Innenleiters 1 durch den Faden 3 und Her­ stellung der Verbindungen 6 die Drehrichtung des Düsenträger­ rohres 11 umgekehrt wird.

Die Fig. 5, ein Querschnitt nach Linie A-B der Fig. 4, zeigt den Expansionsvorgang von Mantel 2 und Faden 3 sowie die Schweiß­ delle 16 vor und nach der Glättung durch die Streckung. Der Faden erhält eine gewisse Vorspannung.

In der Fig. 6 ist eine Möglichkeit zur Verarbeitung von vorge­ fertigten Abstandshaltefäden 3 aufgezeigt, wobei ein Ablaufge­ stell 36 für die Fadenspulen 18 über eine Hülse 36a auf dem Rohr 11 befestigt ist und mitrotiert. Ein geregelter Antrieb 38 sorgt für gleichmäßigen Vorschub des Fadens 3, der noch un­ terstützt werden kann durch einen Preßluftstrom von der Zulei­ tung 32 über die Bohrung 40 in ein druckdichtes Gehäuse 39 um den Faden 3 in dem Kanal 19 herum und dann aus der Fadendüse 10 in den Hohlraum 20, wo er zur Expansion beiträgt. Falls die Ver­ bindungskanäle 29 der Fig. 4 und eine entsprechend vergrößerte Düsenbohrung 10 vorgesehen werden, kann der Faden 3 gleichzei­ tig mit der Masse 9 des Hauptmassekanals 23 umhüllt werden (s. Ansprüche 13, 14 und 15).

Gemäß Fig. 7, einem Längsschnitt entsprechend Fig. 4 mit Abwand­ lungen der Masseführung, und Anspruch 16, ermöglicht der Anschluß eines zweiten Extruders über den Flansch 42a, den Kanal 43 in der Wand des Düsenträgerrohres 11 zur Düse 10 die Verarbeitung von unterschiedlichen Formmassen 9a und 9b; beispielsweise we­ gen der Verwendung von intrinsisch elektrisch leitendem Materi­ al für den Mantel 2. Die Fig. 8 ist der Querschnitt nach Linie A-B der Fig. 7 und zeigt die Variante mit drei Düsen 26, die gleichzeitig oder nacheinander blasen können.

Fig. 9 ist ein Teillängsschnitt entsprechend dem Bereich links unter der Mittellinie der Fig. 4 mit spezieller Gestaltung der Abdichtung der rotierenden Teile. Zur Entlastung der Gleit­ fläche 30 zwischen Teil 11 und Teil 24 können Entspannungsboh­ rungen 35 über einen durch O-Ringe 34 abgedichteten Ringkanal eventuelle Leckmasse 9 ins Freie (bzw. in einen Abfallbehälter zur Wiederverwendung) ableiten, ohne daß diese in den Hohl­ raum 20 gelangt. Durch Ventilnadeln 37 kann man ggf. den Mas­ sestrom zur Düse 10 über den Verbindungskanal 10a und damit den Durchmesser der Fäden 3 regeln.

Benennung der Teile

 1 = Innenleiter
 2 = Mantel
 3 = faden-, band- oder drahtförmige Stränge
 4 = Teilbereich des Umfangs des Innenleiters 1 mit anliegendem Strang 3
 5 = innere Oberfläche des Mantels 2
 6 = Punkte oder Bereiche von (stoffschlüssigen) Verbindungen von Teil 2 und 3
 7 = Rückleiter/Abschirmung bzw. Plattierung oder Beschichtung auf Teil 2, mit oder ohne Schutzmantel und Gassperre
 8 = Spritzkopf (Querspritzkopf)
 9 = Kunststoff- oder Keramikmasse
10 = Düsen für Teil 3
10a = Zuflußkanal für Teil 10
11 = Düsenträger (Rohr)
12 = kontinuierlich mitlaufende Außenform (Werkzeug) für Teil 2
13 = Strahl eines gasförmigen oder flüssigen Druckmittels auf Teil 2 und/oder 3
14 = mechanische Druckelemente auf Teil 2 und/oder 3 (alternativ zu Teil 13)
15 = Wirkungslinie von 13 oder 14 auf 2 und/oder 3
16 = dellenartige Vertiefungen in Teil 2 zur Verbindung von 2 und 3
17 = formschlüssige Verbindungen von Teil 2 und 3 (alternativ), a und d: aus Teil 2 geformt, b und c: mit Klammerelementen
18 = Spulen für vorgefertigte Teile 3 (alternativ)
19 = Führungskanäle für vorgefertigte Teile 3
20 = Hohlraum zwischen Teil 1 und 2
21 = Gehäuse von Teil 8
21a = Anschlußflansch für einen ersten Extruder
22 = Innenwand von Teil 21
23 = Hauptströmungskanal für Teil 9
24 = Führungsrohr für Teil 11
25 = Koaxiale Ringdüse für Teil 2
26 = Düsen für Teil 13
27 = Austrittsbereich von Teil 25
28 = Klipp- oder Klammereinrichtungen zur Herstellung von Teil 17 (alternativ)
29 = Verbindungskanäle zwischen Teil 23 und 10
30 = konische Gleitfläche im Bereich von Teil 10 an Teil 11
31 = Einrichtung zur axialen Vorspannung von Teil 11 in 24: a = Lager, b = Federelemente, c = Anschlagring
32 = Einrichtung mit Ringkanal und Rotationsdichtungen zum Einleiten von Preßgas in Teil 11 und 20 über das Innere von 11
33 = Ringkanal zur Verbindung von Teil 29 und 10 34 = Rotationsdichtungen beiderseits von Teil 29, 33 und 35 (altn.)
35 = Kanäle für die Leckmasse von Teil 9 mit Atmosphärenanschluß
36 = Ablaufgestelle für Teil 18
36a = Basishülse für Teil 36
37 = Ventileinrichtung in Teil 11 für 10
38 = geregelter Antrieb für vorgefertigte Stränge, Teil 3, auf 18
39 = gasdichtes Gehäuse um Teil 36 und 18
40 = Preßgasanschluß an Teil 39
41 = Antrieb für Teil 11
42 = Einrichtung mit Ringkanal und Rotationsdichtungen zum Anschluß eines zweiten Extruders an Teil 10 über 43
43 = Längskanäle in Teil 11 zur Verbindung von 10 und 42
44 = Elektrische Heizung auf Teil 8

Claims (24)

1. Rohrsystem, insbesondere Hochfrequenzkabel, mit durch abstands­ haltende Zugelemente im den Außenleiter bildenden oder tragen­ den Mantel koaxial zentriertem Innenleiter, dadurch gekennzeich­ net, daß ein oder mehrere band- oder fadenförmige Stränge (3) in kontinuierlicher Folge einen Teil (4) des Umfangs des Innenlei­ ters (1) schraubenförmig umschlingen, zur inneren Oberfläche (5) des Mantels (2) geführt, mit diesem an zueinander versetzten Punkten (6) oder Bereichen verbunden und wieder, mit gleich­ bleibender oder wechselnder Schlagrichtung, zum Innenleiter (1) geführt sind.

2. Rohrsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stränge (3) stoffschlüssig und/oder formschlüssig mit dem Man­ tel (2) verbunden sind und beide homogenes Gefüge aufweisen.

3. Rohrsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Mantel (2) und/oder Innenleiter (1) aus gewelltem Rohr be­ stehen.

4. Rohrsystem nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenleiter (1) aus elektrisch gut leitendem Material, insbesondere Kupfer, und daß der Mantel (2) aus in der Wärme leicht form- und schweißbarem, bei Normaltemperatur festem Ma­ terial, insbesondere Kunststoff oder Keramik besteht.

5. Rohrsystem nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Stränge (3) aus gleichem oder annähernd gleichem Grundmaterial wie das des Mantels (2), insbesondere elektrisch nichtleitendem Material, bestehen und, wie auch die Verbindungen (6), gleichzeitig mit dem Mantel (2) in einem Guß gefertigt sind.

6. Rohrsystem nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Stränge (3) vorgefertigt sind und aus andersartigem oder gleichem Material wie das des Mantels (2), mit oder ohne Umhüllung, insbesondere aus wärme- oder kältefestem Material be­ stehen.

7. Rohrsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Mantel (2) aus Kunststoff oder Keramikmateri­ al besteht, das durch elektrisch leitende Beimengungen, intrin­ sisch wirkende Verfahren, Beschichten, Besprühen, Lackieren, Galvanisieren, Bekleiden mit leitendem Material (7), Plattieren oder ähnliche Maßnahmen elektrisch leitfähig und gegen elektromagne­ tische Wellen/Felder und Gasdurchgang abschirmend gemacht ist.

8. Extrusionsverfahren zur kontinuierlichen Herstellung des Rohrsystems nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Spritzkopf (8) als Man­ tel (2) ein Rohr aus Kunststoff- oder Keramikmasse (9) mit Ab­ stand um einen, vorzugsweise vorgefertigten und gewellten, zen­ tral durch den Spritzkopf (8) bewegten Innenleiter (1) extru­ diert wird und gleichzeitig ein oder mehrere band- oder faden­ förmige Stränge (3), aus einem Guß oder vorgefertigt, durch Dü­ sen (10), die seitlich nahe dem Mantel (2) in einem rotierend oder alternierend angetriebenen Düsenträger (11) angeordnet sind, um den Innenleiter (1) schraubenförmig herum extrudiert oder geführt werden, wobei in laufendem Wechsel jeweils eine Verbindung (6) zwischen Mantel (2) und Strängen (3), sowie ei­ ne teilweise Umschlingung (4) des Innenleiters (1) hergestellt wird, und daß dann diese extrudierte Einheit (2, 3) durch Ein­ blasen oder Einsaugen in eine kontinuierlich mitlaufende Außenform (12) unter Reckung und Formung des Mantels (2) zu einem Wellrohr und Reckung und/oder Spannung der Stränge (3) expan­ diert und dann bei Abkühlung und Verfestigung abgezogen wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung von stoffschlüssigen Verbindungen (6) von Mantel (2) und Strängen (3) ein Strahl eines gasförmigen oder flüssigen Druckmittels (13) oder die Kraft eines mechanischen Druckele­ mentes (14) jeweils im Zeitpunkt des Durchlaufs einer Düse (10) für einen Strang (3) durch die auf Mantel (2) und Düse (10) ge­ richtete Wirkungslinie (15) des Strahls (13) oder Elementes (14) von außen gegen den thermoplastischen Mantel (2) freigesetzt wird, derart, daß durch die so gebildete dellenartige Vertie­ fung (16) Masse des Mantels (2) in den Austrittsbereich der Düse (10) des jeweiligen Stranges (3) gedrückt wird und da­ durch beide Teile (2, 3) miteinander verschweißen.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung von stoffschlüssigen Verbindungen (6) jeweils ein Strahl eines gasförmigen oder flüssigen Druckmittels (13) oder die Kraft eines mechanischen Druckelementes (14) von innen in Richtung auf den Mantel (2) gegen einen Strang (3) oder gegen eine elastische Düse für den Strang (3) freigesetzt wird, der­ art, daß der Strang (3) in den Bereich des Mantels (2) ein­ dringt und mit diesem verschweißt.

11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung von formschlüssigen Verbindungen (17) jeweils Masse (9) des Mantels (2) und/oder gesonderte Umschlingungselemente (17) oder Klammern durch den Mantel und um den Strang (3) her­ um geformt werden.

12. Verfahren nach Anspruch 8, 9, 10 oder 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Stränge (3) in gleichbleibender und/oder wechselnder Schlagrichtung und/oder Schlaglänge um den Innen­ leiter (1) herum geführt werden.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Stränge (3) vorgefertigt sind und von auf dem Düsenträger (11) oder stationär außerhalb des Düsenträgers (11) gelagerten Spulen (18) ablaufen.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgefertigten Stränge (3) gleichzeitig mit der Extrusion des Mantels (2) umhüllt und extrudiert werden.

15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Transport der Stränge (3) von den Spulen (18) zum Mantel (2) von einem durch Führungskanäle (19) der Stränge (3) in den Hohl­ raum (20) des Rohrsystems geleiteten Preßgasstrom bewirkt oder unterstützt wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Düse (25) für den Mantel (2) und die Düsen (10) für die Stränge (3) aus zwei getrennten Extrudern (21a, 42a) gespeist werden.

17. Spritzkopf zur Ausübung der Verfahren nach einem oder mehre­ ren der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß im In­ neren eines, insbesondere als Querspritzkopf (8) ausgestalteten Gehäuses (21) ein Düsenträgerrohr (11) mit einer oder mehreren seitlichen festen, elastischen oder in sich drehbaren Düsen (10) für die Extrusion der Stränge (3) in einem mit der Wand (22) des Gehäuses (21) einen Strömungskanal (23) für die Kunststoff- oder Keramikmasse (9) bildenden Führungsrohr (24) rotierend oder alternierend antreibbar gelagert ist, wobei das Gehäuse (21) und das Führungsrohr (24) eine koaxiale Ringdüse (25) für die Extrusion des Mantels (2) bilden, und daß eine oder mehre­ re Düsen (26) für ein gasförmiges oder flüssiges Druckmittel (13) oder ein oder mehrere mechanische Druckelemente (14) für die wechselweise Verbindung (6) von Mantel (2) und Strängen (3) mit der Wirkungsrichtung (15) auf den Austrittsbereich (27) der Ringdüse (25) und der Düsen (10) für die Stränge (3), sowie daß Einrichtungen zur Synchronisierung der Druckfreisetzung (13, 14) mit dem Durchlauf der Düsen (10) für die Stränge (3) durch die­ se Wirkungsrichtung (15) vorgesehen sind.

18. Spritzkopf nach Anspruch 17, zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß anstatt der oder zusätzlich zu den Düsen (26) für die Druckmittel (13) oder zu den Druckelementen (14) Einrichtungen zur Herstellung der form­ schlüssigen Verbindungen (17) von Mantel (2) und Strängen (3), insbesondere mit den Düsen (10) für die Stränge (3) synchroni­ sierbare Klipp- oder Klammereinrichtungen (28), vorgesehen sind.

19. Spritzkopf nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (10) für die Stränge (3) durch Verbindungskanäle (29) an den Strömungskanal (23) für die Kunststoff- oder Kera­ mikmasse (9) angeschlossen sind.

20. Spritzkopf nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (10) für die Stränge (3) über Längskanäle (43) oder Rohre in der Wand des Düsenträgerrohres (11) und Einrichtungen (42) mit Ringkanal und beiderseitigen Rotationsdichtungen an ei­ nen zweiten, getrennten Extruder (42a) angeschlossen sind.

21. Spritzkopf nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Düsenträgerrohr (11) im Bereich der ent­ sprechend schräg nach außen gerichteten Düsen (10) für die Stränge (3) mit konischer Gleitfläche (30) unter axialer Dich­ tungsvorspannung durch Federn und Axiallager (31) im Führungs­ rohr (24) gelagert ist, und daß am Einlaufende des Düsenträger­ rohres (11) eine Einrichtung (32) mit Ringkanal und beidersei­ tiger Rotationsdichtung zum Einleiten von Preßgas in das Innere des Düsenträgerrohres (11), oder in einen Längskanal in dessen Wand, und weiter in den Hohlraum (20) zwischen Mantel (2) und Innenleiter (1) angeordnet ist.

22. Spritzkopf nach einem der Ansprüche 17 bis 19, sowie 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitfläche (30) zwischen Füh­ rungsrohr (24) und Düsenträgerrohr (11) durch einen Ringkanal (33), von dem die Düsen (10) für die Stränge (3) abzweigen, mit Rotationsdichtungen (34) beiderseits der Verbindungskanäle (29) und durch mit der Atmosphäre in Verbindung stehende Kanäle (35) für die Leckmasse vom Druck der Masse (9) im Strömungskanal (23) entlastet ist.

23. Spritzkopf nach Anspruch 17, 18 oder 21, zur Ausübung der Verfahren nach den Ansprüchen 13 und/oder 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß auf dem Düsenträgerrohr (11) oder stationär außerhalb des Düsenträgerrohres (11) gelagerte Ablaufgestelle (36) für die Spulen (37), vorzugsweise mit geregeltem Antrieb (38) für den Ablauf der Stränge (3), vorgesehen sind.

24. Spritzkopf nach einem der Ansprüche 17, 18, 21 oder 23, zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 15, dadurch gekennzeich­ net, daß Ablaufgestelle (36) und Spulen (37) von einem gasdich­ ten Gehäuse (39) mit Preßgasanschluß (40) umschlossen sind.