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Verfahren zur Herstellung von elektrischen Leitungen Die Erfindung
bezieht sich auf solche elektrische Leitungen oder Kabel, bei denen der oder die
Leiter durch einen pulverförmigen, von einer rohrförmigen Metallumhüllung umschlossenen
Isolierstoff isoliert sind. Leitungen dieser Art werden durch mechanische Bearbeitung,
wie Ziehen, Pressen, Walzen, Hämmern od. dgl., aus einem Rohling größeren Durchmessers
und geringerer Länge auf die dem Bedarfsfall angepaßte Länge und damit auf geringeren
Querschnitt gestreckt, wobei der bei der mechanischen Bearbeitung ausgeübte, für
die gleichzeitige Längung aller Einzelteile der Leitung erforderliche Druck vom
Mantelrohr aus auf den Isolierstoff und von diesem auf die Leiterseele übertragen
wird.
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Solche Leitungen werden dann als gut und brauchbar bezeichnet, wenn
sie einerseits spannungsfest genug sind und andererseits den gewünschten metallischen
Querschnitt zur Übertragung der erforderlichen Energie aufweisen. Für die Herstellung
der Leitung ist die Einhaltung der Bedingung wesentlich, daß die Leiter des Kabels
einen ganz bestimmten Querschnitt aufweisen müssen. Die Erfüllung gerade
dieser
Forderung verursacht aber bekanntlich -die größten Schwierigkeiten bei Leitungen,
die Aluminiumleiter verwenden.
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Um dem bzw. den Leitern der eingangs erwähnten Leitungsart oder der
daselbst beschriebenen Kabel auf der ganzen Länge einen homogenen Querschnitt zu
geben, ist erfindungsgemäß je nach der Art des Metalls, aus dem der oder die Leiter
bestehen, den letzteren ein ganz bestimmter Isolierstoff zuzuordnen. Für eine erfolgreiche
Durchführung des Ziehvorganges ist somit die Art und Beschaffenheit des für die
Leiterseele und vorteilhaft auch für das Mantelrohr verwendeten Metalls sowie des
Isolierstoffes von besonderer Bedeutung.
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Bisher mußte ein sehr zeitraubendes und unerwünscht viel Werkstoff
beanspruchendes Verfahren angewendet werden, um festzustellen, welcher Isolierstoff
dem Metall zuzuordnen ist, um eine einwandfreie Leitung zu erhalten. Die Aufgabe
wurde noch dadurch erschwert, daß die zur Herstellung der Leitungen überhaupt brauchbaren
Isolierstoffe, soweit sie praktisch benutzt wurden, bei verschieden großen Preßdrücken
gegebenenfalls zu Formlingen zusammengepreßt werden müssen.
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Hinsichtlich der Brauchbarkeit der Preßlinge war dabei weiterhin noch
darauf zu achten, wieviel Wasser der Isolierstoff enthielt bzw. wie lange die verschiedenen
Preßlinge einer Röstung unterworfen waren. Alle diese Faktoren bedingen aber eine
so große Anzahl miteinander vertauschbarer Glieder, daß die Herstellung einer einwandfreien
Leitung von vornherein wegen der hohen Anzahl an Versuchen und der damit verbundenen
Kosten und des unerwünscht großen Zeitaufwandes in Frage gestellt war.
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Die bestehenden vorerwähnten Schwierigkeiten werden nun erfindungsgemäß
dadurch behöben, daß der sogenannte reduzierte Dichtenunterschied verschiedener
weniger Isolierstoffe und der reduzierte spezifische Widerstand der aus verschiedenen
Metallen bestehenden Leiter ermittelt wird und die so erlangten Werte alsdann miteinander
verglichen werden, um festzustellen, welcher von ihnen sich der Zahl z am stärksten
nähert. .
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Um GewiBheit zu erhalten, ob der in Aussicht genommene Isolierstoff
für das betreffende Metall überhaupt geeignet ist, wird zur Feststellung des reduzierten
Dichtenunterschiedes so vorgegangen, daß zweckmäßig für jedes Leitungsmetall vier
Leitungen hergestellt. werden, bei denen die Leiter aus ein und demselben Werkstoff
bestehen, die mit je zwei verschiedenen Isolierstoffen gefüllt werden, die außerdem
durch Aufwendung j e zwei verschiedener Preßdrücke zu Formlingen gepreßt worden
sind. Der Werkstoff, der nach dem Ziehen den höheren Dichtenunterschied hat, ist
geeigneter als der, welcher einen geringeren Dichtenunterschied aufweist, bezogen
auf den Unterschied der aufgewendeten Preßdrücke. Es wird also der Quotient aus
Dl
- D2 und aus P,
- P2 ermittelt, wobei Dl die Dichte in g/cm3 des
einen Isolierstoffes und P, der dazugehörige Preßdruck des Formlings sind, während
DZ die Dichte des anderen Isolierstoffes mit dem dazugehörigen Preßdruck P2 darstellt.
Der so erhaltene Wert C ist der sogenannte reduzierte Dichtenunterschied.
Der Isolierstoff, der den größten C-Wert abgibt, ist der dem Leitermetall zugeordnete
richtige Isolierstoff.
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Bei' einem zu geringen Dichtenunterschied spielen die Reibungskräfte
zwischen den Teilchen des Isolierstoffes und der Oberfläche des benutzten Metalls
keine Rolle im Vergleich zu den Reibungskräften der Isolierteilchen untereinander.
Daraus ergibt sich, daß bei den verschiedenen Preßdrücken nach dem beendeten Ziehprozeß
sich die gleiche Dichte zeigt.
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Bei großem Dichtenunterschied sind dagegen die Reibungskräfte zwischen
den Teilchen des Isolierstoffes und der Oberfläche des benutzten Metalls ebenso
wirksam, wie die Reibungskräfte der Isolierteilchen untereinander. Im Fall eines
zu geringen Dichtenunterschiedes ist der Isolierstoff unbrauchbar. Hieraus ergibt
sich, daß ein zu geringer Dichtenunterschied ungünstig, ein großer Dichtenunterschied
günstig ist. Auf Grund dieser Regel kann somit der richtige Isolierstoff gefunden
werden.
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Nachdem der dem vorliegenden Metall zugeordnete Isolierstoff ausgewählt
worden ist, muß noch der Preßdruck bestimmt werden, der aufzuwenden ist, um einen
homogenen Leiter, auch am Ende des Ziehvorganges, noch zu besitzen. Um die Größe
des Preßdruckes zu ermitteln, wird weiterhin erfindungsgemäß der reduzierte spezifische
Widerstand des Leiters bestimmt. Der reduzierte spezifische elektrische Widerstand
eines Leiters ist der Quotient aus dem scheinbar spezifischen Widerstand O' und
dem wirk- , lichen spezifischen Widerstand O des Metalls. Der scheinbare spezifische
Widerstand wird gefunden durch Messen des absoluten Widerstandes R des Innenleiters
nach dem Ziehprozeß und durch Feststellen des Gewichtes G des Innenleiters.
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Der absolute Widerstand:
Hierbei bedeutet q den Querschnitt des Leiters. Das absolute Gewicht des Innenleiters
ist: G=8-q-l, oder für I=r: G=d-q.
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8 bezeichnet das spezifische Gewicht und q wiederum den Querschnitt
des Leiters. Das spezifische Gewicht ist bekannt, der Querschnitt kann ermittelt
werden, so daß aus den beiden Endgleichungen für R und G durch Einsetzen von q für
eo' sich der Wert ergibt:
Der wirkliche spezifische Widerstand des jeweiligen Leitungsmetalls ist bekannt.
Der reduzierte Widerstand wird somit:
Erreicht der reduzierte Widerstand den Wert r, dann besitzt der
Leitungsdraht einen gleichmäßigen einwandfreien Querschnitt. Ist der Wert jedoch
größer als 1, so finden sich mehr oder weniger große Unregelmäßigkeiten (Vernarbungen)
im Querschnitt des Leiters. Je größer die letzteren sind, um so mehr weicht der
reduzierte spezifische Widerstand von der Zahl 1 ab. Es wird somit die Leitung,
deren Innenleiter einen reduzierten spezifischen Widerstand aufweisen, der nahezu
= 1 ist, eine brauchbare Leitung darstellen, und es muß in diesem Fall der Preßdruck
richtig gewählt sein.
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Als Beispiel für die Herstellung einer Leitung wird auf die nachstehende
Zusammenstellung verwiesen. Es soll z. B. untersucht werden, welcher der beiden
Isolierstoffe Magnesiumoxyd und Aluminiumoxyd sich am besten für die drei metallischen
Leitungswerkstoffe Aluminium, Aldrey und Kupfer eignet, wobei verschiedene Preßdrucke,
nämlich 3,1o t/cm2 und 1,07 t,'cm2 benutzt werden.
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In der Zusammenstellung sind in der ersten Spalte die Metalle, in
der zweiten die Isolierstoffe und in der dritten die Drücke angegeben, die gewählt
werden, um den pulverförmigen Isolierstoff zu Preßlingen zu formen. In der vierten
Spalte ist der reduzierte spezifische Widerstand aufgeführt, der entsprechend der
vorstehend angegebenen Messung. und Berechnung bestimmt werden kann. In der fünften
Spalte ist die Dichte des jeweiligen Preßlings aufgezeichnet und in der sechsten
Spalte endlich der reduzierte Dichtenunterschied C.
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Auf Grund der gewonnenen neuen Erkenntnis lehrt die Zusammenstellung,
daß bei der Verwendung von Aluminium als Leitungswerkstoff Aluminiumoxyd besser
geeignet ist als Magnesiumoxyd. Bei der Benutzung von Kupfer zeigt sich dagegen
die umgekehrte Erscheinung. Bei Aldrey sind die Unterschiede nicht so deutlich ausgeprägt
wie bei Aluminium und Kupfer. Immerhin kann gesagt werden, daß das Aluminiumoxyd
den Vorzug verdient.
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Die Zusammenstellung gibt nun aber auch dem Fachmann noch die Möglichkeit,
beispielsweise bei der Verwendung von Aldrey als Leitungswerkstoff sowohl Aluminiumoxyd
als auch Magnesiumoxyd zu benutzen. Es besteht aber weiterhin noch die Möglichkeit,
sogar Aluminium mit Magnesiumoxyd zu verarbeiten, wenn dafür gesorgt wird, daß dem
Aluminium die Härte des Aldrey gegeben wird. In diese Zwangslage kann der Fachmann
dann kommen, wenn ihm Aluminiumoxyd nicht mehr zugänglich ist. In diesem Fall wird
er nicht vom weichen Aluminium ausgehen, sondern das Aluminium vorher durch Ziehen
etwas härten. Alsdann kann er auch Magnesiumoxyd verwenden.