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Verfahren zum Prüfen der Isolierumhüllung elektrischer Leiter
Es ist
bekannt, zum Prüfen der Isolierumhüllung elektrischer Leiter den Leiter mit der
Umhüllung durch ein Quecksilberbad oder durch eine mit einer Drahtwendel versehene
Trockenprüfvorrichtung zu ziehen. Hierbei wird der Leiter, dessen Isolierumhüllung
geprüft werden soll, gegen das Quecksilherbad bzw. gegen die Drahtwendel unter Spannung
gesetzt. Der Nachteil der mit Hilfe eines Quecksilberbades durchgeführten Prüfung
besteht darin, daß Quecksilber, welches an der durch das Bad gezogenen Isolierung
anhaftet, gesundheitsschädlich und in der fertigen Leitung oder im fertigen Kabel
wegen der Durchschiagsgefahr unerwünscht ist. Die bekannten Trockenprüfvorrichtungen
haben den Mangel, daß bei der Benutzung dieser Vorrichtungen das Prüfgut sich praktisch
nicht immer genau zentrisch durch die Drahtwendel hindurchführen läßt, so daß der
den Leiter umhüllende Isolierstoff einseitig, d. h. ungleichmäßig elektrisch beansprucht
werden kann. Infolgedessen können manche Fehlerstellen, z. B. ein Riß in der Isolierung,
der von der Drahtwendel verhältnismäßig weit entfernt ist, nicht mit Sicherheit
ermittelt werden.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen der Isolierumhüllung
elektrischer Leiter, die mit der Umhüllung an einem leitenden Prüfglied vorüberbewegt
werden, gegen das der Leiter unter
Prüfspannung gesetzt wird. Um
eine einfache und zuverlässige Prüfung dieser Isolierumhüllung zu ermöglichen. wird
bei dem Verfahren nach der Erfindung das Prüfgut durch eine wendelförmige Aussparung
eines stabförmigen, an eine elektrische Prüfleitung angeschlossenen Führungsgliedes
hindurchgezogen.
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In der Zeichnung ist eine Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens
nach der Erfindung in verschiedenen Ausführungsformen schematisch dargestellt.
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Fig. 1 veranschaulicht schaubildlich einen bei der Vorrichtung nach
der Erfindung benutzten Prüfstab; Fig. 2 ist ein Querschnitt durch diesen Prüfstab
in größerem Maßstab: Fig. 3 und 4 sind C)uerschnitte durch verschiedene andere Ausführungsformen
des Prüfstabes; Fig. 5 veranschaulicht die Form, in welcher das Prüfgut den Prüfstah
durchwandert; Fig. 6 stellt die Anordnung des Prüfstabes zwischen einer Vorrats-
und einer Aufwickelrolle dar; Fig. 7 veranschaulicht die Prüfvorrichtung im Grundriß
in Verbindung mit einem Lackierungsofen; Fig. S ist eine Seitenansicht eines Prüfstabes
nach einer anderen Ausführungsform; Fig. g ist ein Querschnitt durch eine weitere
Ausführungsform des Prüfstabes; Fig. 10 ist ein Querschnitt durch einen umhüllten,
mittels des Prüfstabes nach Fig. 8 behandelten Leiter; Fig. 11 veranschaulicht eine
mit einer Prüfvorrichtung nach der Erfindung ausgerüstete Spritzmaschine in Seitenansicht.
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Die zur Ausühung des Verfahrens n;ach der Erfindung dienende Vorrichtung
ist mit einem zylin drischen Prüfstab I (Fig. I) versehen, der vorzugsweise aus
Metall, z. B. Kupfer, besteht und eine wendelförmige Aussparung 2 besitzt. Durch
diese Aussparung wird der mit einer Isolierumhüllung 3 (Fig. 2) versehene elektrische
Leiter 4 hindurchgezogen. Beim Durchwandern der Aussparung 2 nimmt das Prüfgut 3,
4 eine entsprechend Wendelform an (vgl. Fig. 5), ohne sich um seine Achse zu drehen.
Die NAtandung der Aussparung 2 berührt das Prüfgut jeweils nur an einem Teil seines
Umfanges. Es wird aber das Prüfgut beim Durchlaufen der Aussparung 2 nacheinander
von allen Seiten mit Sicherheit von der Wandung dieser Aussparung berührt, d. h.
der Punkt der Isolierumhüllung3, der in der Ouerschnittsdarstellung nach Fig. 2
der Stahachse am nächsten liegt, ist, nachdem das Prüfgut die Aussparung 2 um 1800
durchwandert hat, am weitesten von der Stabachse entfernt.
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Anstatt daß der ganze Prüfstab I aus Metall besteht, kann dieser
Stab auch aus einem Isolierstoft, z. B. Kunstharz, hergestellt sein. In diesem Fall
ist die wendelförmige Aussparung mit einer metallischen Folie, z. B. mit einer Kupferfolie
5 (Fig. 3), ausgekleidet.
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Der Prüfstab I kann auch mit mehreren wendelförmigen Aussparungen
6, 7, 8, 9 (Fig. ) versehen sein, so daß gleichzeitig mehrere isolierte Leitungen
durch diesen Stab hindurchgezogen werden können. Die wendelförmigen Aussparungen
6 bis 9 haben bei der Ausführungsform nach Fig. 4 verschieden großen Querschnitt.
Infolgedessen können durch die Aussparungen 6 bis 9 verschieden dicke isolierte
Leitungen hindurchgezogen werden.
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Der Prüfstab I ist vorzugsweise waagerecht unter Zwischenschaltung
von Isolierschichten 13 (Fig. 6) auf Stützen 14 befestigt und zwischen einer Vorratsrolle
15 und einer Aufwickelrolle i6 für das Prüfgut angeordnet. An den Stab I ist das
eine Ende einer Prüfleitung angeschlossen, in welche ein Meßgerät 17 und eine Stromquelle
I8 eingeschaltet sind. Das andere Ende der Prüfleitung ist geerdet. Die beiden Enden
des auf die Rollen 15 und I6 aufgewickelten, mit der Isolierumhüllung 3 versehenen
Leiters 4 sind ebenfalls mit der Erde verbunden. Falls eine Isolationsmessung vorgenommen
werden soll, d. h. falls z. B.
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Risse oder Fremdkörper, wie pvIetallsplitter, in der Isolierumhüllung
ermittelt werden sollen, ist das Gerät 17 als Spannungsmesser gebräuchlicher Art
ausgebildet.
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Die Aussparung 2 verläuft vorzugsweise in mehreren schraubenförmigen
Windungen mit langem Schlag am Stab I. Die Berührungsfläche der Aussparung 2, die
als Prüfsektor betrachtet werden kann, kommt in diesem Fall mit bestimmten Stellen
der Oberfläche des Prüfgutes 3, 4 mehrmals in Berührung, so daß eine mehrmalige
Prüfung einzelner Oberflächensektoren des Prüfgutes erfolgt.
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Beim Durchwandern des Prüfgutes durch die Aussparung 2 werden daher
etwaige in der Isolierumhüllung vorhandene Fehler, da alle Stellen dieser Umhüllung
nacheinander wiederholt mit der Wandung der Aussparung 2 in Berührung kommen, sicher
ermittelt. Es werden auch Zufäll igkeiteti, wie sie bei kurzem Durchgang einzelner
Fehlerstellen durch die Aussparung 2 auftreten könnten, mit Sicherheit vermieden.
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Sollen z. B. zur Bestimmung der Stärke oder Exzentrizität von Isolierumhüllungen
Kapazitätsmessungen durchgeführt werden, so wird in die Prüfleitung ein entsprechendes
Meßgerät an sich bekannter Art eingeschaltet. Eine derartige Vorrichtung kann z.
B. vorteilhaft in Verbindung mit einem Lackierungsofen 19 (Fig. 7) verwendet werden.
Bei der Anordnung nach Fig. 7 ist ein Prüfstab 20 dem Lackierungsofen 19 vorgeschaltet,
während ein zweiter Prüfstab 2I diesem Ofen nachgeschaltet ist. Der blanke Draht
22 wird dem Prüfstab 20 von einer Vorratsrolle 23 zugeführt und durchwandert nach
dem Durchgang durch den Prüfkanal 2 des Stabes 20 den Ofen I9, in welchem er mit
einem Lacküberzug versehen wird. Nach dem Austritt aus dem Ofen 19 wird der lackierte
Draht durch den Prüfstab 21 hindurchgezogen, worauf er auf die Rolle 25 aufgewickelt
wird. Die Aussparung 2 des Prüfstabes 20 ist mit einer dünnen Glas- oder Emailleschicht
überzogen, während
die Aussparung 2 des Prüfstabes 21 blank ist.
An die Prüfstäbe 20, 21 sind wiederum Prüfleitungen angeschlossen, in welche Kapazitätsmesser
eingeschaltet sind. Der bl.anke Draht 22 ist mit der Erde verbunden.
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Mit Hilfe des Prüfstabes 20 wird beim Durchlaufen des blanken Drahtes
22 durch diesen Stab eine Normalkapazität ermittelt. Nachdem der Draht in dem Ofen
19 mit einem Lacküberzug 24 versehen ist, wird beim Durchgang des lackierten Drahtes
durch den Prüfstab 21 die durch den Lacküberzug bedingte Kapazität gemessen. Durch
Vergleich der mit Hilfe der beiden Prüfstäbe 20, 2I ermittelten Kapazitäten kann
beispielsweise die Dicke der auf den Draht 22 aufgebrachten Lackschicht 24 dauernd
überwacht werden. In ähnlicher Weise kann mittels der beiden Prüfstäbe 20, 2I die
Dicke anderer auf einen Leiter aufgebrachter Isolierstoffschichten festgestellt
werden.
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Der Prüfstab kann auch in zwei oder mehrere vorteilhaft in der Längsrichtung
des Stahes verlaufende Sektoren aufgelöst werden, wenn es z. B. darauf ankommt,
eine exzentrische Aufbringung der Lacke oder sonstigen Isolilerstoffschicht auf
dem Leiter zu ermitteln. Eine entsprechende Ausführungsform ist in Fig. 8 dargestellt.
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Der Prüfstab 1 ist bei der Ausführungsform nach Fig. 8 wiederum aus
Metall hergestellt und durch mit Abstand quer angeordnete Isolierstoffscheiben26
in eine Reihe hintereinanderliegender. sich wiederholender Abschnitte a, b, c, d
unterteilt.
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In der wendelförmigen Aussparung 2 werden auf diese Weise mehrere
Prüfsektoren gebildet, die in Fig. 10 schematisch durch gekrümmte Liniena,b, c,
d dargestellt sind und immer mit dem gleichen, einen Winkel von etwa gab01 umfassenden
Abschnitt der Isolierung 3 zusammenwirken. Die einzelnen untereinander symmetrisch
angeordneten Stababschnitte a bzw. b usw. sind an gemeinsame Prüfleitungen angeschlossen,
in welche Kapazitätsmesser eingeschaltet sind. Durch Vergleich der Kapazitäten in
den verschiedenen Sektoren a, b usw. kann festgestellt werden, ol, die Isolierschicht
3 auf den Leiter 4 gleichmäßig oder exzentrisch aufgebracht ist.
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Die leitende Fläche der wendelförmigen Aussparung des Prüfstabes
kann auch in der Längsrichtung in mehrere, z. B. zwei Abschnitte unterteilt sein.
Vorzugsweise ist in diesem Fall der Prüfstab I wiederum aus Isolierstoff hergestellt,
und es ist in der wendelförmigen Aussparung 2 wiederum eine Metallfolie angeordnet,
die aber durch eine am Grund der Aussparung 2 verlaufende Fuge 37 (Fig. g) in zwei
Abschnitte 38, 39 unterteilt ist. Die Abschnitte 38, 39 sind mit getrennten Prüfleitungen
nach Art der in Fig. 6 dargestellten Prüfleitung verbunden. Erforderlichenfalls
können die Abschnitte 38, 39 auch noch durch Querfugen in weitere Abschnitte unterteilt
sein, die den Ahschnitten a, b, c, d in Fig. 8 entsprechen. Die untereinander symmetrisch
angeordneten, in der Längs-und Querrichtung unterteilten Folienabschnitte sind bei
der Ausführungsform nach Fig. g wiederum an gemeinsame Prüfleitungen angeschlossen.
Die Wirkungsweise des Prüfstahes nach Fig. 9 ist ähnlich wie die Wirkungsweise des
Prüfstabes nach Fig. 8.
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Der Prüfstab nach der Erfindung kann auch in zwei oder mehr als zwei
senkrechte Einzelstäbe unterteilt werden, wie dies bei der Ausführungsform nach
Fig. II der Fall ist. Bei dieser Ausführungsform &intd zwei Prüfstäbe 27 und
28, die nach Art des in Fig. I dargestellten Prüfstabes ausgebildet sind, isoliert
an einer Stütze 29 senkrecht nebeneinander angeordnet, Diese Prüfstäbe sind einer
Spritzmascbiae 30 nachgeordnet, durch welche auf einen von einer Vorratsrolle 31
ablaufenden Leiter 32 ein Überzug 33 aus Isolierstoff, z. B.
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Polyvinylchloritd, aufgebracht wird. Der umhüllte Leiter wird nach
dem Austritt aus der Spritzmaschine 30 durch ein Kühlwasserbad 34 hindurchgeführt
und durchwandert darauf die wendelförmigen Aussparungen 2 der beiden senkrechten
Prüfstäbe 27, 28. Hierbei wird der umhüllte Leiter mit Hilfe von ortsfest gelagerten
Rollen 35 umgelenkt. Schließlich wird der umhüllte Leiter auf eine Rolle 36 aufgewickelt.
Durch die Anordnung der Prüfstäbe 27, 28 nach Fig. II ist der Vorteil erzielt, daß
diese Stäbe rasch und leicht in eine vorhandene Maschinenanlage eingebaut werden
können, ohne daß die Länge dieser Anlage wesentlich vergrößert werden muß.
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Die Prüfvorrichtung nach der Erfindung kann zu mannigfachen Prüfzwecken
verwendet werden.
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Außer zur Ermittlung des Isolationswiderstandes oder der Betriebskapazität
oder der Exzentrizität einer isolierten elektrischen Leitung bzw. eines elektrischen,
Kabels kann mittels dieser Vorrichtung auch eine Messung des Verlustwinkels oder
eine Prüfung auf Durchschlagfestigkeit der Leitung oder des Kabels durchgeführt
werden. Es können auch lieispielsweise Isolierumhüllungen, die aus auf den Leiter
aufgesponnenen Bändern bestehen, mittels der Vorrichtung nach der Erfindung geprüft
werden. Die Prüfung einer elektrischen Leitung oder eines elektrischen Kabels kann
mit Hilfe der Vorrichtung nach der Erfindung nicht nur im Durchlaufzustand, sondern
auch im Ruhezustand derLeitung oder des Kabels erfolgen.
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Um die Reibung der Isolierumhüllung an der Wandung der wendelförmigen
Aussparung des Prüfstabes möglichst zu verringern, kann die Oberfläche dieser Aussparung
isoliert sein. Es können auch mehrere mit wendelförmigen Aussparungen versehene
Prüfstäbe parallel nebeneinanlder in solcher Weise angeordnet sein, daß die Prüfung
mehrerer elektrischer Leitungen oder Kabel mit Hilfe dieser Stäbe gleichzeitig durchgeführt
werden kann.
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Es können auch nach der Erfindung zwei gleiche Prüfstäbe mit je einer
wendelförmigen Aussparung verwendet werden. In dem einen Prüfstab wird ein Muster
einer isolierten Leitung angeordnet, während durch den anderen Prüfstab die zu prüfende
isolierte Leitung dauernd hindurchgezogen wird.
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Hierbei können die mittels des ersten Prüfstabes festgestellten elektrischen
Eigenschaften des Musters
mit den elektrischen Eigenschaften der
durch den zweiten Prüfstab hindurchgezogenen Leitung verglichen werden.