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Leiter oder Mantel eines elektrischen Kabels od. dgl. in Form eines
rohrförmigen, schirmdichten und durch Rillung biegsam. gemachten Metallkörpers von
gleichmäßiger Wandstärke Die Erfindung bezieht sich a.uf einen rohrförmigen Metallkörper
von gleichmäßiger Wanddicke, der als Leiter ioder Manteleines elektrischen Kabels,
als Bauelement für 'Hochfrequenzgeräte, als Installationsrohr od. dgl. dient und
durch Querrillen oder Riefen biegsam gemacht ist.
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Bei Hochfrequenzgeräten verwendet man rohrförmige Metallkörper zur
Abschirmung gegen elektrostatische oder elektromagnetische Felder. Damit sie dieser
Aufgabe !dienen können, müssen sie dicht sein. Ihr iMantel darf daher keine Unterbrechun;gen
haben, durch welche die Feldlinien in das Innere hindurchtreten könnten. Es ist
bekannt, derartige rohrförmige Metallkörper auf Strangpre.ssen herzustellen, z.
B. aus Aluminium. Dieses Verfahren bedingt aber eine größere Wandstärke, als für
,den Verwendungszweck nötig ist. Auch ist das Strangpreßverfahren dort nicht verwendbar,
wo sich im Innern des Mantels beispielsweise eine wärmeempfindliche Kabelseele befindet.
Dias ist der Fall bei der Verwendung von Styrol für die Kabelseele.
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Man hat deshalb schon früh versucht, rohrförmige Metallkörper aus
Blechen herzustellen und durch Falzung zu schließen, wobei man zur Erhöhung der
Biegefähigkeit den Mantel mit Querrillen
oder Querriefen, meistens
in Form einer fortlaufenden Wendel, versah. Elektrische Leitungen mit einem .derartigen
Mantel sind in Form von Rohrdrähten bekanntgeworden. Der Mantel wird bei diesen
durch eine "Hülle aus gaserste und b.ituminö.sen Massen oder aus einem Polyplast
gegen Korrosion geschützt.
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Die Schließung des Blechmantels durch einen Falz ist ,aber mit Nachteilen
verbunden. Dia im Falz vier Blechlagen izbereinand erliegen, wirkt dieser als Versteifungsrippe.
Liegt beim Biegen des rohrförmigen Blechkörpers der Falz nicht in der neutralen
Zone; sondern innen oder ,außen, so entstehen i;m Blechmantel sehr starke Spannungen,
die dazu führen können, daß sich der Falz öffnet. Ist der rohrförmige gefalzte Blechkörper
mit -einer äußeren Korrosionsschutzhülle versehen, so kann man dle Lage des Falzes
häufig nicht erkennen und daher ,auch nicht die Bedingung erfüllen, daß beim Biegen
der Falz in der neutralen Zone liegen soll. Dann .sind Knickstellen im Falz unvermeidlich,
wodurch die Sicherheit der Anlage verringert wird. An den Fehlerstellen kann tdann
Korrosion auftreten.
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Man hat auch versucht, gefalzte Mäntel zur Abschirmung von Hochfrequenzkabeln
zu verwenden. Es hat sich jedoch gezeigt, d,aß ,gefalzte Mäntel nicht .schirmdicht
sind.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde; einen rohrförmigen Mantelkörper
für die eingangs genannten Zwecke zu schaffen, -der um den ,ganzen Umfang herum
dieselbe Stärke -hat; aber wesentlich billiger und bei niedrigeren -Temperaturen
hergestellt werden kann, als es mit ,dem ,Strangpreßverfahren ;möglich ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgeanäß dadurch gelöst, daß der rahrförxnige
.'Metallkörper aus schwachen Blechbändern besteht, welche, in Längsrichtun oder
in Wendelform übereinanderliegend, durch ein Bindemittel derart vereinigt sind,
daß ihre Kanten stumpf aneinanderstoßen, und die Stoßfugen in den verschiedenen
Blechlagen um einen Winkel versetzt sind, wobei das Bindemittel eän Stoff ist, der
die Verbindung der übereinanderliegenden Blechlagen durch Erhitzung im Induktor
eines Hochfrequenzgenerators gestattet.
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Düse einzelnen Blechbänder werden also so :angeordnet, daß die Stoßfugen
nicht übereinanderliegen. Als Bindemittel kann entweder ein Lot oder ein Polyplast
dienen. Wenn .man #beispielsweise tdie Stoßfugen zweier aufeinanderliegender Bänder
um i 8o' versetzt zueinander anordnet, so kann ,man die Verbindung der übereinanderliegenden
rohrförmigen Metallbänder ;surf einen beiderseits jeder Stoßfuge liegenden Streifen
von begrenzter .Breite beschränken, während zwischen diesen Streifen die Metallbänder
:ohne Bindung äufeinanderliegen. Es ist daher zur Verbindung der Bänder nur ein
wenige Millimeter breiter Lötfilm oder Klebestreifen erforderlich, wodurch eine
:erhebliche Ersparnis an Bindemittel erzielt werden kann. Bei einer anderen Ausführungsform
der Erfindung werden die einzelnen Blechbänder mit 5o%iger überlappung -wendelförmig
um die Kabelseele ,gelegt, wobei wieder die Kanten eines jeden Bandes stumpf ,äneinanderstoßen
und an ihren Stoßfugen mit dem darüberliegenden Band verbunden ,sind. Diese Anordnung
empfiehlt sich bei großen Diurchmessem des rohrförmigen Metallkörpers, z. B. 'bei
Kabeln mit starken Leiterquer-' schnitten. Denn man kann dän;n verhältnismäßig schmale
Blechstreifen verwenden. Jede Blechlage besteht dann also aus .zweä, drei oder mehr
Bändern. Der Umschlingungswinkel eines jeden einzelnen Bandes ist dann 18o toder
i 2o oder 9o° usw.
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Die Erfindung bezieht sich ferner auf das Verfahren zur Herstellung
des Metallkörpers. Er-`find'nngsg.emäß, werden die Metallbänder auf den Flächen,
an denen sie später verbunden werden, zunächst mit .einer festhaftenden Schicht
dies Bindemittels versehen, dann quer gebogen und übereinandergelegt, so daß sie
mindestens zwei rö:hrförmige Blechlagen bilden und anschließend durch den Heizinduktor
eines Hochfrequenzgenerators gefördert werden, in welchem die Bindemittelschichten
verschmelzen, verkleben -oder verschweißen.
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Vorzugsweise wird die festhaftende Bindemittelschicht durch Aufstäuben
des Bindemittels auf .die Blechbänder mittels des Flammenspritzverfahrens aufgebracht.
Dieses Verfahren empfiehlt sich besonders, wenn als Bindemittel ein Polyplast verwendet
wird.
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In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung
wiedergegeben. So zeigt Fig. i .ein Kabel, dessen Blechmantel von zwei Metallbändern
mit ,einem Umschlingungswinkel von je 36o° und einem Versetzungswinkel der Stoßfugen
von i8o° gebildet wird, Fig. 2 eine Seitenansicht .des in Fig. i gezeigten Kabels
in kleinerem Maßstab, wobei die einzelnen Elemente zur besseren Darstellung stufenweise
vom Ende des Kabels entfernt sind, Fig. 3 .eine der Fig. 2 ähnliche Diarstellung
eines abgeänderten Kabels, dessen Metallmantel aus wendelförmig verlaufenden Blechbändern
besteht, Fig. q. einen Querschnitt durch Einen anders aufgebauten rohrföranigien
Metallkörper: Das in den Fig. i und 2 ,gezeigte Kabel hat zwei Leiter i o mit einer
Isolierung i i aus einem Polyplast, z. B. Polyvinylchlorid -oder Kautschuk, und
mit .einem Überzug i--, der aus Easerstöffen -oder Folien besteht. Verwendet man
.für die Isolierung i i Gummi, dann empfiehlt es sich, den überzog 12 aus Polyvinylchlorid
zu fertigen.
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Die beiden in dieser Weise isolierten Leiter sind in eine Massee 13
gebettet; die raus Polyplast, Kautschuk, getränkten Faserstoffen od. dgl. bestehen
kann und die von .einem rohrförmigen Metallkörper dicht umgeben wird und diesen
;ausfüllt.
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Dieser Metallkörper bildet nun den Gegenstand der Erfindung. Er besteht
beim vorliegenden Ausführungsbeispiel aus zwei Metallbändern i q. und 15,
die
je einen Umschling,ungswinkel von 36o° haben. Die Stoßfuge i 4a deis inneren Blechstreifens
i ¢ ist gegenüber .der Stößfuge 15a des äußeren Blechstreifens
15
um i 8o° versetzt. Die beiden @übereinanderliegenden rohrförmig gebogenen Metallbänder
i ¢ und 15 sind durch .ein .Bindemittel vereinigt.
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Beim Au,sführun.gsb eispiel ist diese Verbindung der Metallbänder
auf einen beiderseits einer jeden Fuge 14a bzw. i 5a liegenden Streifen von .der
Breite a bzw. b beschränkt. Zwischen ,den Streifena und b .hingegen liegen
die Metallbänder ohnie Bindung aufeinander.
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Der Bleclumantel ist quer gerillt, wie Fig.2 .erkennen läßt. Um ihn
gegen. Korrosion zu ,schützen, kann man ihn mit einer Hülle 16 versehen, die aus
Faserstoffen in Verbindung mit bituminiösen Massen -oder .aus einem Polyplast, z.
B. Polyäthylen, Polyvinylchlorid od. dgl. bestehen kann. Besonders bewährt hat eis
sich, zwischen dem Metallkörper und seiner Schutzhülle eine Polsterschicht aus Gummi
oder einer Bitumen-Gummiregenerat-Mischung einzuschalten, wenn die Schutzhülle aus
einem wärmeformbaren Polyplast von geringer Standfestigkeit besteht. Die Polsterung
der Polyplasthülle verringert die Gefahr, daß diese an Stellen mit Druckbelastung,
z. B. Befestigungsstellen, fortgequetscht wird.
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über der Schutzhülle 16 des rohrförmigen Metallkörpers können noch
weitere Schutzlagen aus Dirähten aus Metall oder Kunststoffen, welche beliebig profiliert
sein können, in Verbindung mit Faserstoff oder bituminösen Massen od. dgl. aufgebracht
werden, um das Kabel gegen Beschädigungen während und nach der Erdverlegung mechanisch
zu schützen.
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Die Rillung de;s rohrförmigen Metallkörpers erfolgt zweckmäßig unmittelbar
im Anschluß an die Lötung oder Verklebung der Einzelbänder. Es .hat sich herausgestellt,
daß die Rillung leichter vorzunehmen ist, wenn die Gesamtstärke des Metallkörpers
in möglichst viele Einzellagen unterteilt ist.
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Beim Löten, Verkleben oder Verschweißen der einzelnen Blechlagen darf
eine möglichst niedrige Temperatur nicht überschritten werden, und ihre Einwirkungsdauer
:soll .auf .ein Mindestmaß beschränkt bleiben. Dias gilt insbesondere dann, wenn
der rohrförmige Metallkörper einen wärmeempfindlichen Stoff, z. B. Kabeldielektrkwm
aus Styrol, u.m:schließt. In solchen Fällen kann man vorteilhaft ein Lot anwenden,
dessen Schmelzpunkt unter i oo° C liegt, z. B. Woodsches Metall mit einem Schmelzpunkt
von 78 bis 83° C oder auch andere Legierungen von Wismut, Kadmium und Zinn.
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Als Bindemittel können auch Kunstharzpasten verwendet werden. Auch
eignen sich als Bindemittel Polyuretan und Polymerisate des Äthylenoxydis und seiner
Derivate.
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Verwendet man als Bindemittel Polyplaste, so empfiehlt es sich, die
Metallbänder auf den Flächen, an denen .sie später verbunden werden, zunächst mittels
des Flammenspritzverfahrens mit einer festhaftenden aufgestäubten Bindemittelschicht
zu versehen, dann quer zu biegen und in mehreren Lagen übereinanderzulegen und anschließend
durch den Heizinduktor eines Hochfrequenzgenerators zu fördern, so daß die Polyplastschichten
verschweißen. Als Polyplast kann dann Polyäthylen" Polyamid oder Polyvinylchlorid
verwendet werden.
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Die Metallbänder können durch eine chemische Oberflächenbehandlung,
also irgendein. bekanntes Ätzverfahren, gegen Korrosion geschützt sein. Das gilt
insbesondere für die Außenfläche des Blechbandes 15 in Fig. i. Die Hülle
16 kann ,dann ,aus Polyäthylen bestehen, das im Flammenspritzverfahren aufgestäubt
ist.
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Man kann aber auch andere wärmeplastische Polymeris.ati@onserzeugnisse
verwenden, z. B. Polyamid oder Polyvinylchlonid. Das Aufspritzen des geschmolzenen
Polyplast im zerstäubten Zustand zur Bildung der Korrosionsschutzhülle 16 führt
zu einem erheblichen Fortschritt gegenüber dem bis-' her üblichen Verfahren zur
Erzeugung der Schutzhülle mittels einer Strangpresse, die durch eine Förderschnecke
fortlaufend gespeist wird. Denn da die mit der Schutzhülle zu umkleidenden Metallmäntel
steif sind, ist es nur schwer zu erreichen, daß die aufgepreßte Polyplasthülle gleichmäßig
stark ausfällt. Um zu dünne ;Stell:en ,zu vermeiden, muß man die Stärke der Schutzhülle
größer bemessen, als es im Interesse -der Kostenersparnis erwünscht ist. Dort, wo
eine Korrosionsschutzhülle von 0,02 bis 0,05 mm Stärke ,genügen würde, inuß
man die Stärke auf mindestens i,2 mm stark bemessen. Das ist auch deshalb nötig,
weil die im Strangpreßverfahren ,aufgebrachte PolypIasthülle nicht fest am Metall
harftet und ,daher durch scharfe Gegenstände leicht aufgeschlitzt wird. Aus diesen
Gründen hat man bisher nur kabelähnliche Leitungen kleinerer Abmessungen mit Schutzhüllen
aus Polyplast versehen, aber die Schutzhüllen .stärkerer Kabel, z. B. Erdkabel,
aus abwechselnden Lagen von bituminösen Stoffen und getränktem Fasermetall hergestellt,
wodurch sich kein so zuverlässiger Schutz gegen Korrosion erreichen läßt. Die nach
der Erfindung hergestellten Schutzhüllen zeichnen sich aber durch festes Haften
an der Metalloberfläche und durch eine dadurch erzielte hohe Widerstandsfähigkeit
gegen mechanische Verletzungen, weiter durch ausgezeichnete Korrosionsschutzwirkung
und durch sehr geringen Materialbedarf aus.
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Im Induktor des Hochfrequenzgenerators konzentriert sich die Wärmeeinwirkung
auf die Metalloberfläche. Der Erwärmungsvorgang beansprucht nur Bruchteile von Sekunden.
Ein nennenswerter Wärmeabfluß ins Innere dies rohrförmigen Körpers findet daher
nicht statt. Im Bedarfsfalle kann man die Metalloberfläche unmittelbar nach dem
Hindurchleiten durch den Induktor kühlen und ihn zu diesem Zweck mit Wasser berieseln
Moder mit einem Kühlluftstrom behandeln. Die zum Verschweißen der Blechlagen dienende
Wärme kann auf diese Weise abgeleitet werden, bevor sie in das Innere des Kabels
fließen kann.
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Es empfiehlt sich eine ringförmige Ausbildung des Induktors des Hochfrequenzgenerators.
Das bietet die Möglichkeit, beliebig viele Nähte meinem Arbeitsgang bei sehr hoher
Geschwindigkeit zu bilden. In manchen Fällen empfiehlt es sich, haarnadelförmig
geformte
Induktoren zu verwenden und diese am Umfang des rohrförmigen Metallkörpers so zu
verteilen, daß jeder Induktor eine Nahtstelle, z. B. i 4a und i 5a, erwärmt.
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Die Erfindung eignet sich hervorragend für die Herstellung der Mäntel
von Erdkabeln.
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Gegenüber den bekannten nahtlos gepreßt,en Kabelmänteln aus Blei oder
Aluminium bzw. deren Legierungen, zeichnen sie sich durch erheblich geringere Herstellungskosten
und beträchtlich ni@edtigere Gewichte bei gleicher oder höherer mechanischer Festigkeit
aus. Ein weiterer Vorteil liegt in der verhältnismäßig größeren Steifigkeit gegenüber
den Bleimantelleitungen; welche infolge ihres höheren Gewichtes zum Durchhang neigen
und z. B. bei der Verlegung an Wänden in .kurzen Abständen gehaltert werden müssen;
während Leitungen mit Mänteln gemäß der Erfindung nur in großen Abständen befestigt
zu werden brauchen. Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Rohre liegt weiterhin
darin, daß sie vollkommen schirmdicht sind und vorteilhaft als Leiteroder Abschirinmäntel
von Hochfrequenzkabeln verwendet werden können. Der Aufbau des rohrförmigen Metallkörpers
aus einer Mehrzahl von dünnen Blechlagen bietet weitoerhsn den Vorteil, daß in manchen
Fällen die einzelnen Blechstreifen nur durch, im Umfang gesehen, punktförmige Stellen
miteinander verbunden zu sein brauchen. Dadurch bleibt :eine begrenzte Verschiebbarkeit
der Einzellagen bestehen, was erfahrungsgemäß die Rillung :erleichtert: Die beschriebenen
Ausführungsbeispiele für die Verwendung des rohrförmigen Metallkörpers können in
vielfacher Hinsicht abgeändert werden. So kann für entsprechende Verwendungszwecke
der äußere Schutzmantel 16 in Fortfall kommen. Bei Verwendung von sehr weichem Bandmaterial,
z. B. Weichkupfer, kann gegebenenfalls die Rillung in Fortfall kommen. Die Zahl
der :einzelnen Blechbänder kann bei starken Leiterquerschnitten beliebig erhöht
werden, z. B. wenn man bei Erd-, Fluß- oder Seekabeln auf eine besondere Armierung
verzichten will: Ebenso ist der Aufbau des rohrförmigen Körpers nicht auf die Verwendung
von Eisenbändern beschränkt, sondern es lassen sich auch Bleche aus beliebigem Metall,
wie Kupfer, Zink, Aluminium usw., verwenden, wobei die Kleb-oder Lötmittel entsprechend
abgestimmt werden müssen.
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In Fig. q. lost ein rohrförmiger Metallkörper dargestellt, dessen
innere Blechlage 114 aus drei Metallbändern besteht, deren Umschlingungswinkel
sich auf i 2o' beläuft und die mit ihren ,Kanten stumpf aneinanderstoßen. Die Stoßstellen
i i qa sind um 6o° gegenüber den Stoßstellen des Barüberliegenden Mantels i 15
versetzt.