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Verfahren zur Messung der Verschiebungen von Verkabelungselementen
in elektrischen Kabeln
In der Nachrichtentechnik wurde schon seit langem der Vorschlag
gemacht, zum schnellen Auffinden von möglicherweise undichten Stellen, die sich
an den flüssige oder namentlich gasförmige Medien unter Druck enthaltenden elektrischen
Kabeln ergeben können, diesen Medien eine radioaktive Bestandteile enthaltende Substanz
beizumengen; die Suche nach der Undichtigkeit erfolgt durch Untersuchen der Umgebung
des Kabels mittels Geräten wie etwa Geiger-Zählern, welche in der Lage sind, die
von der radioaktiven Substanz emittierte Strahlung anzuzeigen, da mit dem Gase zugleich
jene in ihm enthaltene Substanz an den undichten Stellen austritt.
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Auf einem anderen Gebiet der Technik, um nämlich die Wandstärke von
Behältern wie etwa Sammelbehältern oder Kesseln zu messen, ohne Bohrungen vorzunehmen
und an Stelle der Verwendung von Lehren oder anderen mechanischen Meßvorrichtungen,
ist man dazu übergegangen, Substanzen zu benützen, die eine durchdringende Strahlung
aussenden und die man entlang der Innen- oder Außenwände des Behälters verteilt;
befindet sich das Anzeigegerät auf gleicher Höhe wie
die Strahlungsquelle,
so erlaubt die Größe der maximalen, mittels des Gerätes aufgenommenen Strahlung,
die Wandstärke zu bestimmen.
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Bekanntlich ist besonders bei den heutigen Fernsprechkabeln, die
eine sehr große Anzahl gleichzeitig geführter Gespräche in den Verkabelungselementen
verschiedenen Aufbaues, symmetrisch oder koaxial, übertragen, eine sehr erhebliche
Regelmäßigkeit in der Verkabelung der Leiter unumgänglich und muß sogar nach den
letzten am Kabel vorgenommenen Fertigungsarbeiten oder noch nach seiner Verlegung
überprüft werden können. Auch kommt es vor, daß die Verlegung bestimmter Kabel unter
schwierigen äußeren Umständen zu erfolgen hat, etwa infolge der Natur des Geländes
oder der Leitungen, in denen das Kabel verlegt wird, und man fürchten muß, daß die
inneren Teile des Kabels Beschädigungen erfahren haben, die sich in Veränderungen
der gegenseitigen Lage der erwähnten Teile äußern. Es leuchtet ein, daß solche Veränderungen
in der gegenseitigen Lage durch unmittelbare Beobachtungen nicht festgestellt werden
können, ohne auf die Öffnung des Kabels selbst zurückzugreifen.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Messung der systematischen
oder zufälligen Verschiebungen, die sich an den Verkabelungsele-. menten eines elektrischen
Kabels ergeben, das mit einem Bleimantel sowie gegebenenfalls mit einer -außerhalb
des Bleimantels angeordneten Schutzarmierung aus Stahlbändern oder -drähten versehen
ist.
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Erfindungsgemäß ist die Vorrichtung zur Messung dieser Verschiebungen
- welche auf der Benützung radioaktiver Substanzen als Emissionsquellen hinreichend
harter Strahlung und eines dieser gegenüber empfindlichen Anzeigegerätes in Verbindung
mit einem Zählwerk oder Impulsintegrator beruht - dadurch gekennzeichnet, daß man
von vornherein auf der Kabelseele eine radioaktive Marke befestigt, die aus einem
Stück Draht aus Metall oder einer metallischen Verbindung besteht, deren einer Bestandteil
zumindest ein chemisches Element ist, das sich bei Aktivierung in der Neutronenströmung
eines Kernreaktors teilweise in ein radioaktives Isotop umzusetzen fähig ist und
dann im besonderen eine so harte Gamma-Strahlung aussendet, daß ein erheblicher
Anteil davon von außen feststellbar ist, sowie daß dieses Drahtstück aktiviert wird,
bevor es auf der Kabelseele, deren relative Verschiebung gegenüber den verschiedenen
Elementen des Kabelinnern man zu messen wünscht, befestigt, z. B. aufgeklebt wird.
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Auf diese Art kommt man zu einer Vorrichtung, die es gestattet, in
präziser Weise jede Veränderung in der gegenseitigen Lage der Verkabelungselemente
zu kontrollieren und die erforderlichen Maßnahmen vorzunehmen, wie etwa eine gefertigte
Kabellänge auszuscheiden oder ein verlegtes Kabel stück zu ersetzen oder örtliche
Instandsetzung nach Öffnen des Kabelmantels.
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Benützt man einen nach obiger Beschreibung umgewandelten Golddraht
als radioaktive Marke, deren Aktivität etwa innerhalb von drei Tagen um die Hälfte
abnimmt, so kann bei hinreichend hoher anfänglicher Aktivität der im Kabel angebrachten
Marke oder Marken die Messung der Verschiebung eines Teils noch nach Ablauf einer
Woche oder, wenn nötig, noch später vorgenommen werden. Man kann auf einem innerhalb
des Kabels befindlichen Verkabelungselement Quermarken anbringen, um die Komponente
der Längsverschiebung bezüglich der Kabelachse, und Längsmarken, um die entsprechende
Winkelkomponente zu beobachten.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist im folgenden unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen näher erläutert. Sie veranschaulichen eine als Beispiel gewählte
Anwendung dieser Vorrichtung zur Messung von Dehnungen der Seele eines Weitsprechkabels,
das einer starken Streckung unterworfen wird.
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Fig. I gibt ein perspektivisches Bild eines teilweise geöffneten
Kabelstückes und zeigt die Anordnung der radioaktiven Marken; Fig. 2 stellt einen
mit einem Spalt versehenen Block aus wenig. strahlungsdurchlässigem Material dar,
beispielsweise aus Blei, in den ein Geiger-Zähler eingeführt werden kann; Fig. 3
gibt den Querschnitt dieses Blocks wieder; Fig. 4 stellt die Zeigerausschläge eines
Galvanometers dar, das an einen Impulsintegrator angeschlossen ist. Dieser wird
von einem in obigem Block befindlichen Geiger-Zähler gespeist, welcher beiderseits
der Stelle maximalen Strahlungsdurchtritts durch den Spalt des Blocks nach Fig.
2 verschoben wurde.
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In einem Ausführungsbeispiel enthielt das der Streckung unterworfene
Kabel, wie in Fig. i dargestellt, eine aus einer bestimmten Anzahl von Kabeladern
bestehende SeeleI; die Adern waren derartig zusammengezogen, daß sie einen zylindrischen
Strang bildeten, der von Papierbämlern 2 umschlossen war; die Seele war von einem
durchgehenden Bleimantel 3 bedeckt, und hierüber war eine aus schraubenförmig angeordneten
Stahldrähten 4 bestehende Schutzarmierung angebracht, zwischen die mit einer geeigneten
Flüssigkeit imprägnierte Jutelagen eingefügt waren.
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Der Erfindung entsprechend waren auf der Kabelseele auf Bögen in
Umfangsrichtung normal zur Achse im Abstand von je 3 Meter zueinander parallele
Golddrahtstücke 5 von o,25 mm Durchmesser und 5 cm Länge aufgeklebt. Diese Drähte
waren vorher einige Tage lang der Neutronenströmung eines Kernreaktors ausgesetzt
worden, unter dessen Einwirkung stabile natürliche Goldatome in solche von instabilen
Isotopen verwandelt worden waren.
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Diese sandten Gammastrahlen aus, deren Ealbwertzeit etwa 3 Tage betrug.
Die Aktivität jeder Marke lag zur Zeit des Aufbringens auf das Kabel größenordnungsmäßig
bei I Millicurie.
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Nachdem das Kabel geformt, mit Bleimantel umgeben und armiert war,
wurde es so abgerollt, daß man die unter der Wirkung eines Längs zuges vom Kabel
erfahrene relative Dehnung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren messen konnte,
Ein
zylindrischer Geiger-Zähler 6 wurde in eine ebenso geformte Aussparung in einem
Block von der Form eines Parallelepipeds 7 eingebracht (Fig. 2 und 3). Dieser Block
enthielt einen durch eine seiner Wände von 20 mm Stärke hindurchfiihrenden langen
und schmalen Spalt 8 von I mm Breite.
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Der Geiger-Zähler war durch eine Litze an ein Gehäuse angeschlossen,
das in üblicher Schaltung eine Speisebatterie und ein elektronisches Impuis-Zählgerät
enthielt. Die von den Goldmarken ausgehenden Gammastrahlen lösten den Geiger-Zähler
aus, und ein zu obigem Gerät gehöriges Galvanometer zeigte einen dem Zeitmittel
der angestoßenen Impulse proportionalen Strom an. Wenn die Spaltebene eine Marke
enthielt, war die Intensität der durch den Spalt aufgenommenen Strahlung genügend
groß, daß die aus der Unregelmäßigkeit der Entladungen und aus der nicht von den
Marken stammenden Reststrahlung resultierenden Stromschwankungen vernachlässigbar
waren und die Genauigkeit der Ortsbestimmungen nicht beschränkten.
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An dem ohne Zug ausgerollten Kabel wurde durch das im Bleiblock 7
untergebrachte Zählrohr mittels Verschieben in Nähe der Kabeloberfläche der Markenabstand
gemessen. Spalt 8 war dabei dem Kabel zugekehrt, an dem die Stellen gesucht wurden,
welche den am Galvanometer beobachteten Maximalausschlag ergaben. Sie waren immer
dann gegeben, wenn die Mittelebene des Spaltes 8 mit der Mittelebene einer Goldmarke
5 zur Deckung gebracht war.
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In Fig. 4 sind die am Galvanometer beobachteten Ausschläge d wiedergegeben,
wenn man den Block beiderseits der Optimalstellung verschob. Die Spaltebene wurde
dabei parallel zu derjenigen der Marken gehalten und die Abstände von der Optimalstellung
auf der Abszisse angetragen.
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Die gleiche Messung wurde an dem mit einer Zugkraft von 500 kg belasteten
Kabel wiederholt.
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Man fand, daß der mittlere Abstand zweier aufeinanderfolgender Marken,
der am unbelasteten Kabel 3002,0 mm betrug, während der Streckung auf 3004,5 mm
anstieg, was folglich einer relativen Dehnung um I,6 pro mille je Tonne entspricht.