DK167962B1 - Fremgangsmaade og apparat til fremstilling af et lysboelgelederkabel - Google Patents

Description

i DK 167962 B1

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til fremstilling af et lysbølge-lederkabel, ved hvilken et metalbånd med en bredde mellem 15 og 80 mm og en vægtykkelse mellem 0,2 og 2,5 mm, hvor forholdet mellem bredde og vægtykkelse ligger mellem 15 og 50, kontinuerligt aftræk-5 kes fra en forrådsrulle, renskæres ved sine længdekanter og efterhånden formes til et slidsrør, og lysbølgeledere indføres i det endnu åbne slidsrør, og hvor til at begynde med kun randområderne af metalbåndet i et første af formeruller bestående formetrin gives den krumning, det dannede rør skal have, slidsrøret længdesømsvejses, og 10 det svejste rør transporteres gennem fremstil!ingsanlægget ved hjælp af et aftrækkeapparat, der indgriber med røret bag svejsestedet.

Til overførsel af informationer ved hjælp af lysbølgeledere kendes et lysbøl gel ederkabel, der består af et længdesømsvejst og korruge-15 ret metal rør, i hvilket lyslederne er anbragte (DE-offentliggørel-sesskrift nr. 27 43 260). Sådanne kabler kan fremstilles i en næsten hvilken som helst længde. Dette kabel er imidlertid ikke egnet til udlægning under vand, idet den korrugerede kappe sædvanligvis ikke kan modstå tryk på over 100 bar.

20 I forbindelse med overførsel af indformationer over oceaner ved hjælp af lysbølgeledere kræves derfor en ny kabeltype, ved hvilken de ømfindtlige lysledere er beskyttede mod tryk og svingninger, og som kan anvendes over lange strækninger. Da der sker en dæmpning af 25 de til lysimpulser omdannede informationer, er det nødvendigt med bestemte mellemrum at anbringe forstærkere, der forstærker lysimpulserne. Disse forstærkere skal forsynes med strøm. Hertil kan anvendes et tykvægget rør af et elektrisk godt ledende materiale, såsom kobber eller aluminium. Det tykvæggede rør beskytter lysle-30 derne mod det ydre tryk, der på store havdybder kan være op til 1000 bar, og frembyder desuden med dets store tværsnitsareal mulighed for at forsyne forstærkerne med strøm, uden at rørtværsnittet opvarmes utilladeligt, hvilket ville kunne beskadige lyslederne.

35 For at kunne modstå det høje tryk skal der være et bestemt forhold mellem diameteren og vægtykkelsen af røret, der omgiver lyslederne. Sådanne rør kan kun fremstilles ved en svejsemetode, ved hvilken lyslederne indlægges i røret umiddelbart før svejsningen. På grund DK 167962 B1 2 af den ekstremt høje trykbelastning, og da der desuden skal anvendes store længder på flere kilometer ud i eet stykke for at undgå splejsninger på kablet, vil man gå ud fra forholdsvis små rørdiametre. Af disse grunde anvendes rør, hvis udvendige diameter er 5-10 5 mm, og hvis tilsvarende vægtykkelse er 0,2-1,0 mm.

Den kontinuerlige fremstilling af rør med disse dimensioner er forbundet med store vanskeligheder. I forhold til de ved tyndvæggede rør optrædende kræfter, der skal udøves af trækkeapparatet, skal der 10 her anvendes kræfter, der er ekstremt større. Ved fremstillingen renses båndet først ved hjælp af et organisk opløsningsmiddel og renskæres derefter ved dets båndkanter, således at rørdiameteren kan indstilles nøjagtigt, og båndkanterne er oxidfrie og klar til svejsning. Derefter formes båndet i flere formetrin til slidsrøret.

15 Det er indlysende, at både de til renskæringen og de til formningen af røret nødvendige kræfter er væsentligt større ved tykvæggede rør end ved tyndvæggede rør.

Ved et rør, der samtidig skal fremstilles med lille diameter, er 20 rørtværsnittet ikke tilstrækkeligt til at overføre disse høje kræfter. Dette medfører, at røret overrives. En yderligere vanskelighed er, at røret på grund af den lille diameter opvarmes over hele omkredsen under svejsningen, således at dets trækstyrke er væsentligt forringet i svejsepunktet.

25 ·

Da der på grund af den meget store vægtykkelse skal anvendes høje strømstyrker til svejsningen, opvarmes røret i ekstreme tilfælde til rødglødning over hele tværsnittet. På grund af den kraftige varme ville lyslederne i røret blive beskadigede. Fremstillingen af 30 sådanne tykvæggede rør til optagelse af lysledere er udførligt beskrevet i EP-A2-0 115 441.

Fra EP-A1-0 136 276 er det ved fremstilling af svejseelektroder kendt at anvende metal bånd med en bestemt båndbredde og vægtykkelse.

35 Problemet med at holde opvarmningen af svejsestedet så lille som muligt bliver der løst ved, at en høj svejsehastighed og samtidig en lille svejseenergi tilstræbes. Dette er imidlertid foranstaltninger, som ikke er anvendelige ved sammensvejsningen af tykvæggede rør.

DK 167962 B1 3

Fra US-A1-4.154.976 er det kendt at fordele varmen i svejsesømmen ved påsprøjtning af et smøremiddel. Herved skal man imidlertid passe på, at svejsesømmen allerede skal være temmelig stærkt afkølet, da der ellers optræder blærer i svejsesømmens struktur betinget af 5 væskedråber.

Formålet med opfindelsen er derfor at angive en fremgangsmåde, hvormed tykvæggede rør med lille diameter uden problemer kan fremstilles i en kontinuerlig arbejdsgang ved formning af et metal bånd 10 til et slidsrør og påfølgende sammensvejsning af længdesømmen.

Fortrinsvis skal der kunne fremstilles rør med en mindre diameter end 15 mm og en vægtykkelse på over 0,3 mm. Det skal endvidere undgås, at elektriske eller optiske ledere, der eventuelt befinder sig i røret, beskadiges på grund af svejsevarmen.

15

Denne opgave løses ifølge opfindelsen ved kombinationen af følgende ejendommeligheder: a) Metal båndet fremføres regulerbart foran svejsestedet.

20 b) Røret kommer umiddelbart bag svejsestedet med mindst 60% af sin omkredsflade i en med kølemiddel fyldt beholder.

Ved fremføringen af det i forhold til sin bredde ekstremt tykvæggede 25 metal bånd opfanges eller udlignes allerede foran svejsestedet en stor del af de kræfter, der skal udøves foran svejsestedet.

Da røret køles intensivt i området om svejsestedet, er det af den tilførte svejseenergi opvarmede vægområde af røret begrænset til 30 svejsesømmen. Fordelagtigt køles mindst 80% af rørets omkredsflade. Selve svejsesømmen må ikke køles direkte med kølemiddel, idet dette vil medføre fare for svejsefejl, f.eks. i form af gasblærer i svejsesømmen. Kølingen kan særligt fordelagtigt foretages ved, at røret føres gennem et vandbad.

35 .

For at det ikke skal være nødvendigt at anbringe et ekstra fremføringsaggregat foran svejsestedet, transporteres båndet ifølge en særlig fordelagtig udførelsesform for opfindelsen fremad under kantrenskæringen. Da der til kantrenskæringen anvendes en såkaldt DK 167962 B1 4 rundsaks med skæreruller, kan drevet til en sådan rundsaks realiseres på særlig enkel måde. Af rundsaksens skæreruller kan enten kun den ene eller begge skærerullerne være drevne.

5 Netop ved tykvæggede metal bånd er det ubetinget nødvendigt, at der ved formningen af båndet til et rør først kun sker en formning af metal båndets kantområder for at sikre en parallelitet af metal båndets kantflader, der skal sammensvejses. Til denne formning anvender man hensigtsmæssigt formeruller. Det har ifølge opfindelsen vist sig 10 at være hensigtsmæssigt, dersom mindst én af formerullerne er en dreven rulle.

Til en forøgelse af anlæggets kapacitet er det fordelagtigt, dersom røret desuden trækkes efter svejsningen, d.v.s. reduceres i dets 15 diameter. Ved samme forhold mellem rørets diameter og vægtykkelse kan der gås ud fra en større båndbredde.

Opfindelsen angår desuden et apparat til gennemførelse af fremgangsmåden. Et sådant i og for sig kendt apparat består af et 20 afrul ningsapparat for metal båndet og for lysbølgelederne, et kantrenskæringsapparat for båndet, et formeapparat bestående af flere formetrin, der former båndet til et rør, et svejseapparat til svejsning af slidsrøret og et med det svejste rør indgribende aftrækningsapparat. Ifølge opfindelsen består kantrenskæringsappara-25 tet ved et sådant apparat af en rundsaks med skæreruller, af hvilke i det mindste den ene af skærerullerne drives af en regulerbar jævnstrømsmotor. Endvidere er i det mindste det første formetrin et rul!eformeværktøj, ved hvilket mindst én af rullerne drives af en regulerbar jævnstrømsmotor. Umiddelbart efter svejsestedet er der 30 anbragt en kølemiddel behol der, som røret kan føres igennem, og i hvilken kølemiddelstanden er indstillet på en sådan måde, at kølemidlet omgiver røret over mindst 60% af dettes omkreds.

Til tilpasning efter forskellige dimensioner af røret er kølemid-35 delbeholderen hensigtsmæssigt højdeindstillelig.

Kølemiddel beholderen har et låg, på hvilket der er anbragt en tilslutning for en sugepumpe. Derved kan der oprettes et undertryk i damprummet oven over kølemidlet, hvorved det forhindres, at DK 167962 B1 5 kølemiddel damp kan nå frem til det umiddelbart foran kølemiddelbeholderen beliggende svejsested. Mellem svejsestedet og fremtræk-ningsapparatet, fortrinsvis mellem kølemiddel beholderen og frem-trækningsapparatet er der anbragt en trækring, der, som allerede 5 nævnt, reducerer rørets diameter.

Svejseapparatet er særligt fordelagtigt et wolfram-inertgas-svejseapparat med mindst to elektroder. Ved anvendelsen af flere elektroder kan svejsestrømmen fordeles over en længere svejsesøm.

10

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan med særlig fordel anvendes til fremstilling af optiske kabler med en metal kappe, inden for hvilken de ømfindtlige lysledere er anbragte. Forholdet mellem diameteren og vægtykkelsen ligger her mellem 5 og 30. Som materiale anvendes et 15. elektrisk godt ledende materiale, såsom kobber eller aluminium, samt disses legeringer.

Opfindelsen er forklaret nærmere under henvisning til de i tegningens figurer 1-6 viste udførelseseksempler.

20

Fig. 1 viser et sidebillede af et apparat til anvendelse ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen.

Fra en båndforrådsrulle 1 aftrækkes et aluminiumbånd 2, der f.eks.

25 har en bredde på 25 mm og en vægtykkelse på 1,1 mm. Båndet 2 affedtes og renses i et bad 3. I et kantrenskæringsapparat 4 renskæres båndet ved sine kanter til en båndbredde på 21 mm. Derved sikres, at slidsrøret får en konstant ens diameter. Endvidere opnås, at kantfladerne, der skal sammensvejses i svejseapparatet, er oxidfrie.

30 Efter kantskæringsapparatet 4 bliver båndet 2 i et formeapparat 5 i flere formetrin formet til et slidsrør 6. Det første formetrin 7 er, som det senere beskrives nærmere, et rulleformeværktøj, hvorimod de efterfølgende formetrin er konusagtigt formede rør og derefter anbragte ringe. Lyslederne 8 bliver foran det første formetrin 7 35 indlagt i det endnu åbne slidsrør.

Bag formeapparatet 5 befinder der sig et svejseapparat 9, der hensigtsmæssigt er et wolfram-inertgas-svejseapparat.

DK 167962 B1 6

Det svejste rør 10 føres umiddelbart efter svejseapparatet ind i en vandbeholder 11, hvor det køles. Efter kølingen kan røret 10 trækkes gennem en trækring 12, der reducerer det svejste rør 10's udvendige diameter. Som fremtrækningsapparat tjener hensigtsmæssigt et såkaldt 5 træktangapparat 13, der består af et antal gribetangpar, der griber røret 10 og atter frigiver dette, og som er fastgjorte til en endeløs dreven kæde. Det færdige produkt kan derefter oprulles på en forrådsspole 14. Et sådant apparat er med undtagelse af køleappara-tet 11 i og for sig kendt. Ved det kendte apparat trækkes al umini-10 umbåndet 2 henholdsvis det svejste rør gennem anlægget alene ved hjælp af de af træktangapparatet 13 udøvede kræfter.

Ved tykvæggede rør og rør med en lille diameter kan dette apparat ikke anvendes uden væsentlige ændringer, idet deformeringskræfterne er så høje ved tykvæggede bånd, at det lille tværsnit af et således 15 defineret rør ikke er tilstrækkeligt til at overføre de ved svejsestedet 9 optrædende kræfter. Røret overrives.

Apparatet ifølge opfindelsen adskiller sig fra det kendte apparat ved, at kantrenskæringsapparatet 4 samt det første formetrin 7 20. drives. Derved tildeles metalbåndet 2 foran svejsestedet 9 en fremskydningsbevægelse, der opfanger en stor del af kræfterne. Endvidere sørger køleapparatet 11 for, at den tilførte svejsestrøm ikke opvarmer røret over hele dets tværsnit, men at opvarmningen begrænses til området ved svejsesømmen.

25

Figurerne 2-5 viser ændringerne.

Fig. 2 viser et sidebi 11ede af kantrenskæringsapparatet 4, der består af to ruller 15 og 16, mellem hvilke aluminiumbåndet 2 føres 30 igennem. Rullen 15 har to skærekanter 17 og 18, der afklipper sidestrimler 19 og 20 af båndet 2. Sidestrimlerne oprulles på kendt måde. Rullen 16 har ved den ene side en tandremskive 21. Rullen 16 drives over tandremskiven 21 og en tandrem 22 ved hjælp af en reguleret jævnstrømsmotor 23. I fig. 3 ses kantrenskæringsapparatet 35 4 i metal båndets transportretning. Fig. 4 viser det første formetrin 7 set i båndet 2's længderetning. Dette formetrin består af en kalibreringsrulle 24 og to støtteruller 25 og 26. Kalibreringsrullen 24 har, set i tværsnit, ved sine ender krumme områder 27 og 28, hvis krumningsradius tilnærmelsesvis svarer til det svejste rør 10's DK 167962 Bl 7 krumningsradius. Hver støtterulle 25's og 26'$ kappeflade er udformet med en tilsvarende krumning. En udsparing 24a i midten af kalibreringsrullen 24's omkredsflade muliggør indlægning af lyslederne 8 foran deformeringsapparatet 5. Ved metal båndet 2's gennemløb 5 gennem det første formetrin giver kalibreringsrullen 24 og støtte-rullerne 25 og 26 metal båndet 2's kantområder 29 og 30 den ønskede krumning. Ved svejsningen ligger de skårne kantflader af metalbåndet 2 parallelt med hinanden, d.v.s. at de berører hinanden over hele deres flade. Ved ekstremt tykke metalbånd vil denne optimale ti 1 -10 stand ikke kunne opnås. Dette afhjælpes ved, at båndkanterne på ikke vist måde affases efter kantrenskæringsapparatet 4.

Da der ved tykvæggede bånd kræves store kræfter til deformeringen af kantområderne 29 og 30 til krumninger med lille krumningsradius, 15 drives kalibreringstromlen 24 ved hjælp af en reguleret jævnstrømsmotor 31. Reguleringen af motorerne 23 og 31 sker i afhængighed af den hastighed, hvorved træktangapparatet drives. Ved hjælp af en finregulering opnås, at der ikke optræder relativbevægelser mellem de drevne ruller 15 henholdsvis 24 og metalbåndet 2.

20

Fig. 5 viser svejseapparatet 9 og det derefter anbragte køleapparat 11.

Som svejseapparat anvendes med særlig fordel en wolfram-inertgas-25 . svejsebrænder med tre efter hinanden anbragte elektroder 9a,9b og 9c. En sådan anbringelse af elektroderne fordeler den til svejsning af store vægtykkelser nødvendige høje strømstyrke på tre elektroder, således at der fås et aflangt svejsebad. Det svejste rør 10 når derefter ind i en vandbeholder 32, der er forsynet med et indløb 33 30 for friskvand og med et overløb 34 for opvarmet kølevand. Det gennem overløbet 34 strømmende kølevand når ind i yderligere en kølebeholder 35, fra hvilken det, alt efter dets temperatur, strømmer tilbage til beholderen 32 eller strømmer bort over et overløb 36. I beholderen 32's låg befinder der sig en rørtilslutning 37, til hvilken en 35 ikke-vist pumpe er tilsluttet, der frembringer et let overtryk oven over kølemidlet i beholderen 32. Derved undgås, at vanddamp kan nå fra udløbsåbningen 38 ind i området ved elektroderne 9a,9b,9c.

For kølingen af røret 10 er det væsentligt, at et så stort DK 167962 B1 8 omkredsområde af røret som muligt kommer i berøring med kølevandet, idet det dog skal påses, at svejsesømmen ikke kommer i berøring med kølevand. For at muliggøre en nøjagtig indstilling af kølevandsspejlet er beholderen 32 forskydelig i højderetningen. Eventuelt ville 5 også overløbet 34 kunne være indstilleligt i højderetningen.

Det er endvidere væsentligt, at vandbeholderen 32 er anbragt så nær elektroden 9c som muligt, for at røret 10 skal kunne køles optimalt i området ved elektroderne 9a,9b,9c. Vandstanden er indstillet på en 10 sådan måde, at fortrinsvis mindst 80% af røret 10's omkredsflade er omgivet af kølevand.

Fig. 6 viser en elektrisk leder af et tykvægget rør 39 med en længdesvejsesøm 40. Røret 39 består af aluminium og har en vægtyk-15 kelse på 0,8 mm og en diameter på 8 mm. I røret 39's indre befinder der sig et stort antal lysledere 41, der i det viste udførelseseksempel er anbragte ved siden af hinanden på en folie 42. Der er anbragt flere sådanne folier oven over hinanden, og konstruktionen er vredet om sin længdeakse, således at lysbølgelederne ved opvarm-20 ning eller afkøling frit kan udvide sig eller trække sig sammen. Netop til dette udførelseseksempel er fremgangsmåden ifølge opfindelsen særligt fordelagtig, da man ikke behøver befrygte en for kraftig opvarmning af lyslederne 41. Ved en sådan udførelsesform har røret 39, foruden at opfylde de mekaniske krav, såsom en høj tryk-25 styrke og høj trækstyrke, desuden til opgave at forsyne forstærkerne for lyslederne med strøm.

På røret 39 kan der desuden på ikke vist måde anbringes en armering og en formstofkappe. Ved et koaksialt kabel tjener røret 39 som 30· indvendig leder og kan være omgivet med et formstoflag og yderligere en metallisk udvendig leder.

De beskrevne kabler kan fremstilles i næsten uendelige længder og har en sådan trækstyrke, at de kan nedlægges uden større vanskelig-35 heder.

Claims (9)

1. Fremgangsmåde til fremstilling af et lysbølgelederkabel, ved hvilken et metal bånd (2) med en bredde mellem 15 og 80 mm og en 5 vægtykkelse mellem 0,2 og 2,5 mm, hvor forholdet mellem bredde og vægtykkelse ligger mellem 15 og 50, kontinuerligt aftrækkes fra en forrådsrulle (1), renskæres ved sine længdekanter og efterhånden formes til et slidsrør (6), og lysbølgeledere (8) indføres i det endnu åbne slidsrør (6), og hvor til at begynde med kun randområd-10 erne (29,30) af metalbåndet (2) i et første af formeruller (24,25,26) bestående formetrin (7) gives den krumning, det dannede rør (6) skal have, slidsrøret (6) længdesømsvejses, og det svejste rør (10) transporteres gennem fremstillingsanlægget ved hjælp af et aftrækkeapparat (13), der indgriber med røret (10) bag svejsestedet 15 (9), kendetegnet ved kombinationen af følgende ejendom meligheder: a) metal båndet (2) fremføres regulerbart foran svejsestedet (9), 20 b) røret (10) kommer umiddelbart bag svejsestedet (9) med mindst 60% af sin omkredsflade i en med kølemiddel fyldt beholder (32).

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at 25 båndet (2) fremføres regulerbart under renskæringen.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at båndet (2) fremføres regulerbart i det første formetrin (7).

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at diameteren af det svejste rør (10) reduceres ved trækning til en mindre diameter.

5. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller et af de følgende krav, k e n -35' detegnet ved, at båndkanterne affases efter renskæringen. 1 Apparat til gennemføring af fremgangsmåden ifølge krav 1 eller et af de følgende krav og bestående af et afrulningsapparat (1) for metalbåndet (2) og for lysbølgelederne (8), et DK 167962 B1 kantrenskæringsapparat (4) for båndet (2), et formeapparat (5) bestående af flere formetrin (7), der former båndet (2) til et rør (6), et svejseapparat (9) til svejsning af slidsrøret (6) og et med det svejste rør (10) indgribende aftrækningsapparat (13), k e n -5 detegnet ved, at kantrenskæringsapparatet (4) består af en rundsaks (15,16), ved hvilken mindst én af skærerullerne (16) drives af en regulerbar jævnstrømsmotor (23), at i det mindste det første formetrin (7) er et rulleformeværktøj (24,25,26), ved hvilket mindst én af rullerne (24) drives af en regulerbar jævnstrømsmotor (31), og 10 at der umiddelbart efter svejsestedet (9) er anbragt en kølemiddel beholder (11,32), som røret (10) kan føres igennem, og i hvilken kølemiddelstanden er indstillet på en sådan måde, at kølemidlet omgiver røret (10) over mindst 60% af dettes omkreds.

7. Apparat ifølge krav 6, kendetegnet ved, at kølemid delbeholderen (32) er højdeindstillelig i forhold til røret.

8. Apparat ifølge krav 6 eller 7, kendetegnet ved, at kølemiddel beholderen (32) har et låg, og at der på låget er anbragt 20 en tilslutning (37) for en sugepumpe.

9. Apparat ifølge krav 6 eller et af de følgende krav, kendetegnet ved, at der mellem svejsestedet (9) og aftrækningsappa-ratet (13), fortrinsvis mellem kølemiddelbeholderen (11,32) og 25 aftrækningsapparatet (13), er anbragt en trækring (12).

10. Apparat ifølge krav 6 eller et af de følgende krav, kendetegnet ved, at svejseapparatet (9) er et wolfram-inertgas-svejseapparat med to eller flere elektroder (9a,9b,9c). 30 35