FI68325C - Foerfarande och anordning foer framstaellning av en i laengsriktningen vattentaet kabel - Google Patents

Description

IeiW~l rnl /J4 KUULUTUSJULKAISU /Q70 C

^ ™ UTLÄGGNINGSSKRIET 68325 C Patentti ayönr.ctty 12 08 1935 ' Patent seddelat (51) Kv.ik.*/lnt.a.* G 01 R 31/02 // H 01 B 13/00 SUOMI FINLAND (21) Patenttihakemus — Patentansökning 763677 (22) Hakemispäivä — Ansöknlngsdag 21 1 2 76 (FI) ' f (23) Alkupäivä — Giltighetsdag 21.12 76 (41) Tullut julkiseksi — Blivit offentlig 2^ 06 77

Patentti- ja rekisterihallitus Nähtäväksipanon ja kuul.julkaisun pvm. —

Patent- och register Styrelsen ' ' Ansökan utlagd och utl.skriften publlcerad 30.04.85 (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus—Begird prioritet 22.12.75 02.11.76 USA(US) 642852, 737752 (71) Western Electric Company, Incorporated, 195 Broadway, New York,

New York 10007, USA(US) (72) James Alphus Hudson, Jr., Atlanta, Georgia, Raymond Alexander Levandoski, Doraville, Georgia, Allen Kyle Long, Roswell, Georgia, USA(US) (74) Berggren Oy Ab (54) Menetelmä ja laitteisto täytetyn, pituussunnassa vedenkestävän kaapelin valmistamiseksi - Förfarande och anordning för framstälIning av en i längsriktningen vattentät kabel Tämä keksintö koskee menetelmää ja laitteistoa täytetyn, pituussuunnassa vedenkestävän kaapelin valmistamiseksi, joka kaapeli sisältää joukon ulompia ja sisempiä pareja kerrattuja johtimia, jolloin mitataan kapasitanssi pituusyksikköä kohti sisemmällä ja ulommalla johdinparilla ja määrätään kaapelin täyttöaste mainitun mittauksen perusteella laskemalla.

Viestityskaapelien, erityisesti sellaisten, jotka ovat tarkoitetut maahan haudattaviksi, toivotaan olevan kosteutta kestäviä tarkoituksella ehkäistä transmissiovaikeuksia, joita aiheutuu kosteuden vuotamisesta kaapeliin. Yleensä tällainen kosteudenkestäväksi tekeminen toteutetaan kaapelin valmistuksen kuluessa täyttämällä kaapelin sisätila sopivalla täyteyhdisteellä, esimerkiksi vaseliinilla tai vaseliinin ja polyeteenin seoksella. Haluttujen tulosten aikaansaamiseksi täyttöaineen toivotaan täyttävän olennaisesti kokonaan kaapelin se tilavuus, joka ei ole johtimien ja muiden kaapelin komponenttien miehittämä, mukaanluettuna kierrettyjen johdin-parien välit. Ennestään tunnetaan erilaisia menetelmiä ja laitteistoja kaapelien täyttämiseksi, ks. esim. US-patentit n:ot 3 832 215, 3 854 444, 3 850 139, 3 789 099, 3 876 487 ja 3 733 225.

2 68325

Normaaliin täyttötoimintaan kuuluu täyttöyhdisteen mukaantuominen sen jälkeen kun sydän on muodostettu ja ennenkuin lopullinen side ja vaippa on sijoitettu sydämelle. Valmistuksen tässä vaiheessa sydän on suhteellisen kompakti ja on vaikea viedä täyttöyhdistettä siihen, mutta kuitenkin kosteuden sisääntunkeutumisen estäminen myöhemmässä käytössä vaatii, että on olemassa suuri suhteellinen täyttö koko täytettävissä olevasta tilavuudesta, edullisesti tasan jakaantuneena kautta kaapelin koko poikkileikkauksen.

Lukuisia järjestelyitä on suunniteltu täyttöaineen (suhteellisen) määrän tarkistamiseksi kaapelissa, mikä on osoitus täyttötoiminnan tehokkuudesta. Yhteen tällaiseen järjestelyyn kuuluu lopullisen kaapelin pään katkaiseminen ja sen toisen pään saattaminen tunnetun vesipaineen alaiseksi. Jos enemmän kuin ennaltamäärätty määrä vettä virtaa ulos toisesta päästä, kaapeli ei ole hyväksyttävä. Toiseen järjestelyyn kuuluu täytetyn kaapelin lyhyen pituuden punnitseminen. Koska tunnetaan täyttämättömän kaapelin paino ja täyteaineen oikean määrän paino tälle kaapelipituudelle voidaan määrätä, tulee täytetyn kaapelipituuden painon olla vähintään yhtä suuri kuin ensinmainittu-jen kahden painon summa, jotta kaapeli olisi hyväksyttävä.

Vielä yhteen menetelmään täytetyn kaapelin hyväksyttävyyden määräämiseksi kuuluu se, että mitataan kapasitanssi joukossa lopullisen kaapelin ulompia johdinpareja, sitten mitataan kapasitanssi joukossa sisempiä johdinpareja ja verrataan näitä kahta mittausta toisiinsa. Erotus näiden kahden mittauksen välillä jaettuna ulommalla mittauksella antaa mitan täytön tehokkuudelle, mitä sitten voidaan verrata empiirisesti määrättyihin arvoihin sen tarkistamiseksi, onko kaapeli hyväksyttävä vaiko ei.

Ennestään tunnetuissa menetelmissä täytön tehokkuuden määräämiseksi, joista esimerkkejä on annettu edellä, toiminta suoritetaan lopullisella kaapelilla, mistä johtuen jos täytön tehokkuuden todetaan olevan epätyydyttävän, koko kaapeliajo on romutettava tai on yritettävä kaapelin uudelleentäyttöä. Niissä prosesseissa, joissa mittaukset tai testit tehdään lyhyelle kaapelipituudelle, ei ole olemassa keinoa sen määräämiseksi, onko loppuosa kaapelista samanlainen kuin testattu näyte, mistä johtuen otetaan laskettu riski riippuen testaustuloksista. Niissä järjestelyissä, joissa testataan koko kaapelipi-tuus, kuten esimerkiksi kapasitanssin mittausmenetelmässä, indikaa- 68325 3 tio ei-hyväksyttävyydestä voi johtua vain hyvin lyhyestä viallisesta osasta kaapelia, joka voitaisiin leikata pois, jos sen sijainti kaapelipituudella olisi tunnettu.

Viimeksimainittu pulma on yleinen käytännöllisesti katsoen kaikissa ennestään tunnetuissa järjestelyissä, sillä ei ole olemassa mitään keinoa sen varmistamiseksi, missä kaapelin pituuden osalla täyttö on laskenut alle hyväksyttävän minimin. Lisäepäkohtana ennestään tunnetuissa testausmenetelmissä on se, että ne suoritetaan lopullisilla kaapeleilla ja ei-hyväksyttävä kaapeli täytyy romuttaa tai uudelleentäyttää, mikä merkitsee sekä lisäaikaa että lisärahaa.

Edellä esitetyt pulmat vältetään esillä olevan keksinnön mukaisella menetelmällä, jonka tunnusmerkit selviävät oheisesta itsenäisestä patenttivaatimuksesta. Keksinnön mukaisen laitteiston tunnusmerkit ilmenevät vastaavasti vaatimuksesta 3.

Edellä esitettyjen vaiheiden avulla tulevat osoitetuiksi täytön ei-hyväksyttävien alueiden sijainnit, jotka alueet ovat seuraus täyttötoiminnan täytön tehokkuuden alenemisesta. Täyttötehokkuus tässä yhteydessä on yksinkertaisesti todella täytetyn tilavuuden suhde täytettävissä olevaan kokonaistilavuuteen taikka poikkileikkausta käytettäessä täytön todellisen jakaantuman suhde poikkileikkauspinnalla täytettävään kokonaispoikkileikkauspintaan.

Johtuen kapasitanssin muutoksen jatkuvasta tarkkailusta, mikä suoritettiin edellä mainituissa vaiheissa, on esillä olevaa keksintöä käyttäen mahdollista valvoa täyttötoimintaa toiminnan puutteiden poistamiseksi ja tehokkaasti varmistaa hyväksyttävän täytön ylläpitäminen valmistusajon aikana. Täten esillä olevan keksinnön mukainen menetelmä vei. sisältää lisävaiheita, joissa synnytetään ohjaussignaaleja täytön tehokkuuden poikkeamisista riippuen täyttötoiminnan jonkin parametrin muuttamiseksi tällaisten poikkeamien korjaamiseksi, häihin parametreihin kuuluvat täyttöyhdisteen lämpötila ja paine ja liikkuvan kaapelin linjanopeus, kun se kulkee läpi täyttövuiheen.

68325

Keksintö ja sen toimintatapa tulevat täydellisemmin ymmärretyiksi kun tarkastellaan seuraavaa yksityiskohtaista selitystä ja oheisia piirustuksia.

Kuvio 1 kuvaa osaa kaapelisydämestä, täyttölaitetta, pituuslaskijaa ja tarkkailulaitetta kaaviollisessa muodossa.

Kuvio 2 kuvaa tarkkailulaitetta diagrammamuodossa ja kytkentöjä kaa-pelisydämen kanssa.

Kuvio 3 kuvaa kapasitanssin mittauskytkentää.

Kuvio 4 kuvaa koodauskytkentää, lähetintä ja vastaanotinta ja dekoo-dauskytkentää, joita käytetään keksintöä käytäntöön sovellettaessa. Kuvio 5 kuvaa aaltomuotoja, joita esiintyy mittauskytkennän eri pisteissä .

Kuvio 6 kuvaa tietokoneen vuokaaviota, jota käytetään keksintöä käytäntöön sovellettaessa.

Kuvio 7 esittää graafisesti täytön tehokkuutta tietyn tyyppiselle kaapelille.

Kuviossa 1 nähdään osa kaapelin sydäntä 1, jonka suurin osa on kuvattu antokelalla 2, joka voi pyöriä akselin 14 ympäri. Sydän 1 on kuvattu kulkemassa läpi täyttökammion 3. Sydän 1 etenee läpi täyttö-kammion 3, yli pituuslaskijän 4 ja otetaan sitten vastaanottokelalle (ei esitetty), jota käytetään sopivilla käyttölaitteilla 10. Täyttö-kammion 3 ja pituuslaskijän 4 välissä voi tapahtua useita muita valmistustoimintoja, kuten esim. lopullisen siteen spiraalimainen kiertäminen sydämen päälle, alumiinivaipan sijoittaminen siteen päälle ja eristysvaipan pursottaminen alumiinivaipan päälle, joista toiminnoista mitään ei ole esitetty, mutta jotka kaikki ovat tunnettuja toimintoja telekaapeleiden valmistuksessa.

Kuvioista 1 ja 2 voidaan nähdä, että kaapelin sydän 1 sisältää tässä suoritusmuodossa joukon eristettyjen johtimien 6 muodostamia kierrettyjä pareja. Ulompi kierretty johdinpari 7 on kahdella johtimella 8 kytketty sisäänmenoon kapasitanssin mittauspiirissä, koodaajaan, ja lähettimeen, jota on yleisesti osoitettu lohkolla 9, ja joka yksityiskohtaisesti on esitetty kuvioissa 3 ja 4. Lohkon 9 virtapii-ristö on ulosmenojohtimilla 11 kytketty sisäänmenokytkinkelaan 12, joka on pyöritettävä kelan 2 kanssa.

Sisäänmenokytkinkela 12 liittyy ulosmenokytkinkelaan 13, joka on 68325 paikallaan akselilla 14. Kela 13 on johtimilla 16 kytketty vastaanottimeen ja dekooderiin, jota on yleisesti osoitettu lohkolla 17 ja joka on yksityiskohtaisesti esitetty kuviossa 4.

Samalla tavoin sisempi eristettyjen johtimien muodostama johdinpari 18 (ks. kuvio 2) on kahdella johtimella 19 kytketty sisäänmenoon kapasitanssin mittauspiirissä, kooderiin ja lähettimeen, jota yleisesti on osoitettu lohkolla 21 ja joka on samanlainen kuin lohkon 9 virtapiiristö (ks, kuviot 3 ja 4). Lohkon 21 virtapiiristö on ulos-menojohtimilla 22 kytketty pyörivään kytkinkelaan 12, joka edellä jo mainittiin. Signaalit johtimista 22 on kelan 12 kautta kytketty paikallaan olevaan kytkinkelaan 13 ja johtimien 23 kautta vastaanottimeen 24, joka on samanlainen kuin lohko 17 ja on yksityiskohtaisesti kuvattu kuviossa 4.

Kuvioista voidaan edelleen nähdä, että vastaanottimien 17 ja 24 ulosmenot on syötetty tietokoneeseen eli prosessoriin 26, jona voi olla digitaalinen yleistietokone, tarkoituksessa, joka yksityiskohtaisesti selitetään jäljempänä.

Kapasitanssin tarkkailupiiri, joka sisältyy lohkoihin 9 ja 17 ja on kuvattu kuvioissa 3 ja 4, edustaa järjestelyä, jolla saavutetaan hyvin suuri tarkkuus tarkkailuprosessissa. On kuitenkin ymmärrettävä, että voidaan myös käyttää muita virtapiirijärjestelyjä kapasitanssin muutosten tarkkailuun riippuen halutusta tarkkuudesta ja reagointinopeudesta. Vaikka seuraava selitys kohdistuu lohkojen 9 ja 17 virtapiireihin kapasitanssin muutosten tarkkailemiseksi johtimien 7 välillä, olennaisesti samanlaisia virtapiirejä edustavat lohkot 21 ja 24 kapasitanssin muutosten tarkkailemiseksi johtimien 18 välillä. Koska kelat 12 ja 13 ovat yhteiset molemmille tarkkailuhaa-roille, lohkojen 21 ja 24 virtapiirit toimivat eri taajuuksilla kuin lohkojen 9 ja 17 virtapiirit.

Kun täyttötoiminta edistyy, lisääntyy johdinparin 7 keskinäinen kapasitanssi, koska johtimien 7 välinen ilma, jonka dielektrisyys-vakio on 1,0, tulee korvatuksi täyttöaineella, jonka dielektrisyys-vakio on olennaisesti erilainen kuin ilman, esimerkiksi 2,2. Lisäksi kun kaapelin sydämen täytetty pituus kasvaa, kasvaa myös kapasitanssi pituuden mukana. Tarkkailulaitetta käytetään periaatteella, että rutiinitoimintaolosuhteissa ulompi johdinpari 7 on likimain 100 % 68325 ympäröity täyttöyhdisteellä, koska tämä johdinpari sijaitsee kaape-lisydämen 1 ulkopinnalla kun sydän kulkee läpi täyttökammion 3.

Kuvion 3 esittämässä kytkennässä referenssijännitelähde 31 synnyttää ulostulon, edullisesti tasajännitteen, esim. positiivisen 5 volttia, joka johtimen 32 kautta johdetaan kääntävään vahvistimeen 34 ja johtimen 41 kautta yhteen koskettimeen 42 yksinapaisessa kaksiasentoisessa kytkimessä 39. Vahvistimen 34 ulostulo on johtimella 37 kytketty kytkimen 39 toiseen koskettimeen 38. Kytkimellä 39 voi olla mikä tahansa monista sopivista muodoista, se voi olla esimerkiksi puolijohdelaite (solid state device). Koskettimiin 42 ja 38 johdetut jännitteet on kuviossa 5 osoitettu viitenumeroilla 33 ja 36.

Kytkimen 39 kosketinosa 43 johtaa joko positiivisen 33 tai negatiivisen 36 referenssijännitteen puskurivahvistimeen 46 johdon 44 kautta. Kuten jäljempänä esitetystä ilmenee, voidaan esim. kuvion 5 aaltomuoto saada esiintymään johdossa 44 ja vahvistimen 46 ulostulojohdossa 47 periodisesti aktivoimalla kytkin 39. Vahvistimen 46 ulostulo johdetaan differenssivahvistimen (vakiovirtageneraattori) 48 negatiiviseen sisäänmenoon, vm. vahvistimen ulostulo on varausvastuksen 49 kautta yhdistetty johtimiin 7, joiden välinen kapasitanssi tulee sitten varatuksi (ja puretuksi). Vahvistin 48 lisää pienen määrän vahvistusta referenssijännitesisäänmenoon, niin että kapasitanssi voidaan varata joko korkeampiin tai matalampiin jännitteisiin kuin positiivinen ja vast, negatiivinen referenssijännite.

Kapasitanssien varaamista (ja purkamista) tarkkaillaan puskurivahvis-timella 51, jonka tehtävänä on erottaa kapasitanssin varauspiirl kytkennän muiden osien kuormitusvaikutuksista. Vahvistimen 51 ulostulo, jota edustaa käyrä 55 kuviossa 5, johdetaan johdon 66 kautta vahvistimen 48 positiiviseen sisäänmenoon. niin että kun vahvistin 48 tarkkailee erotusta kahden jännitesisäänmenonsa välillä se vastuksen 49 kautta aikaansaa vakiovirtavarauksen tai -purkamisen johtimien 7 kapasitanssille.

Vahvistimen 51 ulostulo on myös johdon 52 kautta suunnattu jännitteen jakajaan, jonka muodostavat vastukset 54 ja 53 ja jonka ulostulo, jota edustaa käyrä 59 kuviossa 5, jolletaan yhtenä sisäänmenona kom-paraattoriparin 57 ja 58 kumpaankin komparaattoriin. Komparaattorien 57 ja 58 sisäänmenoihin on johtimien 41 ja 37 kautta johdettu positiivinen ja negatiivinen referenssijännite.

68325

Lisäksi on vahvistimen 51 ulostulo, jota edustaa käyrä 55 kuviossa 5, johdettu molempiin komparaattcreiden 63 ja 64 sisäänmenoihin, joiden komparaattoreiden toisiin sisäänmenoihin on johdettu positiivinen ja negatiivinen referenssijännite johtimien 41 ja 37 kautta.

Komparaattoreiden 57 ja 58 ulostulot on johdettu flip-flop-piiriin 61, jonka ulostuloa käytetään ohjaamaan kytkintä 39. Kun sisäänmeno-aaltomuoto 59 (kuvio 5) komparaattoriin 57 on yhtä suuri tai suurempi kuin positiivinen referenssijännite johdossa 41, komparaattori 57 tuottaa ulostulon flip-flopin 61 asettelemiseksi ja vuorostaan kytkimen 39 aktivoimiseksi siten, että kosketinelin 43 tulee kosketukseen koskettimen 38 kanssa ja negatiivinen referenssijännite tulee johdetuksi vahvistimeen 46. Päinvastoin, jos sisäänmeno-aaltomuoto 59 (kuvio 5) on yhtä suuri tai enemmän negatiivinen kuin sisäänmeno johdossa 37 komparaattoriin 58, tämä komparaattori synnyttää signaalin flip-flopin 61 kääntämiseksi ja täten kytkimen 39 kääntämiseksi, jolloin positiivinen referenssijännite tulee johdetuksi vahvistimeen 46. Juuri kuvatulla toiminnalla synnytetään kuvion 5 aaltomuoto 45 ja tämä tulee johdetuksi differenssivahvistimeen 48.

Voidaan havaita, että tähän asti kuvattu kytkentä tarkkailee johtimien 7 kapasitanssin varautumista kunnes varaus saavuttaa määrätyn referenssitason, sitten aiheuttaa kapasitanssin varauksen purkamisen ja kapasitanssin uudelleen varautumisen vastakkaisessa suunnassa määrättyyn referenssitasoon. Jotta saavutettaisiin cisiänmukainen kapa-sitanssinmuutoksen arviointi, on toivottavaa, että tarkkaillaan varaus- ja purkamisjaksojen aikaväliä. Tämä toteutetaan kuvioiden 3 ja 4 esittämässä järjestelyssä komparaattoreilla 63 ja 64 ja näihin liittyvillä piireillä.

Kucen edellä selitettiin, seuraa puskurivahvistimen 51 ulostulo joh-dinparin 7 kapasitanssin varausta ja purkamista, tuloksena olevaa aaltomuotoa edustaa kuvion 5 käyrä 55, ja johtaa ulostulonsa kompa-raattoreihin 63 ja 64. Komparaattoreiden 63 ja 64 ulostulot johdetaan kuviosta näkyvällä tavalla NOR-veräjän 67 kanteen sisäänmenoon. Kun signaali puuttuu molemmista sisäänme-noista, NOR-veräjä tuottaa tosisigraalin tunnettuun tapaan, mutta kun signaali esiintyy jommassa kummassa sisäänmenossa, veräjä sulkee tai muulla tavoin osoittaa ei-asennon. Kun vahvistimesta 51 komparaattoriin 63 annettu signaali on pienempi kuin johdon 41 signaali.

68325 8 komparaattori 64 tuottaa ei-ulostulon.

Samalla tavoin kuin signaali vahvistimesta 51 komparaattoriin 64 on suurempi kuin signaali johdolla 37, komparaattori 64 tuottaa ei-ulostulon. Näissä olosuhteissa NOR-veräjä antaa on-osoituksen. Kuitenkin kun komparaattorin 63 sisäänmeno vahvistimesta 51 on yhtä suuri tai suurempi kuin signaali johdolla 41, komparaattori 63 tuottaa ulostulon, joka kytkee NOR-veräjän 67 ei-asentoon. Samalla merkillä, kun signaali vahvistimesta 51 komparaattoriin 64 on yhtä suuri tai pienempi kuin signaali johdolla 37, komparaattori 64 tuottaa ulostulon, joka kääntää veräjän 67 ei-asentoon. Täten kun kuvion 5 aaltomuoto 55 johdetaan komparaattoreihin 63 ja 64, tuloksena olevaa ulostuloa NOR-veräjästä 67 edustaa kuvion 5 aaltomuoto 68, varaus-jakson pituus eli kesto on annettu on-jaksolla T. Voidaan havaita, että kun kaapeli on täytetty, periodi T kasvaa johtuen kohonneesta kapasitanssista ja tämän johdosta lisääntyneistä varaus- ja purkaus-ajoista, mikä pienentää aaltomuotojen 55 ja 59 kaltevuutta.

Kuviosta 4 voidaan nähdä, että NOR-veräjän 67 ulostulo johdetaan yhteen sisäänmenoon AND-veräjässä 69, jonka toiseen sisäänmenoon on johdettu kellosignaalit kideoksillaattorikellosta 70. Veräjän 69 ulostulo on johdettu binäärilaskimeen 71. Voidaan nähdä, että kuvion 5 aaltomuodon 68 kunkin periodin T aikana, so. kun NOR-veräjä 67 antaa tosi- tai on-indikaation, sarja digitaalisia pulsseja kellotaajuudella johdetaan laskimeen 71, joka laskee pulssit ja antaa siirtorekisteriin 72 binäärilukuja, jotka osoittavat periodin T pituutta. Ajatus- ja valvontapiiri 73, joka vastaanottaa signaaleja flip-flopista 61 johdon 65 kautta, nollaa laskimen 71 jokaisella flip-flopin 61 tilan vaihdolla ja samanaikaisesti tyhjentää siirto-rekisterin 72 sarjadatavirtauksena vaihtuvamoduli-jakajaan (variable moduls divider) 74. Täten on laskimen 71 laskentajakso tehty yhteen-osuvaksi tarkkailtavoin kapasitanssin varaus- ja purkaus jakso jen kanssa. Edelleen, itse varsinainen laskenta osoittaa varaus- ja purkausjakson pituutta ja muuttuu (kasvaa), kun täyttötoiminta edistyy.

Vaihtuvamoduli-jakaja 74 vastaanottaa sisäänmenon kellosta 70 sekä siirtorekisteristä 72 ja tuottaa kaksi ulostulotaajuutta, esim.

6,25 kHz ja 5,68 kHz, joista toinen edustaa siirtorekisterin signaalin binääri l:iä ja toinen binääri 0:ia. Jakajan 74 ulostulo 68325 johdetaan alipäästösuodattimen 76 kautta pyöritettävään kytkentäke-laan 12 signaaleina, jotka osoittavat johtimien 7 varauskapasitans-sia.

Tarkkailutoiminnan tässä vaiheessa kuvion 1 esittämässä järjestelmässä on synnytetty äänitaajuisia signaaleja, jotka osoittavat johtimien 7 muuttuvaa kapasitanssia, kun täyttötoiminta edistyy. Samalla tavoin on samanlaiset signaalit synnytetty lähettimen 21 piirillä osoittamaan muuttuvaa kapasitanssia johtimissa 18. On mahdollista toimia näillä signaaleilla halutun vertailun saavuttamiseksi ja täten mitata täytön tehokkuus useilla eri tavoilla. Loppuosa kuvion 4 esittämästä kytkennästä kuvaa yhtä järjestelyä haluttujen tulosten saavuttamiseksi.

Äänitaajuussignaalit kelassa 12 otetaan vastaan kelalla 13 ja johdetaan johdoilla 16 kaistanpäästösuodattimeen 77. Suodatin 77 läpäisee ne taajuudet, jotka kuvaavat kapasitanssia ja kapasitanssin muutoksia johtimissa 7. Samanlainen suodatin vastaanottimessa 24 läpäisee vain ne taajuudet, jotka osoittavat kapasitanssia ja kapasitanssin muutoksia johtimissa 18.

Suodatettu signaali johdetaan konvertteriin (muuttajaan) 78, joka synnyttää jänniteulostulon, jonka suuruuden määrää se, kumpi taajuus (6,25 kHz tai 5,68 kHz) on johdettu sen sisäänmenoon. Konvertterin (muuttajan) ulostulo johdetaan jännitekomparaattoriin 79, joka synnyttää binääriluvun, joka osoittaa mikä jännite vastaanotettiin sen sisäänmenossa ja sen binääriulostulo johdetaan siirtorekisteriin 81. Komparaattori 79 ja siirtorekisteri 81 jatkuvasti vastaanottavat asynkronisen sarjadatan lähettimestä.

Komparaattorin 79 ulostulo johdetaan myös loogiseen synkronointipii-riin 83, joka tuntee, milloin täydellinen signaalisana on siirtore-kisterissä 81 ja signaloi datasalpapiiriä 82, joka on kytketty rekisterin 81 ulostuloon, sanan varastoimiseksi. Salpapiiri synnyttää sitten lukukäskysignaalin, joka johdon 85 kautta johdetaan tietokoneeseen 26 ja tämä lukee ja varastoi signaalin lukituspiirissä johtojen 86 kautta. Tietokoneen 26 johtojen 86 vastaanottamat binääri-signaalit osoittavat kapasitanssin muutosta johtimien 7 välillä kun täyttötoiminta edistyy. Pituuslaskin 4 (kuvio 1) myös antaa signaaleja tietokoneeseen 26 johtojen 88 kautta. Samanaikaisesti johtimien 10 68325 18 välisen kapasitanssin muutosta edustavat signaalit johdetaan tietokoneeseen 26 johtojen 87 kautta. Lakimen 4 signaali on edullisesti pulssi yhtä pituusyksikköä kohden, esimerkiksi yksi pulssi sen ohittavan kaapelin metriä kohden.

Tietokoneen 26 suorittamien laskentavaiheiden toiminta voidaan parhaiten ymmärtää tarkastelemalla kuvion 6 esittämää tietokoneen vuokaaviota. Kuten edellä jo mainittiin, kelaan 12 johdetut signaalit yhdessä pituussignaalien kanssa sisältävät tarpeelliset tiedot täyttötoiminnan täytön tehokkuuden laskemiseen. Vastaanottimen 17 (kuvio 4) virtapiiristö on suunniteltu valmistamaan tämä informaatio tietokoneen 26 käytettäväksi, mutta on ymmärrettävä, että seuraajassa kuvattu toiminta voitaisiin toteuttaa muillakin keinoin kuin tietokoneella, jos niin halutaan.

Kuvion 6 vuokaaviossa lohko 91 edustaa datasisäänmenoja tietokoneelle 26. Sitten tietokone 26 määrää kapasitanssin kasvun käsiteltävän kaapelin 1 pituusyksikköä kohden, eli kaltevuuden, ulommalle kierretylle johdinparille 7 ja sisemmälle kierretylle johdinparille 18 jakamalla kapasitanssin muutoksen täytetyn kaapelin käsitellyn pituuden muutoksella, kuten on osoitettu kuvion 6 lohkossa 92.

Sen jälkeen tietokone 26 vertaa ulomman kierretyn johdinparin 7 kapasitanssin täten saatua kaltevuutta ennaltamäärättyyn kaltevuus-arvoon ja laskee näiden kahden välisen kapasitanssieron prosentuaalisen arvon, mikäli tätä pidetään tarpeellisena. Ennaltamäärätty kal-tevuusarvo on laskettu täytetyn kaapelin perusteella, jossa keskimääräinen keskinäinen parikapasitanssi on 52 nF/km. Tämä on osoitettu kuvxon 6 lohkossa 93.

Tietokone 26 suorittaa samat laskut myös sisemmälle kierretylle johdinparille 18 määrätäkseen prosentuaalisen eron kapasitanssissa, mutta verraten ulomman parin kapasitanssin kaltevuusarvoon, kuten on osoitettu kuvion 6 lohkossa 94.

Sen jälkeen käytetään tietokonetta 26 laskemaan täytön tehokkuus ulommalle kierretylle johdinparille 7 kuten on osoitettu kuvion 6 lohkossa 96.

Täytön tehokkuus määrätään keskinäisen kapasitanssin erotuksesta ja 68 3 25 se on funktio kahdesta merkittävästä muuttujasta. Ensimmäinen huo-mi-onotettava muuttuja on kahden eristetyn johtimen 7 geometrinen välimatka toisistaan ja muista eristetyistä johtimista 6 kaapelissa 1. Toinen muuttuja on sen eristysaineen dielektrisyysvakio, joka ympäröi johtimia ja menee niiden välisiin tiloihin.

Käytännön lähtökohtana voidaan kuitenkin olettaa, että geometrisen välimatkan muuttuja pysyy suhteellisen vakiona läpi kaapelin koko täyttöprosessin ja siten se voidaan olettaa vakioksi laskelmissa. Tämä siten jättää johtimia ympäröivän eristysaineen dielektrisen vakion huomioonotettavaksi muuttujaksi, mutta se on laskelmissa laskettava keskinäisenä kapasitanssina.

Täytön tehokkuus, kuten edellä mainittiin, on määritelty osoitukseksi täytettävästä poikkileikkauspinta-alasta, joka on tullut täytetyksi vedenkestäväksi tekevällä yhdisteellä, verrattuna siihen poikkileikkauksen kokonaisalaan, joka voitaisiin täyttää, jotta tuloksena olisi 100 % täyttö.

Edelleen, se osa täytettävissä olevasta pinta-alasta, joka on täytetty yhdisteellä, suhteessa täytettävissä olevaan kokonaisalaan, on funktio täytettävissä olevan kokonaisalan dielektrisyysvakiosta.

Täten täytön tehokkuus voidaan määrätä käyttämällä seuraavaa yhtälöä : Täytön (Ep - Epj) (1+2 Epj) 100 % tehokkuus = 1 - —--------- (Ep -i- 2EpJ) (1 - Epj) 2 missä Ep = kaapelin täytettävissä olevan poikkileikkausalan dielektrisyysvakio

= puhtaan täyttöyhdisteen dielektrisyysvakio JTiJ

Sitten mittaamalla tämän dielektrisyysvakion muutos voidaan määrätä täyttöyhdisteen se määrä, joka on tullut lisätyksi.

12 „ - _ Λ _ 68325 Tätä muutosta ei kuitenkaan voida mitata välittömästi, vaan on käytettävä yhtälöä, joka suhteuttaa tämän muutoksen keskinäisen kapasitanssin kokonaismuutokseen, joka voidaan mitata. Tämä yhtälö on: ΔΕρ = ΔΕ (REp - RE + E - Ep ) rMaks min (Ez - REj) missä: Ep = maksimiarvo E:lie 100 % täytöllä maks E„ = ilma 5¾ 1,00 min E = kokonaisdielektrisyysvakio

Ej. = johtimien eristeen dielektrisyysvakio P _ keskinäinen kapasitanssi ilman täyttöä keskinäinen kapasitanssi 100 % täytöllä

Jos yhtälö tai arvo Eptlle sijoitetaan edellä esitettyyn yhtälöön, on mahdollista ratkaista täytön tehokkuuden arvo.

Ensin esitettyä yhtälöä voidaan kuitenkin edelleen yksinkertaistaa käyttäen määrätyn tyyppistä kaapelia.

Esimerkkinä mainittakoon, että koestettaessa yhtä kaapelityyppiä teollisuudessa, kuten polypropeenieristetyillä johtimilla varustettua kaapelia, jossa keskinäinen kapasitanssi on 52 nF/km, yhtälöksi tulee Täytön ___1__% = 100 50 19,4 - 0,224 tehokkuus 'ξΤ'Έ missä ΔΕ = kapasitanssiero ulomman parin ja ennaltamäärätyn arvon välillä tai sisemmän ja ulomman parin kapasitanssien erotus (lohkot 93 ja 94 kuviossa 6).

Esillä olevan esimerkin mukaisessa kaapelissa ΔΕ on rajoitettu alueeseen 0-16.

Kaikki edellä mainitut laskemiset on osoitettu suoritettaviksi kuvion 6 lohkoissa 96 ja 103.

13 68325

Kuvio 7 esittää käyrää, joka kuvaa edellä esitettyä kaavaa täytön tehokkuudelle funktiona prosentuaalisesta erosta keskinäisessä kapasitanssissa edellä mainitulla kaapelityypillä.

Kuten edellä mainittiin, normaaleissa toimintaolosuhteissa oletetaan, että ulompi kierretty johdinpari 7 saa 100 % täytön. Jos tämä tosiaan tapahtuu, kun kaltevuus lasketaan lohkossa 93 kuviossa 6, täytön tehokkuus lasketaan ja laskennan tulos on yhtä kuin maksimi 100 % lohkossa 6. Jos tulos on pienempi kuin ennaltamäärätty arvo, tietokone 26 syöttää signaalit johtoparin 98 (kuvio 1) kautta ohjaamaan täyttökammiossa 3 venttiiliä 99 lisäämään täyteyhdisteen painetta tarkoituksella saavuttaa ennaltamäärätty täyttötila ulommassa kierretyssä johdinparissa 7. Tämä on esitetty kuvion 6 lohkossa 101. Venttiili 99 voi olla digitaalinen virtausventtiili kuten esim. Model 6-607D, Digital Dynamics, Inc., Sunnyvale, California.

Edelleen, tietokone 26 voi muös antaa signaalin kuvion 1 johtoparin 102 kautta lisäämään lämpötilaa täyttökammiossa 3 täyttöyhdisteen tekemiseksi vähemmän viskoosiksi. Vielä on mahdollista tietokoneella synnyttää signaaleja ohjauskäyttövälineille 10 johtojen 110 kautta muuttamaan etenevän kaapelin 1 linjanopeutta.

On ilmeistä, että tietokone 26 voi synnyttää signaaleja ohjaamaan yhtä tai yhdistelmänä kaikkia edellä mainittuja muuttujia, kun se jatkuvasti tarkkailee suhteellista täyttötehokkuutta.

Tietokone 26 laskee myös sisemmän kierretyn johdinparin 18 täytön tehokkuuden adellä esitettyjä yhtälöitä käyttäen kuten on osoitettu kuvion 6 lohkossa 103. Laskettu arvo voi olla erilainen kuin ulommalle kierrettyjen johtimien parille 7 (kuvion 6 lohko 96), koska kaltevuudet voivat olla erilaiset (ks. kuvion 6 lohkoja 93 ja 94).

Siinä tapauksessa että laskettu arvo todetaan pienemmäksi kuin ennaltamäärätty vaatimus määrättynä kuvion 6 lohkossa 104, tietokone 26 synnyttää signaleja muuttujien ohjaamiseksi, kuvion 6 lohko 106. Nämä signaalit ovat samanlaisia kuin kuvion 6 lohkossa 101 synnytetyt, samalla tavoin ohjatakseen täyttöyhdisteen painetta tai lämpötilaa taikka kaapelin 1 linjanopeutta.

Laitteiston toiminnan aikana tietokone 26 lähettää signaaleja 14 68325 johtojen 107 kautta aiheuttaakseen sen, että täytön tehokkuuden jatkuvan tarkkailun tulokset tulevat tallennetuiksi tallennuslaitteeseen 108. Talennuslaitteena voi olla sarja todellisten arvojen lukemia kirjoittimessa vastaavine kaapelisydämen 1 pituusarvoineen tai se voi olla tietojen ja pituuksien muistiinmerkintää, kuten niiden tietojen, jotka lasketaan kuvion 6 lohkoissa 96 ja 103.

Vaihtoehtoisesti on mahdollista saada kaapelin täytön tehokkuus, mutta ei yhtä täsmällisesti kuin edellä selitettiin, mittaamalla yhden kierretyn johdinparin kapasitanssin muutos, esim. johdinparin 18 kapasitanssin muutos. Tätä kapasitanssia kuvaavat signaalit käsiteltäisiin samalla tavoin kuin edellä selitettiin ja sijoitettaisiin tietokoneeseen 26. Tietokoneeseen 26 olisi myös varastoitu tietyn tyyppisen täytettävän kaapelin kapasitanssimuutokset ja tietokone käsittelisi mitattuja muutoksia käyttäen kuvion 6 lohkoja 93, 96, 97, 101 ja 108.

Claims (4)

68325

1. Menetelmä täytetyn, pituussuunnassa vedenkestävän kaapelin valmistamiseksi, joka kaapeli sisältää joukon ulompia ja sisempiä pareja (7, 18) kerrattuja johtimia, jolloin mitataan kapasitanssi pituusyksikköä kohti sisemmällä ja ulommalla johdinparil-la ja määrätään kaapelin täyttöaste mainitun mittauksen perusteella laskemalla, tunnettu siitä, että kapasitanssin mittaus suoritetaan jatkuvasti kaapelin (1) täytön aikana, että jatkuvasti määrätään kapasitanssin muutokset kummassakin mitatussa johdin-parissa ja verrataan muutoksia vertailusignaaliin (59, kuvio 5), lasketaan kapasitanssin suhteellinen ero vertailuarvoon nähden ulommassa johdinparissa (7), lasketaan kapasitanssin suhteellinen ero sisemmässä johdinparissa (18) verrattuna ulomman johdinparin (7) suhteelliseen kapasitanssieroon, ja että ajoittaisesti ja erikseen määrätään täyttöaste ulommassa johdinparissa (7) ja sisemmässä johdinparissa (18) laskettujen kapasitanssierojen perusteella .

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että muodostetaan ohjaussignaaleja yhden tai useamman täyttöparametrin, kuten täyttöaineen paineen ja lämpötilan, tai kaapelin syöttönopeuden muuttamiseksi säätötarkoituksella, vastaten täyttöasteen mitattujen arvojen ja vastaavien vertailuarvojen välisiä eroja.

3. Laitteisto täytetyn, pituussuunnassa vedenkestävän kaapelin valmistamiseksi, joka kaapeli (1) sisältää joukon ulompia ja sisempiä pareja (7, 18) kerrattuja johtimia, jolloin laitteistoon kuuluu elimet (9, 17; 21, 24) kapasitanssin mittaamiseksi pituus-yksikköä kohti sisemmällä ja ulommalla johdinparilla, tunnettu ensimmäisistä välineistä (9, 17) uloimman johdinparin (7) ka pasitanssin muutoksen jatkuvasti mittaamiseksi kaapelissa, kun tämä kulkee läpi täyttökammion, toisista välineistä (21, 24) sisemmän johdinparin (18) kapasitanssin muutoksen jatkuvasti mittaamiseksi kaapelissa, kun tämä kulkee läpi mainitun täyttökammion, ja mainittuihin ensimmäisiin ja toisiin välineisiin liittyvistä välineistä (77-82, 26) signaalien synnyttämiseksi, jotka indikoivat muutoksia johdinparien (7, 18) kapasitanssissa, kun muutoksia esiintyy. 16 68325

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laitteisto, tunnettu välineistä (31, 34, 46, 48), mukaanluettuna jännitelähde, ensimmäisen (7) ja toisen (18) johdinparin kapasitanssin jatkuvasti varaamiseksi ja purkamiseksi ylemmän ja alemman jänniterajan välillä; ensimmäisistä vertailuvälineistä (57, 58, 61), jotka riippuen siitä, kun ensimmäisen ja toisen johdinparin kapasitanssin varaus saavuttaa varausrajan, synnyttävät signaalin kapasitanssiin syötetyn jännitteen polariteetin kääntämiseksi? toisista vertailuvälineistä (63, 64) indikaation aikaansaamiseksi, kun ensimmäisen ja toisen johdinparin kapasitanssin varaus ylittää ylemmän tai alemman jänniterajan; välineistä (69, 70) pulssijonojen synnyttämiseksi tällaisen indikaation puuttuessa mainituista toisista vertailuvälineistä; välineistä (71) tällaisten indikaatioiden välillä synnytettyjen pulssien laskemiseksi, joiden pulssien lukumäärä indikoi johdinparin kapasitanssin varaus- ja purkausaikoja; välineistä (73, 74, 76, 77), joilla pulssit muutetaan signaaleiksi, jotka indikoivat ulomman johdinparin ja sisemmän johdinparin kapasitanssin muuttumista; ja välineistä (26), joilla verrataan signaaleja, jotka edustavat ulomman johdinparin (7) kapasitanssin muutosta, signaaleihin, jotka edustavat sisemmän johdinparin (18) kapasitanssin muutosta, ohjaussignaalien synnyttämiseksi täyttötoiminnan parametrin muuttamiseksi tarkoituksella pitää täytön tehokkuus hyväksyttävissä rajoissa. 17 68325