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Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von runden Wendelhohlleitern
von vorzugsweise großer Länge Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kontinuierlichen
Herstellung von runden Wendelhohlleitern von vorzugsweise großer Länge, die aus
einer oder mehr als einer Lage schraubenförmig eng nebeneinander mit Hilfe eines
Wickeldornes ohne Deformierung der Oberfläche aufgewickelten dünnen Drahtes bestehen.
Derartige Wendelhohlleiter dienen vorzugsweise zur Übertragung der Hol-Welle.
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Es ist bereits bekannt, runde Wendelhohlleiter aus feinem Draht aufzubauen,
dessen aneinanderliegende Windungen sich berühren, wobei die Achse der Wendel auch
die Achse des Hohlleiters bildet. Es ist fernerhin bekannt, daß es der Hauptzweck
der Wendelhohlleiter ist, eine Fernverbindung zwischen Städten herzustellen, und
daß der Durchmesser des Wendelhohlleiters hierfür ausreichend bemessen sein muß
und bei 7,5 cm liegen kann. Die Entfernung zwischen Anfang und Ende eines solchen
Wendelhohlleiters ist also beträchtlich und kann viele Kilometer betragen.
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Es ist weiterhin bekannt, daß ein runder Hohlleiter für die Hol-Welle
den Vorteil einer sehr kleinen Dämpfung hat, aber es ist auch bekannt, daß selbst
geringe Biegungen eines solchen Leiters Umwandlungen der Ho,-Welle in die parasitäre
E11 Welle hervorrufen und damit die Dämpfungsverluste erhöhen. Diese Verluste können
bekanntlich durch eine Konstruktion vermindert werden, bei der der Scheinwiderstand
der Oberfläche in den Zwischenraum zwischen der leitenden Schicht des Kabels und
dem Wellenübertragungsmittel (in der Praxis Luft oder Gas innerhalb des Wellenleiterkabels)
in der Weise anisotropisch ist, so daß dadurch die Fortleitung der Ho,- Welle sehr
erleichtert wird, während die Fortleitung anderer Hohlwellen erschwert oder unterbunden
ist.
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Die besondere Form des zylindrischen Hohlleiterkabels, das aus einer
Wendel von feinem, dicht aneinandergewickeltem Draht besteht, ist außerordentlich
brauchbar.
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Zur Herstellung derartiger Wendelhohlleiter sind bereits mehrere Verfahren
bekannt. So wird z. B. bei einem Verfahren eine Wendel aus Metalldraht auf einen
zylindrischen Hohldorn gewickelt, wobei die einzelnen Windungen des Drahtes eng
nebeneinanderliegen und wobei die nebeneinanderliegenden Windungen des Drahtes,
noch während sie auf dem Hohldorn liegen, durch ein Klebemittel miteinander verbunden
werden und die Drahtwendel so lange auf dem Hohldorn bleibt, bis das Klebemittel
erhärtet ist und die auf diese Weise hergestellte Leitschicht dann von dem Hohldorn
nach der einen Seite heruntergeführt wird. Nach diesem Verfahren ist es auch möglich,
auf der ersten Wendel aus leitendem Draht eine zweite gleichartige Wendel aufzubringen.
Diese zweite Wendel liegt mit ihren Windungen in den zwischen den einzelnen Drahtwindungen
der ersten Wendel bestehenden Vertiefungen. Auch diese aus mehreren übereinanderliegenden
Wendeln aufgebauten Wendelhohlleiterschichten werden mit Klebstoff aneinander verklebt.
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Die vorstehend beschriebenen Einrichtungen und Verfahren sind jedoch
nur geeignet zur Herstellung von verhältnismäßig kurzen Fabrikationslängen solcher
Kabel. Diese müssen also später miteinander verbunden werden, damit man größere
Längen erhält.
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Es ist auch noch eine Einrichtung zur Herstellung von Drahtwendeln
bekanntgeworden, bei der die Vorratsspule und die erzeugte Wendel koaxial angeordnet
sind. Bei dieser Einrichtung ist die Herstellung sehr großer Längen für Kabel jedoch
schwierig, da der Drahtvorrat sehr begrenzt ist. Ferner ist der Wickeldorn dabei
axial nicht bewegbar, so daß die Innenseite der Drahtwendel auf der Dornoberfläche
gleitet und dabei ein für Wendelhohlleiter unzulässiger Verschleiß und Kupferflitterbildung
eintritt.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung und
ein Verfahren zur Herstellung solcher
Wendelhohlleiterkabel zu geben,
mit denen es möglich ist, verhältnismäßig sehr große Längen solcher Kabel fortlaufend
herzustellen.
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Die Einrichtung und das Verfahren nach der Erfindung gestatten nicht
nur die Herstellung einer verhältnismäßig sehr großen Fabrikationslänge, sondern
erlauben auch die Herstellung des Kabels auf derjenigen Linie, auf der das Kabel
verlegt werden soll und auch den Verlegungsvorgang selbst.
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Die Erfindung betrifft daher eine Vorrichtung zur kontinuierlichen
Herstellung von runden Wendelhohlleitern von vorzugsweise großer Länge, die aus
einer oder mehr als einer Lage schraubenförmig eng nebeneinander mit Hilfe eines
Wickeldornes ohne Deformierung der Oberfläche aufgewickelten dünnen Drahtes bestehen.
Bei dieser Vorrichtung ist erfindungsgemäß der als Hohlzylinder ausgestaltete Wikkeldorn
aus einzelnen, den Teil einer Wendel bildenden Segmenten leicht lösbar zusammengesetzt
und längsverschiebbar auf einem an seinem Umfang mit Rollen versehenen und in der
Halterung festgelegten hohlen Stahlzylinder gelagert und von einem koaxial über
dem Wickeldorn angeordneten, durch das Halteglied axial festgelegten, drehbaren
Wickelkopf umgeben, von dem der zur Wendelbildung benötigte Drahtvorrat abläuft,
der beim Auflegen auf den Wickeldorn diesen über eine, vorteilhafterweise mehrere
an den Drahtwindungen anliegende Druckflächen und gegebenenfalls mit Unterstützung
der Abzugsrolle in axialer Richtung verschiebt, wobei jeweils das über das nicht
befestigte Ende des Stahlzylinders hinausragende Segment des Wickelhohldomes durch
einen Segmentausheber ausgehoben und durch das Innere des Stahlzylinders an den
Anfang des Wickelhohldorns transportiert, dort als Wickeldornsegment wieder einsetzbar
ist.
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Die Erfindung betrifft ferner das Verfahren zur Herstellung der aus
einer oder mehr als einer Länge wendelförmig eng nebeneinander aufgewickelten dünnen
leitenden und/oder nichtleitenden Drähten oder Bändern bestehenden Schichten von
runden Wendelhohlleiterkabeln mittels der neuen Vorrichtung. Dabei kann z. B. ein
Klebemittel zum Verkleben der neben- und/oder übereinanderliegenden Drahtwindungen
hinzugesetzt werden.
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An Hand der Fig. 1 bis 9, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
darstellen, soll die Erfindung näher erläutert werden.
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Fig. 1 zeigt die neue Vorrichtung schematisch; Fig.2 zeigt einen Längsschnitt
durch den Hohldorn und die Rollen im Rohrkern, durch die der Hohldorn getragen wird;
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch den Rohrkern und den Hohldorn; Fig. 4 zeigt
die zusammenhängenden Segmente des Hohldorns allein; Fig. 5 und 6 zeigen einzelne
Teile dieser Segmente; Fig. 7 zeigt das Werkzeug, mit dem die Segmente ausgehoben
werden, den sogenannten Segmentausheber; Fig. 8 zeigt schematisch, wie die neue
Vorrichtung für die fortlaufende Herstellung und gleichzeitige Verlegung des Wendelhohlleiterkabels
verwendet wird; Fig. 9 zeigt die Einrichtung der Fig. 8 von oben. Ein hohler Stahlzylinder
1 ist in Fig. 1 an einer Halterung 10 befestigt. An diesem sogenannten Rohrkern
ist die ganze Vorrichtung befestigt, und er trägt diese. Dieser Rohrkern kann eine
Länge von etwa 1,5 bis 3 m haben. In seinem Mantel trägt er eine große Anzahl von
Rollen 12. Die Einzelheiten des Rohrkernes 1 sind in den Fig. 2 und 3 gezeigt. Der
Rohrkern 1 dient als Träger für den aus vielen Segmenten zusammengesetzten Hohldorn
2. Dieser Hohldorn ist im wesentlichen ein Präzisionsstahlrohr, das aus vielen ineinandergreifenden
Segmenten 13 hergestellt ist. Jedes dieser Segmente ist ein Teil einer Wendel. Diese
in den Fig. 4 bis 6 näher gezeigten Segmente bilden zusammengesetzt den zylindrischen
Hohldorn 2 und greifen formschlüssig mit Zunge und Feder ineinander und halten sich
gegenseitig auf diese Weise. Der aus Segmenten zusammengesetzte Hohldorn liegt koaxial
über dem tragenden Rohrkern 1 und hat zwischen sich und den Rollen lediglich einen
sehr geringen Spalt, um leicht in axialer Richtung gleiten zu können. Der sogenannte
Wickelkopf 4 dreht sich koaxial um den Hohldorn herum und wird durch das Glied 5
geführt. Der Wickelkopf trägt einen Satz Roben 6 oder einen Satz anderer geeigneter
Elemente, die so angeordnet sind, daß sie mit ihrer Rollenfläche in axialer Richtung
gegen die erste Windung der aufgewickelten Drähte 7 drücken. Der Umfang dieser Rollen
wirkt als Druckfläche gegen die erste Drahtwindung. Der Wickelkopf trägt ferner
radiale Arme 3, an denen Drahtrollen angebracht sind, von denen aus der Draht abgewickelt
wird, um die Drahtlage 7 zu bilden oder auch gleichzeitig die weitere Drahtlage
8, wenn mehrere solcher Lagen gleichzeitig aufgewickelt werden sollen. Die Windungen
der Drahtlage 8 liegen in den Zwischenräumen der Windungen der Drahtlage 7. Während
die Fig. 1 ein Wendelhohlleiterkabel mit einer doppelten leitenden Wendel und fünf
Drahtschichten zeigt, die miteinander verklebt sind; hat es sich doch als ausreichend
erwiesen, ein solches Kabel mit einer einzigen Drahtwendel zu versehen, deren nebeneinanderliegende
Windungen verklebt sind. Auch die bei 9 gezeigten Schutzhüllen sind miteinander
verklebt.
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In der Fig. 7 ist ein hakenartiges Werkzeug 17 gezeigt, das als Segmentausheber
bezeichnet werden soll und in vielerlei Art und Weise ausgeführt werden kann und
das zum Ausheben des letzten Hohldornsegmentes16 bestimmt ist.
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Die Vorrichtung arbeitet in folgender Weise: Wenn der Wickelkopf 4
mit seinen radialen Armen und den daran befestigten Drahtrollen auf dem stützenden
Halteglied 5 in Betrieb ist, wird der Draht zu der Rolle 6 geführt. Da der Wickelkopf
4 sich, durch das Halteglied 5 veranlaßt, nicht in axialer Richtung bewegen kann,
wird der Hohldorn 2 zusammen mit der schon hergestellten Länge des Wendelhohlleiterkabels
gezwungen; gemäß Fig. 1 nach rechts zu gleiten, wobei der Hohldorn 2 durch die Vielzahl
der Rollen 12 geführt wird. Die für diese Bewegung erforderliche Druckkraft wird
von den Rollen 6 auf die erste Windung der Drahtlage 7 ausgeübt. Diese Bewegung
wird unterstützt durch die Abzugsrolle 11, die ebenfalls angetrieben werden kann.
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In Verbindung mit der neuen Vorrichtung können auch gleichzeitig mehrere
Wickelköpfe verwendet werden, die außer Draht auch Textilbänder und Armierungsdrähte
od. dgl. aufwickeln, wie das bei 9 in Fig. 1 gezeigt ist. Fernerhin kann ein für
derartige Zwecke bekanntes Klebemittel auf die beiden Drahtwendeln 7 und 8 aufgebracht
werden, wenn der Hohlleiter zwei Drahtschichten benötigt. Auch die darüberliegenden
Schutzhüllen können mit dem gleichen
Klebemittel verklebt werden,
so daß das Wendelhohl-Leiterkabel die Herstellungseinrichtung fertig verläßt.
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Während des Herstellungsvorganges des Hohlleiterkabels wird der Segmentausheber
17 durch den hohlen Rohrkern in Fig. 1 von links her ein- und durchgeführt und ergreift
von innen das Segment 16 des Hohldorns mittels der Eingriffsöffnung 14 in Fig.5.
Durch eine leichte Vorwärtsbewegung wird dieses letzte Segment aus seiner Verbindung
mit den nachfolgenden Segmenten gelöst und durch das Innere des Rohrkerns zurückgezogen,
um es dann an den Anfang des Hohldorns in entsprechender Weise einzusetzen. Dieser
Vorgang vollzieht sich in bestimmten Zeitabständen regelmäßig wieder, so daß der
Hohldorn, obwohl er entsprechend Fig. 1 ständig nach rechts gleitet, mit seiner
Länge gegenüber dem Rohrkern 1 etwa die gleiche Lage beibehält.
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Fig. 7 zeigt eine einfache Form des Segmentaushebers 17 mit dem hakenförmigen
Ende 18, daß dem Einhaken in die Eingriffsöffnung 14 dient, wie sie in der Fig.5
gezeigt ist. Der Segmentausheber wird fortlaufend zum Ausheben der Segmente betätigt
und angetrieben. Es ist zweckmäßig, das vorletzte Segment durch ein Werkzeug ähnlich
dem Segmentausheber so lange in seiner Lage zu halten, bis es durch den Segmentausheber
17 aus seiner Lage gelöst und zum Anfang des Hohldorns 2 transportiert wird. Es
ist aber auch möglich, daß der Segmentausheber, der das vorletzte Segment zunächst
in seiner Lage sichert, dieses Segment nach Erreichung der Endlage an den Anfang
des Hohldornes zurückführt.
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Dieser Vorgang wiederholt sich ständig, und das Wendelhohlleiterkabel
kann fortlaufend unmittelbar in den vorbereiteten Graben eingeführt werden, wenn
die Herstellungsvorrichtung für das Kabel auf einem geeigneten Rollwagen angeordnet
ist.
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Nach dem Verlassen der Herstellungsvorrichtung, insbesondere des Hohldorns,
wird das Kabel durch Rollen unterstützt, von denen eine in Fig. 1 bei 11 gezeigt
ist.
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Das obenerwähnte Klebemittel kann ein Lösungsmittel enthalten, durch
dessen Verdampfung das Klebemittel erhärtet. Auch Klebemittel, bei denen chemische
Umsetzungen in flüssigem Zustand zwischen den einzelnen Bestandteilen des Klebemittels
erfolgen und dadurch eine Härtung herbeiführen, lassen sich verwenden. Es ist aber
auch möglich, ein Klebemittel zu gebrauchen, bei dem eine chemische Umsetzung zwischen
dem Mittel selbst und der umgebenden Luft unter Aushärtung erfolgt. Zur ersten Klebemittelgruppe
gehören verschiedene Celluloselösungen, während zur zweiten Gruppe z. B. die Epoxydharze
gehören.
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Bei diesen Bindemitteln ist die Aushärtungszeit besonders wichtig,
da sie die Herstellungsschnelligkeit für das Kabel begrenzt. Solange das Klebemittel
weich ist, muß der Hohlleiter durch den Hohldorn getragen werden. Erst wenn das
Klebemittel hart ist, können die Hohldomsegmente zurückgezogen werden.
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Wenn l die Hohldornlänge in Metern und t die Härtungszeit
des Klebemittels in Minuten ist, dann ist die maximale Herstellungsgeschwindigkeit
l/t m
pro Minute.
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Einige bekannte Bindemittel erhärten in etwa 10 Minuten. Die maximale
Länge, die man auf einem festen, nicht rotierenden Hohldorn herstellen kann, beträgt
etwa 2,5 cm wegen der großen Reibung, die sich dem Abgleiten des fertigen Kabels
von dem Hohldorn entgegenstellt. Die maximale Herstellungsgeschwindigkeit ist dann
begrenzt auf 2,5 cm pro Zeiteinheit t.
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Wenn die Zeit t 10 Minuten beträgt, so erreicht die Herstellungsgeschwindigkeit
nur 1 5 cm in der Stunde, was außerordentlich wenig ist. Bei der neuen Vorrichtung
kann der Hohldorn jedoch auf den Rollen des Rohrkernes gleiten und der Hohldorn
kann eine entsprechend größere Länge haben. Auf diese Weise kann man mit einer Hohldomlänge
von 1,5 m die Herstellungsgeschwindigkeit auf 10 m pro Stunde bringen, was ein sehr
annehmbarer Wert ist. Durch die Rückführung der Segmente des Hohldorns von der Abzugsseite
her zum Anfang des Hohldorns läßt sich die Kabelherstellung ununterbrochen weiterführen
und eine verhältnismäßig sehr große Tagesleistung erzielen.
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Die Fig. 8 und 9 zeigen ein Ausführungsbeispiel einer solchen Herstellungseinrichtung,
mit Hilfe deren das Kabel nicht nur hergestellt, sondern sogleich in einen vorbereiteten
Graben vom Rollwagen her verlegt werden kann, wobei die Räder des Rollwagens beiderseitig
des Grabens auf Schienen geführt werden. Diese Verlegung ist auch deshalb nötig,
weil die nach diesem Verfahren hergestellten Wendelhohlleiterkabel eine begrenzte
Biegsamkeit besitzen entsprechend der Elastizität des Leitermaterials und des Klebemittels.
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Fig. 8 zeigt eine Seitenansicht der Anlage, während Fig. 9 die Draufsicht
auf die Anlage nach Fig. 8 darstellt. Es ist bekannt, daß bei der Verlegung von
Hohlleiterkabeln auf lange Strecken selbst geringe Abweichungen von der genau geraden
Richtung eine Verschlechterung der Übertragung mit sich bringen. Aus diesem Grunde
auch ist die Herstellungseinrichtung, die nicht sehr groß ist, auf einer beweglichen
Plattform montiert, die genau entlang der vorgesehenen Verlegungslinie geführt wird.
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Die bewegliche Plattform 19 in Fig. 8 ist auf zwei Achsgestellen 20
montiert, die durch die Räder 21 getragen werden. Diese Räder 21 laufen entlang
den Eisenbahnschienen 22, die nur kurzzeitig verlegt werden und die beiderseitig
der Verlegungslinie angeordnet sind. Die Plattform 19 kann sich daher genau auf
den Schienen 22 entlangbewegen. Die Rollen 24 liegen über dem Graben 23 und tragen
das Kabel zunächst noch, damit man es auf Fehler u. dgl. untersuchen kann. Erst
dann wird es durch Entfernen der Rollen 24 in den Graben abgesenkt.
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Die Plattform 19 trägt ein Paar Eisenbahnschienen 26, wie Fig. 9 zeigt,
und auf diesen steht der Hilfswagen 27, der mit seinen Rollen 28 auf den Schienen
26 ruht. Auf dem Hilfswagen 27 ist die Herstellungsvorrichtung 29 montiert, die
nach der Erfindung ausgebildet ist.
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Das aus der Herstellungsvorrichtung 29 abgezogene Kabel läuft zunächst
über die Rollen 31 des Hilfswagens und dann auf die Rollen 32, die in entsprechend
geneigter Ebene auf der Plattform 19 angebracht sind.
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Die Verlegeeinrichtung arbeitet in der Weise, daß der Hilfswagen 27
soweit wie möglich in Fig. 8 nach rechts gebracht wird, um dann die Herstellungseinrichtung
29 in Betrieb zu nehmen. Mit einer Geschwindigkeit von etwa 10 m pro Stunde läuft
das fertige Wendelhohlleiterkabel über die Rollen 31 des Hilfswagens und die Rollen
32 der Plattform und
schließlich der Rollen 24 in den Graben, ohne
dabei eine Relativbewegung zwischen Kabel und Graben aufzuweisen, zu der Zugkräfte
benötigt würden.
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Während dieses Herstellungsvorganges wird der Hilfswagen 27 auf den
Schienen 26 langsam in Fig. 8 nach links bewegt. Die Plattform 19 wird dann zweckmäßig
in gewissen Zeitabständen ebenfalls nach links gezogen und der Hilfswagen 27 wieder
in seine ursprüngliche Lage gegenüber der Plattform 19 gebracht.
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Es ist natürlich auch möglich, das Kabel ohne Anwendung des Hilfswagens
27 herzustellen und zu verlegen, jedoch erweist sich der Hilfswagen zur Einregulierung
der bei der Herstellung erforderlichen Bewegungsvorgänge als sehr nützlich.
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Bei voller selbsttätiger Kabelherstellung kann der Hilfswagen 27 synchron
mit dem Herstellungsvorgang angetrieben werden. Wenn der Hilfswagen 27 soweit wie
möglich auf der Plattform 19 nach links gerollt ist, so betätigt er einen Schalter,
wodurch die Plattform 19 durch einen Antrieb veranlaßt wird, sich ebenfalls nach
links zu bewegen, jedoch mit etwas größerer Geschwindigkeit als der Hilfswagen 27,
bis dieser Bewegungsvorgang durch eine Schaltung des in der Endlage rechts angekommenen
Hilfswagens 27 beendet wird. Der Hilfswagen 27 befindet sich dann wieder in Ausgangsstellung,
und der Vorgang kann sich beliebig oft wiederholen.
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Die Möglichkeit, das Wendelhohlleiterkabel ununterbrochen, beliebig
lang und auf genau gerader Verlegungslinie herzustellen und gleichzeitig zu verlegen,
bringt den großen Vorteil mit sich, daß Kabelverbindungen oder Verbindungsmuffen
mit all ihren bei Hohlleiterkabeln besonders großen Schwierigkeiten vermieden werden
können. Es ist natürlich auch möglich, mit der Vorrichtung und dem Verfahren nach
der Erfindung hohlzylindrische, gewendelte Außenleiter herzustellen, die einen Innenleiter
besitzen, der vom Außenleiter isoliert ist, wie z. B. die bekannten Koaxialkabel.
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Die kontinuierliche Herstellung und gleichzeitige Verlegung eines
Starkstromkabels am Montageort mittels fahrbarer Schlepper, die die hierzu erforderliche
Vorrichtung tragen, ist an sich bekannt.