DE3613420A1 - Vorrichtung zum verbinden von mit vernetztem vinylharz ummantelten kabeln - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine verbesserte Vorrichtung zum Verbinden von mit vernetztem Vinylharz ummantelten Kabeln, wobei mit einem einzigen Werkzeug ohne Austausch desselben das Extrudieren in das geschlossene Werkzeug sowie an­ schließende Behandlungen von Vernetzen bis Abkühlen kon­ tinuierlich durchführbar sind.

Extrudieren in ein geschlossenes Werkzeug wird seit einiger Zeit zum Verbinden von mit vernetztem Vinylharz ummantelten Höchstspannungskabeln angewandt. Es gibt zwei konventionel­ le Systeme zum Extrudieren in ein geschlossenes Werkzeug: Bei dem einen wird ein einziges Werkzeug verwendet, um das Extrudieren und anschließende Behandlungen von Vernetzen bis Abkühlen unter Druck durchführen; bei dem anderen wer­ den für das Extrudieren und die anschließenden Behandlungen getrennte Werkzeuge eingesetzt. Da das erste System das Extrudieren, Erwärmen und Vernetzen eines Isolierkunst­ stoffs erlaubt, ergeben sich hierbei kürzere Behandlungs­ zeiten als bei dem zweitgenannten System. Da ferner bei dem ersten System nur ein Werkzeug eingesetzt wird, kann das Extrudieren ins geschlossene Werkzeug automatisch durchge­ führt werden. Das dabei verwendete Werkzeug kann sich je­ doch nicht im gleichen Maß wie der extrudierte Isolator während des Vernetzens ausdehnen, so daß der Isolierab­ schnitt des geformten Kabelkörpers verformt wird. Ferner ist es dabei schwierig, die Drücke beim Vernetzen und an­ schließenden Abkühlen zu regeln (JP-Patentveröffentlichun­ gen Nr. 58-1 26 688 und 58-2 23 279).

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Vorrich­ tung zum Verbinden von mit Vinylharz ummantelten Kabeln unter Erhalt einer durch Extrudieren in ein geschlossenes Werkzeug mittels einer Extrudier- und Vernetzungsfolge gebildeten Verbindung, wobei das Werkzeug während des Form­ vorgangs geschlossen ist, aber beim Vernetzen automatisch geöffnet wird, so daß mit einem einzigen Werkzeug die Extrudier-, Vernetzungs- und Abkühlfolge durchführbar ist.

Zur Lösung der vorgenannten Aufgabe sieht die Erfindung eine Vorrichtung zum Verbinden von mit vernetztem Vinylharz ummantelten Kabeln vor, mit einem Werkzeug, in das ein Isolator extrudierbar ist, der einen Verbindungsabschnitt zwischen den Kabeln umschließt, wobei das Werkzeug einen Teilungsabschnitt aufweist, der in Axialrichtung des Werk­ zeugs zu öffnen ist, und mit einem Behälter zur Aufnahme des Werkzeugs; die Vorrichtung ist gekennzeichnet durch einen Arretiermechanismus auf dem Teilungsabschnitt zum Schließen desselben während des Extrudierens des Isolators in das geschlossene Werkzeug und Öffnen des Teilungsab­ schnitts während der Erwärmung und Vernetzung des Isola­ tors, und durch den Behälter, in dem das Werkzeug und der Arretiermechanismus in einem Hochdruckfluid aufgenommen sind.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Werkzeug durch den Arretiermechanismus geschlossen, wenn das die Kabelverbindungsstelle umschließende Isolatorformteil durch Extrudieren in das geschlossene Werkzeug gebildet wird. Während des Vernetzens wirken jedoch Wärme und die Wärme­ ausdehnung des Kunstharzes auf den Arretiermechanismus und entriegeln ihn, so daß das Werkzeug entlang dem Teilungs­ abschnitt geöffnet wird. Dadurch kann eine Formänderung des Isolatorformteils ausgeschlossen werden.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Kabelverbindungsab­ schnitt und den Gesamtaufbau der Kabelverbin­ dungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbei­ spiel der Erfindung;

Fig. 2 einen Schnitt II-II durch die Vorrichtung nach Fig. 1;

Fig. 3 eine Vorderansicht, die den Hauptteil eines Arretiermechanismus mit Bolzen zeigt;

Fig. 4 eine Seitenansicht des Arretiermechanismus von Fig. 3;

Fig. 5 eine Vorderansicht eines Arretiermechanismus, bestehend aus Bolzen und einem Heizelement;

Fig. 6 eine Seitenansicht des Arretiermechanismus von Fig. 5;

Fig. 7 eine Seitenansicht eines Arretiermechanismus aus einem Bolzen und einer Mutter;

Fig. 8 einen Schnitt durch einen Arretiermechanismus aus einem Bolzen, einem Heizelement und einer Mutter;

Fig. 9 eine Teilschnittdarstellung eines Arretier­ mechanismus aus einer Mutter mit Heizelement und einem Bolzen;

Fig. 10 eine Perspektivansicht, wobei ein Arretier­ mechanismus aus einem Zylinder mit Kolben­ stange auf dem Werkzeug angeordnet ist;

Fig. 11 eine größere Schnittdarstellung des Hauptteils des Arretiermechanismus von Fig. 10;

Fig. 12 eine Schnittdarstellung einer weiteren Aus­ führungsform des Arretiermechanismus von Fig. 11; und

Fig. 13 eine größere Schnittdarstellung eines Arre­ tiermechanismus aus einem Zylinder mit Stange und einem Kanalteil zum Verspannen von Flan­ schen an einem Teilungsabschnitt des Werk­ zeugs.

Nach den Fig. 1 und 2 sind Kabeladern 10 durch eine Muffe 12 miteinander verbunden, und die Außenseiten der Kabel­ adern 10 sind durch einen Isolator 14 verstärkt. Der Isola­ tor 14 ist in eine in einem Behälter 16 ausgebildete Nut 18 eingesetzt. Der Isolator 14 ist mittels eines Werkzeugs 24 geformt, das durch ein elastisches Rohr 20 und ein Form­ werkzeug 22 definiert ist. Das Rohr 20 besteht aus einem Werkstoff wie vernetztem Polyethylen, das gegenüber der beim Vernetzen erzeugten Wärme beständig ist. Das Werkzeug 22 dient der Erhaltung der Form des Rohrs 20 und besteht aus einem Werkstoff wie Eisen, das gegenüber den beim Formen auftretenden Drücken beständig ist.

Ein Druckfluid 26 wie Silikonöl oder ein Inertgas wird durch eine Zufuhröffnung 28 zugeführt und füllt den Raum zwischen dem Werkzeug 24 und dem Behälter 16 aus. Zwei Arretiermechanismen 32 sind an einem Teilungsabschnitt 30 des Werkzeugs 24 in dessen Längsrichtung angebracht. Die entsprechenden Enden der rechten und linken Hälfte 25 und 27 des Werkzeugs 24 sind durch ein Scharnier 34 gehaltert. Die Werkzeughälften 25 und 27 sind auseinanderschwenkbar, um das Werkzeug 24 am Teilungsabschnitt 30 zu öffnen. Wenn das Werkzeug 24 aus einem elastischen Metall besteht, braucht kein Scharnier vorgesehen zu sein, da der Teilungs­ abschnitt 30 durch die Elastizität des Metalls geöffnet werden kann.

Nachstehend wird eine Ausführungsform des Arretiermechanis­ mus 32 beschrieben. Die Fig. 3 und 4 zeigen einen Arretier­ mechanismus 46, der Flansche 40 aufweist, die am Teilungs­ abschnitt 30 des Werkzeugs 24 ausgebildet sind, und einen Bolzen 42 sowie einen Scherbolzen 44 verwendet. Wenigstens einer der Bolzen 42 und 44 besteht aus einem Werkstoff, dessen Form und Abmessungen den folgenden Bedingungen genügen. Insbesondere hält wenigstens einer der Bolzen 42 und 44 das Werkzeug 22 beim Extrudieren in das Werkzeug geschlossen, da er gegenüber der Extrusionswärme und dem Extrusionsdruck beständig ist. Beim Erwärmen während der Vernetzung wird jedoch wenigstens einer der Bolzen 42 oder 44 durch die Wärmeausdehnung des Kunstharzes geschmolzen oder ausgedehnt oder abgeschert, wodurch das Werkzeug 22 entriegelt wird. Um dies zu erreichen, besteht wenigstens ein Bolzen 42 oder 44 aus einem Kunstharz (z. B. Polyethy­ len oder Polypropylen), das bei den während der Vernetzung erzeugten Temperaturen schmilzt, oder einem Kunstharz (z. B. Polycarbonat oder Nylon), der sich bei thermischer Ausdehnung des Kunstharzes dehnt oder abtrennt, oder einem Keramikwerkstoff (z. B. Keramik oder Porenkeramik) oder einem Glaswerkstoff auf Metallbasis. Wenigstens einer der Bolzen 42 und 44 kann aus einer Legierung mit Formgedächt­ nis bestehen, die sich bei Extrudiertemperaturen zusammen­ zieht, um das Werkzeug 22 geschlossen zu halten, und sich bei Vernetzungstemperaturen öffnet, so daß das Werkzeug 22 geöffnet wird.

Die Fig. 5 und 6 zeigen einen Arretiermechanismus, bei dem ein Heizelement 48 auf den Bolzen 42 und 44 angeordnet ist. Während der Vernetzung des Kunstharzes werden die Bolzen 42 und 44 vom Heizelement 48 erwärmt.

Die Fig. 7-9 zeigen einen Arretiermechanismus, bei dem wenigstens entweder ein Bolzen 50 oder eine Mutter 52 aus einem der oben genannten Werkstoffe besteht und die Flan­ sche 40 durch den Bolzen 50 und die Mutter 52 miteinander verbunden sind, so daß das Werkzeug 22 geschlossen ist.

Gemäß Fig. 8 ist ein Heizelement 54 in den Kern des Bolzens 50 eingesetzt. Gemäß Fig. 9 ist die Mutter 52 von einem Heizelement 56 umgeben.

Wenigstens entweder der Bolzen 50 oder die Mutter 52 be­ stehen aus dem gleichen Werkstoff wie die Bolzen 42 und 44.

Wie am besten aus den Fig. 10 und 11 ersichtlich ist, ist ein metallisches Aufnahmeteil 60 im Mechanismus 32 an der Hälfte 25 des Werkzeugs 24 festgelegt und weist eine konisch verjüngte Öffnung 62 auf. Ein Hydraulikzylinder 64 ist auf der Hälfte 27 des Werkzeugs 24 mittels eines Metallteils 66 befestigt. Ein Kolben 68 ist im Zylinder 64 verschiebbar. Ein Kolbenkopfraum 70 steht mit einem Raum außerhalb des Behälters 16 über eine Leitung 72 in Verbin­ dung. Eine Kolbenstange 74 durchsetzt eine kreisrunde Öff­ nung 76, und das ferne Ende der Kolbenstange 74 ist in die Öffnung 62 des Aufnahmeteils 60 eingesetzt. Der Kolbenstan­ genraum 78 im Zylinder 64 steht mit dem Raum im Behälter 16 über eine Öffnung 80 in Verbindung.

Nachstehend wird die Funktionsweise der Verbindungsvorrich­ tung erläutert.

Wenn der Teil 30 des Werkzeugs 24 geschlossen werden soll, wird der Kammer 70 des Zylinders 64 über Leitung 72 Hoch­ druckluft zugeführt, so daß die Kolbenstange 74 in die Öff­ nung 62 des Aufnahmeteils 60 geschoben wird. In dieser Phase wird in das Werkzeug 24 durch die Nut 18 Polyethylen eingefüllt zur Bildung des Isolators 14.

Dann wird die Zufuhr von Hochdruckluft unterbrochen, und durch die Leitung 72 wird Druckluft aus der Kammer 70 zur Außenseite des Behälters 16 abgeleitet. Anschließend wird durch die Öffnung 28 dem Werkzeug 24 Fluid 26 zugeführt. Gleichzeitig wird das Fluid 26 für den Vernetzungsvorgang erwärmt. Damit wird das Polyethylen von außen druckbeauf­ schlagt und im Werkzeug geformt. Fluid 26 wird auch der Kammer 78 durch die im Zylinder 64 ausgebildete Öffnung 80 zugeführt. Der Druck des Fluids 26 beaufschlagt die Kolben­ stange 74, die nach rückwärts verschoben wird und dadurch den Arretierzustand aufhebt. Wenn sich der Polyethylen­ isolator 14 thermisch ausdehnt, wird das Werkzeug 24 durch die Ausdehnungskraft geöffnet, so daß der Formkörper ge­ kühlt wird. Auf diese Weise kann die Wärmeausdehnung des geformten Isolators aufgenommen und der Isolator gegen Formänderung geschützt werden. Bei der Ausführungsform von Fig. 11 wird der Kammer 70 durch Leitung 72 Hochdruckluft zugeführt, um die Kolbenstange 74 des Kolbens 68 nach rück­ wärts zu verschieben. Wie Fig. 12 zeigt, kann aber auch eine Feder 82 in der Kammer 70 zum Verschieben der Kolben­ stange 74 mittels ihrer Federkraft vorgesehen sein. In Fig. 12 sind gleiche Teile wie in Fig. 11 mit denselben Bezugs­ zeichen versehen.

Fig. 13 zeigt eine weitere Ausführungsform. Dabei sind Flansche 90 am Teilungsabschnitt 30 des zylindrischen Werk­ zeugs 22 angeordnet. Ferner ist ein Kanalelement 92 vorge­ sehen, um die Flansche 90 miteinander zu verspannen. Über eine Kolbenstange 94 ist ein Zylinder 96 an der Rückseite des Kanals 92 im Behälter 16 angeordnet. Ein Bolzen 98 kann die Flansche 90 und den Kanal 92 durchsetzen und den Kanal 92 festlegen.

Die Funktionsweise dieser Ausführungsform ist wie folgt: Nachdem der Isolator 14 durch Extrudieren in das Werkzeug geformt ist, wird dem Behälter 16 ein Hochdruckfluid wie Silikonöl zugeführt, so daß der Kolben 99 während der Ver­ netzung zurückbewegt wird. Der Kanal 92 wird von den Flan­ schen 90 durch die Kolbenstange 94 getrennt, wodurch das Werkzeug 22 geöffnet wird.

Claims (12)

1. Vorrichtung zum Verbinden von mit vernetztem Vinylharz ummantelten Kabeln, mit einem Werkzeug, in das ein Isolator extrudierbar ist, der einen Verbindungsabschnitt zwischen den Kabeln umschließt, wobei das Werkzeug einen Teilungsabschnitt aufweist, der in Axialrichtung des Werkzeugs zu öffnen ist; und einem Behälter zur Aufnahme des Werkzeugs, gekennzeichnet durch einen Arretiermechanismus (32) auf dem Teilungsabschnitt (30) zum Schließen desselben während des Extrudierens des Isolators in das geschlossene Werkzeug und Öffnen des Teilungsabschnitts während der Erwärmung und Vernetzung des Isolators; und den Behälter (16), in dem das Werkzeug und der Arretier­ mechanismus in einem Hochdruckfluid aufgenommen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Arretiermechanismus einen Bolzen (44) aufweist, der den Teilungsabschnitt (30) des Werkzeugs (24) quer durch­ setzt.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Arretiermechanismus einen Bolzen (44) mit einem Heizelement (48) aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Arretiermechanismus einen den Teilungsabschnitt (30) des Werkzeugs (24) quer durchsetzenden Bolzen (50) und eine Mutter (52) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens entweder der Bolzen (50) oder die Mutter (52) ein Heizelement (54 oder 56) aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Arretiermechanismus aufweist:
einen an einem Rand des Werkzeugs, das durch einen Tei­ lungsabschnitt (30) geteilt ist, angeordneten Zylinder (32) mit einer Kolbenstange (74); und
einen metallischen Aufnahmeraum (60), der auf dem anderen Rand des Werkzeugs angeordnet ist, mit der Kolbenstange (74) in Eingriff gelangt, wenn der Teilungsabschnitt (30) geschlossen werden soll, und außer Eingriff mit der Kolben­ stange (74) gelangt, wenn der Teilungsabschnitt geöffnet werden soll.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, daß die Kolbenstange (74) des Zylinders (32) durch Zufuhr und Ableitung von Hochdruckluft verschiebbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (74) durch die Vorspannkraft einer in einer Kammer des Zylinders angeordneten Feder (82) ver­ schiebbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Arretiermechanismus einen Kanalteil (92) zum Ver­ spannen von an dem Teilungsabschnitt (30) des Werkzeugs ausgebildeten Flanschen (90) sowie einen Zylinder (96) mit einer Stange (94) zwischen dem Druckzylinder und einer rückwärtigen Fläche des Kanalteils aufweist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens entweder ein Bolzen (50) oder eine Mutter (52) bzw. der Bolzen (44) aus einem Werkstoff bestehen, der Polycarbonat, Nylon, Acrylharz, Polypropylen oder Poly­ ethylen ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens entweder ein Bolzen (50) oder eine Mutter (52) bzw. der Bolzen (44) aus einem Werkstoff bestehen, der Keramik, Metall oder Glas ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens entweder ein Bolzen (50) oder eine Mutter (52) bzw. der Bolzen (44) aus einer Legierung mit Form­ gedächtnis bestehen.