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