DE4217977A1 - Rohrsystem, insbesondere hochfrequenzkabel - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Rohrsystem, insbesondere ein koaxi
ales Hochfrequenzkabel, mit einem Innenleiter und Außenleiter,
die durch Abstandshalter zueinander zentriert sind.
Diese Kabel werden beispielsweise als Zuleitungen für Fernseh
sendeantennen verwendet. Alternativ ist das Rohrsystem auch für
die Fortleitung von temperierten oder gekühlten Gasen oder Flüs
sigkeiten geeignet. Der Transport, etwa von verflüssigten Gasen
(Siquid Natural Gas) aus einer Erdgasbohrstation im Meer, kann
durch den Innenleiter oder, bei Anwendung des Kabels in der Su
praleittechnik, durch den Hohlraum zwischen Innenleiter und Außenleiter
erfolgen. Als Schutz oder Isolierung sind vielfach
außen um den ersten Mantel bzw. Außenleiter weitere Rohre, Hohl
räume oder Schichten, mit oder ohne Vakuum oder Isolierstoffül
lung, angeordnet.
Bei derartigen Kabeln besteht die Forderung, die elektrischen
und rheologischen Leitungsverluste durch Minimierung von Masse
und Querschnitt der Abstandshalter gering zu halten. Anderer
seits soll, insbesondere bei den zumeist biegsamen, gewellten
Kabeln, die mechanische Festigkeit der Abstandshalter den Bean
spruchungen, die während des Wickel- und Verlegevorgangs auf
treten, widerstehen. Eine genaue Zentrierung des Innenleiters
im Außenleiter muß jederzeit gegeben sein. Der technische Auf
wand sollte durch einfache Herstellverfahren und -Vorrichtun
gen niedrig bleiben.
Durch die deutschen Patentschriften 12 51 397 und 14 65 637
sind bereits Hochfrequenzkabel mit druckbeanspruchten Abstands
haltern bekannt geworden. Sie benötigen prinzipiell erheblich mehr Masse
und bieten strömenden Kühl- bzw. Heizmedien größeren Widerstand
als zugbelastete Abstandshalter, weil die Knickfestigkeitswerte
relativ viel eher als die Zugfestigkeitswerte erreicht werden.
Dazu sind die elektrischen Verluste wegen der Masseanhäufung
der Grundwendel nahe dem Innenleiter unerwünscht.
Durch die Verwendung dieser zugbelasteten, fadenförmigen Ab
standshalter vermeidet die weiterhin bekannte Bauart gemäß der
deutschen Patentschrift 21 36 176 die erwähnten Nachteile.
Infolge des Übergangs von Druck- auf Zugelemente ergeben sich be
deutende Einsparungen; es entstehen jedoch Probleme bei der
Verbindungstechnik und Montage. Hier sind die Fäden an mehrtei
ligen scheibenförmigen Hilfsrahmen befestigt, die zur Montage
manuell in Abständen um den Innenleiter geklappt und gesichert
werden. Sie müssen vorgefertigt sein, lassen keine größere Fer
tigungsgeschwindigkeit zu, verengen als Teilscheibenbrücken
den freien Querschnitt mit den Auswirkungen: elektrisch als
Stoßstellen und hydraulisch als Strömungswiderstände im Hohlraum
zwischen Innen- und Außenleiter. Die Rahmenringe, Teile 1, 26,
27 und 28 stellen eine diskontinuierliche Massenanhäufung dar,
obgleich nicht in so unmittelbarer Nähe am Innenleiter wie bei
den vorerwähnten Bauarten. Die drei bekannten Systeme erlauben
mit ihren vorgefertigten Abstandshaltern nicht die gleichzeiti
ge Herstellung von Abstandshaltern, Außenleiter und deren Ver
bindungen in einer Linie.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei dem System mit
zugbelasteten Abstandshaltern weiteres Material einzusparen,
die Menge des für den Außenmantel und Rückleiter gebräuchlichen
wertvollen Kupfers zu reduzieren und die Nachteile, insbesondere
Verluste, der bekannten Bauarten zu vermeiden unter Aufrechter
haltung der erforderlichen Festigkeit. Des weiteren soll durch
ein vollautomatisches einstufiges Extrusionsverfahren die gleich
zeitige Fertigung von Außenmantel und Abstandshaltern unmittel
bar aus dem Rohstoff und der Verbindung dieser Teile, auch mit
dem Innenleiter, energiesparend in einer Wärme bei geringem
Platzbedarf ermöglicht werden.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch das im Anspruch 1
angegebene Rohrsystem und das Extrusionsverfahren gemäß An
spruch 8 gelöst.
Aus Festigkeitsgründen und wegen besserer Verformbarkeit beim
angewandten Wellverfahren besteht der Mantel bzw. Rückleiter
bei den bekannten Systemen aus relativ dickem Vollkupferband,
weil das daraus in einem energiekostenden Schweißverfahren un
ter Edelschutzgas geformte Wellrohr gleichzeitig die mechani
schen Verformungskräfte aufnehmen und die elektrische Rücklei
tung sowie Abschirmung bewirken muß. Allein wegen dieser elek
trischen Funktionen wäre im allgemeinen ein nur geringer Ku
pferquerschnitt erforderlich, da infolge des "Skineffektes" die
Wirkung nur wenige Hundertstel Millimeter Eindringtiefe hat, z. B.:
bei 100 MHz ist äquivalente Leitschichtdicke ca. 7 µm.
Bei dem Erfindungsgegenstand sind diese Funktionen angepaßt:
Die mechanische Belastung wird weniger aufwendig von leichter
zu verarbeitenden aber festeren, ggf. faserverstärkten Stoffen
wie Kunststoffen oder Keramik übernommen. Als Rückleiter dienen
dann nach Anspruch 7 äußere oder innere leitende Beschichtungen,
Plattierungen, Umhüllungen usw. in geringer Dicke. Der Mantel
kann aber auch durchgehend (z. B. intrinsisch) oder nur schicht
weise aus elektrisch leitendem Kunststoff/Keramikmaterial be
stehen, ggf. ohne zusätzlichen Rückleiter. Dazu sollten diese
Stoffe oder Schichten gasdicht sein für den Druckbetrieb oder Vakuumbetrieb des Ka
bels. Die Anordnung der Kunststoff/Keramikmasse im Außenmantel
ist elektrisch günstiger als direkt auf dem Innenleiter wie bei
wendelförmigen Abstandshaltern. Die Abschirmung und/oder Gasab
sperrung läßt sich natürlich auch in einer zusätzlichen äußeren
Lage, wie etwa copolymerbeschichteten Weichaluminiumfolie, ggf.
mit einer Schutzhülle, realisieren.
Die Verwendung von Kunststoff/Keramik im Außenmantel ist insbe
sondere bei der Verbindungstechnik mit den fadenförmigen Ab
standshaltern vorteilhaft. Nach Anspruch 1 sind sie in kontinu
ierlicher Folge teils um den Innenleiter gewickelt, teils mit
dem Mantel verbunden. Beispielsweise beträgt der Umschlingungs
winkel ca. 100 Grad bei 120 Grad Umfangsversatz der Verbin
dungspunkte in der Querschnittsprojektion. Diese Punkte oder
Bereiche liegen in einer gedachten Schraubenlinie mit der Stei
gung etwa gleich dem Manteldurchmesser auf, in oder unter dem
Mantel. Verfahrensgemäß lassen sich weite Varianten der Geo
metrie leicht einstellen. So ergibt sich eine Vielzahl von Fi
xierungen und eine sichere koaxiale Lage des Rohrsystems.
Die Verbindungen sind als stoffschlüssige Schweißungen und/oder
als formschlüssige Umklammerungen ausgeführt (Anspruch 2). Die
stoffschlüssigen Verbindungen weisen infolge gleichzeitiger Her
stellung "in einem Guß und in einer Wärme" ein günstiges homo
genes inneres Gefüge auf, noch verbessert durch eine die Mole
külketten ausrichtende Reckung beider Teile, wobei aber die op
timalen Bedingungen für eine gute Schweißung, nämlich im iso
tropen Zustand, genutzt werden (Anspruch 5).
Innenleiter und/oder Mantel sind für gute Biegsamkeit des Rohr
systems mit Außendurchmessern bis über 200 mm gewellt, s. An
spruch 3.
Für Sonderfälle kommt nach Anspruch 6 eine Abwandlung des Strang
materials in Frage: Statt aus dem gleichen Stoff wie dem des
Mantels bestehen die Stränge aus anderem Material, z. B. vorge
fertigten Aramidfasern o. ä., die auch, zur besseren
Schweißbarkeit, mit dem Stoff des Mantels umhüllt sein können.
Eine besondere Wärmefestigkeit kann gefordert sein.
Das wirtschaftliche Extrusionsverfahren nach Anspruch 8 erlaubt
die Herstellung des Rohrsystems in einer Linie. Der Innenleiter
wird durch eine Schubraupe zentral durch einen Spritzkopf ge
führt und vom Mantelrohr, das mit Abstand zum Innenleiter aus
einer Ringdüse etwa gleich schnell austritt, umhüllt. Ein Teil
strom der Masse tritt als Fadenstrang aus einer kleinen Düse aus,
die in einem rotierend angetriebenen Düsenträgerrohr angeordnet
ist und auf einer zur Mantelringdüse konzentrischen Kreisbahn
nahe der inneren Oberfläche des Mantels stetig oder schwingend
umläuft. Statt einer Fadenstrangdüse lassen sich auch mehrere
Düsen über den Kreisumfang verteilt, ggf. mit unterschiedlichen
Querschnitten, vorsehen. Im ersteren Fall entsteht eine konti
nuierliche Fadenstrangwendel auf dem Innenleiter. Werden Mantel
und Fadenstrang aufeinander zu bewegt, etwa quer zu ihrer Aus
trittsrichtung gedrückt, entweder durch Verformung des Mantels
nach innen in den Austrittsbereich des Fadenstrangs und/oder
durch Auslenkung des Fadenstrangs nach außen, so verschweißen
beide Teile miteinander für die Dauer der Auslenkung. Mit der
Beendigung dieser äußeren Auslenkungskraft trennen sich bei
de Teile wieder voneinander. Eine Impulsbeaufschlagung läßt ei
ne entsprechende Punktverbindung entstehen. Der Fadenstrang wird
kontinuierlich weiter extrudiert. Seine Bahn wechselt zwischen
Innenleiterumschlingung und Mantelverbindung. Es ergibt sich
etwa die Verseilgeometrie wie anfangs beschrieben. Durch ent
sprechende Programmsteuerung sind viele Varianten der Faden
führung zu bilden, z. B. mit Wechsel der Schlagrichtung (SZ-
Verfahren), Schlaglänge und Winkelabstände, Fadenanzahl, Schweiß
nahtlänge usw. Die Auslenkkraft kann berührungslos wirken,
zweckmäßig durch den Stoß eines Druckmittels wie Gas, Dampf,
Flüssigkeit o. dgl. aus feststehenden Außendüsen, die im Zeit
punkt des Durchlaufs der Fadenstrangdüse durch ihren Wirkungs
bereich öffnen; aber auch durch Auslenkung des Fadenstrangs
von innen nach außen, so etwa aus elastisch verformten oder
drehbaren Düsenenden (Kunststoffschlauch). In beiden Fällen er
füllen auch die Kunststoff/Keramikmasse mechanisch berührende
feste Auslenkelemente diesen Zweck (Anspruch 9 und 10). Norma
lerweise ähnelt die Verformung im Mantel einer nach innen aus
gewölbten kleinen Kalotte, die evtl. durch die nachfolgende Ex
pansion des Mantels wieder geglättet wird, aber auch andere For
men sind erzielbar. Die so verbundene Einheit expandiert auf
dem weiteren Abzugsweg in eine übliche, etwa gleichschnell lau
fende mehrteilige Außenhohlform eines Raupenabzugs durch in den
Mantelhohlraum geleitetes Druckgas oder durch Unterdruck über
die Formwerkzeuge. Der relativ biegefeste Innenleiter wird noch
eine kurze Strecke durch zentrale Führung im Spritzkopf die Stütz
wirkung übernehmen, bis Fadenstränge und Mantel, ggf. beschleu
nigt von äußerer und innerer Zusatzkühlung, verfestigt sind.
Dann können, je nach Erfordernis, weitere Außenlagen aufgebracht
werden (s. Anspruch 7 usw.). Im Anspruch 11 sind alternative Ver
bindungsmöglichkeiten angegeben.
Anstatt oder zusätzlich zu einer Verschweißung erzielt man eine
formschlüssige Umhüllung des Fadenstrangs durch Mantelmaterial,
indem man von außen her beiderseits des im Bereich eines "Wel
lenbergs" befindlichen Fadenstrangs zwei
schräg-konvergierende Druckmittelstrahlen (Preßluft) auf den
frisch extrudierten Mantel richtet. Auch mechanisch betätigte
Druckfinger erfüllen diesen Zweck, jedoch neigen die heißen
Kunststoffe zum Ankleben (Fig. 17a). Die Klippverbindungen (Fig.
17b, 17c) bestehen bevorzugt aus Nichtmetall wie Kunststoff und
werden mit üblichen Vorrichtungen eingebracht.
Falls das Mantelmaterial in sich elektrisch leitend ist (in
trinsisch), oder durch Beimengungen leitend gemacht ist, s. An
spruch 7, muß der Fadenstrang natürlich ein sehr guter Isolator
bleiben, d. h., es müssen zwei unterschiedliche Massetypen ver
arbeitet werden. Das geschieht nach Anspruch 16 durch Speisung
aus zwei getrennten Extrudern.
Der Spritzkopf nach den Ansprüchen 17 bis 24 ist den besonderen
Erfordernissen des Herstellverfahrens angepaßt. Der Grundaufbau
für die Extrusion des Mantels entspricht dem eines normalen Rohr
kopfes. Zusätzlich ist im Kopfinneren ein Führungsrohr für ein
rotierend antreibbares Düsenträgerrohr zur Aufnahme der Faden
strangdüsen angelegt. In diesem Düsenträgerrohr und im Führungs
rohr können weitere Kanäle angeordnet sein, so zur Verbindung
der Fadendüsen mit dem Hauptmassestrom, zur Durchleitung von
vorgefertigten Fadensträngen (die hier auch beim Austritt eine
Masseumhüllung erhalten können), oder einer zweiten Masse von
einem zweiten Extruder her, oder von Expansionsdruckluft (Kühlmedium), oder
von Beschichtungsstoffen für die innere Oberfläche des Mantels
(zur Erzielung von elektrischer Leitfähigkeit oder einer Gas
sperre), auch zur Lagerung von Ventilnadeln zur Kontrolle des
Faden-Massestroms mit Leckmasseableitung u.ä. Am freien Ende
des Düsenträgerrohres befinden sich entsprechende, mit den Ka
nälen in Verbindung stehende Zuführeinrichtungen mit Rotations
dichtungen oder elastische Zuführungen (SZ-Verseilung des Fa
denstranges) usw. Für die Verarbeitung von vorgefertigten Fa
densträngen ist ein (oder mehrere) Ablaufgestell, ggf. von ei
nem Gehäuse zur Druckgaseinleitung in die Fadenführungskanäle
umgeben, auf dem Düsenträgerrohr vorgesehen. Einrichtungen zur
mit den Fadendüsen synchronisierten Druckbeaufschlagung für
die Verbindung von Fäden und Mantel vervollständigen die wesent
lichen Kennzeichen des Spritzkopfaufbaus. An den Spritzkopf
schließt ein üblicher Raupenabzug an mit Hohlformen zur Wel
lung des Mantels, in die der Mantel mit den in ihm verbundenen
Fadensträngen durch Über- oder Unterdruck expandiert. Ein gezo
genes, um den glatten Mantel rohrgeformtes, längsverbundenes Band
(z. B. "verlorenes" Kraftpapier) kann ggf. die Wellhohlform ersetzen.
Die Vorteile der Erfindungsgegenstände bestehen insbesondere im
einfachen Aufbau des Rohrsystems mit erheblicher Reduzierung
der Masse der Abstandshalter und des Außenleiterkupfers und in
den sich daraus ergebenden Verringerungen der Übertragungsver
luste. Auch für den Fall der Durchleitung von Temperier- oder
Kühlmedien im Hohlraum zwischen Innenleiter und Mantel ist der
Strömungswiderstand deutlich geringer als bei bekannten Syste
men, da die Abstandshaltefäden unmittelbar mit dem Mantel in
homogenem Schweißnahtgefüge verbunden sind, ohne den freien
Querschnitt verengende oder als Stoßstellen des Wellenwider
standes wirkende Ring-/Halterahmen. Das energiesparende Extru
sionsverfahren erlaubt die kontinuierliche vollautomatische Her
stellung in einer Linie, in einer Wärme und in einem Guß, sowie
die leichte Anpassung an verschiedene Bedarfsfälle, unter Erfül
lung erhöhter Festigkeitsanforderungen. Dabei ist die Vorrich
tung zur Ausübung des Verfahrens einfach aufgebaut. Sie arbei
tet völlig abfallfrei.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen er
läutert. Sie werden im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels
des Rohrsystems,
Fig. 2 eine Seitenansicht des Rohrsystems,
Fig. 3 den Querschnitt nach Linie A-B der Fig. 2
(die Fig. 1, 2 und 3 sind vereinfachte Darstellungen;
die Wanddicke des Mantels (2) und der Durchmesser der
Fäden (3) sind stark verkleinert, und der Mantel (2) ist
durchsichtig gezeichnet; Innenleiter (1) und Mantel (2)
sind alternativ als Glattrohr statt Wellrohr gezeichnet),
Fig. 4 einen Längsschnitt durch einen Spritzkopf mit Well-Rau
penabzug,
Fig. 5 einen Querschnitt nach Linie A-B der Fig. 4,
Fig. 6 einen Längsschnitt durch eine Abwandlung des Spritzkopfes
mit vorgefertigten Fäden (3),
Fig. 7 einen Längsschnitt durch eine weitere Abwandlung des
Spritzkopfes mit dem Anschluß eines zweiten Extruders,
Fig. 8 einen Querschnitt nach Linie A-B der Fig. 7,
Fig. 9 einen Teillängsschnitt, entsprechend der unteren Hälfte
der Fig. 4 mit einer Variante der Dichtung der Massezu
führung,
Fig. 10 einen Teillängsschnitt durch die Wand des Mantels (2), Fig.
4 oben links, mit vier Verbindungsmöglichkeiten von Fa
den (3) und Mantel (2).
Die Fig. 1 zeigt das Rohrsystem nach Anspruch 1 und läßt die
(hier Rechtsschlag-) Führung des fadenstrangförmigen Abstands
halters 3 im Hohlraum 20 zwischen Innenleiter 1 und Mantel 2
mit dem laufenden Wechsel zwischen Teilumschlingung 4 des In
nenleiters 1 und Verbindung an oder in der inneren Oberfläche 5
des Mantels bzw. Außenleiters 2 erkennen. Die Verbindungspunkte
6 liegen, axial fortschreitend, jeweils um 120° zueinander ver
setzt. Auch andere Winkel und Anzahlen des Fadens 3 sind mög
lich, etwa drei Fäden, die jeweils in einem Querschnitt des
Rohrsystems 120° zueinander versetzt sind. Dabei kann auch das
reversierende (SZ) Verseilverfahren bei wechselnder Schlagrich
tung angewandt werden (mit vereinfachter Speisung der Fadendü
sen im Spritzkopf, d. h. ohne Rotationszuführung 32, Fig. 4).
Die Fig. 2 ist eine Seitenansicht des Rohrsystems, in der, zu
sammen mit dem Querschnitt der Fig. 3, die axiale Folge der Ver
bindungspunkte 6 zu erkennen ist. Die Strichpunktlinie deutet
die Lage einer eventuellen zweiten usw. Fadenlage je Quer
schnitt an (s. oben), versetzt zueinander.
Der Aufbau des Spritzkopfes 8 zur Ausübung des Verfahrens nach
Anspruch 8 geht aus von dem eines gebräuchlichen Rohr- oder
Schlauchkopfes. Am Flansch 21a ist ein nicht dargestellter Ex
truder angeschlossen, s. Fig. 4. Das Gehäuse 21 umschließt den
Dorneinsatz, der als Lager- und Führungsrohr 24 für ein über
den Kettenradantrieb 41 o. ä. drehbares Düsenträgerrohr 11 aus
gebildet ist. Am linken Ende ist das Rohr 11 konisch erweitert
zum dichtenden Gleitsitz im entsprechenden Innenkonus 30, ggf.
mit O-Ringdichtung, im Führungsrohr 24. Eine axiale Dichtungs
vorspannung entsteht durch die Tellerfedern 31b mit am
Rohr 11 befestigtem Gegendruckring 31c sowie Axial/Radiallager
31a. Über die Zuführeinrichtung 32 mit Ringkanal und Rotations
dichtungen kann ein Medium, z. B. Druckluft, durch eine Bohrung
in das Innere des Rohres 11 geleitet werden. Im Austrittsbereich
27 der Manteldüse 25 ist in der Wand des Gehäuses 21 von außen
her eine (oder mehrere, z. B. drei über den Umfang verteilte)
Düsenmündung 26, mit der Strahlrichtung 15, verbunden über den
Kanal 26 mit einer Druckluftquelle, angeordnet. Innen an der
Stirnfläche des Rohres 11 ist, zusätzlich oder wahlweise, ein
entsprechendes mechanisches Druckelement 14, wie etwa ein ra
dial nach außen bewegbarer Druckfinger, Pneumatikkolben, Mag
netanker oder auch eine Preßluftdüse vorgesehen. Nach links,
in Abzugsrichtung, schließt sich ein Raupenabzug mit Außenhohl
formen 12 zur Formung der Ring- oder Schraubenwellen im thermo
plastischen Mantel 2 an. Ein Beschichtungsmaterial 7 o. ä. kann
außen oder innen mit einlaufen. Vom Hauptströmungskanal 23, der
von der Innenwand 22 und dem Führungsrohr 24 begrenzt ist,
zweigt mindestens ein radialer Durchgang 29 zu einem inneren
Ringkanal 33 im Führungsrohr 24 ab, mit dem eine oder mehrere
Düsen 10 für die Masse zur Bildung der Fäden 3 verbunden sind.
Eine Heizung 44 hält die erforderliche Verarbeitungstemperatur
aufrecht.
Zur Fertigung des Rohrsystems wird das vorgefertigte Innenlei
terrohr 1, etwa mittels einer Schubraupe von rechts nach links
durch das Düsenträgerrohr 11 bewegt. Über das Rad 41 o. ä. wird
das Rohr 11 in Drehung versetzt. Mit ungefähr gleicher Geschwin
digkeit tritt der Mantel 2 aus der Ringdüse 25 aus. Diese Düse
wird von der thermoplastischen Masse 9, vom Extruder kommend und
mit bekannten rheologischen Maßnahmen gleichmäßig verteilt, über
den Hauptströmungskanal 23 gespeist. Infolge des von der Zuführ
einrichtung 32 her geleiteten Überdrucks im Hohlraum 20 oder
durch Unterdruck über die Außenformwerkzeuge 12 expandiert der
Mantel 2 in diese durch die Raupenkette angetriebenen Formwerk
zeuge hinein. Die Wanddicke verringert sich, und das innere Werk
stoffgefüge richtet sich festigkeitsverbessernd aus. Ein Teil
strom der Masse 9 zweigt über die Verbindungskanäle 29 in den
Ringkanal 33 ab und gelangt von dort in die Düse(n) 10. Aus die
sen tritt die Masse 9 als Fadenstrang 3 seitlich nahe dem Mantel
2 auf konzentrischer Kreisbahn ungefähr gleich schnell in den
Hohlraum 20 aus. Der Anfang des Fadens 3 wurde am Innenleiter 1
befestigt, daher wickelt sich der Faden im weiteren Verlauf
unter Längsreckung, Orientierung des inneren Molekülgefüges und
Querschnittsverringerung um den Innenleiter 1 herum (die Faden
durchmesser sind in den Fig. 4 bis 10 zur Verdeutlichung ver
größert gezeichnet).
Um eine gesteuerte Verbindungsfolge zwischen Fadenstrang 3 und
Mantel 2 zu erzielen, wird im Zeitpunkt des Durchlaufs der Faden
düse 10 durch die Wirkungslinie 15 der Druckmitteldüse 26 ein
in der (Preßluft-) Zuleitung der Druckmitteldüse 26 liegendes
nicht dargestelltes (Elektromagnet-) Ventil kurzzeitig geöffnet.
Der entstehende statische und/oder kinetische Überdruckimpuls
des freigesetzten Druckmittelstrahls 13 verformt den Wandbereich
16 dellenartig nach innen in den Austrittsbereich des Fadens 3.
Mantel und Faden verschweißen miteinander im "Punkt" 6 zu einer
stoffschlüssigen Verbindung. Anstatt daß die Mantelwand wie hier
nach innen verformt wird, kann auch der Fadenstrang nach außen
bewegt werden durch entsprechende Einrichtungen 14 an der Stirn
fläche des Rohres 11. Z.B. läßt sich die verlängerte Düse 10 in
einem Röhrchen drehbar oder axial schwingend lagern. Das Steu
erungsprogramm kann leicht den Erfordernissen angepaßt werden.
Bei längerer Druckbeaufschlagung bildet sich statt der Punkt-
eine "Strichverbindung". Wenn mehrere - z. B. drei - Düsen 10 im
Rohr 11 vorgesehen werden, lassen sich über eine entsprechende
Anzahl - z. B. drei - Düsen 26 gleichzeitig die Verbindungen 6
herstellen. Die SZ-Verseilvariante entsteht, wenn jeweils nach
der Umschlingung 4 des Innenleiters 1 durch den Faden 3 und Her
stellung der Verbindungen 6 die Drehrichtung des Düsenträger
rohres 11 umgekehrt wird.
Die Fig. 5, ein Querschnitt nach Linie A-B der Fig. 4, zeigt den
Expansionsvorgang von Mantel 2 und Faden 3 sowie die Schweiß
delle 16 vor und nach der Glättung durch die Streckung. Der Faden
erhält eine gewisse Vorspannung.
In der Fig. 6 ist eine Möglichkeit zur Verarbeitung von vorge
fertigten Abstandshaltefäden 3 aufgezeigt, wobei ein Ablaufge
stell 36 für die Fadenspulen 18 über eine Hülse 36a auf dem
Rohr 11 befestigt ist und mitrotiert. Ein geregelter Antrieb
38 sorgt für gleichmäßigen Vorschub des Fadens 3, der noch un
terstützt werden kann durch einen Preßluftstrom von der Zulei
tung 32 über die Bohrung 40 in ein druckdichtes Gehäuse 39 um
den Faden 3 in dem Kanal 19 herum und dann aus der Fadendüse 10
in den Hohlraum 20, wo er zur Expansion beiträgt. Falls die Ver
bindungskanäle 29 der Fig. 4 und eine entsprechend vergrößerte
Düsenbohrung 10 vorgesehen werden, kann der Faden 3 gleichzei
tig mit der Masse 9 des Hauptmassekanals 23 umhüllt werden
(s. Ansprüche 13, 14 und 15).
Gemäß Fig. 7, einem Längsschnitt entsprechend Fig. 4 mit Abwand
lungen der Masseführung, und Anspruch 16, ermöglicht der Anschluß
eines zweiten Extruders über den Flansch 42a, den Kanal 43 in
der Wand des Düsenträgerrohres 11 zur Düse 10 die Verarbeitung
von unterschiedlichen Formmassen 9a und 9b; beispielsweise we
gen der Verwendung von intrinsisch elektrisch leitendem Materi
al für den Mantel 2. Die Fig. 8 ist der Querschnitt nach Linie
A-B der Fig. 7 und zeigt die Variante mit drei Düsen 26, die
gleichzeitig oder nacheinander blasen können.
Fig. 9 ist ein Teillängsschnitt entsprechend dem Bereich links
unter der Mittellinie der Fig. 4 mit spezieller Gestaltung der
Abdichtung der rotierenden Teile. Zur Entlastung der Gleit
fläche 30 zwischen Teil 11 und Teil 24 können Entspannungsboh
rungen 35 über einen durch O-Ringe 34 abgedichteten Ringkanal
eventuelle Leckmasse 9 ins Freie (bzw. in einen Abfallbehälter
zur Wiederverwendung) ableiten, ohne daß diese in den Hohl
raum 20 gelangt. Durch Ventilnadeln 37 kann man ggf. den Mas
sestrom zur Düse 10 über den Verbindungskanal 10a und damit
den Durchmesser der Fäden 3 regeln.
Benennung der Teile
1 = Innenleiter
2 = Mantel
3 = faden-, band- oder drahtförmige Stränge
4 = Teilbereich des Umfangs des Innenleiters 1 mit anliegendem Strang 3
5 = innere Oberfläche des Mantels 2
6 = Punkte oder Bereiche von (stoffschlüssigen) Verbindungen von Teil 2 und 3
7 = Rückleiter/Abschirmung bzw. Plattierung oder Beschichtung auf Teil 2, mit oder ohne Schutzmantel und Gassperre
8 = Spritzkopf (Querspritzkopf)
9 = Kunststoff- oder Keramikmasse
10 = Düsen für Teil 3
10a = Zuflußkanal für Teil 10
11 = Düsenträger (Rohr)
12 = kontinuierlich mitlaufende Außenform (Werkzeug) für Teil 2
13 = Strahl eines gasförmigen oder flüssigen Druckmittels auf Teil 2 und/oder 3
14 = mechanische Druckelemente auf Teil 2 und/oder 3 (alternativ zu Teil 13)
15 = Wirkungslinie von 13 oder 14 auf 2 und/oder 3
16 = dellenartige Vertiefungen in Teil 2 zur Verbindung von 2 und 3
17 = formschlüssige Verbindungen von Teil 2 und 3 (alternativ), a und d: aus Teil 2 geformt, b und c: mit Klammerelementen
18 = Spulen für vorgefertigte Teile 3 (alternativ)
19 = Führungskanäle für vorgefertigte Teile 3
20 = Hohlraum zwischen Teil 1 und 2
21 = Gehäuse von Teil 8
21a = Anschlußflansch für einen ersten Extruder
22 = Innenwand von Teil 21
23 = Hauptströmungskanal für Teil 9
24 = Führungsrohr für Teil 11
25 = Koaxiale Ringdüse für Teil 2
26 = Düsen für Teil 13
27 = Austrittsbereich von Teil 25
28 = Klipp- oder Klammereinrichtungen zur Herstellung von Teil 17 (alternativ)
29 = Verbindungskanäle zwischen Teil 23 und 10
30 = konische Gleitfläche im Bereich von Teil 10 an Teil 11
31 = Einrichtung zur axialen Vorspannung von Teil 11 in 24: a = Lager, b = Federelemente, c = Anschlagring
32 = Einrichtung mit Ringkanal und Rotationsdichtungen zum Einleiten von Preßgas in Teil 11 und 20 über das Innere von 11
33 = Ringkanal zur Verbindung von Teil 29 und 10 34 = Rotationsdichtungen beiderseits von Teil 29, 33 und 35 (altn.)
35 = Kanäle für die Leckmasse von Teil 9 mit Atmosphärenanschluß
36 = Ablaufgestelle für Teil 18
36a = Basishülse für Teil 36
37 = Ventileinrichtung in Teil 11 für 10
38 = geregelter Antrieb für vorgefertigte Stränge, Teil 3, auf 18
39 = gasdichtes Gehäuse um Teil 36 und 18
40 = Preßgasanschluß an Teil 39
41 = Antrieb für Teil 11
42 = Einrichtung mit Ringkanal und Rotationsdichtungen zum Anschluß eines zweiten Extruders an Teil 10 über 43
43 = Längskanäle in Teil 11 zur Verbindung von 10 und 42
44 = Elektrische Heizung auf Teil 8
2 = Mantel
3 = faden-, band- oder drahtförmige Stränge
4 = Teilbereich des Umfangs des Innenleiters 1 mit anliegendem Strang 3
5 = innere Oberfläche des Mantels 2
6 = Punkte oder Bereiche von (stoffschlüssigen) Verbindungen von Teil 2 und 3
7 = Rückleiter/Abschirmung bzw. Plattierung oder Beschichtung auf Teil 2, mit oder ohne Schutzmantel und Gassperre
8 = Spritzkopf (Querspritzkopf)
9 = Kunststoff- oder Keramikmasse
10 = Düsen für Teil 3
10a = Zuflußkanal für Teil 10
11 = Düsenträger (Rohr)
12 = kontinuierlich mitlaufende Außenform (Werkzeug) für Teil 2
13 = Strahl eines gasförmigen oder flüssigen Druckmittels auf Teil 2 und/oder 3
14 = mechanische Druckelemente auf Teil 2 und/oder 3 (alternativ zu Teil 13)
15 = Wirkungslinie von 13 oder 14 auf 2 und/oder 3
16 = dellenartige Vertiefungen in Teil 2 zur Verbindung von 2 und 3
17 = formschlüssige Verbindungen von Teil 2 und 3 (alternativ), a und d: aus Teil 2 geformt, b und c: mit Klammerelementen
18 = Spulen für vorgefertigte Teile 3 (alternativ)
19 = Führungskanäle für vorgefertigte Teile 3
20 = Hohlraum zwischen Teil 1 und 2
21 = Gehäuse von Teil 8
21a = Anschlußflansch für einen ersten Extruder
22 = Innenwand von Teil 21
23 = Hauptströmungskanal für Teil 9
24 = Führungsrohr für Teil 11
25 = Koaxiale Ringdüse für Teil 2
26 = Düsen für Teil 13
27 = Austrittsbereich von Teil 25
28 = Klipp- oder Klammereinrichtungen zur Herstellung von Teil 17 (alternativ)
29 = Verbindungskanäle zwischen Teil 23 und 10
30 = konische Gleitfläche im Bereich von Teil 10 an Teil 11
31 = Einrichtung zur axialen Vorspannung von Teil 11 in 24: a = Lager, b = Federelemente, c = Anschlagring
32 = Einrichtung mit Ringkanal und Rotationsdichtungen zum Einleiten von Preßgas in Teil 11 und 20 über das Innere von 11
33 = Ringkanal zur Verbindung von Teil 29 und 10 34 = Rotationsdichtungen beiderseits von Teil 29, 33 und 35 (altn.)
35 = Kanäle für die Leckmasse von Teil 9 mit Atmosphärenanschluß
36 = Ablaufgestelle für Teil 18
36a = Basishülse für Teil 36
37 = Ventileinrichtung in Teil 11 für 10
38 = geregelter Antrieb für vorgefertigte Stränge, Teil 3, auf 18
39 = gasdichtes Gehäuse um Teil 36 und 18
40 = Preßgasanschluß an Teil 39
41 = Antrieb für Teil 11
42 = Einrichtung mit Ringkanal und Rotationsdichtungen zum Anschluß eines zweiten Extruders an Teil 10 über 43
43 = Längskanäle in Teil 11 zur Verbindung von 10 und 42
44 = Elektrische Heizung auf Teil 8
Claims (24)
1. Rohrsystem, insbesondere Hochfrequenzkabel, mit durch abstands
haltende Zugelemente im den Außenleiter bildenden oder tragen
den Mantel koaxial zentriertem Innenleiter, dadurch gekennzeich
net, daß ein oder mehrere band- oder fadenförmige Stränge (3) in
kontinuierlicher Folge einen Teil (4) des Umfangs des Innenlei
ters (1) schraubenförmig umschlingen, zur inneren Oberfläche (5)
des Mantels (2) geführt, mit diesem an zueinander versetzten
Punkten (6) oder Bereichen verbunden und wieder, mit gleich
bleibender oder wechselnder Schlagrichtung, zum Innenleiter (1)
geführt sind.
2. Rohrsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Stränge (3) stoffschlüssig und/oder formschlüssig mit dem Man
tel (2) verbunden sind und beide homogenes Gefüge aufweisen.
3. Rohrsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß Mantel (2) und/oder Innenleiter (1) aus gewelltem Rohr be
stehen.
4. Rohrsystem nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der Innenleiter (1) aus elektrisch gut leitendem Material,
insbesondere Kupfer, und daß der Mantel (2) aus in der Wärme
leicht form- und schweißbarem, bei Normaltemperatur festem Ma
terial, insbesondere Kunststoff oder Keramik besteht.
5. Rohrsystem nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeich
net, daß die Stränge (3) aus gleichem oder annähernd gleichem
Grundmaterial wie das des Mantels (2), insbesondere elektrisch
nichtleitendem Material, bestehen und, wie auch die Verbindungen (6),
gleichzeitig mit dem Mantel (2) in einem Guß gefertigt sind.
6. Rohrsystem nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeich
net, daß die Stränge (3) vorgefertigt sind und aus andersartigem
oder gleichem Material wie das des Mantels (2), mit oder ohne
Umhüllung, insbesondere aus wärme- oder kältefestem Material be
stehen.
7. Rohrsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Mantel (2) aus Kunststoff oder Keramikmateri
al besteht, das durch elektrisch leitende Beimengungen, intrin
sisch wirkende Verfahren, Beschichten, Besprühen, Lackieren,
Galvanisieren, Bekleiden mit leitendem Material (7), Plattieren oder
ähnliche Maßnahmen elektrisch leitfähig und gegen elektromagne
tische Wellen/Felder und Gasdurchgang abschirmend gemacht ist.
8. Extrusionsverfahren zur kontinuierlichen Herstellung des
Rohrsystems nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß in einem Spritzkopf (8) als Man
tel (2) ein Rohr aus Kunststoff- oder Keramikmasse (9) mit Ab
stand um einen, vorzugsweise vorgefertigten und gewellten, zen
tral durch den Spritzkopf (8) bewegten Innenleiter (1) extru
diert wird und gleichzeitig ein oder mehrere band- oder faden
förmige Stränge (3), aus einem Guß oder vorgefertigt, durch Dü
sen (10), die seitlich nahe dem Mantel (2) in einem rotierend
oder alternierend angetriebenen Düsenträger (11) angeordnet
sind, um den Innenleiter (1) schraubenförmig herum extrudiert
oder geführt werden, wobei in laufendem Wechsel jeweils eine
Verbindung (6) zwischen Mantel (2) und Strängen (3), sowie ei
ne teilweise Umschlingung (4) des Innenleiters (1) hergestellt
wird, und daß dann diese extrudierte Einheit (2, 3) durch Ein
blasen oder Einsaugen in eine kontinuierlich mitlaufende Außenform
(12) unter Reckung und Formung des Mantels (2) zu einem
Wellrohr und Reckung und/oder Spannung der Stränge (3) expan
diert und dann bei Abkühlung und Verfestigung abgezogen wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur
Herstellung von stoffschlüssigen Verbindungen (6) von Mantel (2)
und Strängen (3) ein Strahl eines gasförmigen oder flüssigen
Druckmittels (13) oder die Kraft eines mechanischen Druckele
mentes (14) jeweils im Zeitpunkt des Durchlaufs einer Düse (10)
für einen Strang (3) durch die auf Mantel (2) und Düse (10) ge
richtete Wirkungslinie (15) des Strahls (13) oder Elementes (14)
von außen gegen den thermoplastischen Mantel (2) freigesetzt
wird, derart, daß durch die so gebildete dellenartige Vertie
fung (16) Masse des Mantels (2) in den Austrittsbereich der
Düse (10) des jeweiligen Stranges (3) gedrückt wird und da
durch beide Teile (2, 3) miteinander verschweißen.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur
Herstellung von stoffschlüssigen Verbindungen (6) jeweils ein
Strahl eines gasförmigen oder flüssigen Druckmittels (13) oder
die Kraft eines mechanischen Druckelementes (14) von innen in
Richtung auf den Mantel (2) gegen einen Strang (3) oder gegen
eine elastische Düse für den Strang (3) freigesetzt wird, der
art, daß der Strang (3) in den Bereich des Mantels (2) ein
dringt und mit diesem verschweißt.
11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur
Herstellung von formschlüssigen Verbindungen (17) jeweils Masse
(9) des Mantels (2) und/oder gesonderte Umschlingungselemente
(17) oder Klammern durch den Mantel und um den Strang (3) her
um geformt werden.
12. Verfahren nach Anspruch 8, 9, 10 oder 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Stränge (3) in gleichbleibender und/oder
wechselnder Schlagrichtung und/oder Schlaglänge um den Innen
leiter (1) herum geführt werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Stränge (3) vorgefertigt sind und von auf dem
Düsenträger (11) oder stationär außerhalb des Düsenträgers (11)
gelagerten Spulen (18) ablaufen.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die
vorgefertigten Stränge (3) gleichzeitig mit der Extrusion des
Mantels (2) umhüllt und extrudiert werden.
15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der
Transport der Stränge (3) von den Spulen (18) zum Mantel (2)
von einem durch Führungskanäle (19) der Stränge (3) in den Hohl
raum (20) des Rohrsystems geleiteten Preßgasstrom bewirkt oder
unterstützt wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Düse (25) für den Mantel (2) und die Düsen
(10) für die Stränge (3) aus zwei getrennten Extrudern (21a,
42a) gespeist werden.
17. Spritzkopf zur Ausübung der Verfahren nach einem oder mehre
ren der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß im In
neren eines, insbesondere als Querspritzkopf (8) ausgestalteten
Gehäuses (21) ein Düsenträgerrohr (11) mit einer oder mehreren
seitlichen festen, elastischen oder in sich drehbaren Düsen (10)
für die Extrusion der Stränge (3) in einem mit der Wand (22)
des Gehäuses (21) einen Strömungskanal (23) für die Kunststoff-
oder Keramikmasse (9) bildenden Führungsrohr (24) rotierend
oder alternierend antreibbar gelagert ist, wobei das Gehäuse
(21) und das Führungsrohr (24) eine koaxiale Ringdüse (25) für
die Extrusion des Mantels (2) bilden, und daß eine oder mehre
re Düsen (26) für ein gasförmiges oder flüssiges Druckmittel
(13) oder ein oder mehrere mechanische Druckelemente (14) für
die wechselweise Verbindung (6) von Mantel (2) und Strängen (3)
mit der Wirkungsrichtung (15) auf den Austrittsbereich (27) der
Ringdüse (25) und der Düsen (10) für die Stränge (3), sowie daß
Einrichtungen zur Synchronisierung der Druckfreisetzung (13, 14)
mit dem Durchlauf der Düsen (10) für die Stränge (3) durch die
se Wirkungsrichtung (15) vorgesehen sind.
18. Spritzkopf nach Anspruch 17, zur Ausübung des Verfahrens
nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß anstatt der oder
zusätzlich zu den Düsen (26) für die Druckmittel (13) oder zu
den Druckelementen (14) Einrichtungen zur Herstellung der form
schlüssigen Verbindungen (17) von Mantel (2) und Strängen (3),
insbesondere mit den Düsen (10) für die Stränge (3) synchroni
sierbare Klipp- oder Klammereinrichtungen (28), vorgesehen sind.
19. Spritzkopf nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet,
daß die Düsen (10) für die Stränge (3) durch Verbindungskanäle
(29) an den Strömungskanal (23) für die Kunststoff- oder Kera
mikmasse (9) angeschlossen sind.
20. Spritzkopf nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet,
daß die Düsen (10) für die Stränge (3) über Längskanäle (43) oder
Rohre in der Wand des Düsenträgerrohres (11) und Einrichtungen
(42) mit Ringkanal und beiderseitigen Rotationsdichtungen an ei
nen zweiten, getrennten Extruder (42a) angeschlossen sind.
21. Spritzkopf nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Düsenträgerrohr (11) im Bereich der ent
sprechend schräg nach außen gerichteten Düsen (10) für die
Stränge (3) mit konischer Gleitfläche (30) unter axialer Dich
tungsvorspannung durch Federn und Axiallager (31) im Führungs
rohr (24) gelagert ist, und daß am Einlaufende des Düsenträger
rohres (11) eine Einrichtung (32) mit Ringkanal und beidersei
tiger Rotationsdichtung zum Einleiten von Preßgas in das Innere
des Düsenträgerrohres (11), oder in einen Längskanal in dessen
Wand, und weiter in den Hohlraum (20) zwischen Mantel (2) und
Innenleiter (1) angeordnet ist.
22. Spritzkopf nach einem der Ansprüche 17 bis 19, sowie 21,
dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitfläche (30) zwischen Füh
rungsrohr (24) und Düsenträgerrohr (11) durch einen Ringkanal
(33), von dem die Düsen (10) für die Stränge (3) abzweigen, mit
Rotationsdichtungen (34) beiderseits der Verbindungskanäle (29)
und durch mit der Atmosphäre in Verbindung stehende Kanäle (35)
für die Leckmasse vom Druck der Masse (9) im Strömungskanal (23)
entlastet ist.
23. Spritzkopf nach Anspruch 17, 18 oder 21, zur Ausübung der
Verfahren nach den Ansprüchen 13 und/oder 14, dadurch gekenn
zeichnet, daß auf dem Düsenträgerrohr (11) oder stationär außerhalb
des Düsenträgerrohres (11) gelagerte Ablaufgestelle (36)
für die Spulen (37), vorzugsweise mit geregeltem Antrieb (38)
für den Ablauf der Stränge (3), vorgesehen sind.
24. Spritzkopf nach einem der Ansprüche 17, 18, 21 oder 23, zur
Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 15, dadurch gekennzeich
net, daß Ablaufgestelle (36) und Spulen (37) von einem gasdich
ten Gehäuse (39) mit Preßgasanschluß (40) umschlossen sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4217977A DE4217977C2 (de) | 1992-05-30 | 1992-05-30 | Rohrsystem, insbesondere Hochfrequenzkabel |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4217977A DE4217977C2 (de) | 1992-05-30 | 1992-05-30 | Rohrsystem, insbesondere Hochfrequenzkabel |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4217977A1 true DE4217977A1 (de) | 1993-01-28 |
DE4217977C2 DE4217977C2 (de) | 1993-11-25 |
Family
ID=6460115
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4217977A Expired - Fee Related DE4217977C2 (de) | 1992-05-30 | 1992-05-30 | Rohrsystem, insbesondere Hochfrequenzkabel |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4217977C2 (de) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE697377C (de) * | 1937-10-09 | 1940-10-12 | Norddeutsche Kabelwerke Akt Ge | Verfahren zur Herstellung einer konzentrischen luftraumisolierten elektrischen Leitung |
DE734362C (de) * | 1937-02-07 | 1943-04-14 | Fujikura Electric Cable Works | Vorrichtung zum Herstellen einer konzentrischen luftraumisolierten elektrischen Leitung |
DE1465637C (de) * | 1972-04-27 | Kabel und Metallwerke Gutehoff nungshutte AG, 3000 Hannover | Abstandshalter fur koaxiale Hoch frequenzkabel | |
DE2136176C2 (de) * | 1971-07-20 | 1983-12-22 | kabelmetal electro GmbH, 3000 Hannover | Aus zwei konzentrischen Rohren bestehendes Rohrsystem |
-
1992
- 1992-05-30 DE DE4217977A patent/DE4217977C2/de not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE4217977C2 (de) | 1993-11-25 |
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