FI72230C - Foerfarande foer framstaellning av elektriska kablar. - Google Patents

Description

1 72230

Menetelmä sähkökaapeleiden valmistamiseksi

Esillä oleva keksintö kohdistuu menetelmään eristetyn johtimen tai johdon jatkuvaksi valmistamiseksi, jo-5 ka menetelmä sisältää vaiheina johtimen/johdon kappaleiden liittämisen päittäin ja jatkuvan johdon viemisen ainakin yhden eriste- ja suojavaipan asettimen (11, 13, 15, 18) kautta ainakin yhden keskeytymättömän kerroksen aikaansaamiseksi johdon päälle.

10 Esillä oleva keksintö kohdistuu erityisesti mene telmään sähkölämmityskaapeliyksikköjen valmistamiseksi ja erityisesti lämmityskaapeleiden valmistamiseksi, joilla on niin kutsutut "kylmät päät". Kyseiset kaapelit ovat ennestään tunnettuja ja kylmien päiden käytön syynä on, 15 että asennusvaiheessa sijoitetaan lämmityskaapeleiden päätökset ja liitokset erilleen lämmitettävistä alueista. Toisena syynä on, että varsin usein kaapelireitti, joka johtaa seinällä olevasta kytkimestä tai päätöksestä lämmitettävään lattiaan, kulkee rakennuksen niiden osien kaut-20 ta, joita ei tule lämmittää.

Tavallinen lämmityskaapelin rakenne käsittää moni-johtimisen johdon, joka on tehty sähköisen resistanssin omaavasta aineesta, kuten konstantaanista tai vastaavasta Cu/Ni-seoksesta, eristeainekerroksen, kuten suulake-25 puristetun ja verkkoutetun polyetyleenin (PEX/XLPE), me-tallikerroksen, kuten suulakepuristetun lyijyvaipan, ja eristeaineesta kuten suulakepuristetusta PVCrstä tehdyn ulomman suojakerroksen. Tavallisesti käytetään myös maajohdinta, joka sijoitetaan lyijyvaipan ja ulkovaipan vä-30 liin.

Tavallisimmin käytetyt "kylmät päät" sisältävät suuren johtavuuden omaavan johdon, kuten lämpökäsitellyn yksijohtamisen tai monijohtimisen kuparijohdon, eriste-aineesta kuten resistiivisestä PVCrstä tehdyn kerroksen, 2 72230 metallikerroksen kuten lyijyvaipan, ja eristeaineesta kuten PVC:stä tehdyn ulkokerroksen. Paljas maajohto on tavallisesti sijoitettu lyijyvaipan ja ulkovaipan väliin.

Joissakin tapauksissa on esimerkiksi galvanoi-5 duista teräsjohtimista koostuvan kerroksen käsittävä armeeraus järjestetty edellä mainitun ulkovaipan päälle. Teräsarmeerauksen päälle tulee laittaa korroosiolta suojaava kerros, joka on tehty esimerkiksi suulakepuris-tetusta PVC:stä. Kyseistä armeerausta voidaan tarvita 10 sekä kaapelin lämmittävässä osassa että kylmissä päissä.

Edellä selotettujen kylmiä päitä sisältävien läm-mityskaapeleiden valmistaminen on aikaavievä prosessi. Prosessi käsittää kussakin yksikössä resistanssijohdon kahden kokoliitoksen tekemisen kylmän pään johtoon, joh-15 don eristyksen valmistamisen, lyijyvaipan ja maajohdon liitoksen valmistamisen (vaihtoehtoisesti lyijyvaipan valmistaminen jätetään pois) ja lopuksi ulkokerrosten valmistamisen. Eristekerrokset voidaan valmistaa kutistamalla holkki liitoksen ja kaapelivaippojen kahden pään yli.

20 Tavallisesti kutistuvassa hoikissa on sisäpuolella kuumana sulava yhdiste, joka täyttää kaikki liitoksen välit kun holkki lämmitetään ja kutistetaan. Tuloksena on tavallisesti massiivinen liitos, joka vaatii varovaista käsittelyä ja joka on alttiina vioille, jotka johtuvat 25 jäykkyyseroista kaapelien ja liitosten välillä.

Saksalaisesta patenttijulkaisusta DE 1250026 on tunnettua valmistaa sähkölämmityskaapeleita, joissa säh-köresistanssijohtojen kappaleet on juotettu tai hitsattu kuparijohtokappaleisiin niin, että saadaan jatkuva-30 pituinen lämmityskaapelijohto, jossa on jatkuva eriste-kerros ja muita suojaavia kerroksia ja joka myöhemmässä vaiheessa katkaistaan ennalta määrättyihin lämmityskaa-polpiHen osiin, joissa on "kylmät päät". Mitään käytetyn juotos- tai hitsausprosessin yksityiskohtia ei ole selos-35 tettu ja mitä todennäköisemmin ei selostettua lämmitys-

II

3 72230 kaapelia ole koskaan saatettu käytäntöön. Sähkölämmitys-kaapelien vaihtoehtoisia esimerkkejä on selostettu saksalaisissa patenttijulkaisuissa DE 2520967 ja DE 2041935, ruotsalaisessa patenttijulkaisussa SE 219971 sekä amerik-5 kalaisessa patenttijuokaisussa US 3533432. Selostetut prosessit ovat oleellisesti erilaisia kuin esillä olevassa keksinnössä eivätkä ne ole helposti sovellettavissa automaattisiin tuotantolinjoihin.

Esillä olevan keksinnön päätavoitteena on aikaan-10 saada menetelmä eristetyn johtimen tai johdon automaattiseksi tai puoliautomaattiseksi valmistamiseksisekä voittaa aikaisemmin tunnettujen tekniikoiden ja liitosten haittapuolet.

Esillä olevan keksinnön pääominaisuudet käyvät 15 ilmi mukana seuraavista patenttivaatimuksista.

Esillä olevan keksinnön avulla aikaansaadaan parannettu menetelmä, joka johtaa parempaan ja tehokkaampaan tuotteeseen. Menetelmä itsessään vähentää merkittävästi eristettyjen johtimien tai johtojen ja erityisesti tie-20 tyn lukumäärän kylmän pään omaavien lämmityskaapeleiden valmistuksessa tarvittavaa miestyövoimaa.

Edellä mainitut ja muut keksinnön tavoitteet ja tunnusomaiset piirteet käyvät selvästi ilmi seuraavasta yksityiskohtaisesta selostuksesta mukana seuraaviin pii-25 rustuksiin viitaten koskien menetelmää kylmän pään omaavien lämmityskaapelien valmistamiseksi, missä kuvio 1 esittää kaaviomaisesti lohkokaaviota, joka esittää keksinnön mukaista suoritusmuotoa, ja kuvio 2 esittää kaaviomaisesti edullista liitos-30 laitetta.

Kuviossa 1 on kaaviomaisesti esitetty esillä olevaa keksintöä hyväksi käyttävä valmistuslinja. Yksijohtimisen tai monijohtimisen resistanssijohdon syöttölähde 1 syöttää resistanssijohdon 2 mittaus- ja katkaisulaitteeseen 35 3, josta syötetään ennalta määrätyn pituisia resistanssi- 4 72230 johtoja 4 liitoslaitteeseen 5. Kylmän pään johdon syöttö-lähde 6 syöttää vastaavasti tämän johdon 7 mittaus- ja katkaisulaitteeseen 3, josta syötetään myös ennalta määrätyn pituisia kylmän pään johtoja 9 liitoslaitteeseen 5 5. Resistanssijohtokappaleet 4 ja kylmän pään johtokappa- leet 9 syötetään vuorotellen liitoslaitteeseen 5, kylmän pään johdon kunkin kappaleen pituuden vastatessa kahta kylmää päätä.

Liitosprosessi suoritetaan juottamalla, kuten edem-10 pänä yksityiskohtaisemmin selostetaan. Ideaalisen liitoksen tulisi olla yhtä vahva kuin itse johdon ja siirtymisen yhdestä johdosta toiseen ei tulisi aikaansaada heikkoja kohtia. Lisäksi liitoksen halkaisijan ei tulisi olla missään kohtaa oleellisesti suurempi kuin suuremman 15 johdon halkaisija.

Kun resistanssijohdon kappaleet ja kylmän pään johdon kappaleet on peräkkäisesti liitetty syötetään jatkuva johto 10 eristimen asettimeen 11, jossa eristeaineker-ros suulakepuristetaan (tai kierretään) johdolle. Jos re-20 sistanssijohto ja kylmän pään johto ovat poikkileikkauk- 2 seitaan tai halkaisijaltaan erilaisia, esimerkiksi 1,5 mm kylmässä päässä ja 0,84 mm^ resistanssijohdolla, voi tiettyjä vaikeuksia esiintyä eristeaineen asettimessa 11, erityisesti painesuulakepuristimien yhteydessä. Tämä on-25 gelma on voitettu suunnittelemalla suulake, joka kompensoi äkilliset muutokset puristuspaineessa ja aikaansaa eristetyn yhdistetyn johdon, jolla on ennalta määrätty ulkohalkaisija. Käyttämällä putkitekniikkaa voidaan pu-risteasema helposti sovittaa halkaisijaltaan vaihtelevaan 30 johtoon. On kuitenkin pidettävä edullisena seuraavien prosessien helpottamiseksi, että eristetyllä yhdistetyllä johdolla 12 on vakiohalkaisija.

Niiden ongelmien voittamiseksi tai ainakin pienentämiseksi, jotka esiintyvät eristettäessä yhdistettyä joh-35 toa, jonka poikkileikkaus ja/tai halkaisija muuttuu, voi- 5 72230 daan valita useita ratkaisuja, joko yhdessä tai erikseen: - Siirtyminen yhdestä poikkileikkauksesta/halkaisijasta toiseen voidaan porrastaa tietylle liitospituudelle, esimerkiksi 0,5 cm ... 10 cm tai vielä pitemmälle mat- 5 kalle, - resistanssiseos voidaan valita niin, että resistanssi-johdon halkaisija oleellisesti vastaa kylmän pään johdon halkaisijaa, samalla kun se edelleen antaa määrätyn resistanssin yksikköpituutta kohden, 10 ~ resistanssijohto voi sisältää yhden tai useamman "tur han" säikeen, kuidun tai johtimen halutun halkaisijan aikaansaamiseksi.

Eristysprosessi voidaan tehdä peräkkäisesti liitos-prosessien kanssa esimerkiksi varmistamalla, että johto-15 jen 2 ja 7 syöttö- ja katkaisuprosessin yhdistetty aika sekä liitosaika vastaavat nopeutta, jolla yhdistettyä johtoa syötetään suulakepuristimeen 11. Yhdistetty johto 10 voidaan luonnollisesti vaihtoehtoisesti varastoida keloille ennen sen syöttämistä suulakepuristimeen 11. Eris-20 tetty yhdistetty johto 12 voidaan sen jälkeen syöttää valinnaiseen metallikerroksen asettimeen 13, kuten lyijyn suulakepuristimeen tai lyijynauhan (tai muun metallin tai laminaatin) asettimeen tai punotun metalliverkkosuojuk-sen asettimeen. Metallilla päällystetty eristetty johto 25 14 syötetään ulkoeristekerroksen asettimeen 15 yhdessä valinnaisen maajohdon 16 kanssa, joka saadaan kyseisen johdon syöttölähteestä 17. Jos tarvitaan ylimääräisiä suojaavia kerroksia, kuten armeerausta ja edelleen korroosion suojaa, voidaan kyseiset kerrokset aikaansaada valin-30 naisessa laitteessa 18.

Jatkuvan kaapelin 19 katkaisemiseksi lämmitys-kaapeleiksi, joilla on ennalta määrätyn pituiset kylmät päät, täytyy tavalla tai toisella pystyä ilmaisemaan kahden eri tyyppisen johdon välillä olevat liitokset. Saa-35 tavilla on laite 20, joka pystyy ilmaisemaan liitoksen 6 72230 paikan esimerkiksi ilmaisemalla johdon vastuksen muutoksen. Tarvittaessa voidaan liittää pieni pala magneettista tai magnetoitavaa ainetta kahden johdon väliseen liitokseen asemalla 5 ilmaisun mahdollisuuden lisäämi-5 seksi. Ilmaisulaitteessa 20 tulisi olla myös merkintä- laite, esimerkiKsi musteen asetin, niin että jokainen liitos voidaan merkitä ulkovaippaan. Kyseinen ilmaisu ja merkintä voidaan tehdä myös kahdessa vaiheessa tai kahdesti, ennen ja jälkeen valinnaisen suojan asettimen IS.

10 Ilmaisu ja merkintä voi perustua myös pituuden mittaukseen asemalla 5 ja asemalta 5 saataviin ohjaussignaaleihin laitteen 20 merkintälaitteen ohjaamiseksi.

Merkitty kaapeli 21 voidaan ohjata testilaittee-seen 22 esimerkiksi ulkovaipan testaamiseksi pienten rei-15 kien tai muiden vikojen suhteen. Sähköiset testit voidaan tehdä erillisessä asemassa 23 useiden satojen tai tuhansien metrien pituisen yhdistetyn kaapelin koko pituudelta ennen kuin kaapeli viedään katkaisuaseman 24 ja pakkaus-aseman 25 kautta. Katkaisuasema 24 sisältää laitteen kah-20 den liitoksen ilmaisemiseksi kylmän pään katkaisemiseksi niiden väliltä täydellisten kylmän pään käsittävien lämmi-tyskaapeliyksikköjen aikaansaamiseksi valmiiksi pakkausta varten.

Liitosyksikkö tulee valita niin, että se on sopiva 25 muun valmistuslinjan kanssa ja erityinen juotosprosessi on kehitetty esillä olevaa sähkölämmityskaapelilaitosta varten. Tämä on kaaviomaisesti esitetty kuviossa 2.

Tässä prosessissa juotetaan kaksi johdonpäätä 30, 31 yhteen pienen hoikin 32 avulla, joka poistetaan kun 30 juotos on saatu päätökseen. Hopeajuotosprosessin voidaan katsoa antavan parhaan toimintamuodon. Juote sekä juoksutin voidaan tarvittaessa järjestää ennalta hoikkiin ennen kahden johdonpään asettamista, yhden kummaltakin puolelta. Liitosholkissa voi olla hieman suurempi reikä yhdessä 35 päässä kuin toisessa päässä juotteen ja juoksuttimen aset- 7 72230 tamisen helpottamiseksi ennalta määrättyyn paikkaan hoikin reiässä. Holkki, juote ja johdonpäät kuumennetaan senjälkeen ennalta määrätyn lämmitysjakson aikana liitoksen aikaansaamiseksi, joka on tasainen ja vahva, ja joka 5 ei tarvitse jälkikäsittelyä, kuten viilausta tai hiomista.

Tarpeellinen lämmitys aikaansaadaan liitosalueen suurtaajuuslämmityksellä. Suurtaajuuslämmityslähde 36 on esitetty syöttävän tehoa käämijärjestelyyn 37, jossa on yksi tai useampi käämi. Lisälämmitys voidaan aikaansaada 10 esimerkiksi viemällä sähkövirta liitosalueella olevien johtojen kautta. Tämä on esitetty siten, että teholähde 33 syöttää virtaa läpivienteihin 34, 35. Lisäksi on mahdollista lämmittää hoikkia suoraan tai läheisellä mekaanisella kontaktilla lämmityslaitteeseen 38, 39, joka on 15 erillään tai yhdistettynä yhteen tai useampaan mainittuun lämmityslaitteeseen. Liitosalueen lisälämmitys voidaan aikaansaada myös viemällä virtaa vain kylmän pään kautta. Tämä voidaan tehdä kytkemällä virtageneraattori vasemmanpuoleiseen läpivientiin 34 ja holkit 32/39 korvaavaan kon-20 taktijärjestelyyn.

Lämmitysjärjestelyjen tulisi olla niin järjestetyt ja ohjatut, että aikaansaadaan liitosalueelle lämmitysjak-so, joka alkaa lämpötilan nopealla nousulla. Tämän lämpötilan tulisi olla riittävän korkea juotteen 40 sulatta-25 miseksi, minkä jälkeen tehoa voidaan pienentää samalla pitäen juote sulana ja virtaavana kunnes johdon päät ja päätyosat ovat riittävästi kastuneet. Johtinet/johdot voidaan esijännittää toisiaan vastaan hoikissa juotosprosessin aikana niin, että kun juote tulee pehmeäksi ja 30 sulaa liikkuvat johtimet/johdot toistensa kanssa kontaktiin tai lähelle kontaktia. Johtimien/johtojen liikkuminen kontaktiin tai lähelle kontaktia voidaan ilmaista ja ilma icua voidaan käyttää aikaansaamaan ainakin yhden lammi tyslähteen kytkeytyminen pienemmän energia-annon ta-35 solle. Lämmitysjakso saadaan päätökseen katkaisemalla teho β 72230 niin pian kuin riittävä kastuminen on saavutettu. Käytettäessä johdon kokoja, joissa resistanssi johto on luokkaa 3x0,5 mm ja kylmän pään johto 1,5 mm, kestää lämmitysjakso muutamia sekunteja.

5 Hoikin 32, joka voi olla keraamista tai puolijoh tavaa ainetta kuten hiiltä, tarkoituksena on aikaansaada ja varmistaa johdon päiden täydellinen kohdistuminen lii-tosprosessin aikana ja sen jälkeen. Hoikin tarkoituksena on edelleen auttaa lämmön keskittymistä liitosalueelle.

10 Liitosholkin lämmönvastaanottoa voidaan lisätä päällystämällä se hyvin johtavalla metallilla kuten kuparilla. Edelleen on tärkeää, että holkki on tehty aineesta, joka voidaan helposti murtaa ja poistaa liitoksesta ilman liitoksen vahingoittumista.

15 Lisäksi voidaan järjestää laite liitoksen testaami seksi välittömästi sen valmistuksen jälkeen, liitosaseman hoitaja voi suorittaa tarkastuksen visuaalisesti ja/tai tarkastus voidaan suorittaa sähköisesti erillisessä asemassa asettamalla liitos testausasemalle, jossa testivir-20 ta johdetaan liitoksen läpi. Tämä voidaan tehdä välittömästi ennen liitetyn johtimen syöttämistä suulakepuristimeen 11.

Siinä tapauksessa, että toinen tai molemmat johdot ovat monijohtimista tyyppiä voi olla edullista esikier-25 tää tai esijuottaa monijohtimen päätyosat peräkkäisen lii-tosprosessin helpottamiseksi. Kuten on mainittu voi olla myös käytännöllistä sijoittaa tai juottaa pieni magnetoi-tavaa ainetta oleva metalliholkki toisen tai molemman johdon päälle ennen liittämistä.

30 On selvää, että edellä selostettu ja patenttivaati muksissa määritelty menetelmä voi olla automaattinen ja jatkuva, mutta eri vaiheiden muodostama pitkä valmistus-linja voidaan katkaista tai keskeyttää melkein kohtaa tai kohdissa tahansa niin haluttaessa puoliauto-35 maattisen prosessin aikaansaamiseksi. Automaation aste riippuu saatavilla olevista valmiuksista.

9 72230

Vaikka esillä olevaa keksintöä on edellä selostettu viitaten yksittäisten yksijohtimisten sähkölämmi-tyskaapeleiden jatkuvaan valmistamiseen, on selvää, että selostettua liitosprosessia voidaan käyttää myös minkä 5 tahansa tyyppisen eristetyn johtimen tai johdon jatkuvaan valmistamiseen kun paljas johdin tai johto syötetään keloilta, jotka sisältävät äärellisen pituisia johtimia tai johtoja. Tässä tapauksessa voidaan laitteet 3 ja 3 jättää pois. Laite 20 tulee myös jättää pois tai sitä tulee 10 modifioida.

Tulee edelleen huomata, että keksintöä voidaan käyttää myös valmistettaessa monijohtoja useiden laiteasemien 1-9 avulla, jotka tuottavat kaksi tai, useamman johdon 10, jotka eristetään yhteisessä eristeen asettimessa 11. Kaksi-15 johtoinen sähkölämmityskaapeli voidaan esimerkiksi valmistaa siten.

Claims (6)

10 72230

1. Menetelmä eristetyn johtimen tai johdon jatkuvaksi valmistamiseksi, menetelmän sisältäessä vaiheina 5 johtimen/johdon kappaleiden liittämisen päittäin ja jatkuvan johdon viemisen ainakin yhden eriste- ja suojavaipan asettimen (11, 13, 15, 18) kautta ainakin yhden keskeytymättömän kerroksen aikaansaamiseksi johdon päälle, liitosprosessin sisältäessä vaiheina kahden johdon pään 10 (30, 31) sekä juotteen ja mahdollisesti juoksuttimen asettamisen liitosholkkiin (32), hoikin ja johdon päiden lämmittämisen juotteen sulattamiseksi, johtimien/johtojen puristamisen hoikin sisällä toisiaan kohti juotosprosessin aikana niin, että kun juote tulee pehmeäksi ja sulaa, liik-15 kuvat johtimet/johdot kontaktiin tai lähelle kontaktia toistensa kanssa, ja lopuksi hoikin poistamisen, tunnettu siitä, että liitosprosessin aikana sijoitetaan metallisten lisäkiinnitysleukojen sarja (39) hoikin ympärille, suurjännitelähteen (36, 37) ja mahdollisesti lisä-20 lämmityslaitteen (38) lämmittäessä näitä kiinnitysleukoja (ja hoikkia), ja että johtimien/johtojen liike kontaktiin, tai lähelle kontaktia aiheuttaa ainakin yhden lämmitys-lähteistä kytkeytymisen pienemmälle energiansyöttötasol-le.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että juotosprosessi käsittää hopeajuottamisen.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että poistettava holkki on tehty 30 hiilestä.

4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että liitosholkkiin on aikaansaatu hieman suurempi reikä yhteen päähän kuin toiseen päähän juotteen ja juoksuttimen sijoittamisen helpot- 35 tamiseksi ennalta määrättyyn paikkaan hoikin reiässä. 11 72230

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että aikaansaadun suurtaa-juuslämmityksen lisäksi aikaansaadaan liitosalueen resis-tiivinen lämmitys teholähteen (33) ja läpivientien (34, 5 35) avulla, jotka ovat johtimen/johdon (30, 31) kanssa kontaktissa.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että liitosholkin lämmön-vastaanottoa lisätään päällystämällä se hyvin johtavalla 10 metallilla kuten kuparilla. 72230