DE69610348T2

DE69610348T2 - Stützteil für eine elastische Muffe

Info

Publication number: DE69610348T2
Application number: DE69610348T
Authority: DE
Inventors: Francesco Portas; Ubaldo Vallauri
Original assignee: Pirelli Cavi e Sistemi SpA
Current assignee: Prysmian Cavi e Sistemi Energia SRL
Priority date: 1995-03-27
Filing date: 1996-03-22
Publication date: 2001-03-08
Anticipated expiration: 2016-03-23
Also published as: IT1275976B1; CA2172683A1; EP0735639A1; ES2151124T3; NO961215L; NO961215D0; CA2172683C; ITMI950606A1; BR9601475A; US5944929A; MX9601141A; AU5032196A; US5800886A; EP0735639B1; CN1142581A; AU717482B2; JP2007135398A; DE69610348D1; DK0735639T3; AR001438A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Stützteil, um eine elastische Ummantelungsmuffe für längliche zylindrische Elemente, wie elektrische Kabelverbindungen und ähnliches, in einer expandierten Form zu halten, und auf ein Verfahren zur Verwirklichung solch eines Stützteils.
Um längliche Elemente zu ummanteln, wie insbesondere mittel- bis hochspannungs-elektrische Kabelverbindungen, sind elastische Muffen bekannt, die auch als selbst zusammenziehend oder kalt zusammenziehend im Gegensatz zu Muffen von anderen Arten, wie warm zusammenziehenden, bezeichnet werden. Diese Muffen umfassen eine elastische, röhrenförmige Struktur (in der alle wesentlichen funktionalen Elemente umfasst sind, die für die besondere Anwendung nötig sind, zum Beispiel Regelungsschichten für das elektrische Feld, Isolierschichten, und so weiter), die vor der Anwendung in einem gedehnten Zustand gehalten wird, um ihr Aufpassen über das Element, das bedeckt werden soll, zu erlauben, während sie nach der Anwendung elastisch auf eine mehr oder weniger zwangsweise Art auf dem Element aufgepasst ist.
Um die Muffe in einem expandierten Zustand zu halten, wird ein röhrenförmiges Stützteil verwendet, auf das die röhrenförmige elastische Struktur in einem elastisch expandierten Zustand aufgepasst wird. Das Stützteil wird entfernt, wenn die Muffe auf dem Element positioniert ist, das geschützt werden soll, wodurch somit die elastische Kontraktion der Muffe auf dem Element erlaubt wird.
Verschiedene Arten von Stützteilen sind bekannt. Ein insbesonders weit verbreiteter Typ ist derjenige, in dem das röhrenförmige zylindrische Stützteil aus einem Band besteht, das spiralförmig in Seite an Seite liegenden Windungen gewunden ist, die miteinander auf verschiedene Arten verbunden sind. Beispiele dieser Art von Stützteil sind in der GB-A-1292608, US-A-4398944, EP-A-0291203, EP-A-0500216, beschrieben. Das Entfernen des Stützteils geschieht durch den progressiven Abbau des Stützteils, der geschieht, indem das Band gezogen wird, so dass die Windungen progressiv entwunden werden. Natürlich findet das Ziehen von der Innenseite her statt, das heißt das Ende des Bands, das gezogen wird, wird in dem Stützteil geführt, bis es an dem gegenüberliegenden Ende auftaucht. Tatsächlich verhindert das Teil der Muffe, das bereits zusammengedrückt und festgezogen auf dem zylindrischen Element ist, das geschützt werden soll, den Durchgang des Bandes, das abgewunden werden soll.
Das Stützteil wird normalerweise aufgebracht, beginnend von einem Rohr von geeignetem Polymermaterial, das nachfolgend spiralförmig geschnitten wird, so dass das Band definiert wird. Dies ist zum Beispiel der Fall bei den Stützteilen, die in GB-A-1292608 und in EP-A-0291203 beschrieben sind. Als eine Alternative kann das Stützteil vorgesehen werden, indem mit einem Band aus geeignetem Polymermaterial begonnen wird, das spiralförmig gewunden wird und dann lokal geschmolzen wird, um die benachbarten Windungen zu verschweißen. Dies ist zum Beispiel der Fall des Stützteils, das in der US-A-4389440 beschrieben ist.
Die EP-A-0500216 beschreibt einen entfernbaren Kern für eine schrumpfbare röhrenförmige Umkleidung, die eine röhrenförmige Wand umfasst, die eine geschwächte Linie in einer Helixform darin hat. Die röhrenförmige Wand ist aus eine Vielzahl von helixförmig gewickelten, überlappenden, laminierten Schichten aus einem kontinuierlichen Netz geformt, das durch Extrusion erzielt wird. Eine Laminierverbindung zwischen den Schichten des Netzes wird mit der Hilfe einer Druckwalze gebildet, während die helixförmige, geschwächte Linie, mit einer Messerklinge, oder, alternativ, als ein kontinuierliche Kerbe in Längsrichtung in dem Netz während der Extrusion des Netzes oder durch ein Kerbwerkzeug geformt wird.
Ein Stützteil dieser Art muss bestimmte Vorbedingungen haben, um die verlangte Funktion korrekt zu erfüllen.
Als erstes muss die äußere Oberfläche des Stützteils flach und glatt sein, um eine Beschädigung der Muffe zu verhindern. In der Tat könnte während des Aufbewahrens der starke Druck, der durch die Muffe aufgrund elastischer Expansion ausgeübt wird, eine dauerhafte Wiedergabe (das heißt nicht vollständig elastisch wiederherstellbar beim Entfernen des Stützteils, oder wiederherstellbar nur in einer zu langen Zeit für eine korrekte Verwendung der Muffe) auf der inneren Oberfläche der Muffe von irgendwelchen Unregelmäßigkeiten auf der äußeren Oberfläche des Stützteils bewirken.
Dann muss das Stützteil eine radiale Kompressionsfestigkeit haben, die in der Lage ist, dem Druck der Muffe zu widerstehen, selbst für eine lange Zeitdauer bei Aufbewahrungstemperatur, ohne zusammenzufallen. Bei der Anwendung auf elektrischen Kabelverbindungen der Mittel- bis Hochspannung erreicht der Druck, der durch die Muffe ausgeübt wird, Niveaus in der Nähe von 1 MPa.
Insbesondere ist es bekannt, dass der kritische Druck pro Längeneinheit σcr eines kreisförmigen Rings, der gleichmäßigem Druck unterworfen wird, durch
σcr = 3EJ/R³ (1)
gegeben ist, wobei E der Elastizitätsmodul ist, J das Flächenträgheitsmoment und R der Innenradius des Rings (siehe Timoshenko und Gere, "Theory of Elastic Stability", McGraw Hill, zweite Ausgabe, Seite 289 und folgende). In diesem Fall ist das Trägheitsmoment gegeben durch
J = S³/12 (2)
wobei S die Dicke des Rings ist (siehe das oben erwähnte Dokument, Seite 282).
Die Dicke des röhrenförmigen Stützteils wird somit vorgegeben durch die Anforderung, einen ausreichenden Widerstand gegen den externen Druck sicherzustellen, um das Zusammenfallen der Anordnung zu verhindern.
Weiterhin müssen die Zugfestigkeit des Bandes und die Festigkeit, mit der die Windungen zusammen verbunden sind, das Zusammendrücken des Stützteils auf die Weise erlauben, die angegeben wurde, während sie auf jeden Fall verhindern, dass die Zugspannung, die auf das Band aufgebracht wird, das Band reißt anstatt es progressiv abzuwickeln. Dies würde das Entfernen der Muffe verlangen, die gerade aufgebracht wurde, und der Vorgang müsste mit einer neuen Muffe wieder beginnen.
Dies passiert zum Beispiel bei Stützteilen aus homogenem Kunststoffmaterial, bei denen die Windungen durch eine sich spiralförmig windende Blindnut definiert sind, die in einem anfänglich röhrenförmigen Element gefertigt ist, da es kritisch ist, die verbleibende Dicke am Boden der Nut während des Bearbeitens konstant zu halten. Diese verbleibende Dicke muss klein genug sein, so dass sie mit einer Zugkraft reißbar ist, die das Brechen des Bandes nicht bewirkt, ohne jedoch die Nut zu stechen und die Unversehrtheit des Stützteils in Gefahr zu bringen. Eine übermäßige verbleibende Dicke aufgrund von zum Beispiel dimensionalen Fehlern in dem anfänglichen röhrenförmigen Element oder von Unzulänglichkeiten beim Vorgang des Einbringens der Nut könnte lokale Anstiege in der Zugkraft bewirken, die auf das Band aufgebracht werden muss, um es abzuwickeln, und bewirkt möglicherweise ein Brechen.
Wiederum muss das Band die kleinstmögliche Größe haben, um während des Abwickelns in dem Raum zwischen der inneren Oberfläche des Stützteils und der externen Oberfläche des Elements, das geschützt werden soll, durchgeführt zu werden. Die verringerten Abmessungen des Bands sind auch wichtig, um zu ermöglichen, dass die gleiche Muffe auf Elementen verwendet wird, die einen Bereich von Durchmessers aufweisen, der so weit wie möglich ist. In der Tat hängt, wenn eine bestimmte Muffe vorgegeben ist, der minimale Durchmesser des Elements, das geschützt werden soll, exklusiv von der elastischen Kontraktionsfähigkeit der Muffe ab. Der maximale Durchmesser hängt davon ab, wie viel Raum innerhalb des Stützteils verfügbar ist, wenn man in Betracht zieht, dass das Band auch zwischen dem Element, das geschützt werden soll, und der inneren Wand des Stützteils während seines Abwickelns durchgelangen muss.
Schließlich ist es nötig, die Anzahl von Windungen zu begrenzen, um die Abwicklungszeit so weit wie möglich zu verkürzen. In der Tat verlangt das Abwickeln des Bandes, dass das Geradezeihen des Bandes in Intervallen von periodischen Umdrehungen um das Element von dem abgewickelten Band stattfindet. Andernfalls, da der Punkt des Abwickelns des Bandes der Spirale der Windung des Stützteils folgt, würde das abgewickelte Band dazu neigen, das Element immer weiter zu knicken und ein weiteres Abwickeln zu verhindern. Die Anzahl der Umdrehungen, die nötig sind, um das Band vollständig abzuwickeln, ist theoretisch gleich der Anzahl von Wicklungen, obwohl es in der Praxis weniger ist, da normalerweise die Rotation in Richtung auf das Ende des Abwickelns hin überflüssig wird. Eine große Anzahl von Drehungen bringt somit sowohl eine große Länge des Bandes, das abgewickelt werden muss, als auch die Notwendigkeit, eine große Anzahl von Umdrehungen durchzuführen, mit sich.
Es besteht somit das Problem, ein Stützteil der obenstehenden Art vorzusehen, das die oben erwähnten Anforderungen soweit als möglich befriedigt.
Entsprechend bezieht sich die Erfindung in einem ersten Aspekt auf ein Stützteil, um eine elastische Muffe in einem gedehnten Zustand zu halten, um längliche zylindrische Elemente, wie elektrische Kabelverbindungen und ähnliches, zu ummanteln, und umfasst ein Band, das spiralförmig in Seite an Seite liegenden Windungen gewunden ist, so dass es eine zylindrische röhrenförmige Form einnimmt, und Einrichtungen zur gegenseitigen Wechselwirkung zwischen den Windungen, um das Band in einem gewundenen Zustand zu halten, dadurch gekennzeichnet, dass das Band aus einem Material gefertigt ist, das einen hohen Elastizitätsmodul hat und die Wechselwirkungseinrichtungen aus einem davon verschiedenen, reißbaren Material gefertigt sind, um dadurch die Windungen der Spirale auf eine reißbare Weise zu halten.
Ein Verschiedensein des Materials zwischen dem Band und der Einrichtung zur Wechselwirkung erlaubt einen maximalen Grad an Freiheit der Wahl für beide.
Vorzugsweise wird das Band aus einem elastischen Material verwirklicht, das einen Elastizitätsmodul hat, der mindestens 150.000 MPa beträgt, wobei die Einrichtungen zur gegenseitigen Wechselwirkung zwischen den Windungen eine Schicht aus thermoplastischem Ummantelungsmaterial umfassen, auf dem Band, die zwischen benachbarten Windungen wärmeverschweißt sind.
Das thermoplastische Material erlaubt eine einfache Implementierung der Einrichtung zur Wechselwirkung durch Wärmeverschweißen, wobei verifiziert wurde, dass wenn das Bandmaterial einen hohen Elastizitätsmodul hat, der notwendige Widerstand des Stützteils zum Druck der Muffe sichergestellt wird, selbst mit einer verringerten Banddicke. Eine Verringerung der Dicke des Bandes erlaubt es, dass weniger radialer Raum für das Stützteil in Anspruch genommen wird und weniger Raum, der durch das Band während des Abwickelns in Anspruch genommen wird, und verlangt somit weniger Raum zwischen dem Stützteil und der Leitungsabdeckung.
Vorteilhafterweise ist das elastische Material Stahl und vorzugsweise harmonischer Federstahl. Dies ist ein Material, das für den Zweck dank seines hohen Elastizitätsmoduls von näherungsweise 210.000 MPa geeignet ist, das im wesentlichen im Verlauf der Zeit unbeeinträchtigt bleibt und hinsichtlich Anstiegen der Umgebungstemperatur unempfindlich ist. Zusätzlich ist es wirtschaftlich und einfach verfügbar.
Mit solch einem Material führt das Anwenden der Formeln (1) und (2), die oben erwähnt sind, im Fall eines Bandes, das aus einem Riemen gefertigt ist, der eine Dicke von S = 0,5 mm mit einem Windungsradius von R = 25 mm hat, zu einem kritischen Druck von σcr = 0,42 MPa. Für eine Dicke von 0,6 mm ergibt die Berechnung einen kritischen Druck von σcr = 0,72 MPa. Überraschenderweise wurde herausgefunden, dass mit einem Band, das eine Dicke von nur S = 0,3 mm hat, ein Stützteil erzielt wurde, das in der Lage ist, ohne zusammenzufallen, einer elastischen Muffe für elektrische Verbindungen mittlerer Spannung mit gemessenen Drücken von der Größenordnung von 0,7 MPa zu widerstehen.
Vorzugsweise ist das Band in im wesentlichen geraden Zustand in Ruhe, und tendiert nach dem Entfernen der Einrichtung zur gegenseitigen Wechselwirkung zwischen den Windungen dazu, in diesen im wesentlichen geraden Zustand zurückzukehren. Dies erleichtert in großem Maß das Entfernen des Stützteils, da es zur geraden Anordnung des Bandes in dem Stützteil beiträgt, während das Stützteil gezogen wird.
Die Anwendung von dem thermoplastischen Material auf dem Band kann vorteilhafter Weise durch Extrusion mit einer optionalen Zwischenschaltung eines Klebemittels stattfinden. Auf diese Weise wird eine hervorragende Haftung des thermoplastischen Materials zu dem Band auf eine strukturell einfache Weise erzielt.
In einem zweiten Aspekt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung einer Anordnung zur elastischen Ummantelung einer Muffe, um längliche zylindrische Elemente, wie eine elektrische Kabelverbindung und ähnliches, zu bedecken, und umfasst die Schritte:
- Herstellen eines Stützteils durch:
- spiralförmiges Winden eines Bandes, das aus einem Material gefertigt ist, das einen hohen Elastizitätsmodul hat; und
- in Wechselwirkung bringen der Windungen; und
- Aufbringen eines elastischen Rohrs auf das Stützteil in einem in radialer Richtung gedehnten Zustand,
dadurch gekennzeichnet, dass:
- das Band spiralförmig auf einer zylindrischen Achse mit nebeneinander liegenden Windungen gewunden ist, und
- die nebeneinander liegenden Windungen miteinander in Wechselwirkung gebracht werden durch eine Einrichtung einer Wechselwirkung, die mit einem Material hergestellt wird, das reißbar ist und sich von dem Bandmaterial unterscheidet.
Dieses Verfahren erlaubt das Kontrollieren der Wechselwirkung zwischen den Windungen auf eine Weise, die von den Charakteristika des Bandmaterials unabhängig ist.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren auch die Schritte von:
- Vorsehen des Bandes aus einem elastischen Material, das einen Elastizitätsmodul von mindestens 150.000 MPa hat,
- Extrudieren einer Schicht aus thermoplastischem Ummantelungsmaterial auf diesem Band,
- Winden auf der Achse des Bandes, das die Schicht aus extrudiertem Ummantelungsmaterial trägt,
- Erwärmender Ummantelungsschicht bis zur Erweichungsgrenze des thermoplastischen Materials, und
- Aufbringen eines Drucks auf die Ummantelungsschicht vor deren Abkühlung, um ein Wärmeverschweißen der benachbarten Windungen zu erhalten.
Vorzugsweise umfasst der Vorgang auch die Phase des Aufbringens einer Beschichtung von Klebemittel auf das Band vor Extrudieren der Ummantelungsschicht darauf. Dies stellt eine maximale Festigkeit der Bindung der thermoplastischen Ummantelung zu dem Band sicher.
Zusätzliche Charakteristika und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die Beschreibung, die unten von einer bevorzugten Ausführungsform eines Stützteils in Übereinstimmung mit der Erfindung gegeben ist, deutlich, unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen, wobei:
Fig. 1 eine perspektivische Querschnittsansicht eines Stützteils in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei eine elastische Muffe diagrammartig gezeigt ist, die über es aufgepasst ist,
Fig. 2 eine perspektivische Querschnittsansicht von zwei benachbarten Abschnitten des Bandes des Stützteils aus Fig. 1 zeigt, und
Fig. 3 eine diagrammartige perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zum Aufbringen des Stützteils aus Fig. 1 zeigt.
In den Figuren bezeichnet Referenzziffer 1 insgesamt ein Stützteil, um eine elastische Muffe M in einem gedehnten Zustand zu halten, der nur diagrammartig in Fig. 1 angegeben ist. Das Stützteil ist sowohl in Fig. 1, wo es fertiggestellt gezeigt ist, als auch in Fig. 3, wo es während des Herstellens dargestellt ist, mit 1 bezeichnet.
Das Stützteil 1 ist mit einem Band 2 versehen, das spiralförmig in nebeneinander liegenden Windungen 3 gewunden ist, so dass es eine zylindrische röhrenförmige Form einnimmt. Das Band 2 ist mit einer Ummantelungsschicht 5 versehen, die den gesamten Abschnitt des Bandes 2 bedeckt.
Die benachbarten Windungen 3 sind zusammen wärmeverschweißt in Zuordnung zu dem Äußeren des Stützteils 1 entlang einer Schweißlinie 6. In Zuordnung zu dem Inneren des Stützteils 1 sind die benachbarten Windungen 3 gerade enge zusammengebracht, das heißt durch einen Schnitt 7 getrennt.
Das Band 2 hat ein nicht verwundenes Ende 8, das nach innen zurückgefaltet ist in das Stützteil 1 gegenüber einem Ende des Stützteils, und das in einer geraden Linie in dem Stützteil 1 sich erstreckt, bis es von dem gegenüberliegenden Ende davon austritt.
Das Band 2 ist aus einem elastischen Material gefertigt, das einen hohen Elastizitätsmodul hat, der größer als 150.000 MPa ist. Das elastische Material des Bandes 2 ist vorzugsweise Stahl und noch mehr vorzugsweise harmonischer Federstahl. Der Elastizitätsmodul dieses Materials ist näherungsweise 210.000 MPa, was über die Zeit aufrecht erhalten wird, selbst unter strengen Umweltbedingungen, wie Feuchtigkeit und hoher Temperatur.
Dank des Elastizitätsmoduls des Materials kann das Band 2 eine sehr geringe Dicke S haben. Zur Verwendung mit einer elektrischen Kabelverbindung von mittlerer bis hoher Spannung, die die Muffen bedeckt, wird angenommen, dass eine Dicke S von dem Band 2 vorzugsweise zwischen 0,2 mm und 0,8 mm liegt.
Die Ummantelungsschicht 5 ist mit einem thermoplastischen Material versehen, das auf das Band 2 aufgebracht ist, vorzugsweise durch Extrusion und mit einer Dicke von 0,1 mm bis 0,2 mm durch herkömmliche Techniken. Das thermoplastische Material kann aus einer Vielzahl von leicht extrudierbaren Polymermaterialien ausgewählt sein, wie zum Beispiel plastifiziertes Polyvinylchlorid (PVC), hoch oder niedrig dichtes Polyethylen (PE), Polyamide, Ethylen- Vinylacetatpolymere (EVA), Ethylen-Ethylacetatcopolymere (EEA), Ethylbutyoacrylatcopolymere (EBA), Ethyl-Säure- Acrylcopolymere (EAA), und ähnliches.
Die Bindung, die durch Extrusion der oben erwähnten Materialien auf dem Stahl erzielt wird, ist an sich gut, aber kann verbessert werden, indem auf das Band 2 vor der Extrusion eine Schicht von Klebemittelmaterial, wie zum Beispiel ein Klebemittel des sogenannten Instant-Typs, zum Beispiel Cyanacrylic, oder des sogenannten "hot-melt"-Tpys, zum Beispiel mit einer Polyamidbasis oder einer EVA- Copolymerbasis, aufgebracht wird.
Als eine Alternative zum Aufbringen einer Schicht von Klebematerial kann die verlangte Haftung erzielt werden, indem für die Ummantelungsschicht 5 ein Material verwendet wird, das von den Polymeren, die oben angegeben sind, mit einer bestimmten Haftcharakteristik ausgewählt wird. Diese Polymere haben eine Tendenz, auf vielen Oberflächen zu haften, sei es metallisch oder polymerisch, und insbesondere haften sie gut auf Stahl. Zusätzlich sind diese Polymere, trotz ihrer Haftfähigkeit, leicht zu extrudieren.
Beispiele von solchen haftenden Polymeren sind EAA, EVA und Polyamide. Insbesondere wurde ein EAA-Copolymer, das PRIMACOR 3442 von der Dow Chemical Company bezeichnet wird, getestet. Ein anderes EAA-Copolymer wird als NUCREL ARX 48 bezeichnet, von der DuPont Company. Indem ein herkömmlicher Extruder für Polyethylen mit einer Schmelztemperatur zwischen 180º und 280º verwendet wird, wurde eine hervorragende Haftung an dem Stahlband erzielt, ohne das Zwischenschalten von irgendeinem Klebemittel. Die mechanischen und thermischen Charakteristika des EAA sind sehr ähnlich zu denjenigen von Polyethylen niedriger Dichte (PE) und daher sind die Charakteristika des Stützteils und seine Verwirklichung vollständig gleich.
Die Herstellung des Stützteils 1 findet wie folgt statt. Zunächst wird die Ummantelungsschicht 5 auf das Band 2 durch Extrusion aufgebracht. Das ummantelte Band kann direkt zum Herstellen von Stützteilen 1 verwendet werden oder selbst auf Spulen gewunden und aufbewahrt werden. Das Band 1, das mit der Schicht 5 bedeckt ist, wird auf eine Welle 9 gewunden, die sich dreht und axial bewegt, während darauf geachtet wird, dass die Windungen 3, die nacheinander gebildet werden, nebeneinander liegen. Dies wird auf eine bekannte Weise erzielt, indem die Rotationsgeschwindigkeit und die Transversalgeschwindigkeit der Welle 9 geeignet ausgewählt und geregelt werden. Während das Band 2 gewunden wird, werden die Windungen 3, die gerade gebildet worden sind, über ein Erwärmungssystem (das in Fig. 3 diagrammartig als ein Gebläse 10 dargestellt ist) erwärmt und durch eine Geradziehwalze 11 gedrückt. Dies bewirkt das Bilden der Schweißlinien 6 zwischenbenachbarten Windungen 3. Nachdem die gewünschte axiale Länge des Stützteils 1 erreicht ist, wird die Zufuhr des Bandes 2 unterbrochen, das Band 2 wird durch eine Schneidevorrichtung geschnitten (die in Fig. 3 diagrammartig als eine Klinge 12 dargestellt ist), und das Stützteil 1 wird von der Welle 9 gezogen. Das Ende 8 des Bandes 2, das frei bleibt, wird in das Stützteil 1 zurückgefaltet und dazu gebracht, am gegenüberliegenden Ende wieder aufzutauchen.
In der Praxis wurde ein Band 2 aus harmonischem Federstahl mit einer Dicke S von 0,3 mm und einer Breite L von 3 mm verwendet. Für die Ummantelungsschicht 5 wurde Low-Density PE (Polyethylen niedriger Dichte) (RIBLENE MV 10 der Enichem Company) verwendet, das bei 130º auf das Band 2 extrudiert wurde. Vor der Extrusion wurde auf das Band 2 ein cyanacrylisches Klebemittel (LOCTITE 406) aufgebracht. Nachfolgend wurde das ummantelte Band auf eine Welle gewickelt. Während des Windens wurde die äußere Oberfläche auf 150ºC erwärmt und gepresst, so dass ein Wärmeverschweißen der Windungen 3 erzielt wurde.
Es wurde herausgefunden, dass das Stützteil 1, das somit verwirklicht wurde, in der Lage war, einem äußeren radialen Druck von 0,7 MPa zu widerstehen. Das Band 2 war in der Lage, ohne Brechen einer Zugspannung von 300 N zu widerstehen. Zusätzlich ließ beim Trennen der Windungen 3 des Bandes 2 das Reißen des thermoplastischen Materials der Ummantelungsschicht 5 keine gelösten Stücke zurück, die die Funktionalität der Muffe hätten beschädigen können, indem sie zwischen die Muffe und das Element, das geschützt werden sollte, fallen.
Wie es durch die oben gegebene Beschreibung gezeigt ist, erlaubt die vorliegende Erfindung das Erzielen von beträchtlichen Vorteilen im Vergleich zum Stand der Technik.
Zunächst ist der radiale Raum, der durch das Stützteil eingenommen wird, deutlich geringer als derjenige von bekannten Stützteilen, sowie der Raum, der durch das Band während des Abwickelns eingenommen wird, ebenso beträchtlich geringer ist. Dies erlaubt das Verwenden der gleichen Muffe auf Elementen, die einen eher breiten Bereich von Durchmessern haben.
Zusätzlich verhindert die hohe Festigkeit des Bandes vollständig das Risiko des Brechens des Bandes während des Abwickelns. Die Verwendung von verschiedenen Materialien für das Band und die Einrichtung zur Wechselwirkung der Windungen erlaubt die Auswahl von Materialien für das Band, die einen hohen Elastizitätsmodul und eine hohe Zugfestigkeit haben, und für die Einrichtung zur Wechselwirkung Materialien, die einen geringen Reißwiderstand haben, was vollständig die korrekte Arbeitsweise des Stützteils von dem kritischen Wesen der Dimensionen befreit, wie es mit bekannten Stützteilen, die aus homogenen Materialien gefertigt sind, auftreten kann.
Weiterhin neigt die Elastizität des Bandmaterials dazu, das Band in den entspannten Zustand zurückzubringen, sobald es von den Zwängen der Schweißlinien befreit ist, und somit das Zurückziehen von dem gegenüberliegenden Ende der Muffe zu erleichtern, und das Risiko des Knickens um das Element zu reduzieren, das geschützt werden soll.
Es sollte auch bemerkt werden, dass das Band selbst mit möglicherweise scharfen Schneidkanten während des Abwickelns keinen Schaden an der Muffe bewirken kann oder an dem Element, das geschützt werden soll, da es stets durch ein im wesentlichen weiches und nicht schneidendes thermoplastisches Material ummantelt ist.
Schließlich ist das Herstellen eines Stützteils in Übereinstimmung mit der Erfindung sehr einfach. Insbesondere ist es möglich, Stützteile von verschiedenen Durchmessern zu erzielen, indem nur das Band auf Wellen gewunden wird, die verschiedene Durchmesser haben.

BEISPIEL

Zur Verwendung beim Herstellen von elektrischen Leitungen mittlerer Spannung mit einer extrudierten Isolierung variieren die Abmessungen, nach denen in Frankreich verlangt wurde (siehe Tabelle 1 der "Electricité de France" Standards HN 33 S 23) zwischen einem minimalen Durchmesser von 19,9 mm bei der Isolierung des Kabels mit minimalem Querschnitt (50 mm²) und einem maximalen Durchmesser von 44,5 mm auf der äußeren Abdeckung des Kabels mit einer maximalen Leiterquerschnittsfläche (240 mm²).
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wurde ein Stützteil hergestellt mit einem Außendurchmesser von 49 mm und einem Innendurchmesser von näherungsweise 48 mm, das mit einem Stahlband verwirklicht wurde, das eine Dicke von näherungsweise 0,3 mm und eine Breite von 3 mm hat und mit einer Schicht von Polyethylen niedriger Dichte mit einer Dicke von 0,1 mm bis 0,2 mm näherungsweise, wie es oben beschrieben ist, hergestellt wurde, was die Wechselwirkung der gewundenen Bandwindungen sicherstellte.
Über das Stützteil wurde eine elastische Muffe mit einem Innendurchmesser von 14 mm expandiert.
Die Verbindung bestand aus einer Muffe mit einigen Schichten aus EPR-basierenden Verbindungen. Insbesondere war die Verbindung eine Einheit, die aus einem inneren Rohrstück bestand, das von innen nach außen umfasste: eine Feldkontrollschicht, eine Isolierschicht und eine Halbleiterschicht. Weiter nach außen war eine Halbleiterabdeckung, die mit negativer Abweichung aufgepasst war, eine Abschirmung in der Form eines Kupfergeflechts und eine elastische Schutzabdeckung, die auch mit negativer Abweichung auf die vorhergehenden Schichten aufgepasst war, wobei die Seitenkanten zurückgebogen waren, um ein Einbringen der Verbindung auf die Leitungen zu ermöglichen.
Der Grad der Retikulation der Verbindungen, die für die verschiedenen Schichten verwendet wurden, war 95% bis 100% für alle Schichten.
Die Muffe hatte in Ruhe eine Gesamtdicke von näherungsweise 17 mm und einen mittleren Elastizitätsmodul von näherungsweise 1,5 MPa. Die röhrenförmige Stütze hatte eine Länge von 550 mm und die Muffe hatte eine Länge von 450 mm.
Eine Expansion, die auf die Muffe aufgebracht wurde, war 250%, was einem Druck auf dem röhrenförmigen Stützteil von näherungsweise 0,7 MPa entspricht.
Der Innendurchmesser des Stützteils von 48 mm in Kombination mit einem Raum, der durch das Band eingenommen wurde, von näherungsweise 1 mm, erlaubte innerhalb des Stützteils ein Aufpassen der Anordnung über die äußere Abdeckung des Kabels von maximaler zu erwartender Leiterquerschnittsfläche (240 mm²), das einen Durchmesser von 44,5 mm hat.
Die Einheit, die durch die gedehnte Muffe auf dem Stützteil geformt ist, wurde für einen Zeitraum von 6 Wochen bei 65º gehalten, was zwei Jahren Aufbewahrung bei einer Umgebungstemperatur (20º) entspricht. Kein bedeutendes strukturelles Nachgeben oder eine Deformation des röhrenförmigen Stützteils trat während dieses Zeitraums auf.
Nachfolgend wurde das Rohrstück auf eine Kabelverbindung aufgebracht, die eine minimal erwartete Leiterquerschnittsfläche (50 mm²) hatte, gleich einem Isolierdurchmesser von 19,9 mm, indem an dem freien Ende des Bands in Übereinstimmung mit der oben beschriebenen Prozedur gezogen wurde. Die Temperatur zur Zeit des Aufbringens war in der Nähe von 0ºC.
Unter diesen Aufbringzuständen (insbesondere stark aufgrund des elastischen Verhaltens des Muffenmaterials) brachte die Muffe einen Druck von 0,15 MPa wenige Minuten nach dem Entfernen des röhrenförmigen Stützteils auf. Die Verbindung wurde elektrisch 20 Minuten nach dem Aufbringen des Rohrstücks getestet und erwies sich als perfekt funktionierend.
Die oben angegebene Dimensionierung geschah aufgrund der Tatsache, dass mit den Materialien, die verwendet wurden, beobachtet wurde, dass um einen guten Druck (mindestens 0,1 MPa bis 0,2 MPa) auf der Isolierung des kleinsten Kabels im Moment des Zusammenfügens sicherzustellen, müssen zwischen dem inneren Durchmesser der Muffe in Ruhe und dem Außendurchmesser der Kabelisolierung, auf den sie diesen Druck aufbringen muss, eine nominale negative Abweichung von näherungsweise 35% bis 40%, vorgesehen sein muss.
In diesem Fall hatte die Muffe für das Kabel, das eine Querschnittsfläche von 50 mm² hat, einen inneren Durchmesser von 19,9 mm/1,4 mm = 14 mm, was einer nominalen negativen Abweichung von 40% entspricht.
Mit herkömmlichen Stützteilen, die aus homogenem Polymermaterial hergestellt sind, um ein einziges Rohrstück zu verwenden, um den gesamten Bereich von Leitungen zu bedecken, der verlangt ist, wäre es nötig, ein Stützteil mit einem Innendurchmesser zu haben, der größer als 44,5 mm ist, und dazu zusätzlich den Raum, der durch das freie Ende des Bandes eingenommen wird, um die Muffe gedehnt auf ihrem Stützteil auf der Kabelabdeckung zu positionieren, vor Verbinden der Leiter. In der Praxis müsste der Innendurchmesser des Stützteils mindestens 50 mm sein.
Ein Innendurchmesser von 50 mm würde einen Außendurchmesser von mindestens 56 mm mit sich bringen (Dicke der Stützteilwand von näherungsweise 3 mm, ausreichend um dem äußeren Druck, der auf die Muffe aufgebracht wird, zu widerstehen).
Wenn eine Muffe mit einem Innendurchmesser von 14 mm auf ein Stützteil mit einem Außendurchmesser von 56 mm aufgebracht würde, müsste sie 300% gedehnt werden.
Die Erfahrung zeigte, dass es praktisch unmöglich ist, solch eine hohe Expansion aufzubringen und gleichzeitig gute Federeigenschaften zurück sicherzustellen, so dass ein ausreichender Druck aufgebracht wird, selbst im Fall einer minimalen Querschnittsfläche beim Aufbringen oder innerhalb weniger Minuten davon, und insbesondere nach langen Aufbewahrungszeitdauern und mit geringen Liegetemperaturen, zum Beispiel 0ºC bis 5ºC.
Die Experimente, die durch die Anmelderin durchgeführt wurden, zeigten, dass, um ein zufriedenstellendes Ergebnis zu haben, es nötig ist, die Dehnbarkeit der Verbindungen, die verwendet werden, um die verschiedenen Muffenschichten zu bilden, zu ermöglichen und die Rückfederfähigkeit der Verbindungen.
Insbesondere wurde während des Experimentierens, das zu der vorliegenden Erfindung führte, beobachtet, dass die Muffen, die mit den Testmaterialien, die oben beschrieben sind, verwirklicht wurden, mit einem Retikulationsgrad von 95% bis 100% und 300% Expansion unterworfen wurden, ein Reißen der innersten, Feldkontrollschicht aufwiesen, was die beanspruchteste während der Aufbewahrungsdauer war.
Einige Muffen wurden auch verwirklicht, wobei nur die innerste Schicht die größte Dehnung hatte, und das gleiche Material verwendet wurde, aber der Retikulationsgrad geringer gehalten wurde, das heißt von 50% bis 70%. Diese Muffen zeigten kein Reißen während der Aufbewahrungssimulationsdauer (6 Wochen bei 65ºC).
Diese Muffen wurden dann auf die Verbindungen der oben erwähnten Leitungen unter den gleichen Liegebedingungen aufgebracht, die oben beschrieben wurden, bei einer Temperatur von näherungsweise 0ºC.
Unter diesen Bedingungen übten die Muffen beim Liegen keinen annehmbaren Druck auf die Leitungsisolierung aus und glitten darauf, und dieser Zustand von nicht ausreichendem Druck setzte sich für einige Minuten nach der Anwendung fort (10 bis 20 Minuten).
Mit den Muffen, die mit den vorliegenden Materialien realisiert wurden, wird daher angenommen, dass annehmbare Dehnungen für Zwecke des Rückfederns und der Materialfestigkeit in der Größenordnung von 200% bis 250% sein sollten, während höhere Expansionen keine annehmbaren Ergebnisse liefern.
In diesem Fall ist man mit den herkömmlichen Stützteilen dazu gezwungen, mindestens zwei unterschiedliche Muffengrößen zu verwenden, um den Bereich der vorgesehenen Leitungen abzudecken, zum Beispiel eine Muffe mit einem Innendurchmesser von 14 mm, die auf einem Stützteil expandiert ist, das einen Außendurchmesser von 46 mm hat, für Leiterquerschnittsflächen von 50 mm² bis 95 mm², und eine andere Muffe mit einem Innendurchmesser von 17 mm, die auf ein Stützteil expandiert ist, das einen Außendurchmesser von 56 mm hat, für Leiterquerschnittsflächen von 95 mm² bis 240 mm².
Anders ist es mit einem Stützteil in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, das einen Bereich mit hohem Elastizitätsmodul und einer hohen Strukturfestigkeit umfasst, das eine kontinuierliche Spirale bildet, und einen Bereich von Material niedriger Festigkeit, das gestaltet ist, um die Windungen der Spirale in Wechselwirkung in einer reißbaren Weise zu halten, möglich, das Stützteil mit einer dünnen Wand zu dimensionieren, ohne die strukturelle Festigkeit in Gefahr zu bringen, und damit die Begrenzung der Expansion, die auf die Muffe auf gebracht wird, die auf das Stützteil aufzupassen ist, so zu erlauben, dass es möglich ist, eine einzige Muffe zu verwenden, um all die Querschnittsflächen von 50 mm² bis 240 mm² abzudecken, ohne dass die Muffe übermäßigen Expansionswerten widerstehen muss.

Claims

1. Stützteil (1), um eine elastische Muffe (M) in einem expandierten Zustand zu halten, um längliche, zylindrische Elemente, wie elektrische Kabelverbindungen und ähnliches, zu bedecken, umfassend ein Band (2), das spiralförmig in nebeneinander liegenden Windungen (3) gewunden ist, so daß es eine zylindrische, röhrenförmige Form einnimmt, und Einrichtungen zur gegenseitigen Wechselwirkung (6) zwischen den Windungen (3), so daß das Band (2) in einem gewundenen Zustand gehalten wird, gekennzeichnet dadurch, daß das Band (2) aus einem Material gefertigt ist, das einen hohen Elastizitätsmodul hat, und die Wechselwirkungseinrichtungen (6) aus einem verschiedenen, reißbaren Material (5) gefertigt ist, wodurch die Windungen (3) der Spirale auf eine reißbare Weise gehalten werden.

2. Stützteil nach Anspruch 1, wobei das Band (2) aus einem elastischen Material gefertigt ist, das einen Elastizitätsmodul hat, der größer als 150.000 MPa ist.

3. Stützteil nach Anspruch 1, wobei die gegenseitige Wechselwirkungseinrichtung (6) Zwischen den Windungen (3) eine Schicht aus thermoplastischem Ummantelungsmaterial (5) auf dem Band (2) umfaßt und zwischen den benachbarten Windungen (3) wärmeverschweißt ist.

4. Stützteil nach Anspruch 1, wobei das Band (2) aus einem elastischen Material (5) gefertigt ist, daß einen Elastizitätsmodul von mindestens 150.000 MPa hat, und wobei die Einrichtung zur gegenseitigen Wechselwirkung (5) zwischen den Windungen (3) eine Schicht von thermoplastischem Ummantelungsmaterial (5) auf dem Band (2) umfaßt und zwischen benachbarten Windungen (3) wärmeverschweißt ist.

5. Stützteil nach Anspruch 2, wobei das elastische Material Stahl ist.

6. Stützteil nach Anspruch 5, wobei der Stahl ein harmonischer Federstahl ist.

7. Stützteil nach Anspruch 2, wobei das Band (2) im wesentlichen gerade in Ruhe ist und dazu neigt, in diesen im wesentlichen geraden Zustand zurückzukehren, wenn die Einrichtungen zur gegenseitigen Wechselwirkung (5) von zwischen den Windungen (3) entfernt werden.

8. Stützteil nach Anspruch 3, wobei das thermoplastische Material (5) auf dem Band (2) extrudiert wird.

9. Stützteil nach Anspruch 8, wobei das thermoplastische Material (5) ein Polymermaterial ist, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die umfaßt: plastifiziertes Polyvinylchlorid (PVC), Polyethylen niedriger oder hoher Dichte (PE), Polyamide, Ethylen-Vinylacetatcopolymere (EVA), Ethylen-Ethylacetatcopolymere (EEA), Ethyl- Butylacrylatcopolymere (EBA), Ethylsäureacrylcopolymere (EAA) und ähnliches.

10. Stützteil nach Anspruch 9, wobei das Polymermaterial haftende Eigenschaften in Richtung auf das elastische Material des Bandes (2) besitzt.

11. Stützteil nach Anspruch 8 oder 9, wobei zwischen dem Band (2) und der Ummangelungsschicht eine Schicht von Material dazwischen gelegt ist, die haftende Eigenschaften in Richtung auf das elastische Material des Bandes (2) besitzt.

12. Verfahren zur Herstellung einer elastischen Ummantelungs-Rohr-Anordnung, um längliche, zylindrische Elemente, wie elektrische Leitungsverbindungen und ähnliches, zu bedecken, umfassend die Schritte:

- Herstellen eines Stützteils (1) durch:

- spiralförmiges Winden eines Bandes (2), das aus einem Material (2) gefertigt ist, das einen hohen Elastizitätsmodul besitzt; und

- in Wechselwirkung bringen der Windungen (3); und

- Aufbringen eines elastischen Rohrs (M) auf das Stützteil (1) in einem in radialer Richtung gedehnten Zustand,

gekennzeichnet dadurch, daß:

- das Band (2) spiralförmig auf einer zylindrischen Achse (9) mit nebeneinander liegenden Windungen (3) gewunden ist, und

die nebeneinander liegenden Windungen (3) miteinander in Wechselwirkung gebracht werden durch eine Einrichtung einer Wechselwirkung (6), die mit einem Material (5) hergestellt wird, das reißbar ist und sich von dem Bandmaterial (2) unterscheidet.

13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Herstellen des Stützteils (1) die Schritte umfaßt:

- Vorsehen des Bandes (2) aus einem elastischen Material, das einen Elastizitätsmodul von mindestens 150.000 MPa hat,

- Extrudieren auf diesem Band (2) eine Schicht von thermoplastischem Ummantelungsmaterial (5),

- Winden des Bandes (2) auf der Achse (9), wobei auf dem Band die Schicht von extrudierter Ummantelung gelagert ist,

- Heizen der Ummantelungsschicht (5) bis zur Erweichungsgrenze des thermoplastischen Materials, und

- Aufbringen eines Drucks auf die Ummantelungsschicht (5), bevor sie abkühlt, um das Wärmeverschweißen der benachbarten Windungen (3) zu erzielen.

14. Verfahren nach Anspruch 13, umfassend den Schritt des Aufbringens eines Mantels von Haftmittel auf dem Band (2), bevor darauf die Ummantelungsschicht extrudiert wird.

15. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Material des Bandes (2) ein harmonischer Federstahl ist.