DE914140C

DE914140C - Method and device for lengthwise covering of electrical conductors with non-vulcanizable plastics

Info

Publication number: DE914140C
Application number: DES1779A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Friedrich Klute; Fritz Wilke
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1950-02-17
Filing date: 1950-02-17
Publication date: 1954-06-28

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Längsbedeckung elektrischer Leiter mit nichtvulkanisierbaren Kunststoffen Die Längsbedeckung elektrischer Leiter, die sich für Gummi weitgehend bewährt hat, macht bei der Verwendung wärmebildsamer, nichtvulkanisierbarer Kunststoffe, beispielsweise auf Basis von Polymerisaten oder Mischpolymerisaten von Vinylchlorid, Schwierigkeiten, die darin bestehen, daß eine feste Haftung durch das Zusammenpressen der Bänder mit den Kaliberwalzen nicht zu erzielen ist. Es wurde bereits erkannt, daß diese Schwierigkeiten nur dadurch beseitigt werden können, daß der Kunststoff im Zeitpunkt des Zusammenpressens vollkommen durchgewärmt ist. Um dies zu erreichen, wurde bereits vorgeschlagen, den Kalander, auf dem die Kunststoffbänder aus dem pulverförmigen Rohstoff erzeugt werden, mit den Kaliberwalzen, auf denen der Kunststoff um die Leiter herumgepreßt wird, zu vereinigen. Dies führt aber zu fabrikatorischen Schwierigkeiten, so daß sich dieses Verfahren bisher nicht hat in die Praxis einführen können. Man ist im Gegenteil dazu übergegangen, zur Isolierung von elektrischen Leitern mit wärmebildsamen, unvulkanisierbaren Kunststoffen auf die unwirtschaftlicheren Strangpressen zurückzugreifen, die außerdem den Nachteil haben, daß eine genaue zentrische Lagerung der Leiter in der Hülle nicht mit Sicherheit zu erzielen ist.Method and device for longitudinally covering electrical conductors with non-vulcanizable plastics The longitudinal covering of electrical conductors that extend Has largely proven itself for rubber, makes it more heat-moldable and non-vulcanizable when used Plastics, for example based on polymers or copolymers of vinyl chloride, difficulties that are due to a firm adhesion the compression of the strips with the caliber rollers cannot be achieved. It was already recognized that these difficulties can only be eliminated by that the plastic is completely warmed through at the time of compression. To achieve this, it has already been proposed to use the calender on which the plastic belts are produced from the powdery raw material, with the caliber rollers on which the plastic is pressed around the ladder to unite. But this leads to manufacturing difficulties, so that this method has not yet been found be able to introduce into practice. On the contrary, they have gone over to isolation of electrical conductors with heat-insulating, unvulcanizable plastics To resort to the less economical extrusion presses, which also has the disadvantage have that an exact central storage of the ladder in the sheath is not with certainty can be achieved.

Zur Beseitigung dieser Schwierigkeiten ist bereits ein Vorschlag bekanntgeworden, der das bewährte Längsbedeckungsverfahren auch für wärmebildsame, unvulkanisierbare Kunststoffe anwendbar machen soll und durch den es auch möglich wird, wärmeempfindliche Kabelseelen mit einem Mantel aus Kunststoffen zu versehen, @da beim Aufbringen im Längsbedeckungsverfahren eine Wärmeschädigung im Gegensatz zum Umpressen auf Strangspritzmaschinen nicht eintreten kann.A proposal has already been made known to eliminate these difficulties, which also uses the tried and tested longitudinal covering process for heat-forming, non-vulcanizable ones The aim is to make plastics applicable and by means of which it is also possible to make them heat-sensitive To provide cable cores with a sheath made of plastic, @da when applying in Longitudinal cover procedure one Thermal damage in contrast to overpressing cannot occur on extrusion machines.

Dieser Vorschlag sieht vor, daß das Anwärmen der Kunststoffbänder auf Schweißtemperatur vor dem Einlaufen in die Kaliberwalzen dielektrisch erfolgt. Die Kunststoffbänder werden demnach unmittelbar vor dem Einlaufen in die Kaliberwalzen zwischen Elektroden hindurchgeführt, die mit Hochfrequenz gespeist werden. Auf diese Weise werden die Bänder durchgehend gleichmäßig auf die erforderliche Temperatur erwärmt.This proposal provides that the heating of the plastic strips takes place dielectrically at welding temperature before entering the caliber rolls. The plastic strips are therefore immediately before entering the caliber rollers passed between electrodes that are fed with high frequency. To this In this way, the belts are uniformly adjusted to the required temperature throughout warmed up.

Es hat sich nun aber gezeigt, daß der Verlustfaktor von Kunststoffen in dem für die Zwecke der Erfindung in Betracht kommenden Frequenzbereich stark temperaturabhängig ist, und zwar mit zunehmender Temperatur stark ansteigt. Das bedingt, daß die Temperaturzunahme des Kunststoffes im Hochfrequenzfeld zunächst nur langsam und später mit zunehmender Temperatur immer rascher vor sich geht, wie das aus Fig. i der Zeichnung zu ersehen ist, die die Temperatur eines Kunststoffes in einem Hochfrequenzfeld in Abhängigkeit der Zeit darstellt. Es wird also für die erste Anwärmung verhältnismäßig viel Zeit und Energie benötigt, wodurch einerseits der Energiebedarf gesteigert und andererseits die Durchlaufgeschwindigkeit herabgesetzt wird.But it has now been shown that the loss factor of plastics strong in the frequency range in question for the purposes of the invention is temperature-dependent, and increases sharply with increasing temperature. That requires that the temperature increase of the plastic in the high-frequency field initially only slowly and later, with increasing temperature, faster and faster, like which can be seen from Fig. i of the drawing, the temperature of a plastic in a high frequency field as a function of time. So it will be for the first heating requires a relatively large amount of time and energy, which on the one hand the energy requirement is increased and, on the other hand, the throughput speed is reduced will.

Gemäß der Erfindung werden deshalb die Kunststoffbänder, bevor sie der 1dochfrequenzelektrode zugeführt werden, bereits bis zu einem gewissen Grade vorgewärmt. Dieses Vorwärmen erfolgt zweckmäßig in bekannten, auf beliebige Weise beheizten Wärmeschränken, in die die Bänder in Form von Wickeln eingebracht und aus denen sie dann abgezogen und den Kaliberwalzen zugeführt werden. Die Temperatur, auf die die Bänder hier vorgewärmt werden, wird zweckmäßig möglichst hoch gewählt, aber nur so hoch, daß eine Wärmeschädigung des Kunststoffes, z. B. durch Verdunstung des Weichmachers, Weiterpolymerisation od. dgl., bzw. ein Weichwerden bzw. Verkleben der Bandlagen des Wickels mit Sicherheit vermieden wird.According to the invention, therefore, the plastic strips before they the high frequency electrode are fed to a certain extent preheated. This preheating is expediently carried out in a known, arbitrary manner heated heating cabinets, in which the tapes are placed in the form of wraps and from which they are then withdrawn and fed to the caliber rollers. The temperature, to which the belts are preheated here is expediently selected as high as possible, but only so high that heat damage to the plastic, e.g. B. by evaporation of the plasticizer, further polymerization or the like, or softening or sticking the tape layers of the roll is avoided with certainty.

Aus diesen Vorwärmesehränkenwerden dann die Kunststoffbänder in vorgewärmtem Zustand den Hochfrequenzelektroden zugeführt, durch die sie dann bis auf die erforderliche Schweißtemperatur kurzzeitig aufgeheizt «-erden. Dieses Aufheizen kann noch dadurch unterstützt werden, daß die Elektroden selbst erhitzt werden und somit auch noch zusätzlich durch Wärmestrahlung oder Wärmeleitung Hitze an die Kunststoffbänder ab-;eben. Die Einrichtung kann dabei so getroffen werden, daß insbesondere die einander -zugekehrten Seiten der beiden Kunststoffbänder, die durch die Kaliberwalzen aufeinandergepreßt werden, beheizt werden, so daß diese Seiten höher erwärmt werden Lls die außenliegenden Seiten der Kunststoff-)änder, die kühler bleiben und damit auch eine iöhere Festigkeit bewahren.The plastic strips are then preheated from these preheating banks State fed to the high-frequency electrodes, through which they then down to the required Welding temperature briefly heated up «-earth. This heating can still be caused by this be supported that the electrodes are heated themselves and thus also additional heat to the plastic straps through thermal radiation or thermal conduction ab-; just. The device can be made so that in particular each other - facing sides of the two plastic strips, which are pressed together by the caliber rollers are heated, so that these sides are heated higher Lls the outer ones Sides of the plastic) edges, which stay cooler and therefore also a higher strength maintain.

Zur Erläuterung der Erfindung sind in der :eichnung einige Ausführungsbeispiele von Vor--ichtungen gemäß der Erfindung dargestellt. In den Figuren sind die zu isolierenden Drähte mit i, die Kunststoffbänder mit 2 und die Kaliberwalzen; mit denen die Kunststoffbänder um die Drähte herumgepreßtwerden, mit 3 bezeichnet.To explain the invention, some exemplary embodiments are shown in the drawing of devices according to the invention. In the figures are those to be isolated Wires with i, the plastic belts with 2 and the caliber rollers; with which the plastic straps around the wires, denoted by 3.

Nach Fig.2 werden die Kunststoffbänder vor dem Einlaufen in die Kaliberwalzen 3 durch plattenförmige Elektrodenpaare ,I hindurchgeführt, durch die sie auf die nötige Temperatur erhitzt werden. Gemäß der Erfindung sind dabei die Bandwickel 8, von denen die Kunststoffbänder 2 abgezogen `-erden, in Wärmeschränke 9 eingesetzt, die auf beliebige Weise beheizt und auf konstanter Temperatur gehalten werden, um die Bänder vor der Behandlung mit.der Hochfrequenz bereits bis zu einer gewissen Temperatur vorzuwärmen. Neben den Bandwickeln 8, von denen die Kunststoffbänder 2 abgezogen werden, sind in den Wärmeschränken 9 weitere Vorratswickel io angedeutet, die auf diese Weise langsam vorgewärmt werden, bevor sie dann an Stelle der abgelaufenen Wickel 8 eingesetzt werden.According to Figure 2, the plastic strips are before entering the caliber rollers 3 passed through plate-shaped electrode pairs, I, through which they are applied to the necessary temperature to be heated. According to the invention are the tape laps 8, from which the plastic strips 2 are peeled off, inserted in heating cabinets 9, which are heated in any way and kept at a constant temperature in order to the ligaments before the treatment with the high frequency already up to a certain level Preheat temperature. In addition to the tape winding 8, of which the plastic tapes 2 are withdrawn, 9 further supply rolls io are indicated in the heating cabinets, which are slowly preheated in this way before they are then in place of the expired Winding 8 are used.

An Stelle der in Fig. 2 angedeuteten Plattenelektroden .l können Elektroden anderer Form vorgesehen werden. In Fig. 3 sind z. B. in bekannter Weise Hochfrequenzelektroden in Form von endlosen Bändern 5 aus leitendem Werkstoff, beispielsweise einem Metallgeflecht oder leitfähig gemachtem Gummi od. dgl., vorgesehen. Diese Hochfrequenzelektroden liegen also hier im Gegensatz zu der Ausführung nach Fig. 2 an den Kunststoffbändern ohne Luftspalt an.Instead of the plate electrodes indicated in FIG. 2, electrodes other form can be provided. In Fig. 3 z. B. high-frequency electrodes in a known manner in the form of endless strips 5 made of conductive material, for example a metal mesh Or made conductive rubber or the like. Provided. These high frequency electrodes are therefore here in contrast to the embodiment according to FIG. 2 on the plastic strips without air gap.

Fig. 4 zeigt ein anderes Beispiel, bei dem die hochfrequenzgespeisten Kondensatoren aus je einer rotierenden Trommelelektrode 6, über die das Kunststoftband 2 geführt wird, und einer diese im entsprechenden Abstand umgebenden hall)kreisförmigen Hohlzylinderschale 7 gebildet «erden. Die Zylinderschale 7 kann dabei gleichachsig oder, wenn abnehmende Feldstärke bei fortschreitender Temperaturzunahme gewünscht wird, exzentrisch zu der Trommelelektrode 6 angeordnet werden. Die Trommelelektroden 6 werden bei unsymmetrischem Generator zweckmäßig auf Erdpotential geschaltet. Statt eines Trommelelektrodenpääres können zur Erzielung größerer Abzugsgeschwindigkeiten auch zwei oder mehr Trommelelektrodenpaare hintereinandergeschaltet werden.Fig. 4 shows another example in which the high frequency fed Capacitors each from a rotating drum electrode 6, over which the Kunststoftband 2 is performed, and a hall) circular surrounding it at a corresponding distance Hollow cylindrical shell 7 formed «earth. The cylindrical shell 7 can be coaxial or, if a decreasing field strength is desired with a progressive increase in temperature will be arranged eccentrically to the drum electrode 6. The drum electrodes 6 are conveniently switched to ground potential in the case of an asymmetrical generator. Instead of a pair of drum electrodes can be used to achieve higher take-off speeds two or more pairs of drum electrodes can also be connected in series.

Man kann weiterhin die Hochfrequenzerwärmung der Kunststoffbänder in bekannter Weise mit anderen Erwärmungsarten, beispielsweise durch Wärmeleitung, Konvektion oder Strahlung, kombinieren. Zu :diesem Zweck können beispielsweise die Elektroden selbst erwärmt werden. So können z. B. bei Fig. 4 die Trommelelektroden 6 beheizt werden, um durch Wärmeleitung die Innenseite der Kunststoffbänder 2 besonders zu erwärmen.You can still use the high-frequency heating of the plastic strips in a known way with other types of heating, for example by conduction, Convection or radiation, combine. For this purpose, for example, the Electrodes themselves are heated. So z. B. in Fig. 4 the drum electrodes 6 are heated to the inside of the plastic strips 2 particularly by conduction to warm up.

Fig. 5 der Zeichnung zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung mit Trommelelektrode, bei dem, um ein eventuelles Ankleben des Kunststoffbandes an den erwärmten Zylinderelektroden nach Fig. 4. zu vermeiden, die Anordnung so getroffen ist, daß durch die beheizte Hohlzylinderschale 7 die Innenseite der Kunststoffbänder 2 durch Strahlung, beispielsweise mit Infrarot, besonders erwärmt wird. Die Erwärmung von Kunststoffbändern durch Infrarotstrahlung zum Zweck der Isolierung von Leitungen ist an sich bekannt.Fig. 5 of the drawing shows another embodiment of a device with drum electrode, in order to prevent the plastic tape from sticking to avoid the heated cylinder electrodes according to Fig. 4, the arrangement as follows is taken that through the heated hollow cylindrical shell 7, the inside of the plastic strips 2 is particularly heated by radiation, for example with infrared. The warming of plastic tapes by means of infrared radiation for the purpose of insulating cables is known per se.

Um Randüberschläge zu vermeiden, müssen bei den nach den Fig. 2 bis 5 dargestellten Elektrodenanordnungen die Isolierstoffbänder etwas breiter vorgesehen werden , als die Elektroden selbst, was auch bereits aus rein bedeckungstechnischen Gründen erforderlich ist. Wegen der im allgemeinen geringen Stärke der Kunststoffbänder kann nur mit entsprechend geringer Spannung gearbeitet werden. Die verhältnismäßig großen Elektrodenoberflächen bei geringem Elektrodenabstand haben zur Folge, daß hohe Kapazitätswerte auftreten. Dies bedingt, daß die zum Schwingkreis gehörige Induktivität dementsprechend klein gewählt werden muß, um die gewünschte hohe Frequenz bzw. kurze Wellenlänge und damit große Energieaufnahme im Werkstoff zu erreichen. Für den Wirkungsgrad des Hochfrequenzgenerators ist aber eine hohe Induktivität und geringe Kapazität in dem für die Zwecke der Erfindung in Frage kommenden Frequenzbereich von etwa 5 bis So m günstiger. Anstatt das Hochfrequenzfeld quer durch die Isolierstoffbänder wirken zu lassen, ist es daher unter Umständen vorzuziehen, mit Längsfeldern zu arbeiten, wobei dann nur kleine Kapazitäten auftreten. Eine entsprechende Elektrodenanordnung ist in Fig.6 dargestellt; der Übersichtlichkeit halber ist dabei nur die Elektrodenanordnung für ein Bedeckungsband 2 gezeigt. Die Elektroden i i sind bei dem dargestellten Beispiel in mehrere, z. B. sieben Einzelpaare unterteilt, die abwechselnd an die beiden Pole des Generators angeschlossen sind, so daß sechs Felder entstehen. Die einzelnen Elektroden können durch aufliegende und mitlaufende, d. h. rotierende Walzen mit metallischer Oberfläche oder auch durch mit Luftspalt angeordnete feststehende schmale Metallstreifen gebildet werden.In order to avoid edge flashovers, in the according to FIGS. 2 to 5 shown electrode arrangements, the insulating strips provided a little wider than the electrodes themselves, which is also a purely technical covering Reasons is required. Because of the generally low strength of plastic straps can only be worked with a correspondingly low voltage. The proportionate large electrode surfaces with a small electrode spacing have the consequence that high capacitance values occur. This requires that the one belonging to the oscillating circuit Inductance must be chosen accordingly small in order to achieve the desired high frequency or short wavelength and thus large energy absorption in the material. However, a high inductance is essential for the efficiency of the high-frequency generator and low capacitance in the frequency range in question for the purposes of the invention from about 5 to 5 m cheaper. Instead of the high-frequency field across the insulating strips It is therefore sometimes preferable to use longitudinal fields work, in which case only small capacities occur. A corresponding electrode arrangement is shown in Figure 6; For the sake of clarity, only the electrode arrangement is shown here for a covering tape 2 is shown. The electrodes i i are in the one shown Example in several, e.g. B. divided into seven individual pairs, which alternate with the both poles of the generator are connected, so that six fields are created. the Individual electrodes can be created by resting and moving, i.e. H. rotating Rollers with a metallic surface or with fixed ones arranged with an air gap narrow metal strips are formed.

Die Schaltung der Elektrodenpaare und die jeweilige Feldrichtung sind in der Figur angedeutet. Beim Bedecken von stärkeren Adern oder Seelen kann es unter Umständen zweckmäßig sein, nur die Teile der Bedeckungsbänder auf der Innenseite auf höhere Temperatur zu bringen, die für die Nahtbildung in Betracht kommen, d. h. die Bänder in Breitenrichtung unterschiedlich zu erwärmen. Dies kann z. B. dadurch erreicht werden, daß die Trommelelektroden nach Fig. 4 keine glatte Manteloberfläche besitzen, sondern mit flachen Rillen entsprechender Breite ähnlich den Bedeckungskaliberwalzen versehen werden. Fig. 7 der Zeichnung zeigt eine entsprechend ausgebildete Trommelelektrode 6, die schmale Ringe 12 mit etwas größerem Durchmesser besitzt, zwischen denen besm Darüberführen der Kunststoffbänder flache Luftspalte 13 entstehen, so daß hier an den an der Nahtbildung nicht beteiligten Stellen der Bänder nur eine niedrigere Temperatur erreicht wird. Der gleiche Erfolg kann auch erzielt werden, wenn man die Bedeckungsbänder, wir in Fig. 8 angedeutet, im Halbkreis um die Kallberwalzen 3 laufen läßt und konzentrisch zu diesem Halbkreis eine hochfrequenzführende Hohlzylinderelektrodenschale 14 anordnet.The circuit of the electrode pairs and the respective field direction are indicated in the figure. When covering stronger veins or souls it can be under In some circumstances it may be appropriate to use only the parts of the cover bands on the inside to bring to a higher temperature, which come into consideration for the seam formation, d. H. to heat the ribbons differently in the width direction. This can e.g. B. thereby can be achieved that the drum electrodes according to FIG. 4 do not have a smooth jacket surface own, but with shallow grooves of corresponding width similar to the cover caliber rollers be provided. Fig. 7 of the drawing shows a correspondingly designed drum electrode 6, which has narrow rings 12 with a slightly larger diameter, between which besm Leading over the plastic strips flat air gaps 13 arise so that here on the areas of the ligaments that are not involved in the formation of the seam are only a lower one Temperature is reached. The same success can also be achieved if one the cover bands, as indicated in Fig. 8, in a semicircle around the Kallber rollers 3 runs and concentric to this semicircle a high-frequency hollow cylindrical electrode shell 14 orders.

Die Erfindung ist aber nicht an die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele gebunden. Form und Anordnung der Elektroden kann im Gegenteil je nach Bedarf davon abweichen. Unter Umständen kann es auch zweckmäßig sein, um ein besseres Verschweißen der beiden Kunststoffbänder durch Verlängerung der Zeit des Zusammenpressens zu erreichen, an Stelle von Kaliberwalzen kalibrierte endlose Bänder vorzusehen, die über zwei Rollen laufen und dazwischen mittels kleiner Andruckrolben an die zu bedeckenden Drähte angepreßt werden.However, the invention is not limited to those shown and described Embodiments bound. The shape and arrangement of the electrodes can on the contrary deviate from it as required. Under certain circumstances it can also be useful to a better welding of the two plastic straps by increasing the time to achieve compression, instead of caliber rolls calibrated endless Provide belts that run over two rollers and in between by means of small pressure rollers be pressed against the wires to be covered.

Claims

PATE NTANSI'RjCIIG: i. A method for the longitudinal covering of electrical conductors with thermoformable, non-vulcanizable plastics, the plastic strips being dielectrically heated before they enter the caliber rolls, characterized in that the plastic strips are first placed in a heating cabinet or the like, from which they are fed to the caliber rolls, to immediately before to be brought to the welding temperature after entering this, be preheated to a temperature at which the individual layers of the tape lap do not stick together.

2. Device for performing the Method according to Claim i, characterized in that the high-frequency electrode pairs each consisting of a cylinder electrode, over which the plastic tape is guided, and one these are formed with an air gap surrounding hollow cylindrical shell.

3. Device according to claim 2, characterized in that the cylinder electrodes have annular grooves in such a way that only the parts of the plastic strips to be welded reach the welding temperature, reach.

4. Apparatus for carrying out the method according to claim i, characterized characterized in that the ribbons in the electrodes are additionally made by heat conduction; radiation or convection are superficially heated.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the additional heating by infrared radiation he follows.

6. Apparatus according to claim 4, characterized in that only the insides of the tapes that are to be welded together also superficially be heated. Attached publications: Swiss patent specification No. 2i7 049; British Patent No. 554 I76.