Verfahren zur Herstellung von Fernleitungsgebilden für Fernmeldeanlagen. Die Kabeltechnik verwendet in grossem Umfange bandförmige ferromagnetische Werkstoffe, die teils unter dem Kabelmantel als Abschirm- und Belastungsmaterialien, teils über dem Kabelmantel als Induktions schutz gegen starke äussere Felder Verwen dung finden. Je nach dem Anwendungsgebiet werden bei diesen Werkstoffen möglichst hohe Werte entweder der Anfangspermeabi- lität oder der Maximalpermeabilität verlangt.
Beide Eigenschaften sind nun gegen eine mechanische Beanspruchung des Werkstoffes ausserordentlich empfindlich. Da naturgemäss die ferromagnetischen Bänder beim Auf bringen auf das Kabel stark deformiert wer den, besteht seit jeher das Bestreben, den Ein fluss der Deformation, der sich in der Aus bildung innerer Spannungen äussert und hier durch einen Rückgang der Permeabilität nach sich zieht, zu vermindern oder zu beseitigen.
Am einfachsten geschieht dies durch nach- trägliches kurzzeitiges Erwärmen, was bei Krarup-Adern ohne besondere Schwierigkei ten durchführbar ist, da das ierromagne- tische Band auf eine Kupferader gewickelt ist, die einer Wärmebehandlung bei<B>600'</B> bis 700 C ohne weiteres standhält.
Für eine derartige Behandlung von Krarup-Adern ist es auch bereits bekannt geworden, das Er wärmen unter dem Einfluss eines Hochfre- quenzfeldes durchzuführen.
Wesentlich schwieriger wird jedoch die Aufgabe, wenn das ferromagnetische Band als Armierung oder als Abschirmmaterial dienen soll. Als Bewehrungswerkstoff muss das Band nämlich auf eine geteerte Jute unterlage und zum Zwecke der Abschirmung auf eine leicht brennbare papierumhüllte Ka belseele aufgebracht werden. Beide Arten von Unterlagen halten jedoch die zur Beseitigung der innern Spannungen erforderliche Wärme behandlung nicht ohne Beschädigungen aus.
Um diese Schwierigkeiten wenigstens teil weise zu beseitigen, ist bereits ein Verfahren bekannt geworden, wonach die Bewehrungs- bänder unmittelbar vor dem Aufbringen auf das Kabel auf über 600 C erwärmt und dann im heissen Zustand auf eine geteerte Jutepolsterung aufgewickelt werden. Um das Entflammen der Unterlage zu vermeiden, wird diese vor dem Aufbringen des heissen Bandes mit einem wässrigen Kaolin-Aufstrich versehen. Die von dem magnetisierbaren Band zugeführte Wärme bringt dann das Wasser des Aufstriches zum Verdampfen.
Der Dampf seinerseits verhindert das Entflammen der sieh gleichfalls verflüchtigenden Destilla- tionsprodukte des Teers.
Dieses bekannte Verfahren versucht dem nach von vornherein die Entstehung nachtei liger Deformationsspannungen zu verhindern, was seinen Niederschlag darin findet, da.ss eine beachtliche Verbesserung der Maximal permeabilität gegenüber im kalten Zustand aufgewickelten Bändern auf diese Weise er zielt werden kann.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass durch die abschreckende Wirkung des wässrigen Kaolin- Aufstriches erneut innere Spannungen auf treten, die zu einer Permeabilitätsverminde- rung führen. Sollte es demnach gelingen, auch diese Spannungen zu vermeiden oder zu beseitigen, so müsste damit eine weitere Ver besserung der Permeabilitätswerte erhalten werden.
Hier greift nun die Erfindung ein, die sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Fernleitung zsgebilden, z. B. von Fernmelde- kabeln und -Kabelseelen, bezieht. Erfin dungsgemäss -wird hiernach. das in radialer Richtung mit mindestens einem Teil der Ba.ndbewicklung versehene Fernleitungs- gebilde einer Erwärmung mittels eines Hoch frequenzfeldes ausgesetzt.
Die Erwärmung wird zweckmässigerweise auf über<B>600'</B> C durchgeführt. Hierbei kann das Band vor dem Aufwickeln kalt oder warm sein. Durch das neue Verfahren wird ein derart grosser technischer Fortschritt erzielt, dass es, wie Versuche gezeigt haben, sogar möglich ist, Abschirmbänder auf einer papierisolierten Kabelseele thermisch zu behandeln, ohne die :Seele zu zerstören.
Die Erfindung baut auf die folgender, beiden Erkenntnisse auf 1. Wird in ein hochfrequentes elektri sches Feld ein ringförmig aufgewickeltes ferromagnetisches Band gebracht, so werden nur die äussersten Lagen des Ringes auf sehr hohe Temperaturen erhitzt. Die äussern Schichten bilden einen elektromagnetischen Schirm und schützen die untern Lagen vor der zur Erwärmung des Materials führenden Wirbelstrombildung. Dabei ist die Eindring- tiefe des Stromes um so geringer, je höher seine Frequenz ist.
Wird nun noch, wie bei der Kabelarmie- rung, der Bleimantel durch eine wärmeiso lierende Schiebt, beispielsweise aus impräg nierter Jute oder Asbest, vom Bewehrungs- band getrennt, dann ist bei kurzzeitiger Er wärmung mittels eines Hochfrequenzfeldes eine Zerstörung des Mantels unmöglich.
2. Für die thermische Behandlung von papierumhüllten Kabelseelen, auf die Ab schirmbänder aufgewickelt sind, wurde von folgender bekannter Tatsache ausgegangen: Legt man auf ein Blatt Papier eine gut leitende dünne Metallfolie, so kann man auf diese Folie ein sehr heisses Metallstück auf bringen, ohne da.ss das unter der Folie liegende Papier < < ngesengt wird, da. die. Folie die Wärme rasch nach allen Seiten ableitet und gleichmässig verteilt.
In Anwendung dieses Gedankens auf die abgeschirmte Kabelseele kann, um die Seele bei der Erwärmung vor dem Entflammen zu schützen, eine entsprechend der Dicke des Abschirmbandes bemessene Kupferfolie zwi schen Kabelseele und Absehirmband ein gefügt -werden. Es tritt dann lediglich eine Erwärmung des magnetisierbaren Werkstof fes durch die Wirbelstrombildung ein.
Die Kupferfolie leitet bei der kurzen Erhitzungs- dauer, die zur Beseitigung der im Material vorhandenen innern Spannungen. ausreicht, die Wärme so stark ab, dass es zu keiner Ver kokung der Kabelseele kommt. Statt einer Kupferfolie kann selbstverständlich jedes andere gut wärmeleitende Material in dünner Schicht verwendet werden, wie beispielsweise metallisiertes Papier.
In der folgenden Tabelle sind nun für eine Reihe von Materialien die Werte der Maximalpermeabilität angegeben, die bei drei verschiedenen Verfahren erhalten werden. Die Spalte 2 enthält die Werte für magneti- sierbare Bänder, die im kalten Zustand auf gebracht und nicht wärmebehandelt wurden, weil dies, wie eingangs erwähnt, nach dem Aufbringen bisher nicht möglich war. Spalte 3 enthält die ,um"Werte für solches Material, das kurz vor dem Aufwickeln auf eine Tem peratur von 650 bis 700 C erhitzt und in diesem heissem Zustand aufgewickelt wurde. Diesen Werten gegenübergestellt sind die Werte der Spalte 5, die für ein Ausführungs beispiel der Erfindung gelten.
Hierzu war das Material im kalten Zustand aufgewickelt und dann .einer kurzzeitigen Erwärmung auf ebenfalls 650 bis<B>700'</B> C mittels eines- Hoch- frequenzfeldes ausgesetzt worden.
Die durch das Heissaufwickeln gegenüber dem Kaltaufwickeln erhaltene Verbesserung ist in Prozenten in Spalte 4 angegeben, wäh rend Spalte 6 die durch das Verfahren gemäss der Erfindung in Unterspalte a gegenüber den durch Kaltaufwickeln und in Unter spalte b gegenüber den durch Heissaufwickeln erhaltenen Werten erzielte Verbesserung ent hält.
Schliesslich ist aus Spalte 1 die Zu sammensetzung der Legierung zu entnehmen.
EMI0003.0019
1 <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> 4 <SEP> 5 <SEP> 6
<tb> kalt <SEP> auf- <SEP> Verbesserung
<tb> Eisen-Legierung <SEP> mit <SEP> kalt <SEP> auf- <SEP> heiss <SEP> auf- <SEP> Verbesse- <SEP> gewickelt, <SEP> /
<tb> /o <SEP> si <SEP> % <SEP> A1 <SEP> gewickelt <SEP> gewickelt <SEP> rang <SEP> % <SEP> hochfrequent <SEP> a <SEP> <SEP> b
<tb> geglüht
<tb> 0,35 <SEP> 1,06 <SEP> 2910 <SEP> 3860 <SEP> 33 <SEP> 4260 <SEP> 47 <SEP> 11
<tb> 2,31 <SEP> - <SEP> 3200 <SEP> 4120 <SEP> 29 <SEP> 4750 <SEP> 49 <SEP> 16
<tb> - <SEP> 4,0 <SEP> 3600 <SEP> 4320 <SEP> 20 <SEP> 4580 <SEP> 27 <SEP> 6
<tb> 3,0 <SEP> - <SEP> 4100 <SEP> 5380 <SEP> 30 <SEP> 7150 <SEP> 74 <SEP> 33
<tb> 3,0 <SEP> - <SEP> 4000 <SEP> 5380 <SEP> 35 <SEP> 6800 <SEP> 70 <SEP> 26
<tb> 3,
0 <SEP> - <SEP> 4100 <SEP> 5050 <SEP> 24 <SEP> 6000 <SEP> 46 <SEP> 19
<tb> 3,0 <SEP> - <SEP> 4080 <SEP> 5280 <SEP> 30 <SEP> 6230 <SEP> 58 <SEP> 18
<tb> 3,0 <SEP> - <SEP> 4100 <SEP> 5380 <SEP> 31 <SEP> 6550 <SEP> 59 <SEP> 22
<tb> 3,0 <SEP> - <SEP> 4150 <SEP> 5500 <SEP> 32 <SEP> 6500 <SEP> 58 <SEP> 18 Die in der Tabelle angegebenen Werte wurden auf folgende Weise gefunden: Von je 12 m langen Stücken wurde - die Hälfte kalt, die andere Hälfte heiss aufgewickelt.
Es wurden an den kalt aufgewickelten Bändern die Werte der Spalte 2 und an den heiss auf gewickelten Bändern die Werte der Spalte 3 gefunden. Nach der Messung wurden die kalt aufgewickelten Materialien im Ilochfrequenz- feld kurzzeitig geglüht. Die nochmalige Mes sung ergab dann die Werte der Spalte 5.
Es ist aus der Tabelle sofort die grosse Verbesserung der Maximalpermeabilität er- sichtlich, die durch das Verfahren gemäss der Erfindung erzielt wird, und die im Durch schnitt gegenüber dem Kaltaufbringen 54% und gegenüber dem Heissaufbringen 19 % be trägt. Durch das bekannte Heissaufwickeln konnten gegen das Kaltaufwickeln im Durch schnitt aber nur<B>29%</B> Verbesserung erzielt werden.
Diese Verbesserung erklärt sich aus der Beseitigung der durch das Aufwickeln in das Material hineingebrachten innern Spannungen, wobei die für diese Beseitigung erforderliche Nachglühung erstmalig dadurch ermöglicht wird, dass hierzu ein Hoch frequenzfeld verwendet wird.
Weiterhin lässt sich das neue Verfahren nicht nur auf solche Kabel bezw. Kabelseelen anwenden, auf die die Bänder im kalten Zu stand aufgewickelt wurden, sondern die Hochfrequenzfeldbehandlung kann mit Vor teil auch dann angewendet werden, wenn die Bänder im warmen Zustand, vorzugsweise bei Temperaturen zwischen 500 und<B>800</B> C, auf gewickelt wurden.
Das neue Verfahren brachte beispiels weise folgende Ergebnissee mit sich. Ein Eisen-Silizium-Band mit '2,64% Silizium wurde zunächst im kalten Zustand auf ein Kabel aufgewickelt. Die Messung ergab eine Maximalpermeabilität von 4000. Wurde dem gegenüber auf ein gleiches Kabelstück ein gleiches Band im warmen Zustand von etwa <B>600'</B> C aufgebracht, so wurde eine Maximal- perrneabilität von 5160 gemessen.
Das warme Aufwickeln des Bandes brachte also eine Verbesserung von etwa 29 % mit sich. \Vurde nun dieses Kabelstück mit dem warmauf gebrachten Band einer kurzzeitigen Erwär mung mittels eines Hochfrequenzfeldes aus gesetzt, so konnte eine Maximalpermeabilität von<B>6110</B> festgestellt werden. Das bedeutet. also gegenüber dem bekannten Verfahren des Warmaufbringens eine Verbesserung von 19 % und gegenüber dem Aufbringen im kal ten Zustand eine Erhöhung um 52/1o.
Das neue Verfahren kann ausserdem auch mit Vorteil so angewendet werden, dass an sich spröde Materialien, wie Eisen-Silizium- oder Eisen-Aluminium-Legierungen, auf eine Temperatur von nur 200 bis<B>300,</B> C vor gewärmt und in diesem Zustand auf das Ka bel bezw. auf die Kabelseele aufgewickelt werden. Mit Rücksicht auf die infolge der Erwärmung verringerte Sprödigkeit lässt sieh der Werkstoff dann vom mechanischen Stand punkt aus wesentlich leichter aufwickeln.
Das für die beschriebenen Versuche ver wendete Material war mit einem Walzgrad von 60 bis<B>7090'</B> kaltverformt worden. Es ist selbstverständlich, dass sich die Permeabilität Wie Versuehe gezeigt haben, ist das Ver fahren gemäss der Erfindung nicht. nur mit Vorteil auf die als Beispiele gebrachten Le gierungen anwendbar, sondern kann mit glei chem Vorteil auch bei andern für die Be wehrung bez\%-. die Abschirmung von Kabeln geeigneten ferromagnetischen Werkstoffen angewendet werden.
Bei dem Versuch, die beschriebenen Ver fahren auch auf mehrlagige Bewicklungen anzuwenden, hat sich nun herausgestellt, dass in dem Fall, wo zur Erzeugung der Hoch frequenz ein Röhrensender benutzt wurde. die obere Lage rascher und stärker erwärmt wurde als die untere. Dies liegt daran, dass die obere Lage einen elektromagnetischen Schirm bildet und die untere Lage vor der zur Erwärmung des Materials führenden Wir belstrombildung schützt.
Dieses Ergebnis ist naturgemäss un erwünscht, und es ist daher erstrebenswert, für eine möglichst gleichmässige Erwärmung sowohl der untern, als aiieh der obern Lage zu sorgen. Das kann dadurch erreicht werden, dass die Erwärmung mittels eines Hoch frequenzfeldes bei melirlagigen Bewicklungen derart durchgeführt wird, dass sie jeweils im Anschluss an das Aufbringen einer einzelnen Lage vorgenommen wird.
Der folgende Ver such bestätigt dies: Es wurden zwei Kabel enden von etwa 3 in Länge mit einer ein fachen Eisenbewehrung versehen, und zwar das eine mit hochgeglühtem unlegiertem Ei sen und das andere mit einem 3,2%i--en Sili- ziumeisen. Jedes Kabel wurde durch die Hochfrequenzspule eines Röhrensenders ge zogen, die aus einem von Kühlwasser durch- flossenen Kupferrohr bestand.
Das Beweh- rungseisen glühte hierbei sehr gleichmässig auf, ohne dass der darunterliegende Blei mantel im geringsten verletzt wurde. Dann wurde die zweite Lage des Bewehrungsban- des aufgebracht und die so erhaltenen doppel- lab gen Kabelenden wurden nochmals durch die Hochfrequenzspule des Röhrensenders ge zogen. Auf diese Weise konnte erreicht wer den, dass beide Lagen Bewehrungsband gleichmässig rasch und stark geglüht wurden.
Eine einfache Anordnung zur Durchfüh rung dieses Verfahrens kann darin bestehen, dass in die Armiermaschine nicht nur eine, sondern vielmehr zwei Hochfrequenzspulen eingebaut sind, die zweckmässig von einem ihnen gemeinsamen Röhrensender gespeist werden.
In der Armiermaschine wird also zu nächst eine Lage Bewehrungsband aufge bracht, das Kabel wird dann durch die erste Spule geführt; im Anschluss hieran wird die zweite Lage aufgesponnen und abschliessend das Kabel durch die zweite Spule gezogen. Bei der Durchführung des beschriebenen Verfahrens wurde auch geprüft, ob zur Er zeugung der Hochfrequenz neben einem Röhrensender auch ein Maschinensender ge eignet sei.
Hierzu wurde .ein Kabelende, das mit zwei Lagen Silizium-Bandeisen bewickelt war, durch die Hochfrequenzspule eines 10 kHz-Maschinensenders geführt. Dabei zeigte sich in gleicher Weise, wie es oben für die Benutzung eines Röhrensenders beschrie ben ist, dass die untere Lage nicht zum Glühen gebracht werden konnte. Auch bei einem zweimaligen Durchziehen des Kabels durch die Spule konnte ein Glühen der untern Lage nicht festgestellt werden. Es sollte nun das Verfahren der Einzelglühung jeder Lage angewendet werden.
Es wurde hierzu zu nächst nur eine einzige Lage Bewehrungs- band aufgebracht, die dann in der Hoch frequenzspule eines Maschinensenders ge glüht werden sollte.
Diese Glühung war je doch nicht durchführbar, da der unter dem Bewehrungsband befindliche Bleimantel schon schmolz, bevor das Band zu glühen anfing. Hieraus folgt, dass für die Erzeugung der Hochfrequenz ein Sender mit der für Ma schinensender erreichbaren Frequenz weniger geeignet ist und daher zweckmässig ein Röhrensender Anwendung finden soll.