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Kabelprufverfahren Bei der Fertigung von Adern für elektrische Kabel
und Leitungen, bei denen auf die Ader oder den Leiter mit Hilfe einer Spritz-oder
Preßvorrichtung die Kunststoffisolierung aufgebracht wird, kommt es darauf an, die
Isolierung frei von Fremdkörpereinschlüsseln zu halten. Solche Fremdkörpereinschlüsse
können-beim Betrieb des Kabels oder der Leitung zu Glimmerseheinungen fuhren und
damit einen Durehschlag an dieser Stelle einleiten. Häufig läßt es sich. nicht vermeiden,
daß bei der Isolierung von Leitern mit einem Kunststoff, beispielsweise mit Polyäthylen,
Fremdkörper mit in die Isolierung gelangen. Es ist daher erforderlich, die Lage
dieser Fremdkörper zu ermitteln und sie zur Vermeidung von Durchschlägen beim Betrieb
des Kabels oder der
Leitung beispielsweise durch Herausschneiden
der Isolierung an der betreffenden Stelle zu entfernen.
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Außerdem ist es wichtig, die zentrische Lage des Leiters in der Isolierung
zu überwachen. Beispielsweise hängt nämlich die Durchschlagsfestigkeit eines Kabels
oder einer Leitung auch von der Exzentrizität des Leiters bezüglich der Leiterisolierung
ab.
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Zur Lösung dieser Aufgaben ist bereits ein lichtogtisches Verfahren
vorgeschlagen worden (Patentanmeldungen s 97 658 IXb/42k, S 98 999 IXb/42k, S 100
260 IXb/42k). Dieses Verfahren kann aber nur für durchsichtige Isolierstoffe wie
Polyäthylen angewendet werden, nicht jedoch für mit mineralischen Füllstoffen wie
Kreide gefüllte Polyvinylchloridmischungen.
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Wird in eine Isolierhülle flüssiges Leitermaterial eingefüllt, wie
es beispielsweise bei der Herstellung von Kabeladern und Leitungen mit einen Leitermaterial
aus Alkali- oder Eidalkalimetall, insbesondere aus Natrium, bekannt ist, dann muß
der Leiter ebenfalls daraufhin überwacht werden, daß er keine Premdkörpereinschlüsse
oder aber Lunker enthält. Denn wie bei allen Gießpozessen können sich auch hiebei
Bunker bilden und Schlacken eingeschlossen werden, die beim Betrieb des Kabels oder
der Leitung zu einer ungleichmäßigen elektrischen Beanspruchung führen. Daher muß
die einsandfreie Füllung der Isolierhülle mit dem Leitermaterial überwacht werden.
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Durch die Erfindung wird ein Verfahren geschaffen, mit dem das Auftreten
der eingangs erwähnten Fehler überwacht werden kann.
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Gemäß der Erfindung wird eine Kabelader senkrecht zu ihrer Achse ait
einer von mindestens einer Quelle ausgehenden Röntgenstrahlung durchstrhalt und
die Intensität dieser durch die Kabelader hindurchgegangenen Strahlung fortlaufend
gemessen. Hiermit werden Fehler, wie sie bei der Isolierung von Leitern mit einem
Kunststoff und bei der Füllung einer Isolierhülle mit einem flüssigen Leiternaterial
auftreten können, auf einfache Weise festgestellt.
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Zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist es günstig,
als Röntgenstrahlung ein möglichst paralleles Röntgenstrahlenbündel zu verwenden.
Dadurch ist ein einfacher Aufbau für eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens
gegeben.
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In Weiterführung des Erfindungsgedankens wird die Kabelader von zlrei
Röntgensträblenbündeln durchstrahlt, die aufeinander senkrecht stehen. Durch das
zweite Röntgenstrahlenfeld wird der größte Teil auch desjenigen Bereiches der Isolierung
erfaßt, der vor oder hinter dem Leitermaterial im Bereich des ersten Strahlenfeldes
liegt. Es ist zweckmäßig, daß diese beiden Strahlenfelder in einem solchen Winkelbereich
eine um die Achse der Ader eines Kabels oder einer Leitung hin- und hergehende Bewegung
ausführen, daß die Isolierung an jeder Stelle des gesamten Querschnittes von solchen
Röntgenstrahlen durchstrahlt wird, die nicht auch den Leiter durchdringen. Auf diese
Weise ist es möglich, jeden Bereich der Isolierung in Leiternähe zu durchstrahlen,
ohne
daß diese Strahlung vorher oder nachher den Leiter selbst durchdringt. Das ist deshalb
von besonderer Bedeutung, weil gerade in Leiternähe im Bereich höherer Feldstärken
Fremdköpereinschlüsse besonders gefährlich sind und zu Durchschlagen führen können.
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In Durchführung der Erfindung erfolgt die Anzeige der Intensität der
durch die Kabelader hindurchgegangenen Röntgenstrahlung durch elektrische Impulse.
Dadurch ist eine gute Möglichkeit zur Auswertung der Messung gegeben. Diese Auswertung
erfolgt in günstiger Weise dadurch, daß die elektrischen Impulse zur Steuerung einer
Vorrichtung dienen, die die Oberfläche der Isolierung der zu prüfenden Kabelader
an der Stelle eines im Leitermaterial oder in der Isolierung ermittelten Fehlere
gennzeichnet.
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An Hand eines Ausführungsbeispieles, das in den Figuren 1 und 2 der
Zeichnung dargestellt ist, sei die Erfindung näher erläutert.
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Die Figuren 3 und 4 zeigen eine vorteilhaft Weiterführung des Erfindungegedankens0
In Fig. 1 wird die in Achsrichtung 12 sich ständig beegende Kabelader 20, die aus
dem Kupferleiter 5 und der Polyvinylchlorid-Isolierung 4 besteht, von dem Röntgenstrahlenbündel
3 fortlaufend durchstrahlt. Die Röntgenstrahlen gehen von der Anode der Röntgenröhre
1 aus, treten dann durch die Lochblende 2, die beispielsweise aus Blei besteht,
und durchstrahlen die Kabelader 20. Anschließend treffen sie auf die um die Achse
7 rotierende
Schlitzscheibe 6, die beispielsweise aus Blei besteht.
Ein Teil dieser Scnlitzscheibe 6 ist in Fig. 2 gestrichelt dargestellt.
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Diejenigen Strahlen, die-durch einen der Schlitze 13 der Scnlitzscheibe
6 hindurchtreten, gelangen durch das Sollerspaltsystem 8 auf den Szintillationskristall
9. Die auf den Ssintillationskristall 9 auftreffende Röntgenstrahlung bewirkt einen
Photonenaustritt, der in dem Vervielfältiger 10 in eine elektrische Größe umgesetzt
und verstärkt wird. Das Sollerspaltsystem m 8, der Szintillationskristall 9 und
der Vervielfacher 10 sind in einer Abschirmung 11 aus beispielsweise Blei angeordnet,
die das Bedienungspersonal vor der Röntgenstrahlung und die Meßeinrichtung vor Streustrahlung
schützt.
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Durch die Anordnung der Lochblende 2 zwischen der Röntgenröhre 1 und
der Sabelader 20 sowie des Sollerspaltsystems 8 vor dem Szintillationskristall 9
wird ein möglichst paralleles Röntgenstrahlenbündel erzeugt. Die Lochblende 2 blendet
von der aus der Röntgenröhre 1 in allen Richtungen ausgehenden Strahlung einen bestimmten
Teil aus. Diese Strahlung durchsetzt die Kabelader 20. Es gelangen dann jedoch nur
diejenigen Strahlen bis zum Szintillationskristall 9, die zueinander parallel verlaufen.
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Dies wird durch das Sollerspaltsystem 8 erreicht. Wie in Fig. 2 dargestellt,
besteht dieses System aus einer Vielzahl nebeneinander angeordneter Spalte 14, deren
Breite klein ist im Verhältnis zu ihrer Tiefe. Wenn in dieses Spaltsystem Strahlen
eindringen, die nicht genau senkrecht zur Spaltfläche verlaufen, so werden sie von
den Metallflächen 15, die die Spalte begrenzen, absorbiert.
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Die Anordnung einer um die Achse 7 rotierenden Schlitzscheibe 6 dient
dazu, eine meßbare Intensitätsänderung der Röntgenstrahlung beim Auftreten einer
elehlerstelle im Leiter 5 oder der Isolierung 4 der zu prüfenden Kabelader zu erhalten.
So wird beispielsweise durch einen Fremdköpereinschlu# in der Isolierung oder dein
Leitermaterial eine Intensitätsänderung der auf den Szintillationskristall 9 auftreffenden
Röntgenstrahlung verursacht. Da die auftretenden Fehler im allgemeinen sehr klein
sind, hat auch die Intensitätsänderung einen sehr kleinen Wert. Eine meßbare Intensitätsänderung
würde bei der Messung der auf den Szintillationskristall 9 auftreffenden Söntgenstrahlung
ohne Verwendung der rotierenden Schlitzscheibe 6 nur scher festzustellen sein.
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Verwendet man jedoch die rotierende Schlitzscheibe 6, so wird aus
der Gesamtstrahlung ständig ein kleiner Teil herausgeschnitten. Wird nun von einem
Schlitz 13 derjenige Strahlungsbereich erfaßt, in dem die in ihrer Intensität durch
einen ehler veränderte Strahlung enthalten ist, so nimmt die Intensitätsänderung
eine meßbare Größe an, weil die Gesamtstrahlung kleiner geworden ist.
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Die rotierende Schlitzscheibe 6. ist mit mehreren Schlitzen 13 versehen,
die so angeordnet sind, daß sie nacheinander vor dem Sollerspaltsystem 8 vorbeilaufen.
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Die einzelnen Spalte 14 sind so angeordnet, daß sie senkrecht zur
Achse der Kabelader 20 verlaufen. Sie können aber auch so angeordnet werden, daß
sie parallel dazu verlaufen.
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In Fig. 3 ist dargestellt, daß bei der Verwendung nur eines Röntgenstrahlenbündels
3 in der Isolierung 4 einer Kabelader 20 Totzonen 16 entstehen, weil diese im Strahlungsschatten
des Leitermaterials 5 liegen, das die Röntgenstrahlung erheblich stärker schwächt
als die Isolierung 4. Um möglichst alle Bereiche der Isolierung von der Röntgenstrahlung
erfassen zu können, ist es zweckmäßig, ein zweites Röntgenatrahlenbündel 17 zu verwenden,
wie es in Fig. 4 dargestellt ist. Dieses steht am günstigsten auf dem ersten Strahlenbündel
senkrecht. Aber auch bei diesem Verfahren bleiben noch Totzonen 19 übrig. Die Durchstrahlung
auch dieser Bereiche ist aber erforderlich, weil gerade in Leiterniihe im Bereich
höherer Feldstärken Fremdkörpereinschlüese besondere gefährlich sind und zu Durchschlägen
führen können. Um auch die Tttsonen 19 erfassen su können, kann man so vorgehen;
daß die beiden aufeinander senkrecht stehenden Rdntgenstrahlenbündel 3 und 17 eine
ul die Achse der Kabelader oder der Leitung 20 hin- und hergehende Bewegung 18 ausführen.
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Für diese Bewegung ist ein Winkelbereich von 900 notwendig und hinreichend.
Die vollständige Durchstrahlung der gesamten Isolierung ist damit gewährleistet.
Die Frequenz der hin- und hergehenden Bewegung der Röntgenstrahlenbündel 3 und 17
beträgt zweckmä#igerweise ein Vielfaches der Folgefrequenz der Schlitze 13 der rotierenden
Schlitzscheibe 6.
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Durch die Aneinanderreihung der drei Medien Luft, Isolierung und Leiterwerkstoff
macht sich der Übergang des parallelen Röntgenstrahlenbündels
an
den Grenzflächen zwischen den einzelnen Medien durch eine sprunghafte Änderung der
Intensität der die Kabelader oder die Leitung durchdringenden Strahlung bemerkbar.
Das gleiche gilt für den Fall, daß in der Kabelader Fremdkörpereinschlüsse vorhanden
sind. Wenn man nun in Durchführung des Erfindungsgedankens der Intensität der die
Kabelader durchdringenden Röntgenstrahlung über den gesamten Querschnitt einen Spannungswert
als Sollwert zuordnet, dann machen sich Fehler in der Isolierung oder dem Leiter
durch eine mehr oder weniger große änderung der Spannung vorn Sollwert an der betreffenden
Stelle bemerkbar. Diese Änderung der Spannung, die beispielsweise als Schatten oder
tuChellung auf dem Leuchtschirm eines Bildwandlers angezeigt wird, kann vom Bedienungspersonal
zur Kennzeichnung der Stelle des festgestellten Fehlers auf der Kabelader oder der
Leitung herangezogen werden.
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In gleicher Weise können die Spannungsänderungen zur Betätigung einer
optischen oder akustischen Signalanlage dienen. Zur Erzielung eines reibungslosen
Fertigungsablaufs empfiehlt es sich jedoch, die durch einen Fehler hervorgerufene
Änderung =der Spannung zur Steuerung einer Kennzeichnungsvorrichtung zu verwenden,
so daß die Feststellung von Fehlern in der Isolierung oder dem Leitermaterial selbsttätig
erfolgt. Eine solche Kennzeichnung kann z.B. durch Auftragen eines Farbfleckes auf
die Kabelader erfolgen. Zweckmäßig ist es, wegen des geringeren Aufwandes hierfür
eine Kerbvorrichtung zu verwenden.
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Man kann aber auch so vorgehen, daß die Intensität der die Kabelader
durchdringenden Röntgenstrahlung mit der Intensität einer
Röntgenstrahlung
gleicher Stärke verglichen wird, die eine von Fehlern freie Kabelader oder Leitung
gleichen Aufbaues durchdrungen hat. So kann das von der die Kabelader durchdringenden
Röntgenstrahlung erzeugte Bild mit dem Bild einet als Vergleichenormal dienenden
fehlelSfreien Kabelader verglichen werden.
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[ie eingangs bereits erwähnt, ist es bei der Herstellung kunststoffisolierter
Käbeladern erforderlich, die Isolierung oder den Leiter auf Fehler, insbesondere
auf Fremdkörpereinschlüsse, zu prüfen. Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gelost.
Das Verfahren gemäß der Erfindung eignet sich daher besonders dazu, eine Kabelader
mit einem -Leitermaterial aus Alkali- oder Erdalkalimetall, insbesondere aus Natrium,
auf Lunker- oder Schlackeneinschlüsse im Leiter zu prüfen. Solche Lunker- oder Schlackeneinschlüsse
können auftreten, wenn bei der Herstellung einer Kabelader mit einem Leitermaterial
aus z.B. Na-trium das flüssige Natrium in eine vorgefertigte Kunststoffhülle aus
z.B. Polyäthylen eingefüllt wird. Das Vorhandensein solcher Fehlerstellen muß festgestellt
werden, weil sie-eine ungleichmä#ige elektrische Beanspruchung der Kabelader bewirken.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung kann auch dazu angewendet werden,
eine Kabelader mit Kunststoffisolierung, insbesondere auf der Basis von Polyvinylchlorid5
auf Einschlüsse von Fremdkörpern oder Hohlräumen in der Isolierung zu prüfen. Solche
Fremdkörpereinschlüsse und Hohlräume, besonders in Leiternähe, können nämlich beim
Betrieb des Kabels' oder der Leitung zu
Glimmerscheinungen führen
und damit einen elektrischen Durchschlag einleiten.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung ist in gleicher Weise dazu geeignet,
eine Kabelader mit Kunststoffisolierung, insbesondere auf der Basis von Polyvinylchlorid,
auf die geometrischen Abmessungen zu prüfen. Da die Dureschlagsfestigkeit einer
Kabelader auch von der gleichmäßigen Dicke der Isolierschicht über den-Umfang abhängt,
ist es wichtig, die zentrische Lage des Leiters in der Isolierung zu kontrollieren.
Dies ist unter Anwendung= des Verfahrens gemäß der Erfindung möglich 11 Ansprüche
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