DE1690098A1

DE1690098A1 - Kabelpruefverfahren

Info

Publication number: DE1690098A1
Application number: DE19671690098
Authority: DE
Inventors: Jost Dipl-Phys Lemmerich
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1967-11-29
Filing date: 1967-11-29
Publication date: 1971-04-15

Description

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.
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.
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.
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.
Durch die Erfindung wird ein Verfahren geschaffen, mit dem das Auftreten der eingangs erwähnten Fehler überwacht werden kann.
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.
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.
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.
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.
An Hand eines Ausführungsbeispieles, das in den Figuren 1 und 2 der Zeichnung dargestellt ist, sei die Erfindung näher erläutert.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Die rotierende Schlitzscheibe 6. ist mit mehreren Schlitzen 13 versehen, die so angeordnet sind, daß sie nacheinander vor dem Sollerspaltsystem 8 vorbeilaufen.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
[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.
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.
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 4 Figuren

Claims

Patentansprüche 1 Verfahren zur Überwachung der Fertigung kunststoffisolierter Adern für elektrische Kabel und Leitungen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kabelader senkrecht zu ihrer Achse mit einer von mindestens einer Quelle ausgehenden Röntgenstrahlung durchstrahlt ird und daß die Intensität dieser durch die Kabelader hinaurchgegangenen Strahlung fortlaufend gemessenird.
2. Veifahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Röntgenstrahlung ein möglichst paralleles Röntgenstrahlenbündel verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kabelader von zwei Röntgenstrahlenbündeln durchstrahlt wird, die aufeinander senkrecht stehen.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Röntgenstrahlenbündel 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.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensität der Röntgenstrahlung durch elektrische Impulse angezeigt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Impulse zur Steuerung einer Vorrichtung dienen, die die Oberfläche der Isolierung der zu prüfenden Kabeladern an der Stelle eines im Leitermaterial oder in der Isolierung ermittelten Fehlers kennzeichnet.
:7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kennzeichnung der Isolierung eine Kerbvorrichtung dient, mit deren Hilfe in die Oberfläche der Isolierung eine Kerbe eingedrückt wird.
8. Awendung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7 zur Prüfung von Kabeladern, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kabelader mit einem Leitermaterial aus Alkali- oder Erdalkalimetall, insbesondere aus Natrium, auf Lunke=--. oder Schlackeneinschlüsse im Leiter geprüft wird.
9. Anwendung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7 zur Prüfung von Kabeladern, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kabelader mit Kunststoffisolierung, insbesondere auf der Basis von Polyvinylchlorid, auf Einschlüsee von l ? remdkörpern oder Hohlräumen in der Isolierung geprüft wird.
10. Anwendung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7 zur Prüfung von Kabeladern, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kabelader mit Kunststoffisolierung, insbesondere auf der Basis von Polyvinylchlorid, auf die geometrischen Abmessungen geprüft wird. i1. Anordnung zur Durc-hführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Strahlungsquelle und der Kabelader eine Lochblende, zwischen der Kabelader und dem Strahlungsempfänger ein Sollerspaltsystem und zwischen der Kabelader und dem Sollerspaltsystem eine rotierende Scnlitzscheibe angeordnet sind.

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