DE2239289A1 - Verfahren zum kontinuierlichen vulkanisieren oder vernetzen der umhuellung von langgestrecktem metallischem gut - Google Patents

Description

• Verfahren zum kontinuierlichen Vulkanisieren oder Vernetzen der Umhüllung von langgestrecktem metallischem Gut Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Vulkanisieren oder Vernetzen der aus Natur- oder Synthesekautschuk oder Kunststoff bestehenden Umhüllung von langgestrecktem metallischem Gut, wie elektrische Kabel, Leitungen oder dergleichen. Bei diesem Verfahren wird die Umhüllung mittels einer Spritzmaschine beispielsweise auf den metallischen Leiter eines elektrischen Kabels aufgebracht und anschließend in einer nachgeschalteten Vulkaniesierstrecke vorzugsweise unter Dampf erwärmt.
• Als Heizeinrichtung für mit Gummi oder dergleichen ummanteltes langgestrecktes Gut sind sogenannte Kettenlinien-CV-Anlagen bekannt und im Einsatz, bei denen das ummantelte Gut, beispielsweise elektrische Kabel oder Leitungen, unmittelbar nach dem Aufbringen der Isolierung, beispielsweise in einem Extruder, in Form einer Kettenlinie im wesentlichen frei hängend und anschließend vorzugsweise in einer Geraden geführt wird. Die Länge der Kettenlinien-Zone sowie deren Krümmung richten sich nach der noch zulässigen mechanischen Spannung, mit der das langgestreckte Gut durch das Rohr geführt wird. Die Länge der Kettenlinien-Zone ist außerdem durch das Deformationsverhalten der jeweiligen Mischung mitbestimmt, während für die Länge der geraden Zone die Vulkanisationszeit, die nach der Auflage im Rohr noch erforderlich ist, maßgebend wird. Die freie Führung des strangförmigen Gutes erfolgt in der Kegel im ersten Drittel des z.B. mit Heißdampf beaufschlagten Rohres, während danach zur Ausheizung und zur Kühlung das strangförmige Gut im Rohr aufliegt.
• Solche sogenannten CV-Anlagen gibt es in horizontaler, vertikaler oder kettenlinienförmiger Anordnung, wobei als Übertragungsmedium für die Wärme Wasserdampf, Gase oder auch Flüssigkeiten bei hohem, mittlerem Druck oder auch überhaupt drucklos (Salzbad) verwendet werden. Für Hochspannungskabel, deren Umhüllung beispielsweise aus einem vernetzten Polyäthylen hergestellt ist, scheiden drucklose Übertragungsmedien mn vornherein aus, da die gegebenenfalls bei der Vulkanisation entstehenden Gase zu Hohlräumen in der Isolierung führen können.
• Der sehr wirtschaftliche Einsatz von mit Dampf betriebenen horizontalen CV-Anlagen ist nur begrenzt möglich, weil ein Durchhängen und Schleifen des Kabels nur durch sehr starkes Spannen vermieden werden kann. Auch bei den CV-Anlagen in Kettenlinienform sind der Vernetzung sehr hoher Leiterquerschnitte und Isolierwandstärken, wie sie beispielsweise für Hochspannungskabel gefordert werden, Grenzen gesetzt, so daß man gezwungen ist, zu sogenannten Turmanlagen mit vertikaler Anordnung des Vulkanisationsrohres überzugehen.
• Die Kosten für eine solche Turmanlage sind jedoch sehr aufwendig, wobei als weiterer Nachteil hinzukommt, daß die Fertigungsgeschwindigkeit wesentlich unter der von horizontal angeordneten Anlagen liegt.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kontinuierliches Vulkanisieren oder Vernetzen beispielsweise auch von schweren dickwandigen Hochspannungskabeln mit für ein rationelle Fertigung annehmbaren Fertigungsgeschwindigkeiten durchzuführen.
• Diese Aufgabe wird bei der. -Vu-lkanisierung oder Vernetzung von mit Natur- oder Synthesekautschuk oder auch Kunststoff umhüllte ianggestrecktem Gut gemäß der Erfindung dadurch gelost, daß das langgestreckte umhüllte Gut während der Erwärmwig auf die Vulkanisationsz oder Vernetzungstemperatur auf einer- im Bereich der Vulkanisierstrecke angeordneten Flüssigkeit schwimmt.
• Auf diese Weise wird auch bei dickwandisgexl Umhüllungen mit Sicherheit eine Beschädigung der Oberfläche vermieden, wenn das Gut durch die Vulkanisierstrecke befördert wird. Desgleichen ist es nicht mehr erforderlich, wie bei Kettenlinienanlagen üblich, genau vorberechnete Zugspannungen aufzuwenden und entsprechende Einrichtungen zur Steuerung der Zugspannung und dergleichen einzusetzen, die preislich sehr ins Gewicht fallen.
• In Durchführung der Erfindung hat es sich als zweckmäßig erwiesen, als Flüssigkeit z.B. niedrigschmelzende etalll#egierungen, beispielsweise auf das Basis Zinn-Blei-Legierungen, mit oder ohne Zusätzen einzusetzen. Vorteilhaft kann es aber auch-sein, anstelle der niedrigschmelzenden Netallegierungen Salzschmelzen,oder organische Flüssigkeiten, wie Diphenyl und Silikonöl zu verwenden. Bei Verwendung solcher Flüssigkeiten, die ein Schwimmen des umhüllten Stranges gewährleisten, liegt die optimale Eintauchtiefe des umhüllten Gutes zwischen 1/3 und 1/2 der Kabeloberfläche. Am Ende der Vulkanisierstrecke kann das Kabel leicht in die Kühlstrecke, über eine Rolle leicht angehoben, überführt werden, ohne daß es zu Verformungen der gegebenenfalls auch sehr dickwandigen Umhüllung kommt.
• Die Erfindung sei an Hand des in der Figur dargestellten Verfahrens zur Herstellung eines polyäthylenisolierten Hochspannungskabels näher erläutert.
• Zur Herstellung dient, wie aus der Figur ersichtlich, eine sogenannte CV-Anlage, die aus einem Abzug 1 für das zu ummantelnde langgestreckte Gut 2, einer Spritzvorrichtung 3 und einem unmittelbar mit der Spritzeinrichtung 3 verbundenen sogenannten Teleskoprohr 4 besteht, das den Übergang zur eigentlichen Heizzone 5, beispielsweise aus einem leicht gekrümmten Rohr bildet. Das Teleskoprohr 4 gestattet es, die Umhüllung des langgestreckten Gutes 2 mittels der Spritzeinrichtung 3 unmittelbar im Heizraum vorzunehmen, so daß der Spritzkopf mit seinen Werkzeugen gleichzeitig als Abdichtung der Druckheizzone dient. Damit sind die Schwierigkeiten vermieden, die sich bei der Kabeleinfuhrung wegen der leichten Deformierbarkeit des unvulkanisierten oder unvernetzten Werkstoffes ergeben. Wird, wie hier vorgesehen, die Umhüllung im Druckraum 6 vulkanisiert, der z.B. mit Wasserdampf oder Stickstoff mit einer Tesperatur von ca. 210°C gefüllt ist, dann dient das am Extrudierwerkzeug ausfließende Material gleichzeitig als Abdichtung an der Einlaufseite zwischen dem Innen- und dem Außendruck. Mit 7 ist eine Umlenkrolle zum leichten Anheben des aus der Heizzone austretenden ummantelten Stanges bezeichnet, die gleichzeitig zur Einführung des Strander ges in die mit Heizzone zusammenhängenden Kühlzone 8 dient.
• Zur Kühlung dient die bei Hochspannungskabeln zweckmäßg unter Druck stehende Wasserfüllung 9.
• Der Arbeitsablauf bei der dargestellten Anlage geht im wesentlichen so vor sich, daß das langgestreckte metallische Gut 2, beispielsweise die Kabelseele eines elektrischen Kabels oder der Leiter einer elektrischen Leitung, von einem beliebigen, nicht dargestellten Vorrat abgezogen und der Spritzvorrichtung 3 zugeführt wird. In dieser Spritzvorrichtung wird die Umhüllung, beispielsweise aus einem Natur- oder Synthesekautschuk oder auch aus einem geeigneten thermoplastischen Kunststoff wie beispielsweise Polyäthylen, aufgebracht und anschließend das so ummantelte Gut über das Teleskoprohr 4 der Heizzone 5 zugeführt, wo es durch Wasserdampfeinwirkung oder Gase unter Druck bei erhöhten Temperaturen vulkanisiert bzw. vernetzt wird. Um sicherzustellen, daß auch höhere Wanddicken über den gesamten Querschnitt durchvulkanisiert bzw.
• durchvernetzt werden und andererseits auch eventuelle Berührung mit dem Führungsrohr der Heizzone 5 Beschädigungen der Oberfläche mit Sicherheit vermieden werden, ist das leicht gekrümmte Rohr der Heizzone 5 derart mit einer Flüssigkeit 10 gefüllt, dad das zu vulkani ierende Gut innerhalb der Heizzone schwimmend geführt ist. Die Eintauchtiefe des Kabels liegt dabei optimal zwischen 1/3 und 1/2 der Kabeloberfläche. Diese Anordnung einer Flüssigkeit in der Heizzone 5 zum Tragen des zu vulkanisierenden Gutes bringt es mit sich, daß das Kabel berührungslos innerhalb der Heizzone geführt und mit nur geringen Kräften über die Umlenkung 7 geführt werden kann, so daß ohn#e Beschädigung der Umhüllung die Durchvulkanisierung und abschließende Abkühlung möglich ist.
• Je nach den gegebenen Erfordernissen, beispielsweise der Dicke oder dem Werkstoff der Umhüllung, können für das gemäß der Erfindung vorgeschlagene Verfahren die unterschiedlichten Flüssigkeiten verwendet werden. Als besonders vorteilhaft haben sich z.B. niedrigschmelzende Metallegierungen erwiesen, beispielsweise eine eutektische Zinn-Blei-Legierung mit 62 % Sn und 38 % Pb und einem Schmelzpunkt von ca.
• 184 C. Aber auch andere niedrigschmelzende Legierungen, beispielsweise solche, die neben der Zinn- und Bleikomponente noch Wismuth und Kadmium beinhalten und als Wood-Metall bekannt sind, können für die Zwecke der Erfindung eingesetzt werden. Neben solchen Legierungen sind aber beispielsweise auch Salzschmelzen geeignet, sowie organische Flüssigkeiten, wie beispielsweise Diphenyl und Silikonöle. Als besonders vorteilhaft hat sich eine Salzschmelze der folgenden Zusammensetzung erwiesen: 53 % KNO (Kalißumnitrat) 3 40 % NaNO2 (Natriumnitrit) 7 % NaNO3 (Natriumnitrat) mit einem spez. Gewicht von 1.93 und einem Schmelzpunkt von 141°C.
• Unabhängig von der gewählten Flüssigkeit kommt es darauf an, daß unabhängig von der Wanddicke der Umhüllung ein praktisch berührungslose Führung in der Heizzone ermöglicht ist, die Beschädigungen der bei der Erwärmung empfindlichen Umhüllung ausschließt. Die Verweilzeit innerhalb der Heizzone braucht deshalb mit Rücksicht auf eventuelle zum Abzug aufzubringende mechanische Kräfte nicht verlängert zu werden, die spätereUmlenkung erfolgt ohne Gefahren für das strangförmige Gut und die Fertigungsgeschwindigkeit kann auf diese Weise erheblich erhöht werden.
• Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die oben beschriebene Vulkanisierstrecke beschränkt, ebenso können an sich bekannte andere Vulkanisiervorrichtungen bzw. -anlagen, in vorteilhafter Weise eingesetzt werden, wobei die das Kabel tragende Flüssigkeit im horizontalen Teil des Vulkanisationsrohres untergebracht ist Ebenso kann, wie bereits erwähnt, statt Wasserdampf auc#h ein anderes geeignetes Heizmedium verwendet. werden, z.B. Stickstoff oder Luft.

Claims (7)

1. Patentansprüche

   Verfahren zum kontinuierlichen Vulkanisieren oder Vernetzen der aus Natur- oder Synthesekautschuk oder Kunststoff bestehenden Umhüllung von langgestrecktem metallischem Gut, wie elektrische Kabel, Leitungen oder dergleichen, bei dem die Umhüllung mittels einer Spritzmaschine aufgebracht und anschließend in einer nachgeordneten Vulkanisierstrecke vorzugsweise unter Dampf erwärmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das langgestreckte umhüllte Gut während der Erwärmung auf die Vulkanisations-bzw. Vernetzungstemperatur auf einer im Bereich der Vulkanierstrecke angeordneten Flüssigkeit schwimmt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Flüssigkeit eine niedrigschmelzende Metallegierung verwendet wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als niedrigschmelzende Metallegierung eine eutektische Zinn-Blei-Legierung mit vorzugsweise 62 ,~ Sn und 38 ,~ Pb verwendet wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als niedrigschmelzende Metallegierung eine Zinn-Blei-Wismuth-Kadmium-Legierung verwendet wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Flüssigkeit eine wasserstabile Salzschmelze z.B.

   aus 53 % KNO 4o % NaNO2, 7 % KaNO verwendet wird.

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6. 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Flüssigkeit eine organische Flüssigkeit, beispielsweise auf der Basis von Diphenyl'verwendet wird.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daßals Wärmeüberträger Stickstoff oder Luft unter entsprechendem Druck verwendet wird.

   L e e r s e i t e