DE2441373A1 - Vorrichtung zur Herstellung von ausgehärteten, mit Polyolefinen isolierten Kabeln - Google Patents

Description

Patentanwälte
Liedl - Dr. Pontani - Nöth - Zeitler

655o 26.8.1974

P/bm·

THE PUJIKURA CABLE WORKS, LTD. 5-1, Kiba 1-chome, Koto-ku, Tokyo, Japan

"Vorrichtung zur Herstellung von ausgehärteten, mit Polyolefinen isolierten Kabeln"

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zurHerstellung von elektrisch leitenden Kabeln, die mit einem ausgehärteten Polyolefin als Isoliermaterial beschichtet sind, und insbesondere auf Verbesserungen bei der Herstellung und Arbeitsweise eines Härtungsrohrs, in dem das Isoliermaterial kontinuierlich ausgehärtet wird.

Nach dem Stand der Technik bestehen herkömmliche Vorrichtungen zur Herstellung von mit Polyolefin beschichteten Kabeln aus einer Einrichtung zum Vulkanisieren der Kabelisolierung, wobei die Isolierung aus einer Mischung eines

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aushärtbaren Polyolefin besteht und einem vernetzenden Mittel, welches über ein Führungsrohr in gesättigtem Dampf bei ungefähr 2oo°C unter einem Druck von ungefähr 15 kg/cm G extrudlert wird und anschließend die so ausgehärtete Schicht mittels Wasser bei ungefähr 2o°C unter demselben Druck abgekühlt wird. Gemäß dieser Einrichtung durchdringt der erhitzte und unter Druck stehende Dampf das Isoliermaterial während der Aushärtung. Während dieser durchdringende Dampf mittels Kühlung kondensiert wurde, geht dieser natürlich in die flüssige Form über, welche sich später verflüchtigt, wodurch sich viele Hohlstellen in der vulkanisierten Isolierung ergaben. Die Bildung von Hohlstellen hat bekanntlich einen schädlichen Effekt bezüglich des herzustellenden Kabels, und zwar mit Rücksicht auf die Knospenbildung und die Eigenschaft des Alterns in Wasser, so daß derartig behandelte Kabel für die übertragung von besonders hohen Spannungen nicht geeignet sind.

Um die oben geschilderten Nachteile der alten herkömmlichen Methode zu beseitigen, wurde ein Verfahren vorgeschlagen, mittels dem das Isoliermaterial in der Wärme ausgehärtet wird, und zwar in einem Härtungsrohr entweder mit Hilfe von erhitzten Drähten zusammen mit einem inerten Gas oder mittels einen erhitzten inerten, zirkulierenden Gas. Diese Verfahren benötigen keinen Dampf als Erhitzungsmittel und waren in der

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Tat erfolgreich bei der Ausscnaltung der Bildung von Hohlstellen während des v/ärineaushärtungsprozesses. Jedoch waren sie nicht in der Lage, irgendwelcne, dem pelletierten Isoliermaterial von sich aus anhaftende Hohlstellen zu beseitigen oder die Bildung von Hoblstellen infolge des Eindringens von Luft während der Extrusion des Isoliermaterials in das Führungsrohr zu vermeiden. Außerdem waren diese Verfahren geeignet, die elektrischen Eigenschaften des fertigen Produkts aufgrund der Anwesenheit von zurückbleibendem Wasser nach der Verwendung dieses als Kühlmedium zu verschlechtern.

Es ist deshalb ein vordringliches Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung eines isolierten Kabels zu schaffen, welche von den Kachteilen und ilängeln des Standes der Technik frei ist und welche mit Sicherheit das Auftreten von Hohlstellen in dem Isoliermaterial während der Aushärtung vermeidet und die in der Lage ist, alle solche Hohlstellen zu beseitigen, die sich infolge des Eindringens von Luft während der Extrudierung des Isoliermaterials auf dem Kabelleiter bilden.

Die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß diese aus einem Aushärtungsrohr besteht, das in zwei Abschnitte eingeteilt ist, d.h. in eine Erhitzungsund eine Abkühlungszone. Die Erhitzungszone des Aushärtungsrohrs verfügt über ein Wärmeübertragungsmedium_s während die

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Kühlzone ein Kühlmedium aufweist. Diese swei Zonen sind durch einen bestimmten Teilabschnitt getrennt, so daß die Warmeübertragungs- und Abkühlungsmedien jeweils innerhalb der Wärme- und Kühlzone des gleichen Aushärtungsrohrs zirkulieren können. Diese Zirkulation wird durch Druckmittel durchgeführt und geregelt, die mit den zx^ei getrennten Zonen verbunden sind. Ein Leiter oder eine Kabelseele, die beschichtet werden soll, wird abwechselnd mit den inneren und äußeren leitenden Materialien und einem aushärtbaren Isoliermaterial durch das Härtungsrohr geführt, um eine Isolierung herzustellen, die entsprechend dem Verfahren nach der Erfindung ausreichend aushärtet ist. Die Kabelseele wird, wenn sie das Härtungsrohr passiert hat, dann in ein Werkzeug gezogen, welches sich in fluchtender Anordnung mit dem Rohr befindet. Das Werkzeug enthält ein Kühlmedium derselben Art, wie dieses in dem Härtungsrohr verwendet wurde und ist dazu bestimmt, daß das Kühlmedium im Hoch ■ leistungsverfahren gekühlt wird, und daß das so abgekühlte Medium seine Viskosität erhöht. Hierdurch ergibt sich eine Druckdichtung des Hohlraums zwischen der äußeren Fläche der beschichteten Kabelseele und der Wandungsfläche des Durchgangs in dem Werkzeug. Das so behandelte Kabel wird dann weiterhin durch eine Dichtung gezogen, die gerade hinter dem Werkzeug angeordnet ist, um die Oberfläche der ausgehärteten Kabel mit seiner Seele rein von irgendwelchem Schmutz oder öl zu halten. Das

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fertiggestellte Kabel wird dann von einer- Winde aufgenommen. Diese Beschichtungs- und Aushärtungsverfahren werden kontinuierlich durchgeführt.

V/eitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen anhand der Zeichnungen.

Es zeigt

Pig. 1 einen diagrammatischen Querschnitt einer Konstruktion einer Vorrichtung gem. der vorliegenden Erfindung, und

Fig. 2 einen diagrammtischen Querschnitt einer zweiten Konstruktion.

Nach Fig. 1 wird die Seele eines unbeschichteten Kabels, das mit 1 bezeichnet ist, in den quer dazu angeordneten Kopf 3 eines Halbleitermaterial-Extruders 2 geführt, um mit dem Extrudat'als Innenschicht bedeckt zu werden. Sodann wird die beschichtete oKabelseele in den quer angeordneten Kopf 5 eines gemeinsamen Extruders 4 für Isoliermaterial und eines anderen Halbleitermaterial-Extruders 6 geschickt, um mit dem aushärtbaren Isoliermaterial bedeckt zu werden und darauf mit dem Halbleitermaterial. Die so beschichtete Kabelseele wird dann kontinuierlich durch das Härtungsrohr geführt, welches aus der Erhitzungszone Io besteht, die mit einem Wärmeübertragungsmedium 9 angefüllt ist, und einer Abkühlzone 16, die mit einem Kühlmedium 15 angefüllt ist,

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sowie aus einer Zone, die aus einer Dichtungspackung 14 besteht, um das Wärmeübertragungsmedium von dem Kühlmedium abzuteilen.

Als geeignetes Wärmeübertragungs- oder Kühlmedium nach der vorliegenden Erfindung wird ein vollständig entgastes und getrocknetes Silikonöl verwendet, welches gegen Wärme stabil ist und unschädlich gegenüber Polyolefinen. Um seine Wirksamkeit hierbei zu erhöhen, wird empfohlen, Silikonöl mit hoher Viskosität zu verwenden, vorzugsweise im Bereich von 5.OOO bis loo.ooo es (centistoke) wie auch ein solches mit einem hohen Wärmekoeffizienten.

Als geeignete Dichtungspackung 14, die eine Vermischung des Wärmeübertragungs- und Kühlmediums verhicfern soll, wird eine Substanz verwendet, die eine gute Wärmewiderstandsfähigkeit und Elastizität aufweist, zum Beispiel ein vernetzter und geschäumter Silikonkautschuk derselben Art wie das Wärmeübertragungsmedium.

Die Erhitzungszone Io oder Kühlzone 16 bildet jeweils getrennt und für sich ein Kraft-Zirkulationssystem für das Wärme- oder Kühlmedium. Das Wärmemedium 9 wird nach Erwärmung durch den Erhitzer 7 und Einführung in denselben mittels einer Pumpe 8 mittels Kraft durch die Erwärmungszone geführt, um in Richtung der Pfeile zu zirkulieren.

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Andererseits wird das Kühlmedium 15, nachdem es durch die. Kühlvorrichtung 18 abgekühlt und in die Kühlzone mittels einer Pumpe 17 eingeführt ist, veranlaßt, in Richtung der Pfeile zu zirkulieren.

Die beiden Aushärtungs- und Kühlzonen Io und Γ6 werden unter Druck im Bereich von 5 bis 25 kg/cm G gesetzt, so daß die beschichtete Seele 22 an einem Schäumen gehindert wird und daß das Silikonöl irgendwelche Hohlstellen in beschleunigter Weise ausfüllt, die in der Polyolefinisolierschicht existieren. Der obige Druck wird sowohl in die Härtungswie auch in die Kühlzone Io und 16 geliefert und automatisch durch bekannte Drucksteüerungseinrichtungen geregelt, die damit verbunden sind, und aus einer Vakuumpumpe 2¹I, einem Silikonöltank 13, einer Druckpumpe 23, einem Steuerungsventil 11 und einem Satz von Sicherheitsventilen 12 bestehen. Es ist verständlicherweise erforderlich, die Drucksteuerungseinrichtung mit den zwei Zonen an den Punkten nahe der Mitte der Länge des Härtungsrohrs zu verbinden, um den erforderlichen Druck gleichmäßig verteilt jeder Zone mitzuteilen.

Die beschichtete Kabelseele 22 wird dann durch ein Werkzeug 2o geführt, welches mittels einer Hochleistungsabkühlungseinrichtung 19 auf eine Temperatur zwischen -2o und -4o°C abgekühlt ist. Dann wird sie durch eine Dichtung 21 geführt und schließlich auf ein Haspel (nicht dargestellt).

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Das in der Hochleistungskühleinrichtung 19 behandelte Silikonöl steigert, wenn es durch das Werkzeug 2o geführt wird, seine Viskosität. Hierdurch wird der Hohlraum zwischen der äußeren Fläche der beschichteten Seele 22 und der Wandfläche des Durchgangs im V/erkzeug 2o unter Druck abgedichtet. Die Dichtung 21 ivirkt dahingehend, die Oberfläche der durchlaufenden isolierten Kabelseele von irgendwelchem Schmutz oder von Rückständen des Silikonöls zu reinigen.

Im Zusammenhang hiermit ist vorgesehen, daß das Werkzeug durch ein anderes ausgetauscht wird, entsprechend der Größe der Kabelseele 22, die es durchläuft, so daß der Durchlaufs-Hohlraum bei ungefähr 2 bis ungefähr 5 mm gehalten wird.

Die Fig. 2 ist eine Darstellung einer ähnlichen Vorrichtung, bei der eine sogenannte Pufferzone zwischen der Erwärmungs- und Abkühlungszone anstelle des Abteilungsabschnitts vorgesehen ist, wie dieser als Dichtungspackung in der Ausführungsart von Fig. 1 gezeigt ist. In Fig. 2 verfügt das Härtungsrohr über die Erwärmungszone Io, die mit dem Wärmeübertragungsmedium 9 angefüllt ist und über die Kühlzone 16, die mit dem Kühlmedium 15 angefüllt ist. Das Härtungsrohr ist mit der Pufferzone 26 ausgestattet, welche mit demselben Medium angefüllt ist, mit dem die Wärmeübertragung», und Kühlmedien in der Er wärmungs ζ one und in der Kühlzone getrennt in Zirkulation gehalten werden.

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Das Aushärtungsrohr an dieser Pufferzone umgebend ist hier ein Mantel 25 installiert, durch v/eichen Wasser geführt wird, um die V/ärmeübertragungs- und Kühlmedien so wirksam abzukühlen, daß die Länge der Pufferzone 26 so schmal wie o_s5 bis l,o m gehalten wird. Innerhalb der Pufferzone stehen die Wärmeübertragungs- und Kühlmedien miteinander in Berührung, aber diese beiden Medien vermischen sich nicht, um deren Wärmewirksamkeit zu verschlechtern und trotzdem ist die Anordnung der Pufferzone in flüssigem Zustand nach der Ausführungsart der Fig. 2 vorteilhaft gegenüber der Anordnung eines Abteilungsabschnitts, der aus festem Material nach der Ausführungsart der Fig. 1 besteht, weil letztere das Risiko einer Beschädigung der Fläche der hindurchwandernden Kabelseele verursachen kann, während die erstere Art ein derartiges Risiko ausschließt.

Wie im Falle der Ausführung nach der Fig. 1 ist auch die Ausführung nach der Fig. 2 während der Aushärtungs- und Abkühlungsprozesse frei von Schäum-Erscheinungen auf der Kabelseele 22 und ebenso frei von irgendwelchen Hohlstellen, die unverfüllt mit dem Silikonöl verbleiben. Desweiteren ist entsprechend der Ausführungsart nach Fig. 2, bei der die Pufferzone vorgesehen ist, die Drucksteuerungsvorrichtung für die Zuführung des Silikonöls mit dem Aushärtungsrohr nur an einem Punkt verbunden, weil dort keine Begrenzung oder Abteilung zwischen den Erwärmungs- und Abkühlungszonen vorliegt.

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Zusammengefaßt ist die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung durch folgende Merkmale gekennzeichnet:

1. Da die Wärme- und Abkühlungszonen in dem Härterohr getrennt voneinander angeordnet sind, werden die darin enthaltenen Wärmeübertragungs- und Abkühlungsmedien davon abgehalten, sich miteinander zu vermischen und ihre Wärmewirksamkeit wird verbessert.

2. Da die Wärmeübertragungs- und Abkühlungsmedien unabhängig voneinander in ihren eigenen jeweiligen Zonen zirkulieren, kann ihre Wärmeleitfähigkeit verbessert werden.

3. Da die Pumpeinrichtungen zur Zirkulation der Wärmeübertragungs- und Kühlmedien so angeordnet sind, daß sie getrennt von der Pumpe arbeiten, die das Silikonöl in das Härtungsrohr unter Druck speist_s kann die Drucksteuerung mit Leichtigkeit durchgeführt werden.

4. Da ein vollständig entgastes und getrocknetes Silikonöl als Wärmeübertragungs- oder Kühlmedium verwendet wird, kann die Bildung von Hohlstellen in dem Isoliermaterial vermieden werden oder selbst wenn eine sekundäre Bildung von Hohlstellen eintritt, kann diese durch Ausfüllen dieser Hohlstellen mit dem Silikonöl verschwinden, wodurch Verbesserungen bzgl. der Knospenbildung und der

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Eigenschaften beim Altern des Fertigproduktes in Wasser eintreten.

5. Das Abdichten des Hohlraums unter Druck zwischen den
Durchlaufwänden in dem Werkzeug und der durchwandernden Fläche der Seele wird mittels des Silikonö!mediums durchgeführt, welches im Hochleistungsverfahren abgekühlt und verfestigt ist.

6. Da das Silikonöl als Wärmeübertragungsmedium ungefähr dasselbe spezifische Gewicht hat, wie das vorliegende spezifische Gewicht von Polyolefin als Isoliermaterial, wird das weich aushärtbare Polyolefin, welches in dem Führungsrohr verwendet wird,, von dem Silikonöl getragen, wenn dieses durch die Wärmezone gezogen wird, um eine Verformung bzw. Verziehung seiner Form zu verhindern, bevor diese durch Vulkanisierung fixiert ist. Desweiteren braucht infolge des Auftriebs des Silikonöls zu dem
Führungsrohr die isolierte Kabelseele nicht_xbei einer extrem hohen Spannung gehalten zu werden.

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Claims (4)

1. Patentansprüche

   Vorrichtung zur Herstellung elektrisch leitender Kabel, die mit ausgehärtetem Polyolefin isoliert sind, dadurch gekennzeichnet, daß diese aus einem Härtungsrohr besteht, welches in eine Erhitzungszone eingeteilt ist, die mit einem Wärmeübertragungsmedium ausgefüllt ist., sowie in eine Abkühlungszone, die mit einem Kühlmedium ausgefüllt ist, und zwar in der Viel se, daß die War me übertragungs- und Kuhlmedien gezwungen sind, in getrennten Systemen zu zirkulieren, und daß Drucksteuerungsmittel vorhanden sind, die mit jedem der Zirkulationssysteme verbunden sind, und außerdem über ein Werkzeug verfügt, welches in fluchtender Anordnung direkt hinter dem Auslaß des Härtungsrohrs vorgesöien und mit demselben Kühlmedium gefüllt ist, welches mit einem Hochleistungskühlmittel verbunden ist, so daß das Hochleistungskühlmedium dahingehend arbeitet, den Raum zwischen der äußeren Fläche der durchlaufenden isolierten Kabelseele und der inneren Wandfläche des Durchgangs in dem Werkzeug abzudichten.

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2. 2. Vorrichtung nach Anspruch I₃ dadurch gekennzeichnet ₃ daß die Wärme- und Abkühlzonen mittels einer Dichtungspackung abgeteilt sind.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme- und Abkühlzonen durch eine Pufferzone abgeteilt sind, innerhalb der die Wärmeübertragungs- und Kühlmedien miteinander in Berührung stehen und außerhalb der ein das Aushärtungsrohr umgebender Wassermantel vorgesehen ist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3₅ dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmedium in dem Werkzeug im Hochleistungsverfahren auf eine Temperatur von -2o bis -4o°G abgekühlt ist.

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