DE2928856A1

DE2928856A1 - Verfahren zum verbinden von kabeln

Info

Publication number: DE2928856A1
Application number: DE19792928856
Authority: DE
Inventors: Kojiro Ishise
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1978-07-17
Filing date: 1979-07-17
Publication date: 1980-02-21
Also published as: US4289721A; DE2928856C2; FI68742B; GB2030014A; NL179776B; FR2431784B1; FI792227A7; NL179776C; FI68742C; NL7905516A; FR2431784A1; GB2030014B

Description

In dem Verbindungsteil von Kautschuk- oder Kunststoff (z.B. aus Polyäthylen, vernetztem Polyäthylen und dgl.)-Isolierkabeln werden, nachdem die Konduktoren bzw. Leitungsdrähte miteinander verbunden worden sind, eine innere Halbleiterschicht, eine verstärkende Isolierschicht und erforderlichenfalls eine äußere Halbleiterschicht in der genannten Reihenfolge auf dem Konduktor-Verbindungsteil gebildet, dann wird der Kabelverbindungsteil unter Druck erhitzt, so daß die Kabelisolierschichten und die verstärkende Isolierschicht eine Einheit bilden. Ein Verfahren, das in großem Umfange zur Bildung der verstärkenden Isolierschicht angewendet wird, besteht darin, daß man die verstärkende Isolierschicht bildet durch Aufwickeln eines Bandes aus einem Polymermaterial, wie Polyäthylen, vernetztem Polyäthylen oder einem Äthylen/-Propylen-Copolymeren oder durch Gießen des gleichen Polymermaterials in eine Metallform. Dann wird das Ganze unter Druck erhitzt, so daß es mit den Kabelisolierschichten eine Einheit bildet.

Gemäß einem Beispiel für ein konventionelles Verfahren zum Erhitzen der verstärkenden Isolierschicht unter Druck wird ein vulkanisiertes Kautschukband fest auf die verstärkende Isolierschicht aufgewickelt, um letztere unter Druck zu setzen, und unter diesen Bedingungen wird es mittels einer elektrischen Heizeinrichtung oder

030006/0637

232885a

dgl. erhitzt. Dieses Verfahren hat jedoch den folgenden Nachteil; Wenn das vulkanisierte Kautschukband nach dem Erhitzen von der verstärkenden Isolierschicht wieder entfernt wird, bleiben au£ der Oberfläche der verstärkenden Isolierschicht Markierungen von den Wicklungen bzw. Überlappungen des vulkanisierten Kautschukbandes zurück. Die Oberfläche der verstärkenden Isolierschicht muß daher poliert werden. Außerdem wird die verstärkende Isolierschicht erhitzt, während das vulkanisierte Kautschukband darauf aufgewickelt ist, und es ist eine verhältnismäßig lange Zeit erforderlich, um die verstärkende Isolierschicht zu erhitzen.

Gemäß einem anderen Beispiel für ein konventionelles Verfahren zum Erhitzen der verstärkenden Isolierschicht unter Druck wird die verstärkende Isolierschicht erhitzt und geformt unter Verwendung einer Metallform, wenn eine solche für die Bildung der verstärkenden Isolierschicht durch Hineingießen des Polymermaterials in dieselbe verwendet wird. Auch bei diesem Verfahren bleiben Markierungen von der Metallform auf der Oberfläche der geformten verstärkenden Isolierschicht zurück. Es muß daher auch in diesem Falle die Oberfläche der verstärkenden Isolierschicht poliert werden.

Wenn beim Verbinden von Kabeln die äußere Halbleiterschicht auf die verstärkende Isolierschicht aufgebracht werden muß, wird das folgende Verfahren angewendet: nachdem die verstärkende Isolierschicht unter Druck erhitzt worden ist, wird ihre Oberfläche poliert, um sie zu glätten. Danach wird ein Halbleiterband auf die verstärkende Isolierschicht aufgewickelt und dann erhitzt zur Bildung der äußeren Halbleiterschicht. Zur Erzielung einer

030008/063?

Kabelverbindung ist deshalb ein längerer Zeitraum erforderlich.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es nun, die bei den konventionellen Kabelverbindungsverfahren auftretenden, vorstehend beschriebenen Schwierigkeiten zu eliminieren. Ziel der Erfindung ist es insbesondere, ein Kabelverbindungsverfahren zu entwickeln, bei dem nach der Bildung einer verstärkenden Isolierschicht durch Aufwickeln eines Bandes aus einem isolierenden Material oder durch Gießen dieses Materials in eine Form ein in der Wärme schrumpfender isolierender Schlauch oder ein in der Wurme schrumpfender halbleitender Schlauch, wenn es erforderlich ist, auf den Kabelverbindungsteil eine äußere Halbleiterschicht aufzubringen, durch Erhitzen des Schlauches auf die verstärkende Isolierschicht aufgebracht wird. Außerdem wird der auf diese Weise gebildete Kabelverbindungsteil unter einem Fluiddruck erhitzt.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es nicht erforderlich, die Oberfläche der verstärkenden Isolierschicht zu polieren, und wenn es erforderlich ist, auf die verstärkende Isolierschicht eine äußere Halbleiterschicht aufzubringen, ist es nicht erforderlich, das verstärkende Isoliermaterial erneut zu erhitzen, nachdem das Halbleiterband darauf aufgewickelt worden ist. Somit ist die zur Formung bzw. Formgebung des Kabelverbindungsteils erforderliche Zeit kurzer als bei dem konventionellen Verfahren. Außerdem ist der Kabelverbindungsteil fein geformt und er weist daher ausgezeichnete elektrische Eigenschaften auf.

Erfindungsgemäß kann zur Bildung der verstärkenden Isolierschicht ein

030008/0$3?

~⁹~ 2928858

Verfahren angewendet werden, bei dem man ein Band aus einem polymeren Material, wie Polyäthylen, vernetzten» Polyäthylen, einem Äthylen/Propylen-Copolymeren oder einem Äthylen/Vinylacetat-Copolymeren auf den Konduktor-Verbindungsteil aufwickelt. Alternativ kann ein Verfahren angewendet werden, bei dem man das gleiche Material in eine Metallform gießt. Bei dem zuerst genannten Verfahren werden Fremdmaterialien in die verstärkende Isolierschicht des Kabelverbindungsteils eingeführt, welche die elektrischen Eigenschaften verschlechtern können. Um diese Schwierigkeiten zu verhindern, ist es daher zweckmäßig, das zuletzt genannte Verfahren anzuwenden.

Erfindungsgemäß wird ein in der Wärme schrumpfender isolierender oder halbleitender Schlauch (Hülle oder Röhre) auf die verstärkende Isolierschicht aufgebracht durch Erhitzen des Schlauches. In diesem Falle ist keine spezielle Behandlung der verstärkenden Isolierschicht erforderlich. Das heißt, es ist nicht erforderlich, die verstärkende Isolierschicht zu erhitzen, die durch ein darauf aufgewickeltes vulkanisiertes Kautschukband oder durch die Metallform unter Druck gesetzt wird, und anschließend die Oberfläche der verstärkenden Isolierschicht zu polieren. Danach wird der Kabelverbindungsteil unter Druck gesetzt. In diesem Falle kann ein Verfahren angewendet werden, bei dem der Kabelverbindungsteil in einem Druckbehälter eingeschlossen und ein Fluid unter Druck in den Druckbehälter eingeführt wird.

Da erfindungsgemäß der in der Wärme schrumpfende Schlauch in engem Kontakt mit der Oberfläche der verstärkenden Isolierschicht steht, ohne daß ein Spalt dazwischen vorliegt, können weder

030008/0637

2928858

eine Flüssigkeit noch Gasblasen in die verstärkende Isolierschicht eindringen, selbst wenn letztere durch Aufwickeln des Bandes gebildet wird· Da der Kabelverbindungsteil nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren unter Druck gesetzt werden kann, ist es nicht erforderlich, die Oberfläche der verstärkenden Isolierschicht zu polieren und deshalb ist die zur Herstellung der Kabelverbindung erforderliche Zeit kurzer. Es ist auch möglich, ein ausgezeichnetes Kabelverbindungsteil mit einem stabilen elektrischen Leistungsvermögen zu erhalten.

Erfindungsgemäß wird dos Verfahren zum Erhitzen des Kabelverbindungsteils für den Fall, daß ein Fluid als Druckerzeugungsmedium verwendet wird, wie folgt durchgeführt: wenn es sich bei den Fluid um eine Flüssigkeit, wie z.B. ein Siliconöl handelt, dann wird die Flüssigkeit nach dem Erhitzen mittels einer Heizeinrichtung in den Druckbehälter eingeführt, um den Kabelverbindungsteil zu erhitzen. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Fluid jedoch um ein Gas. In diesem Falle wird der Kabelverbindungsteil durch eine zylindrische elektrische Heizeinrichtung erhitzt, die in dem Druckbehälter vorgesehen ist. Es ist daher anders als in dem Falle, in dem eine Flüssigkeit verwendet wird, nicht erforderlich, die auf dem Kabelverbindungsteil befindliche Flüssigkeit vollständig abzuwischen, nachdem letzterer durch Erhitzen geformt worden ist. Es ist auch nicht erforderlich, eine Heizeinrichtung zum Erhitzen der Flüssigkeit vorzusehen.

Bei dem Gas handelt es sich vorzugsweise um ein inertes Gas, wie Stickstoffgas, weil dann der Kabelverbindungsteil selbst beim Erhitzen nicht oxydiert wird.

030ÖÖ8/ö$37

Ein bevorzugter Gedanke der Erfindung liegt in einem Verfahren zum Verbinden von zwei Kabeln, bei dem eine verstärkende Isolierschicht auf einem verbindenden Teil der Konduktoren bzw. Leitungsdrahte (hier stets als "Konduktore" bezeichnet) der Kabel gebildet wird. Auf die verstärkende Isolierschicht wird ein in der Wärme schrumpfender Schlauch aufgebracht durch Erhitzen des in der Wärme schrumpfenden Schlauches zur Bildung eines Kabelverbindungsteils. Das Kabelverbindungsteil wird geformt, indem man es erhitzt, während es in einem Fluidmedium unter Druck gesetzt wird.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand bevorzugter AusfUhrungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. In der beiliegenden Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Längsschnittansicht durch ein Kabelverbindungsteil,

wie es nach dem erfindungsgemäßen Kabelverbindungsverfahren erhalten wird;

Fig. 2 eine Längsschnittansicht durch ein Kabelverbindungsteil, das unter Verwendung einer Metallform hergestellt worden ist; und

Fig. 3 eine Längsschnittansicht durch ein Kabelverbindungsteil, das unter Verwendung eines Druckbehälters hergestellt worden ist.

Die Fig. 1 zeigt eine Längsquerschnittansicht durch ein erfindungsgemäß hergestelltes Kabelverbindungsteil. Die Bezugsziffern

030008/0637

Ια und Ib bezeichnen mit Kautschuk-oder Kunststoff—isolierte Kabel, die miteinander verbunden werden sollen. Das Element 2 stellt einen Konduktor-Verbindungsteil dar υη<ί das Element 3 bezeichnet eine innere Halbleiterschicht. Die innere Halbleiterschicht 3 wird gebildet durch Aufwickeln eines Halbleiterbandes auf den Konduktor-Verbindungsteil 2 oder durch Erhitzen eines in der Wärme schrumpfenden Halbleiterschlauches, der auf den Konduktor-Verbindungsteil 2 aufgebracht wird. Auf dem Konduktor-Verbindungsteil 2 und den Isolierschichten 5a und 5b der beiden Kabel la und Ib ist eine verstärkende Isolierschicht 4 vorgesehen. Polymermaterialien zur Herstellung der verstärkenden Isolierschicht 4 sind z.B. Polyäthylen, nicht-vernetztes Polyäthylen, das mit einem Vernetzungsmittel gemischt ist, vernetztes Polyäthylen, ein Ä'thylen/fcropylen-Copolymeres und ein Äthylen/Vinylaaetat-Copolymeres. Das heißt, es können Isoliermaterialien verwendet werden, wie sie in der Regel fUr die Herstellung von gewöhnlichen Kabelisolierschichten eingesetzt werden.

Die verstärkende Isolierschicht kann wie folgt hergestellt werden: Irgendeines der vorstehend angegebenen Polymermaterialien wird in Form eines Bandes aufgewickelt. Vorzugsweise wird die Extrusions-Formgebung angewendet unter Verwendung einer Metallform zur Herstellung der verstärkenden Isolierschicht 4 aus den vorstehend angegebenen Polymermaterialien. Bei dem zuletzt genannten Verfahren werden keine Fremdmaterialien in die verstärkende Isolierschicht eingeführt und die dabei erhaltene Oberfläche ist glatter als bei dem zuerst genannten Verfahren. Dadurch werden die Isoliereigenschaften verbessert. Außerdem entsteht kein Spalt zwischen der Oberfläche der verstärkenden Isolierschicht 4 und einem in der

030008/063?

292885a

Wärme schrumpfenden halbleitenden Schlauch 6.

Die Fig. 2 zeigt eine Längsschnittansicht durch das Kabelverbindungsteil zur Erläuterung des zuletzt genannten Verfahrens, bei dem eine Extrusions-Formgebung angewendet wird unter Verwendung einer Metallform zur Herstellung der verstärkenden Isolierschicht 4 aus dem oben angegebenen Polymermaterial. Nachdem die innere Halbleiterschicht 3 auf den Konduktor-Verbindungsteil 2 aufgebracht worden ist, wird eine Extrusionsformgebungs-MetaHform 11 wie in Fig. 2 aufgesetzt. Die Metallform 11 wird dann mittels einer Heizeinrichtung 20 auf eine geeignete Temperatur erhitzt, das polymere Material wird durch eine Material-Eingießöffnung 12 in die Metallform 2 gegossen, wobei man beispielsweise eine Extrudiervorrichtung verwendet, bis es durch die überlauflöcher 13 ausläuft.

Um eine Verformung der Kabelisolierschichten 5a und 5b zu verhindern, darf die Temperatur der Metallform 11 nicht höher als 80 bis 120°C sein. Wenn die Polymermaterial-Gießgeschwindigkeit niedrig ist, d.h. wenn es verhältnismäßig lange dauert, bis das Gießen des Polymermaterials beendet ist, wird daher das Polymermaterial gekühlt und erstarrt auf der inneren Oberfläche der Metallform Π oder auf der Oberfläche der Kabel, mit denen das Polymermaterial in Kontakt gebracht wird. Als Folge davon können Hohlräume entstehen, die zu einer unzufriedenstellenden Verbindung zwischen den Kabelisolierschichten 5a und 5b und der verstärkenden Isolierschicht führen. Diese Schwierigkeit kann dadurch vermieden werden, daß man die Polymermaterial-Gießgeschwindigkeit erhöht und das Eingießen des Polymermaterials in die Metallform 11 beendet, bevor das Polymermaterial abgekühlt wird. Insbesondere sollte die Gießge-

030008/0037

"^U" 292885S

schwindigkeit der folgenden Bedingung genügen:

Q/t * 5(cm³/Min.²)

worin Q die Gießgeschwindigkeit (cm /Min.) und t die Zeit (Hin.) bedeuten, die zum Gießen des Polymermaterials erforderlich ist. Dann kann das vorgenannte Problem gelöst werden, wenn es verhältnismäßig lange dauert, um das Gießen des Polymermaterials zu vervollständigen, weil die verstärkende Isolierschicht verhältnismäßig dick ist und ein großes Volumen hat, oder wenn sie verhältnismäßig dünn ist und ein geringes Volumen hat. Wenn bei diesem Verfahren das Polymermaterial aus den überlauflöchern 13 der Metallform Π mehr als eine Minute nach dem Eingießen des Polymermaterials in die Metallform ausläuft, dann werden die in der Anfangsperiode des Gießens des Polymermaterials gebildeten Hohlräume herausgsspült. Auf diese Weise können zufriedestellendere Ergebnisse erzielt werden. Das Formen der verstärkenden Isolierschicht bei der vorstehend angegebenen Gießgeschwindigkeit ist insbesondere dann wirksam, wenn das in die Metallform zu gießende Polymermaterial Polyäthylen mit einem Vernetzungsmittel ist. Man darf die Temperatur des Materials nicht ansteigen lassen, wenn dieses in die Metallform gegossen wird, um eine Zersetzung des Vernetzungsmittels zu verhindern.

Anschließend wird ein isolierender oder halbleitender, in der Wärme schrumpfender Schlauch (überzug, Rohr) 6 wie folgt auf die verstärkende Isolierschicht 4 aufgebracht: der Schlauch 6 wird auf eines der miteinander zu verbindenden Kabel 5a und 5b aufgelegt, bevor die Konduktoren (Leitungsdrähte) miteinander verbunden werden.

030008/0637

292885a

Nachdem die verstärkende Isolierschicht 4 gebildet worden ist, wird der Schlauch auf die verstärkende Isolierschicht 4 aufgebracht und dann thermisch geschrumpft unter Verwendung einer Heizeinrichtung oder einer kleinen Lötlampe, so daß er in engen Kontakt mit der verstärkenden Isolierschicht 4 kommt.

Im Hinblick auf seine elektrischen Eigenschaften bzw· sein elektrisches Leistungsvermögen ist es bevorzugt, daß das Material des in der Wärme schrumpfenden Isolierschlauches ausgezeichnete Haftungseigenschaften an der verstärkenden Isolierschicht 4 aufweist. Als Materialien für den Schlauch werden deshalb die gleichen Materialien wie für die Herstellung der verstärkenden Isolierschicht 4, wie z.B. vernetztes Polyäthylen, ein Äthylen/l'ropylen-Copolymeres und ein Äthylen/Vinylacetat-Copolymeres, verwendet. Das Material für den in der Wärme schrumpfenden halbleitenden Schlauch, das verwendet wird, wenn es erforderlich ist, auf den Kabelverbindungsteil die äußere Halbleiterschicht aufzubringen, wird hergestellt durch Zugabe von Ruß zu dem vorstehend angegebenen Material, das zur Herstellung des in der Wärme schrumpfenden isolierenden Schlauches verwendet wird.

Die Fig. 3 zeigt eine Längsschnittansicht, die ein Verfahren erläutert, bei dem der Kabelverbindungsteil unter Druck erhitzt wird. Bei diesem Verfahren wird ein Druckbehälter zum Erhitzen des Kabelverbindungsteils unter Gasdruck verwendet. In dem Kabelverbindungsteil werden auf die verstärkende Isolierschicht der in der Wärme schrumpfende isolierende oder halbleitende Schlauch aufgebracht. Der Kabelverbindungsteil wird in dem

030008/0637

2928858

Druckbehälter 7 eingesiegelt. Unter Druck wird Stickstoffgas in den Behälter eingeleitet und man läßt einen Druck auf den Kabelverbindungsteil einwirken.

Unter diesen Bedingungen (d.h. wenn der Kabelverbindungsteil unter Druck steht) wird der Kabelverbindungsteil erhitzt durch Strahlungswärme aus einer zylindrischen elektrischen Heizeinrichtung 14, deren Innendurchmesser etwas größer ist als der Außendurchmesser der verstärkenden Isolierschicht 4 in dem Erhitzungsbehälter 7. Es ist zweckmäßig, daß der Innendurchmesser der zylindrischen elektrischen Heizeinrichtung 14 so dimensioniert wird, daß der Spalt zwischen der Heizeinrichtung 14 und der Oberfläche des Kabelverbindungsteils nicht mehr als 10 mm beträgt, nachdem letzterer sich thermisch ausgedehnt hat. Der Grund dafür ist der, daß der Erhitzungswirkungsgrad zunimmt, wenn der Spalt zwischen der zylindrischen elektrischen Heizeinrichtung 14 und der Oberfläche des Kabelverbindungsteils abnimmt.

Während des Erhitzens wird die verstärkende Isolierschicht weich und hängt schließlich herunter. Die Innenwand der zylindrischen elektrischen Heizeinrichtung 14 verhindert jedoch, daß die verstärkende Isolierschicht herunterhängt und azentrisch wird. Es ist daher bevorzugt, daß die Innenwand der zylindrischen elektrischen Heizeinrichtung 14 beispielsweise mit einem Äthylentetrafluoridharz beschichtet ist, so daß die verstärkende Isolierschicht leicht von der zylindrischen elektrische Heizeinrichtung 14 entfernt werden kann.

Die verstärkende Isolierschicht bildet erfindungsgemäß eine

030008/0637

2928851

Brücke über den beiden Kabeln und auf diese Weise wird die Kabelverbindung erzielt«

Zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Effekte wird die Erfindung nachfolgend an Hand von Beispielen näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.

Das nachfolgend beschriebene Erläuterungsbeispiel 1 dient dem Vergleich zwischen einem Kabelverbindung3teil ohne eine äußere halbleitende Schicht, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden ist, und einem solchen, der nach von dem erfindungsgemäßen Verfahren verschiedenen anderen Verfahren hergestellt worden ist.

Erläutsrunpsbeispiel 1 Beispiele 1 und 2

Vernetzte Polyäthylen-Isolierkabel mit Konduktoren (Leitungsdrähten) mit einer Querschnittsfläche von 150 mm und 7 mm dicken Isolierschichten wurden miteinander verbunden. Eine 10 mm dicke verstärkende Isolierschicht wurde hergestellt durch Aufwickeln eines Bandes aus Polyäthylen mit Vernetzungsmittel (Dicumylperoxid) auf den Kabelverbindungsteil (Beispiel 1) oder sie wurde hergestellt durch Extrusionsformen des gleichen Materials (Beispiels 2). Dann wurde ein in der Wärme schrumpfender isolierender Schlauch aus vernetztem Polyäthylen (dessen Innendurchmesser vor der Schrumpfung 50 mm und nach der Schrumpfung 20 mm betrug) auf die verstärkende Isolierschicht aufgelegt, indem man ihn

030008/063?

2928858

mit einer kleinen Lötlampe einer thermischen Schrumpfung unterwarf. Der auf diese Weise erhaltene Kabelverbindungsteil wurde in den Druckbehälter eingeführt. Wahrend Stickstoffgas unter einem Druck von 5 bar in den Behälter eingeführt wurde, wurde der Kabelverbindungsteil mittels der in dem Behälter vorgesehenen zylindrischen elektrischen Heizeinrichtung 1,5 Stunden lang auf 210°C erhitzt, so daß die verstärkende Isolierschicht eine Brücke über den beiden Kabeln bildete und die Kabelverbindung erzielt wurde.

Vergleichsbeispiele 1 und 2

Es wurden ähnliche Kabel wie in den Beispielen 1 und 2 verwendet. Eine 10 mm dicke verstärkende Isolierschicht wurde hergestellt durch Aufwickeln eines Bandes aus Polyäthylen mit einem Vernetzungsmittel (Dicumylperoxid) auf den Kabelverbindungsteil (Vergleichsbeispiel i) oder durch Extrusionsformen des gleichen Materials (Vergleichsbeispiel 2). Auf die verstärkende Isolierschicht wurde bis zu einer Dicke von 10 mm ein vulkanisiertes Kautschukband fest aufgewickelt. Dann wurde der Kabelverbindungsteil 4 Stunden lang auf 210 C erhitzt. Anschließend wurde das vulkanisierte Kautschukband von dem Kabelverbindungsteil wieder entfernt und die verstärkende Isolierschicht wurde so bearbeitet, daß sie glatt war. Auf diese Weise wurde eine Kabelverbindung erhalten.

Verqleichsbeispiele 3 und 4

Es wurden ähnliche Kabel wie in den Beispielen 1 und 2 verwendet. Eine 10 mm dicke verstärkende Isolierschicht wurde hergestellt

030008/0637

2928858

durch Aufwickeln eines Bandes aus Polyäthylen mit Vernetzungsmitteln (Dicumylperoxid) auf den Kabelverbindungsteil (Vergleichsbeispiel 3) oder durch Extrusionsformen des gleichen Materials (Vergleichsbeispiel 4). Ähnlich wie in den Beispielen 1 und 2 wurde der Kabelverbindungsteil unter einem Stickstoffgasdruck von 5 bar 1,5 Stunden lang auf 210 C erhitzt, so daß die verstärkende Isolierschicht eine Brücke über den Kabeln bildete. Auf diese Weise erhielt man eine Kabelverbindung.

Die bei den in den Beispielen 1 und 2 und in den Vergleichsbeispielen 1 bis 4 beschriebenen Verfahren erhaltenen Kabelverbindungs· teile wurden den nachfolgend beschriebenen Tests unterworfen, wobei die in der weiter unten folgenden Tabelle I angegebenen Ergebnisse erhalten wurden.

1.) Wechselstrom-Durchschlagsbeginn-Test: Es wurde eine Spannung angelegt, die, ausgehend von der Ausgangsspannung, alle 30 Minuten stufenförmig um 5 kV erhöht wurde. Wenn ein Durchschlag auftrat, wurde die Spannung gemessen.

2.) Test zur Bestimmung der Verformung der verstärkenden Isolierschicht: Der Kabelverbindungsteil wurde im Zentrum durchschnitten und die Maximal- und Minimalwerte der Wanddicke der verstärkenden Isolierschicht wurden gemessen.

Wie aus der nachfolgenden Tabelle I hervorgeht, war die Verformung der verstärkenden Isolierschicht in den Beispielen 1 und 2 geringer als in den Vergleichsbeispielen 1 bis 4 und die elektri-

030009/063?

292885a

sehen Eigenschaften bzw. das elektrische Leistungsvermögen war(en) in den Beispielen 1 und 2 besser als in den Vergleichsbeispielen 1 bi* 4. In den Beispielen 1 und 2 war es nicht erforderlich, die Oberfläche der verstärkenden Isolierschicht zu polieren. Deshalb war die für die Herstellung der Kabelverbindung in den Beispielen 1 und 2 erforderliche Zeit kürzer als in den Vergleichsbeispielen 1 bis 4.

030008/0637

Tabelle I

O O O CO

	verstärkende Isolier schicht	Druckerzeu gungsverfahren	max me	Wechselstrom-Durch schlagsbeginn-Wert	Beispiel 1	Beispiel 2	Vergleichs- beispiel 1	Vergleichs beispiel 2	Vergleichs beispiel 3	Vergleichs beispiel 4
Κα belverbindungsverfα hren	Wärme schrumpi ender isolierender Schlauch	Erhitzungsbe dingungen	min	aufgewickelte;	Extrusions- formerebunp·	aufgewickeltes Band	Extrusions- formgebung	aufgewickel- Band	Extrusions- formgebung
Testergebnisse	Wärme- formge- bungsbe- dingun- gen	Oberflächenzustand der verstärkenden Isolier schicht nach dem Formen durch Erhitzen	verwendet	verwendet	nicht verwendet	nicht verwendet	nicht	nicht , . verwendet
Polieren der Oberfläche der verstärkenden Iso lierschicht	Stickstoffgas (5 bar)	Stickstoff gas (5 bar)	aufgewickeltes vulkanisiertes <autschukband	aufgewickeltes vulkanisiertes Kautschukband	Stickstoff gas (5 bar)	Stickstoff gas (5 bar)
Verformung der verstärkenden Iso lierschicht	21O⁰C 1,5 Std.	21O⁰C 1,5 Std.	210⁰C 4 Std.	21O⁰C 4 Std.	210⁰C 1,5 Std.	210°C 1,5 Std.
glatt	glatt	sehr uneben	sehr uneben	ziemlich uneben	glatt
nicht erfor derlich	nicht erfor derlich	erforderlich	erforderlich	nicht erfor derlich	■ nicht erfor derlich
12 mm	11 mm	11 mm	12 mm	15 mm	15 mm. ro
9 mm	9 mm	8 mm	8 mm	6 mm	7 mm K) en ι ■
210 kV	250 kV	160 kV	170 kV	50 kV	OO 150 kVtn CD

Das nachfolgend beschriebene Erläuterungsbeispiel 2 dient dem Vergleich zwischen einem Kabelverbindungsteil mit einer äußeren Halbleiterschicht, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden ist, und demjenigen, der nach von dem erfindungsgemäßen Verfahren verschiedenen anderen Verfahren hergestellt worden ist.

Erläuterunqsbeispiel 2 Beispiele 3 und 4

Vernetzte Polyäthylen-Isolierkabel mit äußeren Halbleiterschichten, mit Konduktoren (Leitungsdrähten) mit einer Querschnittsfläche

von 150 ram und 7 mm dicken Isolierschichten wurden miteinander verbunden. Eine 10 mm dicke verstärkende Isolierschicht wurde hergestellt durch Aufwickeln eines Bandes aus Polyäthylen mit Vernetzungsmitteln (Dicumylperoxid) auf den Verbindungsteil (Beispiel 3) oder durch Extrusionformgebung des gleichen Materials (Beispiel 4). Zur Herstellung der äußeren Halbleiterschicht wurde ein in der Wärme schrumpfender haIbleitender Schlauch mit vernetztem Polyäthylen als Grundmaterial (dessen Innendurchmesser vor der Schrumpfung 50 mm und nach der Schrumpfung 20 mm betrug,

wobei die elektrische Leitfähigkeit im Oberflächenwiderstand

14
3 χ 10 betrug, wenn die Elektroden auf einen Abstand von 20 mm voneinander eingestellt wurden) unter Verwendung einer kleinen Lötlampe auf der verstärkenden Isolierschicht thermisch geschrumpft. Der auf diese Weise erhaltene Kabelverbindungsteil wurde unter einem Stickstoffgasdruck von 5 bar 1,5 Stunden lang auf 210⁰C erhitzt, so daß die verstärkende Isolierschicht

030008/0637

vernetzt wurde. , Dabei erhielt man die gewünschte Kabelverbindung.

Vergleichsbeispiele 5 und 6

Es wurden ähnliche Kabel wie in den Beispielen 3 und 4 verwendet. Eine 10 mm dicke verstärkende Isolierschicht wurde hergestellt durch Aufwickeln eines Bandes aus Polyäthylen mit Vernetzungsmittel auf den Verbindungsteil (Vergleichsbeispiel 5) oder durch Extrusionsformgebung des gleichen Materials (Vergleichsbeispiel 6). Auf die verstärkende Isolierschicht wurde ein vulkanisiertes SBR-Band aufgewickelt. Der so erhaltene Kabelverbindungsteil wurde unter einem Stickstoffgasdruck von 5 bar 1,5 Stunden lang auf 210 C erhitzt. Dann wurde das vulkanisierte SBR-Band von dem Kabelverbindungsteil entfernt und anschließend wurde die Oberfläche der verstärkenden Isolierschicht poliert. Danach wurde ein Halbleiterband auf die verstärkende Isolierschicht aufgewickelt und der Kabelverbindungsteil wurde 2 Stunden lang auf 160 C erhitzt zur Herstellung einer äußeren Halbleiterschicht. Dabei erhielt man die gewünschte Kabelverbindung.

Die bei den in den Beispielen 3 und 4 und in den Vergleichsbeispielen 5 und 6 beschriebenen Verfahren erhaltenen Kabelverbindungsteile wurden ähnlichen Tests zur Bestimmung ihrer elektrischen Eigenschaften bzw« ihres elektrischen Leistungsvermögens unterworfen wie in Beispiel 1. Die dabei erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle II angegeben.

Wie aus der folgenden Tabelle II hervorgeht, können die thermische

030008/0637

-24- 2928B56

Behandlung (Formgebung) der verstärkenden Isolierschicht und die thermische Behandlung (Formgebung) nach dem Aufbringen der äußeren HaIbleiterschicht gleichzeitig durchgeführt werden. Die zur Herstellung der Kabelverbindung erforderliche Zeit war deshalb kürzer als in den Vergleichsbeispielen 5 und 6. Außerdem waren die elektrischen Eigenschaften in den Beispielen 3 und 4 besser als in den Vergleichsbeispielen 5 und 6.

030008/0637

Tabelle II

■>· ο en

	Verstärkende Isolierschicht	Beispiel 3	Beispiel 4	Vergleichsbei- spiel 5	Vergleichsbei- spiel 6
Kabelverbindungsverfahren	äußere Halbleiterschicht	aufgewickeltes Band	Extrusionsform- gebung	aufgewickeltes Band	Extrusions- formgebung
Wärmeformgebung der verstärkenden Isolierschicht	wärmeschrump- · fender Schlauch	wärmeschrump fender Schlauch	aufgewickeltes Band	aufgewickeltes Band
Wärmeformgebung nach dem Aufbrin gen der verstärkenden Isolier schicht	gleichzeitige Formgebung bei 21O⁰C unter Stickstoffgas druck fUr 1,5 Stunden	gleichzeitige Formgebung bei 210⁰C unter Stickstoffgas druck für 1,5 Stunden	aufgewickeltes vulkanisiertes Kautschukband 21O⁰C 1,5 Std.	aufgewickelte! vulkanisiertes Kautschukband 210°C 1,5 Std.
Polieren der Oberfläche der verstärkenden Isolierschicht	nicht erfor derlich	nicht erfor derlich	16O⁰C 2 Std.	160°C 2 Std.
Zustand der Grenzfläche zwischen der verstärkenden Isolierschicht und der äußeren Halbleiterschicht	ziemlich uneben	glatt	erforderlich	erforderlich
Wechselstrom-Durchschlagsbeginn-Wert	230 kV	250 kV	ziemlich uneben	ziemlich uneben
160 kV	190 kV

-26- 2928Ö56

Das nachfolgend beschriebene Erläuterungsbeispiel 3 dient der Auswahl einer geeigneten Material-Gießgeschwindigkeit, wenn das Polymermaterial einer Extrusionsformgebung unterworfen wird unter Verwendung einer Metallform als einem der erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung der verstärkenden Isolierschicht.

Erläuterunasbaispiel 3

Vernetzte Polyäthylen-Isolierkabel mit Konduktoren (Leitungsdrähten) mit einer Querschnittsfläche von 150 mm und 7 mm dicken Isolierschichten sowie vernetzte Polyäthylen-Isolierkabel rait

Konduktoren (Leitungsdrähten) mit einer Querschnittsfläche von

1000 mm und 20 mm dicken Isolierschichten wurden jeweils miteinander verbunden. Durch Eingießen von Polyäthylen mit Vernetzungsmittel (Dicumylperoxid) in Gießgeschwindigkeiten, wie sie in der nachfolgenden Tabelle III angegeben sind, in auf 100 C vorerwärmte Metallformen wurden für die verschiedenen Arten der vorstehend angegebenen Kabel verstärkende Isolierschichten einer Dicke von 10 mm bzw. 20 mm hergestellt. Außerdem wurden, nachdem in der Wärme schrumpfende Isolierschläuche auf den verstärkenden Isolierschichten wärmegeschrumpft worden waren, die Kabelverbindungsteile 2 Stunden bzw. 8 Stunden lang auf 200 C erhitzt, so daß die verstärkenden Isolierschichten der angegebenen' verschiedenen Arten von Kabeln vernetzt wurden. Auf diese Weise erhielt man die jeweils gewünschten Kabelverbindungen.

Diese Kabelverbindungsteile wurden einem Test zur Bestimmung des Wechselstrom-Durc^schlagsbeginn-Wertes unterworfen, wobei die in der folgenden Tabelle III angegebenen Ergebnisse erhalten wurden.

030008/0637

Tabelle III

	Vergleichs- beisp. - -7 ■ ·	Beisp. 5 -	Beisp. ⁶	Vergleichs- beisp, ' ⁸	Beisp. 7
Kabelkonduktor- Querschnitts- fluche	2 150 mm	150 mm²	2 150 mm	2 1000 mm	2 1000 mm
Kabelisolier schichtdicke	7 mm	7 mm	7 mm	20 mm	20 mm
Gießaeschwindig- Q(cm7min) keit	30	40	100	150	180
zum Gießen erfor deriiche Zeit t (min)	10	7,5	3,2	35	30
Q/t (cnP/min²)	3	5,3	31	4,3	6
Zeit bis zum übe lauf (min>	^r~ 2	0	1	0	0
Grenzflächenad häsionszustand	X	O	O	Δ	O
iechselstrom- Durchschlagsbe- (kV) Sinn-Weri	80	180	230	250	450<

Fußnote;

Grenzflächenadhäsionszustand: der Kabelverbindungsteil wurde in Form einer Scheibe (Folie) so geschnitten, daß die Grenzfläche zwischen der verstärkenden Isolierschicht und der Kabelisolierschicht im wesentlichen in der Mitte der Dicke der Scheibe (Folie) lag. Der Grenzflächenadhäsionszustand wurde bestimmt aufgrund der Tatsache, ob die beiden Schichten sich bei zehnmaligem Biegen der Scheibe (Folie) voneinander lösten oder nicht. In der obigen Tabelle III bedeutet das Symbol x, daß die beiden Schichten sich voneinander lösten, das Symbol/^ bedeutet,

030008/0S37

_,.. i CL

-28- 2928855

daß die beiden Schichten sich lokal voneinander lösten^und das Symbol ο bedeutet, daß die beiden Schichten sich nicht voneinander lösten.

Wie aus der vorstehenden Tabelle III hervorgeht, war in dem Kabelverbindungsteil (Beispiele 5, 6 und 7) mit der verstärkenden Isolierschicht, die durch Einstellung einer solchen Gießgeschwindigkeit, daß das Verhältnis Q/t zwischen der Gießgeschwxndigkeit Q (cm /Min.) und der Zeit t (Min.), die zum Gießen erforderlich war, nicht weniger als 5 betrug, hergestellt worden war, der Adhäsionszustand an der Grenzfläche zwischen der verstärkenden Isolierschicht und der Kabelisolierschxcht zufriedenstellend und demzufolge war der Wechselstrom-Durchschlagsbeginn-Wert höher. Der Wechselstrom-Durchschlagsbeginn-Wert wurde noch weiter erhöht, wenn man das Polyäthylen mit Vernetzungsmittel aus den Uberlauflöchern der Metallform auslaufen ließ.

Die Erfindung wurde zwar vorstehend unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen näher erläutert, es ist jedoch für den Fachmann selbstverständlich, daß sie darauf keineswegs beschränkt ist, sondern daß diese in vielfacher Hinsicht abgeändert und modifiziert werden können, ohne daß dadurch der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen wird.

030008/0637

Claims

P 14 086

17. Juli 1979

SUMITOMO ELECTRIC INDUSTRIES, LTD.

No. 15, Kitahama 5-chome, Higashi-ku, Osaka-shi, Osaka, Japan

Verfahren zum Verbinden von Kabeln

Patentansprüche

1.J Verfahren zum Verbinden von zwei Kabeln, dadurch gekennzeichnet , daß man auf einem Konduktor-Verbindungsteil der Kabel eine verstärkende Isolierschicht bildet, auf die verstärkende Isolierschicht einen in der Wärme schrumpfenden Schlauch aufbringt durch Erhitzen des in der Wärme schrumpfenden Schlauches unter Bildung eines Kabelverbindungsteils und den Kabelverbindungsteil formt, indem man ihn erhitzt, während er in einem Fluidmedium unter Druck gesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Wärme schrumpfende Schlauch aus einem Polymer-Isoliermaterial besteht.

030008/0637

TELEFON (O 8 Θ)

TELEX 05-39380

TELEGRAMMS MONAF⁹AT

TELEKOPIERER

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Polymer-Isoliermaterial um vernetztes Polyäthylen handelt.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Polymer-Isoliermaterial um ein Äthylen/Propylen-Copolymeres handelt.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Polymer-Isoliermaterial um ein Äthylen/Vinylacetat-Copolymeres handelt.

6. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Wärme schrumpfende Schlauch aus einem halbleitenden Polymermaterial besteht.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem halbleitenden Polymermaterial um Ruß enthaltendes vernetztes Polyäthylen handelt.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem halbleitenden Polymermaterial um ein Ruß enthaltendes Äthylen/Propylen-Copolymeres handelt.

9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem halbleitenden Polymermaterial um ein Ruß enthaltendes Äthylen/Vinylacetat-Copolymeres handelt,.

1Θ. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9,

03ÖÖ08/Ö637

292885a

dadurch gekennzeichnet, OaB es sich bei dem isolierenden Material der verstärkenden Isolierschicht um Polyäthylen handelt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyäthylen mit einem Vernetzungsmittel gemischt ist.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Vernetzungsmittel um Dicumylperoxid handelt.

13. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem isolierenden Material der verstärkenden Isolierschicht um ein Äthylen/Propylen-Copolymeres handelt.

14. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem isolierenden Material der verstärkenden Isolierschicht um ein Äthylen/Vinylacetat-Copolymeres handelt.

15. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die verstärkende Isolierschicht gebildet wird durch Gießen des Isoliermaterials in eine Metallform,

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Isoliermaterial mit einer solchen Geschwindigkeit in die Metallform gegossen wird, daß das Verhältnis (Q/t) zwischen der Isoliermaterial-Gießgeschwindigkeit Q (cm /Min.) und der Zeit t (Min.), die zum Gießen des Isoliermaterials in die Metallform

030008/0637

erforderlich ist, einen Wert von nicht weniger als 5 hat.

17. Verfahren nach Anspruch 15 und/oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Isoliermaterial so lange in die Metallform gegossen wird, bis das Isoliermaterial durch ein in der Metallform vorhandenes Überlaufloch überläuft.

18. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die verstärkende Isolierschicht gebildet wird durch Umwickeln mit einem Isolierband.

19. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Fluidmedium um eine Flüssigkeit handelt.

20. Verfahren nach Anspruch 19_f dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem flüssigen Medium um Siliconöl handelt.

21. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Fluidmedium um ein inertes Gas handelt.

22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem inerten Gas um Stickstoffgas handelt.

23. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Kabelverbindungsteil geformt wird durch Erhitzen desselben, während er durch das Fluidmedium unter Druck gehalten wird, daß man den Kabelverbindungsteil in

030008/0637

-5- 2928851

einem Druckbehälter versiegelt, den Kabelverbindungsteil durch ein in den Druckbehälter eingeführtes Gas unter Druck setzt und erhitzt mittels einer zylindrischen elektrischen Heizeinrichtung, die in dem Druckbehälter vorgesehen ist, wobei der Innendurchmesser der zylindrischen elektrischen Heizeinrichtung größer ist als der Außendurchmesser des Kabelverbindungsteils.

24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser der zylindrischen elektrischen Heizeinrichtung so gewählt wird, tiaß nach der Wärmeausdehnung des Kabelverbindungsteils der Spalt zwischen der zylindrischen elektrischen Heizeinrichtung und dem Kabelverbindungsteil nicht mehr als 10 mm beträgt»

030008/0637