DE3003156A1

DE3003156A1 - Verfahren zur vernetzung von auf trommeln oder spulen befindlichem wickelgut

Info

Publication number: DE3003156A1
Application number: DE19803003156
Authority: DE
Inventors: Ing.(grad.) Heinrich 3000 Hannover Fliehs
Original assignee: KM Kabelmetal AG
Current assignee: Kabelmetal Electro GmbH
Priority date: 1980-01-30
Filing date: 1980-01-30
Publication date: 1981-08-06
Also published as: DE3003156C2

Description

Verfahren zur Vernetzung von auf Trommeln oder Spulen
befindlichem Wickelgut Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vernetzung von durch Aufpfropfen von Vernetzungshilfsmitteln, wie Organosilanen, feuchtigkeitsvernetzbaren Polymeren, wie Olefinen oder Olefinmischpolymerisaten, Thermoplasten oder thermoplastischen Kautschuken in Form von langgestrecktem Wickelgut, wie elektrische Kabel oder Leitungen, Rohre oder Schläuche, Profile, durch Lagerung in einer Wasserdampfatmosphäre, wobei das Wickelgut als endliche Länge auf Trommeln oder Spulen aufgewickelt ist.
Bekannt ist bereits ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von durch Aufpfropfen einer Silanverbindung in Anwesenheit von Feuchtigkeit Vernetzbaren Thermoplasten für Umhüllungen von langgestrecktem Gut, wie elektrische Kabel, Rohre und dergl., beidem beispielsweise in einem ersten Extruder das Basispolymere mit den Silanverbindungen sowie sonstigen Zusätzen gemischt, homogenisiert sowie gepfropft und in einem anschließenden zweiten Extruder zum Endprodukt ausgeformt wird (DOS 24 58 776). Der beispielsweise mit einer elektrischen Isolierung umhüllte Leiter eines Hochspannungskabels wird dann einer Lagerung in Wasser oder einer feuchten Atmosphäre zum Zwecke der Vernetzung unterworfen. Bekannt ist es aber auch für den gleichen Zweck (DOS 25 54 525), die Polymere sowie die Zusätze im Gehäuse bzw. Zylinder des gleichen Extruders, der das langgestreckte Gut formt, zu mischen und zu homogenisieren. Auch hierbei besteht die Notwendigkeit, Feuchtigkeit zum Zwecke der Vernetzung an das hergestellte Produkt heranzubringen.
Bei der Vernetzung von Isolierungen für Adern elektrischer Kabel hat sich nun gezeigt, daß zur Vernetzung eine bestimmte Verweilzeit in einer Wasserdampfatmosphäre erforderlich ist, die u. a.
auch davon abhängt, in welcher Form das zu vernetzende Gut in der Wasserdampfatmosphäre lagert, z. B. ob die dem Wasserdampf ausgesetzten Fertigungslängen auf Trommeln oder Spulen aufgewickelt und damit als Coils der Feuchtigkeitseinwirkung unterliegen. Die Vernetzungsdauer, d. h. die Lagerung des Coils in einer Dampfatmosphäre, dadurch abzukürzen, daß die Temperatur erhöht wird, bringt nicht den gwünschten Erfolg, da eine Temperaturerhöhung etwa auf mindestens 1000 C zu Verdrückungen an der Isolierung insbesondere dann führt, wenn größere Leiterquerschnitte bei Adern, vor allem aus Kupfer, verlangt werden.
Der Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu finden, ohne Gefahr von Verdrückungen an dem zu vernetzenden Gut für eine Verkürzung der Vernetzungszeit bei auf Trommeln oder Spulen aufgewickeltem Gut zu sorgen.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Trommel oder Spule mit dem Wickelgut in einen dicht verschließbaren Raum eingebracht und die in diesem Raum sowie in den Lagen des Gutes befindliche Luft abgesaugt und durch Mischen mit hochtemperiertem Sattdampf als niedertemperiertes Dampf-Luftgemisch erneut in den abgeschlossenen Raum eingebracht wird und daß dieses Absaugen, Mischen und erneutes Einführen bis zum Erreichen der Vernetzungstemperatur fortgeführt und auch anschließend zur Aufrechterhaltung der Vernetzungstemperatur während der Vernetzungsdauer aufrechterhalten wird. Die auch aus dem Trommel- oder Spuleninneren abgesaugte Luft wird in einem ständigen Kreislauf in den abgeschlossenen Raum zurückgeführt, sie sättigt sich dort wieder mit Wasserdampf, und der Vorgang wiederholt sich. Der Sättigungsdruck begrenzt die Wasserdampfaufnahme. Der Wasserdampfdruck kann damit zur Dampfregelung und die Sättigungstemperatur zur Aufrechterhaltung des erforderlichen Luftgehaltes als Regelgröße herangezogen werden.
Diese Maßnahmen führen zu einer beschleunigten Durchwärmung und Durchdringung der einzelnen Lagen des Wickelgutes, die Vernetzungstemperatur kann auf einen für das Gut unschädlichen Wert beschränkt bleiben, die Vernetzungsdauer wird erheblich verkürzt.
Wird, wie in Durchführung der Erfindung weiterhin vorgesehen, bei einem Luftdruck im Innern des abgeschlossenen Raumes von etwa 1 ata eine Temperatur zwischen 70 und 90, vorzugsweise 75 und 85 C, eingestellt, dann ergeben sich optimale Vernetzungszeiten für das Wickelgut auch dann, wenn z. B. im Falle elektrischer Kabel Adern mit größerer Isolierwanddicke, beispielsweise von über 12 mm, vernetzt werden sollen.
Zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung hat es sich als wesentlich erwiesen, für das Wickelgut Trommeln oder Spulen zu verwenden, bei denen der Kern Durchbrüche (Bohrlöcher) aufweist, die zu Lochflächen zusammengefaßt am Kernumfang verteilt angeordnet sind. Die Durchbrüche enden an der der Wickelfläche abgekehrten Seite des Kerns in entsprechend am Umfang verteilte Kammern mit Rohr- oder Schlauchanschlüssen nach draußen. Eine solche Ausführungsform hat praktisch Vorteile, insbesondere dann, wenn bereits vorhandene Stahltrommeln im Hinblick auf die Durchleitung von Wasserdampf-Atmosphäre umgerüstet werden müssen bzw.
Stahltrommeln größerer Abmessungen zum Einsatz kommen sollen, durch die entsprechend mehr Wickelvolumen angeboten werden kann. In diesem J?all der für die Feuchtigkeitsvernetzung vorgesehenen Ausführung einer Trommel oder Spule münden die Rohr-oder Schlauchanschlüsse der einzelnen Kammern zweckmäßig in einen Hauptrohr- oder -schlauchanschluß nach draußen.
Die Erfindung sei an Hand der nachstehenden Tabelle sowie der in den Fig. 1 und 2 als Ausfiihrungsbeispiel dargestellten Trommeln zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens näher erläutert.
Gegenübergestellt sind in der Tabelle in einem Temperaturbereich von 70 - 850 C Dichte und Enthalpie von trockener und gesättigter Luft Trockene Luft Gesättigte Luft lemp. Dichte Enthalpie Dichte Enthalpie Luftanteil oC kg/m3 kcal/kg kg/m3 kcal/kg m3/m5 70 1,029 16,82 o,go8 193,7 0,67 75 1,014 18,02 0,867 ' 264,1 0,60 80 1,000 19,22 0,-821 373,4 0,52 85 o,986 10,43 0,771 561,5 0,42 Aus der Tabelle ist ersichtlich, wie hoch der Luftanteil bei den angegebenen Temperaturen ist bzw. welchen geringen Anteil die Luft am Wärmetransport hat. Ist der in den abgeschlossenen Raum eingebrachte Wasserdampf kondensiert, bleibt die Luft zurück, sie konzentriert sich in den Wickellagen z. B. eines auf der Trommel befindlichen Leiters sowie auf der Isolieroberfläche und verhindert wegen ihrer isolierenden Wirkung eine weitere B densation des Wasserdampfes. Die zur rationellen Vernetzung benötigte Temperaturerhöhung kann daher nur sehr langsam erfolgen. So wurde im Falle eines 1kV-Sektorleiters, der in mehreren Lagen auf eine Trommel aufgewickelt in den abgeschlossenen Raum eingebracht wurde, bei ruhender Beheizung, d. h. Einbringen eines Dampf-Luftgemisches noch nach ca.
5 Studen Lagerzeit keine wesentliche Temperaturerhöhung des Wickelgutes in Kernnähe erreicht.
Geht man dagegen im Sinne der Erfindung so vor, daß für den gleichen Fall die Beheizung des abgeschlossenen Raumes und damit des dort befindlichen Wickelgutes durch Absaugen, Mischen und wieder Einführen im kontinuierlichen Kreislauf erfolgt, d. h. daß das Wickelgut durchströmt wird, dann konnte bereits nach ca. 2 Stunden eine Temperaturerhöhung der Wickellagen in Kernnähe, also an der ungünstigsten Stelle von 900 C erreicht werden. Die Erfindung beruht nämlich auf der Erkenntnis, daß die Wärmeübertragung auf das Wickelgut praktisch nur durch den Wasserdampf des Dampf-Luftgemisches erfolgt, andererseits aber (vergl. die Tabelle) zur Einhaltung einer bestimmten Temperatur während des Vernetzungsvorganges beispielsweise auf 800 C ein ganz bestimmter Luftanteil, hier in der-Größenordntlng von 52 %, in Frage kommt. Die aus dem abgeschlossenen Raum abgesaugte Luft muß also wieder in diesen zurückgeführt werden. Sie sättigt sich dort wieder mit Wasserdampf, dieser kondensiert am Wickelgut, Wärme wird diesem zugeführt, Luft bleibt zurück, wird wieder abgesaugt etc. Dieser Vorgang wiederholt sich ständig so lange, bis die gewünschte Temperatur erreicht ist, dann wird durch Einhaltung des Dampf-Luft-Gemisches die eingestellte Temperatur aufrechterhalten.
Als für die Durchführung der Erfindung besonders geeignet hat sich die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Trommel zur Aufnahme des Wickelgutes erwiesen.
Wie aus der Fig. 1 in einer Draufsicht zu entnehmen, sind die Durchbrüche 1 zu Lochflächen 2 auf dem Kern 3, der von den Flanschen 4 begrenzt wird, zusammengefaßt. Solche Lochflächen 0 oder -felder reichen, z. B. über 120 am Umfang des Kerns 3 verteilt angeordnet aus, um für eine gute Entlüftung der Wickellagen mit anschließendem Durchsaugen des Wasserdampfes zu sorgen.
Wie in der Fig. 2 in einem Querschnitt durch die gleiche Trommel angedeutet, sind unterhalb der Lochflächen oder -felder 2 Kammern 5 angeordnet, und zwar innerhalb des Wickelkerns 3, die mit Rohr- und Schlauchanschlüssen 6 ausgestattet sind. Die im Ausführungsbeispiel angenommenen Anschlüsse der drei Kammern 5 enden in dem Hauptrohr oder -schlauch 7, der oder das über das Innere des Kerns nach draußen geführt ist. In der den Wasserdampf enthaltenden Kammer erfolgt hier der Anschluß nach draußen, d. h. an eine Absaugvorrichtung, so daß der für die Vernetzung des Gutes benötigte Wasserdampf zwangsläufig das gesamte auf dem Kern befindliche Wickelgut durchdringen muß.
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Claims

Patentansprüche 9 Verfahren zur .Vernetzung von durch Aufpfropfen von Vernetzungshilfsmitteln, wie Organosilanen, feuchtigkeitsvernetzbaren Polymeren, wie Olefinpolymerisaten oder Olefinmischpolymerisaten, Thermoplasten oder thermoplastischen Kautschuken, in Form von langgestrecktem Wickelgut, wie elektrische Kabel oder Leitungen, Rohre oder'Schläuche, Profile, durch Lagerung in einer Wasserdampfatmosphäre, wobei das Wickelgut als endliche Länge auf Trommeln oder Spulen aufgewickelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel oder Spule mit dem Wickelgut in einen dicht verschließbaren Raum eingebracht und die in diesem Raum sowie in den Lagen des Gutes befindliche Luft abgesaugt und durch Mischen mit hochtemperiertem Sattdampf als niedertemperiertes Dampf-Luftgemisch erneut in den abgeschlossenen Raum eingebracht wird und daß dieses Absaugen, Mischen und erneutes Einführen bis zum Erreichen der Vernetzungstemperatur fortgeführt und auch anschließend zur Aufrechterhaltung der Vernetzungstemperatur während der Vernetzungsdauer aufrechterhalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dampf-Luftgemisch eine Temperatur von 70 - 90° C, vorzugsweise 75 - 85° C bei einem Druck von 1,0 ata, aufweist.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Trommel oder Spule aus Meta zur Aufnahme von durch Feuchtigkeitseinwirkung vernetzbaren Wickelgut, wie elektrische Kabel oder Leitungen1 Schläuche oder Profile, mit einem das Wickelgut aufnehmenden hohlen Kern und seitlich angebrachten Flanschen, wobei die der untersten Lage zugekehrte Oberfläche des Kerns Durchbrüche mit Anschlußmöglichkeiten für das Absaugen von in den Wickellagen befindlicher Fremdluft und/oder fiir das Durchsaugen von das Vernetzungsmittel (Wasser) enthaltendem Dampf aufweist.
4. Trommel oder Spule nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, -daß die Durchbrüche zu Lochflächen zusammengefaßt am Umfang des Kerns verteilt angeordnet sind.
5. Trommel oder Spule nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrüche an der der Wickel fläche abgekehrten Seite des Kerns in entsprechend am Umfang verteilte Kammern mit Rohr- oder Schlauchanschlüssen nach draußen enden.
6. Trommel oder Spule nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohr- oder Schlauchanschlüsse der einzelnen Kammern innerhalb des Kerns in einem Hauptrohr oder -schlauchanschluß münden.