CH470056A - Verfahren und Anlage zum Beschichten eines elektrischen Leiters mit einer Isolations- und einer Schutzschicht - Google Patents

Description

  



  Verfahren und Anlage zum Beschichten eines elektrischen Leiters mit einer Isolations- und einer Schutzschicht
Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren und eine Anlage zum Auftrag von Überzügen, mit denen elektrische Leiter in einer Strangpresse umspritzt werden.



   Hitzehärtbare, vernetzte oder vulkanisierte Elastomere dienen normalerweise zur Isolierung von Starkstromkabeln für 15-, 35- und sogar 69-kV-Netze. Für Netze mit diesen Spannungen müssen Schutzschichten sowohl über den Leiter als auch über die Isolierung aufgebracht werden. Im Vergleich zur Isolierung sind die Schutzschichten dünn, und zur Erzielung der günstigen Leistung werden die drei Lagen vorzugsweise ohne Bildung von Hohlräumen während des Vernetzungs- oder Vulkanisationsvorganges miteinander verschweisst, wobei diese Vorgänge zusammen mit der Strangpressung der drei Lagen als ein einziger Arbeitsgang durchgeführt werden. Die Strangpressen sind in Tandemanordnung aufgestellt, und die Vulkanisierkammer befindet sich am Ausgang der letzten Strangpresse.



   Die Vulkanisierung einzelner Schichten ist kein Problem, und es bestehen auch keine Schwierigkeiten bei der Vulkanisierung oder Vernetzung einer Doppelschicht, die aus einer relativ dünnen Wand oder Schutzschicht besteht, welche mit der vergleichsweise schweren Isolationsschicht überzogen ist. Der Leiter dient zur Wärmeableitung und bewirkt eine schnelle Abkühlung der Schutzschicht. Somit kann die Strangpressung der schweren Isolationsschicht und das nachfolgende Aushärten der beiden Lagen ohne Schwierigkeiten durchgeführt werden.

   Wird die Schutzschicht als Endüberzug auf die Isolationsschicht aufgebracht, die notwendigerweise erheblich dicker als die Schutzschicht ist, so gelangt man zu unbefriedigenden Ergebnissen, weil der Dampfdruck in der Vulkanisierkammer die weiche darunterliegende Isolierschicht zusammendrückt und sie durch den Einlass des Spritzkopfes zurückdrückt, durch welchen die äussere Schutzschicht aufgebracht wird. Die noch nicht ausgehärtete schwere Isolationsschicht ist zu warm und zu weich, um dem Dampfdruck standhalten zu können. Eine Abkühlung der Isolierung zwischen den in Tandemanordnung stehenden Strangpressen ist unpraktisch und erfordert erhebliche Wege.



   Werden elektrische Kabel durch Umspritzen einer Isolationsschicht um einen Leiter hergestellt, worauf eine andere Schicht, wie z. B. eine isolierende Schutzschicht aufgespritzt wird, wobei die Strangpressen in Tandemanordnung stehen und eine Vulkanisierkammer direkt hinter der letzten Strangpresse vorgesehen ist, so bewirkt der Dampfdruck in der Vulkanisierkammer ein Anschwellen der Isolierung noch vor dem Eintritt in die letzte Strangpresse. Da die Isolierung von ihrem eigenen Spritzkopf kommt, steht sie unter hohem Druck; erfindungsgemäss wird, um das Anschwellen zu vermeiden, der auf der heissen Isolierung lastende Druck zwischen der Zeit, in der sie ihre eigene Strangpresse verlässt und der Zeit, zu welcher sie in den Einlass der letzten Strangpresse eingeführt wird, wo sie nicht ausweichen und damit nicht anschwellen kann, aufrechterhalten. Der Druck wird z.

   B. durch eine Gasatmosphäre um die Isolierung herum aufrechterhalten.



   Erfindungsgemäss wird ein Aussendruck um den gesamten Umfang der Isolierung noch vor dem Eintritt in den Spritzkopf der letzten Strangpresse aufrechterhalten und ist auf den Druck in der Vulkanisierkammer abgestimmt, damit die Isolierung nicht mehr durch den Einlass des Spritzkopfes der letzten Strangpresse zurückgedrückt werden kann.



   Im bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht dieser vor dem Spritzkopf der letzten Strangpresse aufgebrachte Druck aus einem Gasdruck in einer Druckausgleichskammer, die sich vom Spritzkopf der letzten Strangpresse bis zurück zum Auslass des Spritzkopfes erstreckt, durch welchen die Isolationsschicht auf den Leiter aufgetragen wird. Die Druckkammer kann aus einem den beschichteten Leiter umgebenden Rohr bestehen, das an seinen beiden Enden mit dem in 
Tandemanordnung stehenden Spritzköpfen dicht ver bunden ist.



   Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbei spiels in Verbindung mit den Zeichnungen näher er läutert. Es zeigt:
Fig. 1 den Ausschnitt einer Detailansicht einer
Strangpresse nach dem bisherigen Stand der Technik sowie die Mängel, welche durch die Erfindung behoben werden sollen,
Fig. 2 eine schematische Ansicht im Schnitt einer erfindungsgemässen Anlage zur Beschichtung eines elek trischen Leiters mit aufeinanderfolgenden Lagen von
Elastomeren,
Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 der Fig. 2.



   Fig. 1 zeigt eine Strangpresse 12 mit einem Spritz kopf 14, bestehend aus dem Einlass oder der Spitze 16 und dem Spritzkopfkörper 18. Die Strangpresse 12 ist mit Mitteln für die Versorgung des Spritzkopfes in der  üblichen Weise mit Elastomer ausgestattet, die durch das Bezugszeichen 20 angedeutet sind.



   Ein mit einer ziemlich dicken Isolationsschicht 26  überzogener elektrischer Leiter 24 wird der Strangpresse 12 zugeführt, wobei die Isolierung 26 so heiss und weich ist, wie sie aus einer anderen nicht gezeigten Strangpresse kommt.



   Der beschichtete Leiter 24 läuft durch die Spitze
16 der Strangpresse 12 und wird dort mit einer äusseren Isolationsschutzschicht 30 versehen. Der Spritzkopf 14 besitzt einen Spalt 32, der dafür sorgt, dass der Durchmesser der Schutzschicht 30 auf einen Bruchteil der Stärke der Isolationsschicht 26 begrenzt bleibt.



   Die Vulkanisierkammer 40 befindet sich unmittelbar hinter dem Spritzkopf 14; in dieser Kammer 40 wird der beschichtete Leiter einem durch die Pfeile dargestellten Dampfdruck ausgesetzt. Da die beiden auf den Leiter 24 aufgebrachten Elastomerschichten vor der Vulkanisierung heiss und weich sind, presst der Dampfdruck die Schutzschicht 30 nach innen und die Isolierung 26 zurück (nach rechts in Fig. 1) durch die Spitze 16 des Spritzkopfes 14 hindurch, wodurch die Schwellung 46 der Isolierung vor der Spitze 16 verursacht wird. Dadurch wird die Dicke der Isolationsschicht im Vulkanisierrohr unter den Sollwert des Kabels verringert, und der Stau der Isolationsschicht in der Anschwellung 46 verhindert den richtigen Einlauf des beschichteten Leiters in das Mundstück der Spitze 16.



   Fig. 2 zeigt die gleiche Anlage wie in Fig. 1, und die Teile haben die gleichen Bezugszeichen. Weiter zeigt Fig. 2 auch eine Strangpresse 52, in welcher der Leiter   24' mit    der Isolierung 26 beschichtet wird, wobei dieser Leiter 24' einen kleineren Durchmesser als der Leiter der Fig. 1 besitzt und mit einer Innen- oder Drahtschutzschicht 54 beschichtet wird, ehe er der Strangpresse 52 zugeführt wird.



   Die Strangpresse 52 enthält den Spritzkopf 55, bestehend aus der Spitze 56 und dem Spritzkopfkörper 58, dessen lichte Weite 62 gross genug ist, um eine ziemlich dicke Isolationsschicht 26 aufzubringen. Die Vorrichtungen zur Versorung des Spritzkopfes 55 mit Elastomer sind von der herkömmlichen Art; sie sind andeutungsweise durch das Bezugszeichen 66 gekennzeichnet. Zwischen der Strangpresse 52 und der Endstrangpresse 12 befindet sich die   Druckausgleichskam    mer 70. Diese Druckausgleichskammer besteht hauptsächlich aus einem Rohr 72, das sich über die gesamte Distanz zwischen dem Auslass der Strangpresse 52 und dem Einlass der Strangpresse 12 erstreckt. In der bevor zugten Ausführung bilden die Spritzköpfe 55 und 14 die Endwandungen der Druckausgleichskammer 70.

   An jedem Ende des Rohres 72 werden vorzugsweise die
Flanschen 74 angebracht, um das Rohr mit den Spritz köpfen 55 und 14 zu verbinden, so dass das Rohr 72 durch die Spritzköpfe an seinen gegenüberliegenden
Enden abgedichtet ist.



   Gasdruck herrscht um den gesamten Umfang der Isolierung 26 über die volle Länge der Kammer 70, und dieser Gasdruck ist durch die Pfeile 78 dargestellt.



   Das Gas wird der Druckausgleichskammer 70 durch das Rohr 80 von einer Druckgasquelle 82 zugeführt, und im Ausführungsbeispiel wird die Kammer 70 über den Differenzialdruckregler 84 mit Gas versorgt. Der Differenzialdruckregler 84 spricht auf Änderungen des Dampfdrucks in der Vulkanisierkammer 40 an. Die Rohrleitung 88 verbindet die Druckmesskammer des Reglers 84 mit der Dampfversorgungsleitung 90, über welche der Dampfdruck in der Vulkanisierkammer 40 gehalten wird. Somit bewirken Anderungen des Dampfdrucks entsprechende Änderungen in der Druck aus gleichskammer 70.



   Der Druckregler 84 kann so eingestellt werden, dass der Druck in der Kammer 70 dem in der Vulkanisierkammer 40 herrschenden Druck gleichbleibt oder gegenüber dem in der Vulkanisierkammer herrschenden Druck um einen bestimmten beliebigen Wert abweicht. Der in der Kammer 70 herrschende Gasdruck kann auf dem gleichen Wert des Gasdrucks in der Vulkanisierkammer gehalten werden, jedoch im Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der Gasdruck um etwa 1,41 atü niedriger gehalten als der Dampfdruck.



   Das Gas kann nicht von der Kammer 70 über die Strangpresse 52 entweichen, denn es wird von dem die Isolierung 26 bildenden Elastomer daran gehindert.



  Dieser Elastomer wird mit einem ausreichend hohen Druck durch den Spritzkopf 55 stranggepresst, wodurch er eine wirksame Dichtung gegen das Ausströmen des Gases abgibt. Die Schutzschicht 54 wird nicht durch die Spitze 56 des Spritzkopfes 55 zurückgedrückt, weil diese Lage 54 ziemlich dünn ist, und wenn sie auf das   verseilt    Kabel oder den Leiter 24'aufgetragen wird, dann bildet das Metall des Leiters eine Wärmeableitung, welche die Schutzschicht 54 abkühlt, so dass sie härter ist als die Isolierung, wenn sie in die Strangpresse 52 eingeführt wird.



   Fig. 2 zeigt eine erste Strangpresse 92 mit den Spritzkopf 94, dessen Spitze 96 und den Spritzkopf 98 zum Auftragen der inneren Schutzschicht 54. Der Spritzkopf 94 wird durch die Versorgungsleitung 100 mit Elastomer gespeist.



   Die für die Beschichtung der Leiter 24 und 24' verwendeten Elastomere können vernetzte Polyäthylene,   Sithylen-Propylen-Polymere,    Butylgummi oder andere herkömmliche Elastomere sein. Die Dicke der Schutzschicht 54 wird vorzugsweise zwischen 381 und   762 u    betragen. Für die Isolierung 26 wird vorzugsweise eine Dicke zwischen etwa 2,54 und 16,51 mm gewählt; und die Dicke der Schutzschicht 30 über der Isolierung liegt wiederum im Bereich zwischen 381 und 762   zur   
Zur Aufvulkanisierung der Lagen herrscht in der Vulkanisierkammer 40 ein Dampfdruck zwischen etwa 10,5 und 19,3 atü. Das die Vulkanisierkammer 40 bildende Rohr ist normalerweise schräg oder senkrecht angeordnet, in den Zeichnungen jedoch waagrecht dargestellt, um die Zeichnung zu vereinfachen.

   Die Vulkani sierung erfolgt in der erfindungsgemässen Anlage in der herkömmlichen Weise.



   Obschon die Fig. 2 die Herstellung eines Kabels mit drei Schichten von Elastomeren zeigt, kann die Erfindung auch dort eingesetzt werden, wo ein Leiter mit Isolierung beschichtet wird, der der Strangpresse 52 ohne die vorher angeordnete Strangpresse 92 zugeführt wird. Jede Drahtbeschichtung oder Versiegelung kann auf den Leiter zu einer anderen Zeit aufgebracht werden und muss nicht notwendigerweise als Teil des gleichen Arbeitsganges appliziert werden, in welchem der Leiter mit der Isolierung und der Isolationsschutzschicht umspritzt wird.



   Weiter erkennt man, dass die Anlage auch ohne den Druckregler 84 zu verwenden ist, wenn während des Vulkanisierganges des Verfahrens Änderungen des Dampfdrucks in relativ engen Grenzen gehalten werden. In diesem Falle liegt der in der Druckausgleichskammer 70 herrschende Druck genügend nahe dem in der Vulkanisierkammer herrschenden Druck, um zu verhindern, dass die heisse und weiche Isolierung durch die Spitze 16 zurückgedrückt wird. Vorzugsweise wird der Gasdruck in der Kammer 70 auf einen niedrigeren Wert gehalten als der Druck in der Vulkanisierkammer 40, damit das Gas in der Kammer 70 nicht an der Spitze 16 vorbeigedrückt wird und unter die Aussenschutzschicht 30 gerät, wo es einen Hohlraum zwischen der Schutzschicht 30 und der Isolierung 26 bilden kann. Somit sorgt die Anlage für eine dichte hohlraumfreie Verschweissung der Schutzschicht 30 mit der Isolierung 26.



   Das in der Kammer 70 verwendete Druckgas kann aus trockener Luft, Stickstoff oder verschiedenen anderen Gasen bestehen, auf welche der Elastomer bei hoher Temperatur nicht reagiert.



   Ausser dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel sind noch weitere möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH 1 Verfahren zum Beschichten eines elektrischen Leiters mit einer Isolationsschicht und einer Schutzschicht, bei dem die Isolationsschicht in einer Strangpresse auf den Leiter aufgebracht, der Leiter einer Endstrangpresse mit nachgeschalteter Vulkanisier- oder Aushärtekammer zugeführt wird, solange die Isolationsschicht heiss und weich ist, die Isolationsschutzschicht in einer Endstrangpresse aufgebracht wird und die Schichten Wärme und Druck zum Vulkanisieren bzw.

   Aushärten ausgesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsschicht längs einer Strecke des isolierten Leiters vor der Endstrangpresse bis zum Eintritt des Leiters in die Endstrangpresse einem Druck ausgesetzt wird, der auf den Druck in der Vulkanisierkammer abgestimmt ist, so dass eine Rückwärtsverschiebung der Schutzschicht vom Vulkanisierbereich durch die Endstrangpresse verhindert wird.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der auf die Isolation ausgeübte Druck von der Stelle, an welcher die Isolationsschicht auf den Leiter stranggepresst wird, bis zur Stelle, an welcher der isolierte Leiter in die Strangpresse eingeführt wird, in welcher die Isolationsschutzschicht auf die Isolierung aufgetragen wird, erhalten bleibt.

   2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsschicht und die Isolationsschutzschicht durch in Tandem angeordnete Strangpressen aufgebracht werden und der isolationsbeschichtete Leiter durch eine geschlossene Kammer geführt wird, die sich über die gesamte Distanz zwischen den beiden Strangpressen erstreckt und in der geschlossenen Kammer eine Gasatmosphäre mit einem Druck herrscht, der höchstens um 1,41 atü niedriger ist als der Dampfdruck in der Vulkanisierkammer.

   PATENTANSPRUCH II Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, zum Beschichten eines Leiters, der bereits mit einer Elastomer-Isolationsschicht versehen ist, mit einer Strangpresse die Vorrichtungen zur Aufbringung einer letzten Elastomerschicht auf den Leiter besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dampfdruck Vulkanisier- oder Aushärtekammer (40) unmittelbar an den Spritzkopf (14) angeschlossen ist, zur Aufnahme des beschichteten Leiters (26), wenn er vom Spritzkopf (14) kommt, und dass eine Druckausgleichskammer (70) vorgesehen ist, welche den Leiter vor dem Spritzkopf (14) und über die gesamte Distanz bis zum Einlass (16) des Spritzkopfes (14) umschliesst sowie dass Mittel (84) zur Aufrechterhaltung des Gasdruckes (78) in der Ausgleichskammer (70) in Abhängigkeit vom Dampfdruck (42) der Vulkanisierkammer (40) vorgesehen sind, um zu verhindern,

   dass der Dampfdruck (42) in der Vulkanisierkammer (40) den am Leiter (24') aufgebrachten Isolationselastomer (26) durch den Einlass (16) des Spritzkopfes (14) zurückdrückt.

   UNTERANSPRÜCHE 3. Anlage nach Patentanspruch II, gekennzeichnet durch eine zweite Strangpresse (52) mit einem dem zum Auftrag der Endschicht vorgesehenen Spritzkopf (14) in Tandem angeordneten Spritzkopf (55), wobei der Spritzkopf (55) der zweiten Strangpresse (52) Mittel zum Auftrag der Isolationsschicht enthält, und eine Druckausgleichskammer (70), die sich vom Auslass des Spritzkopfes (55), der zum Auftrag der Isolationsschicht (26) dient bis zum Einlass (16) des Spritzkopfes (14), der zum Auftrag der Überzugsschicht dient, erstreckt.

   4. Anlage nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Strangpressen (12, 52) die Abschlusswände der Druckausgleichskammer (70) bilden und die den Leiter (24') umgebende Isolationsschicht (26) als Dichtung am Ende der Druckausgleichskammer dient, um ein Ausströmen des Gases von der Ausgleichskammer zu verhindern.

   5. Anlage nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens drei Spritzköpfe (12, 52, 94) hintereinander angeordnet sind, zum Auftrag von aufeinanderfolgenden Elastomerschichten auf den Leiter (24'), dass die Druckausgleichskammer (70) zwischen dem letzten (14) und dem vorletzten Spritzkopf (55) angeordnet ist.

   6. Anlage nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Spritzkopf (94) einen engen Spalt besitzt, zum Aufbringen einer Schutzschicht von etwa 381-762, Stärke auf den Leiter, der zweite Spritzkopf (55) einen grösseren Spalt zum Auftrag einer viel dickeren Isolationsschicht von etwa 2,54-16,51 mm Stärke besitzt und der letzte Spritzkopf (14) einen Spalt für den Auftrag einer Isolationsschutzschicht von etwa 381-762 u Stärke besitzt.

   7. Anlage nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckausgleichskammer (70) die Form eines Rohres besitzt, das sich vom Einlass (16) des letzten Spritzkopfes (14) bis zum Auslass des vorletzten Spritzkopfes (55) erstreckt, wobei die Verbindung des Rohres mit den beiden Spritzköpfen abgedichtet ist.

   8. Anlage nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Spritzkopf (14) der letzten Strangpresse (12) mit einem Spalt versehen ist, der es ermöglicht, eine dünne Isolationsschutzschicht auf die Isolationsschicht aufzutragen.

   9. Anlage nach Patentanspruch II, gekennzeichnet durch einen Differentialdruckregler (84), der auf den Dampfdruck (42) in der Vulkanisierkammer (40) anspricht, wobei der Differentialdruckregler (84) Mittel besitzt, um den in der Druckausgleichskammer (70) herrschenden Gasdruck auf einem niedrigeren Wert zu halten als den Wert des Dampfdrucks (42), der in der Vulkanisierkammer (40) herrscht.