Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von isolier ten elektrischen Kabeln und Drähten jeder Art, bei welcher ein Mantel direkt oder indirekt auf das Kabel oder den Draht stranggepresst wird und das ummantelte Kabel oder den Draht dann kontinuierlich durch ein Gefäss hindurch läuft, in welchem der Mantel gehärtet oder verfestigt oder sonstwie durch die Anwendung oder das Entziehen von Wärme behandelt wird.
Beispiele solcher Mantelmaterialien sind Naturgummimischungen, Kunstgummimischungen, wie Neopren (Polychlorbutadien), Butylgummi, Silikongummi und Styrolbutadiengummi (GR-S), und synthetische Kunst stoffmaterialien, wie Olefinpolymere, die ein geeignetes Mit tel für die Erzeugung der Vernetzung zwischen den Molekü len der Kunststoffe während des Härtevorganges enthalten, wobei jedes der Mantelmaterialien Zusätze enthalten kann, um es elektrisch leitend zu machen.
Das Kabel oder der Draht, auf welchen das Mantelmate rial stranggepresst wird, kann ein blanker oder vorher umhüll ter Draht oder Strang, oder eine Gruppe von blanken oder vorher umhüllter Drähte oder Stränge sein, die ein Kabel bil den und aus Zweckmässigkeitsgründen sollen alle solchen Kabel oder Drähte nachfolgend in dem Ausdruck Leiter eingeschlossen sein.
Das Hauptpatent bezieht sich auf ein Verfahren zur Her stellung eines stranggepressten Mantels auf einen kontinuier lich vorrückenden Leiter, bei welchem der Leiter gezwun gen wird, durch das Leiterrohr einer Strangpressmaschine hindurchzugehen, welche einen kontinuierlichen Mantel auf den Leiter aufbringt und eine kontinuierliche Behandlung des so geformten Mantels dadurch bewirkt wird, dass der um mantelte Leiter durch eine Kammer hindurchgeht, welche am Auslassende der Strangpressmaschine angeordnet und gegen den ummantelten Leiter abgedichtet ist und ein Me dium unter Oberdruck enthält, wobei ein zweites Medium in das Innere des Leiterrohres eingespritz wird und unter einem Druck steht, welcher geringer ist, als der Druck des er sten Mediums in der Kammer und zwar um so viel,
dass der Druckunterschied über den stranggepressten Mantel an der Düsenöffnung der Strangpressmaschine genügend gross ist, um den stranggepressten Mantel an den Leiter anzudrücken, wenn er aus der Strangpressmaschine austritt, dass der Druckunterschied jedoch nicht so gross ist, um den strangge- pressten Mantel in das Leiterrohr zurückzutreiben.
Infolge der Tatsache, dass ein Druckunterschied über den stranggepressten Mantel an der Düsenöffnung verwen det wird, um den Mantel fest auf den vorrückenden Leiter zu sammenzuschrumpfen, brauchen für die Herstellung von mit genauer Toleranz angebrachter Mäntel die Innenform oder Düsenspitze und die Aussenform an der Strangpressöffnung der Strangpressmaschine nicht mit derselben Toleranz herge stellt zu werden, wie es sonst der Fall wäre, wenn der Man tel durch Strangpressen aufgebracht wird, da die Wanddicke des Mantels durch Veränderung der Durchlaufgeschwindig keit des Leiters gesteuert werden kann.
Demgemäss kann der gleiche Satz von Innenform oder Düsenspitze und Aus senform für im wesentlichen alle Leiter von demselben nomi nellen Durchmesser verwendet werden, wodurch die Werk zeugkosten, die sich sonst ergeben würden, beträchtlich her abgesetzt werden. Das Verfahren nach dem Hauptpatent hat auch den wichtigen Vorteil, dass es bei der Herstellung von stranggepressten Mänteln auf Leitern von anderem als kreisförmigem Querschnitt, z. B. Aluminium-Volleiter von Sek torform, mit im wesentlichen dem gleichen Mass von Toler anz der radialen Dicke des stranggepressten Mantels verwen det werden kann, wie für Mäntel von gleichen Leitern von kreisförmigem Querschnitt.
Ausserdem kann dieses Verfah ren bei Leitern von geformtem Querschnitt unter Benutzung von Innenformen oder Spiten von kreisförmigem Quer- schnitt und Aussenformen mit kreisförmigen (Öffnungen von passendem Durchmesser ausgeübt werden, wodurch ein be trächtliches Ersparnis der Kosten der Werkzeug-Formsätze erhalten werden kann.
Im Hinblick auf eine wesentliche Beseitigung der Mög lichkeit der Bildung von Zwischenraum oder Zwischenräu men zwischen einem stranggepressten Mantel aus Isolierma terial auf einen Leiter und einem darunterliegenden und/ oder darüberliegenden Mantel aus halbleitendem Material, die eine Innen- oder Aussenabschirmungslage bilden, in wel chem Zwischenraum oder Zwischenräumen elektrische Entla dungen stattfinden können, ist es früher vorgeschlagen wor den, gleichzeitig auf einen Leiter eine Lage aus isolierendem Mantelmaterial und wenigstens eine Lage aus halbleitendem Mantelmaterial strangzupressen, welche Materialien sich mit einander binden können, um auf dem Leiter einen zusammen gesetzten Mantel vorzusehen, bei welchem vollständige und innige Berührung an den Oberflächen zwischen benachbar ten Lagen des Mantelmaterials vorhanden ist.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verbesse rung des Gegenstandes des Hauptpatentes und bezweckt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines stranggepressten, zusammengesetzten Mantels aus zwei oder mehr Lagen verschiedenen Materials auf einen kontinu ierlich vorrückenden Leiter vorzusehen, welche alle Vorteile des Verfahrens und der Vorrichtung nach dem Hauptpatent haben.
Gemäss dem Verfahren nach der Erfindung führt die Strangpressmaschine zwei oder mehrere stranggepresste, kontinuierliche Lagen der Mantelmaterialien gleichzeitig gegen das Auslassende der Strangpressmaschine zu und die stranggepressten Lagen kommen in vollständige und innige Flächenberührung, um stromabwärts des Auslassendes der Strangpressmaschine einen zusammengesetzten Mantel zu bilden.
Wo der zusammengesetzte Mantel durch die Anwen dung von Wärme gehärtet oder verfestigt wird, kann das erste Medium Dampf oder ein anderes geeignetes Härteme dium sein und die Kammer wird im allgemeinen auch ein Kühlmittel bei im wesentlichen dem gleichen Druck wie das Härtemedium für die Kühlung des gehärteten Mantels enthal ten. Wo die Behandlung des Mantels die kontinuierliche Ent ziehung von Wärme betrifft, wird das erste Medium Wasser oder ein anderes geeignetes Kühlmedium sein.
Bei der Anwendung des Verfahrens der vorliegenden Er findung zur Herstellung eines Leiters mit einer stranggepress- ten Isolierlage, die mit inneren und äusseren Halbleiterlagen beschichtet ist und mit diesen in vollständiger und inniger Flächenberührung gebunden ist, kann jede der zwei Halb leiterlagen das gleiche Halbleiter-Mantelmaterial aufweisen, oder diese zwei Halbleiterlagen können aus verschiedenen Halbleiter-Mantelmaterialien bestehen.
In dem letzteren Fall kann die äussere Halbleiterlage ein halbleitendes Mantelmate rial aufweisen, das von solcher Zusammensetzung ist, dass die Bindung mit der darunterliegenden stranggepressten Iso- lierlage schwächer ist als die zwischen der inneren Halbleiter lage und der stranggepressten Isolierlage, wodurch das Zu rückschneiden und Abstreifen der äusseren Halbleiterlage für Verbindungs- oder Anschlusszwecke erleichtert ist.
Wenn das für die Isolierlage verwendete Mantelmaterial XL Polyäthylen ist, wird es vorgezogen, für die innere Halbleiter lage übliches, verträgliches Halbleiter-XL Polyäthylen und für die äussere Halbleiterlage irgendein Halbleiterpolymer oder eine Gummimischung zu benutzen, die mit Polyäthylen vernetzbar ist, wie EPR und Kopolymere von Äthylen und Propylen von geeignetem hohem Schmelzpunkt.
Das in das Mantelrohr eingespritzte Medium ist vorteil haft, jedoch nicht unbedingt ein inertes Gas, wie Stickstoff. Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Verbesserung der Vorrichtung nach Patentanspruch II des Hauptpatentes, welche zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfah rens zum Strangpressen eines zusammengesetzten Mantels mit zwei oder mehr kontinuierlichen Lagen aus verschiede nen Mantelmaterialien auf einen vorrückenden Leiter dient und dadurch gekennzeichnet ist, dass die Strangpressma- schine stromaufwärts der durch die Innen- und Aussenfor men bestimmten Düsenöffnung wenigstens eine Zwischen form hat, wobei die Zwischenform oder -formen in bezug auf die Innen- und Aussenformen und zueinander so liegen,
dass die stranggepressten Lagen der Mantelmaterialien in vollständige und innige Flächenberührung stromaufwärts der Düsenöffnung kommen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend im einzelnen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeich nung beschrieben, in welcher Fig. 1 eine allgemeine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung für das Härten eines stranggepressten, zusam mengesetzten Mantels ist, und Fig. 2 ein schematischer Längsschnitt des Kopfes einer Querspritzkopfstrangpressmaschine der Vorrichtung ist.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, wird ein blanker Volleiter 1 aus Aluminium von im wesentlichen sektorförmigem Quer schnitt, auf welchen ein stranggepresster zusammengesetz ter Mantel aufzubringen ist, welcher eine Innenlage aus halb leitendem Polyäthylen aufweist, die mit einer äusseren Isolier- lage aus Polyäthylen in vollständiger und inniger Flächenbe rührung gebunden ist, durch eine Abziehvorrichtung 3 von einer Trommel 2 abgezogen und einer Strangpressmaschine 4 zugeführt, wo der zusammengesetzte Mantel aufgebracht wird.
Beim Austreten aus dem Kopf der Strangpressma- schine 4 gelangt der ummantelte Leiter 1 unmittelbar in eine geneigte Härtekammer 5, die mit Dampf unter Überdruck und an ihrem niedrigen Ende mit Kühlwasser unter demsel ben Druck gefüllt und am Auslassende der Strangpressma- schine hermetisch abgedichtet ist, von welcher Kammer 5 der Draht durch Gefässe mit Kühlmedium (nicht gezeigt) läuft und durch eine Abziehvorrichtung 6 einer Aufnahme trommel 7 zugeführt wird.
Nach Fig. 2 besitzt der Querspritzkopf 10 der Strang- pressmaschine 4 an seinem Auslassende eine ringförmige Spritzdüsenöffnung, die durch eine Aussenform 11 und eine Innenform oder Düsenspitze 12 festgelegt ist, welche an dem Austrittsende eines den Kopf durchsetzenden Leiterroh res 14 befestigt ist. Zwischen der Aussenform 11 und Innen form 12 befindet sich eine Zwischenform 13. Halbleitendes Polyäthylen 8 in plastischem Zustand wird dem Ringraum zwischen der Innenform 12 und Zwischenform 13 durch einen Speisekanal 15 zugeführt und Polyäthylen 9 in plasti schem Zustand wird dem Ringraum zwischen der Zwischen form 13 und der Aussenform 11 durch einen Speisekanal 17 zugeführt.
Die Zwischenform 13 liegt in bezug auf die Aus senform 11 und Innenform 12 so, dass die stranggepressten Lagen 8 und 9 des halbleitenden Polyäthylens und isolieren den Polyäthylens in vollständige und innige Flächenberüh rung vor der Düsenöffnung kommen. Am Eintrittsende des Leiterrohres 14 befindet sich ein Abschluss 16, welcher gegen den Leiter 1 abgedichtet ist, wenn dieser in das Leiter rohr eintritt. Die gegen den Querspritzkopf 10 hermetisch ab geschlossene Härtekammer 5 ist von im wesentlichen zylind rischem Querschnitt und besitzt an ihrem Auslassende einen Abschluss, welcher eine Abdichtung mit dem zusammenge setzten, ummantelten Leiter bewirkt, wenn er aus der Kam mer austritt.
Während dem Strangpressen des aus der halbleitenden Polyäthylenlage 8 und der Isolierpolyäthylenlage 9 zusam mengesetzten Mantels auf den Leiter 1 und Härten des stranggepressten, zusammengesetzten Mantels in der Härte kammer 5 wird der Dampf in der Härtekammer auf Über druck, z. B. im Bereich von 13,35 bis 14,75 kg/cm, sein. Stick stoff wird unter Druck in das Leiterrohr 14 eingespritzt und mittels einer Differentialdruck-Steuervorrichtung, die der Härtekammer 5 und dem Leiterrohr zugeordnet ist, wird der Druckunterschied über den stranggepressten zusammenge setzten Mantel an der Düsenöffnung im wesentlichen auf einem Druck im annähernden Bereich von 0,03 bis 0,07 Atmo. sphären gehalten.
Durch dieses Verfahren kann ein zusammengesetzter Mantel, der eine halbleitende, vernetzbare Polyäthylen-Innen lage mit einer radialen Dicke von 0,5 mm und eine isolie rende, vernetzbare Polyäthylen-Aussenlage mit einer radia len Dicke von 2,8 mm aufweist, auf einen sektorförmigen Lei ter mit einer Gesamttoleranz von + oder - 0,05 mm aufge bracht werden.
Geeignete Differenzdruck-Steuereinrichtungen für die Be nützung in der Vorrichtung und dem Verfahren nach vorlie gender Erfindung sind in Fig. 3 und 4 des Hauptpatentes be schrieben.
Wo Flüssigkeit im Leiterrohr kontinuierlich aus dem Leiterrohr entweichen kann und unter der automatischen Steuerung einer Differenzdruck-Steuereinrichtung kontinuier lich in das Leiterrohr eingespritzt wird, kann ein kontinuierli ches Entweichen der Flüssigkeit durch ein an das Leiterrohr angeschlossenes Ventil und/oder durch eine passende Einstel lung der Abdichtung am Eintrittsende des Leiterrohres statt finden. In dem letzteren Fall dient die entweichende Flüssig keit dazu, die Reibung zwischen dem wandernden Leiter und der Abdichtung herabzusetzen.
Abdichtungsmittel, die für das Abdichten des Eintrittsen des des Leiterrohres bei der Vorrichtung nach der Erfin dung geeignet sind, bilden den Gegenstand des schweizeri schen Patentes 533 350 (schweizerische Anmeldung <B>18207/70).</B>
The invention relates to the production of insulated electrical cables and wires of all types, in which a sheath is extruded directly or indirectly onto the cable or wire and the sheathed cable or wire then runs continuously through a vessel in which the Jacket is hardened or solidified or otherwise treated by the application or removal of heat.
Examples of such sheath materials are natural rubber compounds, synthetic rubber compounds such as neoprene (polychlorobutadiene), butyl rubber, silicone rubber and styrene butadiene rubber (GR-S), and synthetic plastic materials, such as olefin polymers, which are a suitable means for creating cross-linking between the molecules of the plastics during the hardening process, each of the jacket materials may contain additives to make it electrically conductive.
The cable or wire onto which the sheath mate rial is extruded can be a bare or previously sheathed wire or strand, or a group of bare or previously sheathed wires or strands forming a cable and, for reasons of convenience, all such cables should be or wires may be included in the term conductor hereinafter.
The main patent relates to a process for the manufacture of an extruded jacket on a continuously advancing conductor, in which the conductor is forced to pass through the conductor tube of an extrusion machine which applies a continuous jacket to the conductor and a continuous treatment of the so formed Sheath is effected in that the sheathed conductor passes through a chamber which is arranged at the outlet end of the extrusion machine and is sealed against the sheathed conductor and contains a medium under pressure, a second medium being injected into the interior of the conductor tube and under a The pressure is lower than the pressure of the first medium in the chamber, namely by as much
that the pressure difference across the extruded jacket at the nozzle opening of the extrusion machine is large enough to press the extruded jacket against the conductor when it emerges from the extrusion machine, but that the pressure difference is not so great around the extruded jacket into the conductor tube to drive back.
As a result of the fact that a pressure difference across the extruded jacket at the nozzle opening is used to shrink the jacket tightly onto the advancing conductor, the inner shape or nozzle tip and the outer shape at the extrusion opening need to be used for the production of jackets fitted with precise tolerances Extrusion machine not to be Herge with the same tolerance, as would otherwise be the case if the Man tel is applied by extrusion, since the wall thickness of the jacket can be controlled by changing the speed of the conductor Durchlaufgeschwindig.
Accordingly, the same set of inner shape or nozzle tip and outer shape can be used for substantially all conductors of the same nominal diameter, thereby significantly reducing the tooling costs that would otherwise result. The method according to the main patent also has the important advantage that it can be used in the production of extruded sheaths on conductors of other than circular cross-section, e.g. B. aluminum full conductor of Sek torform, with essentially the same degree of tolerance and the radial thickness of the extruded jacket can be used as for jackets of the same conductors of circular cross-section.
In addition, this method can be practiced on ladders of shaped cross-section using internal molds or spikes of circular cross-section and external molds with circular openings of the appropriate diameter, whereby a considerable saving in the cost of the die sets can be obtained.
With a view to a substantial elimination of the possibility of the formation of interspaces or intermediate spaces between an extruded jacket made of insulating material on a conductor and an underlying and / or overlying jacket made of semiconducting material, which form an inner or outer shielding layer, in wel chem interstice or interstices electrical discharges can take place, it was previously proposed to simultaneously extrude a layer of insulating jacket material and at least one layer of semiconducting jacket material on a conductor, which materials can bond with each other to provide a composite jacket on the conductor , in which complete and intimate contact is present on the surfaces between adjacent layers of the jacket material.
The present invention relates to an improvement of the subject matter of the main patent and aims to provide a method and an apparatus for producing an extruded, composite jacket from two or more layers of different materials on a continuously advancing conductor, which has all the advantages of the method and the apparatus according to the main patent.
According to the method according to the invention, the extrusion machine feeds two or more extruded, continuous layers of the jacket materials at the same time towards the outlet end of the extruder and the extruded layers come into complete and intimate surface contact in order to form a composite jacket downstream of the outlet end of the extrusion machine.
Where the composite jacket is hardened or solidified by the application of heat, the first medium may be steam or other suitable hardening medium and the chamber will generally also be a coolant at substantially the same pressure as the hardening medium for cooling the hardened one Sheath contained th. Where the treatment of the sheath involves the continuous extraction of heat, the first medium will be water or some other suitable cooling medium.
When using the method of the present invention for the production of a conductor with an extruded insulating layer which is coated with inner and outer semiconductor layers and is bound to them in complete and intimate surface contact, each of the two semiconductor layers can use the same semiconductor jacket material have, or these two semiconductor layers can consist of different semiconductor cladding materials.
In the latter case, the outer semiconductor layer can have a semiconducting jacket material which is of such a composition that the bond with the extruded insulating layer underneath is weaker than that between the inner semiconductor layer and the extruded insulating layer, thereby cutting back and stripping the outer semiconductor layer is facilitated for connection or connection purposes.
If the jacket material used for the insulating layer is XL polyethylene, it is preferred to use compatible semiconductor XL polyethylene for the inner semiconductor layer and any semiconductor polymer or rubber compound that is crosslinkable with polyethylene, such as EPR and copolymers, for the outer semiconductor layer of ethylene and propylene of suitably high melting point.
The medium injected into the jacket pipe is advantageous, but not necessarily an inert gas such as nitrogen. The invention also relates to an improvement of the device according to claim II of the main patent, which is used to carry out the process according to the invention for extrusion of a composite jacket with two or more continuous layers of different jacket materials on an advancing conductor and is characterized in that the Extrusion machine upstream of the nozzle opening determined by the inner and outer shapes has at least one intermediate shape, the intermediate shape or shapes being in relation to the inner and outer shapes and to one another so
that the extruded layers of the jacket materials come into complete and intimate surface contact upstream of the nozzle opening.
An embodiment of the invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawing, in which Fig. 1 is a general schematic side view of an apparatus for curing an extruded, composite shell, and Fig. 2 is a schematic longitudinal section of the head of a cross-head extrusion machine the device is.
As can be seen from Fig. 1, a bare solid conductor 1 made of aluminum of essentially sector-shaped cross-section, on which an extruded composite sheath is to be applied, which has an inner layer made of semi-conductive polyethylene with an outer insulating layer made of polyethylene is bound in complete and intimate contact with surfaces, withdrawn by a puller 3 from a drum 2 and fed to an extrusion machine 4, where the composite jacket is applied.
When exiting the head of the extrusion machine 4, the sheathed conductor 1 enters an inclined curing chamber 5 which is filled with steam under excess pressure and at its lower end with cooling water under the same pressure and is hermetically sealed at the outlet end of the extrusion machine. from which chamber 5 the wire runs through vessels with cooling medium (not shown) and is fed to a receiving drum 7 by a puller 6.
According to FIG. 2, the cross-head 10 of the extrusion press 4 has an annular spray nozzle opening at its outlet end which is defined by an outer shape 11 and an inner shape or nozzle tip 12 which is attached to the outlet end of a conductor tube 14 penetrating the head. Between the outer form 11 and inner form 12 there is an intermediate form 13. Semiconducting polyethylene 8 in a plastic state is fed to the annular space between the inner form 12 and intermediate form 13 through a feed channel 15 and polyethylene 9 in a plastic state is the annular space between the intermediate form 13 and fed to the outer mold 11 through a feed channel 17.
The intermediate form 13 is with respect to the Aus senform 11 and inner mold 12 so that the extruded layers 8 and 9 of the semiconducting polyethylene and isolate the polyethylene come in full and intimate surface contact tion before the nozzle opening. At the entry end of the conductor tube 14 there is a termination 16 which is sealed against the conductor 1 when it enters the conductor tube. The hardening chamber 5 hermetically sealed against the cross-head 10 is of essentially cylindrical cross-section and has a closure at its outlet end which seals with the composite, sheathed conductor when it emerges from the chamber.
During the extrusion of the semiconducting polyethylene layer 8 and the insulating polyethylene layer 9 together menetzt jacket on the conductor 1 and hardening of the extruded, composite jacket in the hardening chamber 5, the steam in the hardening chamber on pressure, z. B. in the range of 13.35 to 14.75 kg / cm. Stick material is injected under pressure into the conductor tube 14 and by means of a differential pressure control device, which is assigned to the hardening chamber 5 and the conductor tube, the pressure difference across the extruded composite jacket at the nozzle opening is essentially at a pressure in the approximate range of 0, 03 to 0.07 atm. spheres held.
By this method, a composite jacket, which has a semiconductive, crosslinkable polyethylene inner layer with a radial thickness of 0.5 mm and an isolie-generating, crosslinkable polyethylene outer layer with a radia len thickness of 2.8 mm, on a sector-shaped Conductor with a total tolerance of + or - 0.05 mm.
Suitable differential pressure control devices for use in the apparatus and method according to the present invention are shown in FIGS. 3 and 4 of the main patent.
Where liquid in the ladder tube can continuously escape from the ladder tube and is continuously injected into the ladder tube under the automatic control of a differential pressure control device, continuous escape of the liquid through a valve connected to the ladder tube and / or through a suitable setting of the Sealing take place at the inlet end of the conductor tube. In the latter case, the escaping liquid serves to reduce the friction between the migrating conductor and the seal.
Sealing means that are suitable for sealing the entry of the conductor tube in the device according to the invention, form the subject of Swiss patent 533 350 (Swiss application <B> 18207/70). </B>