CH616616A5 - Process for the continuous vulcanisation of elongated products to be vulcanised, and apparatus for carrying out this process - Google Patents

Process for the continuous vulcanisation of elongated products to be vulcanised, and apparatus for carrying out this process Download PDF

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CH616616A5
CH616616A5 CH1356276A CH1356276A CH616616A5 CH 616616 A5 CH616616 A5 CH 616616A5 CH 1356276 A CH1356276 A CH 1356276A CH 1356276 A CH1356276 A CH 1356276A CH 616616 A5 CH616616 A5 CH 616616A5
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vulcanization
tube
product
vulcanized
cooling
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CH1356276A
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German (de)
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Jukka Seppo Karppo
Matti Akseli Aaltonen
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Nokia Oy Ab
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Abstract

For the continuous vulcanisation of, for example, electrical cables, the cable (14) provided with the insulating layer to be vulcanised is drawn through a vulcanisation tube (11) and heated in this tube within a heating zone (A) and subsequently brought back to ambient temperature in a cooling zone (B). The heating of the insulating layer takes place by radiation heating in a pressurised-gas atmosphere. In the cooling zone (B), the vulcanised layer is subjected to a pressurised cooling gas in order to dissipate the heat required for vulcanisation. Both the heating process and the cooling process thus take place in the complete absence of water by heat radiation and convection. <IMAGE>

Description

       

  
 

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   PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren für kontinuierliche Vulkanisierung von langgestreckten zu vulkanisierenden Erzeugnissen, wie z.B. von Kabeln, gemäss welchem Verfahren das zu vulkanisierende Erzeugnis durch ein Vulkanisierungsrohr (1) gezogen und in diesem Rohr zur Erhitzung des Erzeugnisses auf die Vulkanisierungstemperatur in einer Erhitzungszone (A) einer Strahlungserhitzung unterworfen sowie danach zur Abkühlung des vulkanisierten Erzeugnisses in einer Kühlungszone (B) einer Abkühlung unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das erhitzte Erzeugnis in einer Kühlungszone (B) mit einem unter Druck befindlichen gasförmigen Medium in Berührung gebracht wird zur Abführung der zur Vulkanisierung des Erzeugnisses erforderlichen Wärme und Abkühlung unter völlig wasserfreien Verhältnissen mit Wärmestrahlung und Konvektion.



   2. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Vulkanisierungsrohr (11) bei der Kühlungszone   (B)    zur Abkühlung des Erzeugnisses aussenseitig gekühlt wird.



   3. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein gasförmiges Medium zur Intensivierung des Abführens von Wärme der Oberfläche des vulkanisierten Erzeugnisses entlang geblasen wird.



   4. Verfahren gemäss Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das gasförmige Medium aus der Kühlungszone (B) entfernt und zur Abkühlung des Erzeugnisses über einen Wärmeaustauscher der Kühlungszone zurückgegeben wird.



   5. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zu vulkanisierende Erzeugnis in der Erhitzungszone (A) dadurch erhitzt wird, dass elektrischer Strom durch das Vulkanisierungsrohr (11) selbst geleitet wird zur Erhitzung des Vulkanisierungsrohrs in der Art eines einheitlichen Erhitzungsmantels, der Wärme auf das zu vulkanisierende Erzeugnis abstrahlt.



   6. Apparatur zur Durchführung des Verfahrens gemäss Anspruch 1, welche Apparatur ein Vulkanisierungsrohr (11) aufweist, durch welches das zu vulkanisierende Erzeugnis gezogen wird, wobei das Vulkanisierungsrohr eine Erhitzungszone (A), die mit Mitteln zur Erhitzung des Erzeugnisses im Vulkanisierungsrohr auf die Vulkanisierungstemperatur ausgerüstet ist, und eine Kühlungszone (B) zur Abkühlung des vulkanisierten Erzeugnisses umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlungszone (B) des Vulkanisierungsrohrs (11) mit Mitteln für die Zuführung eines gasförmigen Mediums in die Kühlungszone (B) zur Berührung mit dem vulkanisierten Erzeugnis zwecks dessen Abkühlung ausgerüstet ist.



   7. Apparatur gemäss Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlungszone (B) mit Mitteln (20, 21, 22) für das Blasen eines Gases entlang der Oberfläche des vulkanisierten Erzeugnisses zwecks dessen Abkühlung ausgerüstet ist.



   8. Apparatur gemäss Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlungszone (B) des Vulkanisierungsrohrs (11) mit Einlauf- und Auslaufstutzen (20, 21) für das Gas ausgerüstet ist und dass der Auslaufstutzen (20) über ein Gebläse (22) und einen Wärmeaustauscher (23) mit dem Einlaufstutzen (21) verbunden ist zwecks Zurückleitens des Gases unter Druck und gekühlt in die Kühlungszone.



   9. Apparatur gemäss Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebläse (22), das das Gas in Umlauf bringt, in demselben, unter Druck befindlichen Raum angeordnet ist wie das Gas.



   10. Apparatur gemäss Anspruch 6, dadurch gekennzeich net, dass die Kühlungszone (B) des Vulkanisierungsrohrs (11) mit einem das Rohr umgebenden mediumdichten Mantel (24) für ein gasförmiges oder flüssiges Medium zur Abkühlung der Wandung des Rohrs (11) ausgerüstet ist.



   11. Apparatur gemäss Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Vulkanisierungsrohr (11) bei der Kühlungszone (B) mit Mitteln zum Blasen eines Kühlgases oder Kühlluft auf die   Aussenfläche    des Rohrs zwecks Abkühlung der Wandung des Rohrs ausgerüstet ist.



   12. Apparatur gemäss Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Vulkanisierungsrohr (11) selbst an wenigstens eine Spannungsquelle (13, 13a, 13b) geschaltet ist, so dass die Wandung des Vulkanisierungsrohrs als elektrischer Widerstand wirksam ist, damit das Rohrmaterial erhitzt werden kann, um einen auf das zu vulkanisierende Erzeugnis Wärme abstrahlenden Erhitzungsmantel zu bilden.



   13. Apparatur gemäss Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Vulkanisierungsrohr (11) so angeordnet ist, dass das Ausgangsende der Kühlungszone (B) oberhalb der tiefsten Stelle des Vulkanisierungsrohrs (11) liegt.



   Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren für kontinuierliche Vulkanisierung von langgestreckten zu vulkanisierenden Erzeugnissen, wie z.B. von Kabeln, gemäss welchem Verfahren das zu vulkanisierende Erzeugnis durch ein Vulkanisierungsrohr gezogen und in diesem Rohr zur Erhitzung des Erzeugnisses auf die Vulkanisierungstemperatur in einer Erhitzungszone einer Strahlungserhitzung unterworfen sowie danach zur Abkühlung des vulkanisierten Erzeugnisses in einer Kühlungszone einer Abkühlung unterworfen wird.



   Für die Vulkanisierung von Kabeln und Schläuchen wird allgemein ein Vulkanisierungsrohr verwendet, durch welches das zu vulkanisierende Erzeugnis gezogen wird und in welchem das Erzeugnis zunächst einer Erhitzung unterworfen wird, so dass das ein Vulkanisierungsreagenz enthaltende Material des Erzeugnisses die Temperatur erreicht, bei welcher die Vulkanisierungsreaktion stattfindet, worauf das vulkanisierte Erzeugnis abgekühlt und aus dem Vulkanisierungsrohr geleitet wird. Als solche zu vulkanisierende Materialien können Niederdruckpolyäthylen (HDPE), Hochdruckpolyäthylen (LDPE), Äthylenpropylengummi (EPR) und andere synthetische Gummi, sowie Naturgummi genannt werden.



   Bisher kennt man verschiedene Arten der Erhitzung des zu vulkanisierenden Erzeugnisses, von welchen nachstehend einige genannt werden. Die Erhitzung des zu vulkanisierenden Erzeugnisses kann im Vulkanisierungsrohr mit Wasserdampf erfolgen, dessen Temperatur gewöhnlich rund 180 bis   2 100C    beträgt, und der Druck entsprechenderweise 1,0 bis 2,0 MPa. Die Vulkanisierungsleitung der Apparatur hängt von der Länge des Rohrs und von der Temperatur des Wasserdampfes ab. Eine Erhöhung der Temperatur des Wasserdampfes veranlasst unvermeidlich auch eine Erhöhung des Druckes, und dies setzt wieder Anforderungen an die Festigkeit der mechanischen Teile. Aus diesem Grund erachtet man es aus wirtschaftlichen Gründen nicht für zweckmässig, die genannten Werte für Temperatur und Druck bei den heute verwendeten Apparaturen zu überschreiten. 

  Auch die Erhöhung der Länge des Rohrs ist über eine bestimmte Länge hinaus nicht mehr wirtschaftlich. Die Rohre in der Form einer Kettenlinie sind gewöhnlich rund 100 bis 150 Meter lang und senkrechte Rohre rund 40 bis 70 Meter.



   Es ist bisher üblich, die Erhitzung des zu vulkanisierenden Erzeugnisses im Vulkanisierungsrohr mit Hilfe von Infrastrahlern auszuführen, die sich innerhalb des Rohrs befinden. Der erforderliche Druck im Rohr wird mit Schutzgas erzeugt. Eine derartige Apparatur wird in der US-PS 3 588 954 beschrieben. Die Anordnung der Infrastrahler innerhalb des Rohrs im Bereich der Rohrwand ist technisch beschwerlich, und wegen des von den Strahlern benötigten  



  Raums muss das Rohr mit grossem Durchmesser und mit dicker Wandung ausgeführt werden. Wegen der hohen Flächentemperatur der Strahler beschädigen diese leicht die Oberfläche des zu vulkanisierenden Erzeugnisses. Aus diesem Grund kann das Verfahren nur in einem senkrechten Rohr angewendet werden. Die Strahler erhitzen wirksam nur einen kleinen Bereich. Die Erhitzung des zu vulkanisierenden Erzeugnisses ist nicht gleichmässig, weil die Strahler separate Wärmeelemente sind und weil im Rohr nur eine begrenzte Anzahl von   Strahl    lern angebracht werden kann. Der mit dem Schutzgas gemischte Wasserdampf und die in der Vulkanisierungsreaktion entstehenden Gase werden aus dem Rohr dadurch entfernt, dass man das Schutzgas durch eine kompli   zierte    Reinigungs- und Trocknungsapparatur laufen lässt.



   Darüber hinaus ist der in diesem Verfahren zu vulkanisieren de Rohstoff aus Sonderrohstoff, weil das unter Benutzung von
Infrastrahlern zu vulkanisierende Erzeugnis die hohe Flä chentemperatur der Strahler sonst nicht aushalten kann. Aus serdem muss wegen der höheren Vulkanisierungstemperatur eine längere Abkühlungszone benutzt werden.



   Ausserdem ist es auch aus der US-Patentschrift 3 645 656 bekannt, die Erhitzung des zu vulkanisierenden Erzeugnisses mit Hilfe von heissem Schutzgas auszuführen, welches Gas mit einer ausserhalb des Vulkanisierungsrohrs gelegenen Er hitzungsapparatur erhitzt werden. Die Wärmeüberführungs fähigkeit von Gasen ist aber bekanntlich gering, zum Beispiel im Vergleich zum Wasserdampf, und somit kann das ge nannte Verfahren in der Leistung mit dem oben beschriebe nen Dampfverfahren nicht konkurrieren.



   Alle oben beschriebenen Verfahren weisen Wasserküh lung auf. Eine allgemein bekannte Tatsache ist aber die nach teilige Wirkung von Wasserdampf und Wasser auf zu vulka nisierende Erzeugnisse. Bei hoher Temperatur dringt das Was ser sehr leicht in das zu vulkanisierende Material, und eine porige Struktur ist die Folge. Die unmittelbare Ursache der porigen Struktur sind Mikroblasen, deren Durchmesser im
Bereich von 1 bis 20   pm    variiert. In dieser Hinsicht ist die
Dampfvulkanisierung den Schutzgasverfahren klar unterle gen. Die Mikroblasen sind zahlreicher und durchschnittlich grösser als bei im Schutzgas vulkanisierten Erzeugnissen. Die
Reinigung und Trocknung des Schutzgases in einer ausser halb des Rohrs gelegenen Vorrichtung verbessert die Quali tät des Erzeugnisses, aber Mikroblasen kommen immer noch vor.



   Auf einer für Versuche verwendeten Produktionslinie hat man Dampf- und Schutzgasvulkanisierungsverfahren in Ver bindung mit Wasserkühlung untersucht. Der Trocknungsgrad der Kabel nach der Vulkanisierung und Kühlung kann mit dem sogenannten direkten Verfahren überprüft werden, wo bei die Isolierung des Kabels unter einer Wechselspannung gehalten und zur Ermittlung von sogenannten Wasserbäumen mit dem Färbungsverfahren von Mitsumara-Yamanouchi mikroskopisch untersucht wird. Solche Wasserbäume entste hen aus der Wirkung von in der Isolierung gebildeten mit Wasser gefüllten Mikroblasen, wenn ein Kabel Spannungsbeanspruchungen unterworfen wird, und es ist festgestellt worden, dass die Wasserbäume die elektrische Beständigkeit von Kabeln senken. Typische Spannungsbeanspruchungen sind 5 bis 10 kV/m bei 50 Hz bis 5 kHz und Beanspru chungszeiten von 50 Stunden aufwärts.



   Bei Versuchen ist festgestellt worden, dass dampf- und schutzgasvulkanisierte und wassergekühlte Kabel dermassen wasserhaltig sind, dass in diesen Wasserbäume zu wachsen beginnen, wenn eine elektrische Spannung auf die Isolierung wirkt.



   Wie oben schon genannt wurde, entstehen die Mikroblasen im Vulkanisierungsprozess durch die Wirkung des Wassers. Das Eindringen des Wassers ins Erzeugnis kommt aus der hygroskopischen Natur der verwendeten Rohstoffe, wie z.B.



  Kunststoff und Gummi. Der Vofgang ist ausserdem sehr schnell, weil die Temperatur des zu vulkanisierenden Erzeugnisses hoch ist, wenn es mit Wasser in Berührung kommt.



  Ausserdem wird aus der Oberfläche des Kühlwassers Wasser zur eigentlichen Vulkanisierungszone verdampft. Die ungünstigen Wirkungen des Verdampfens können einigermassen reduziert werden, wenn zwischen der Kühlungszone und der Erhitzungszone eine Kaltfalle oder eine Dichtung eingebaut wird, wo ein Teil des Wasserdampfes kondensiert wird.



   Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Vulkanisierungsverfahren und eine Vulkanisierungsapparatur zu schaffen, das bzw. die die Vulkanisierung von Erzeugnissen unter vollkommen trockenen Verhältnissen ermöglicht, d.h.



  die Ausführung sowohl der Erhitzung als auch der Abkühlung in völlig wasserfreiem Raum. Dieses Ziel wird mittels des Verfahrens gemäss der Erfindung erreicht, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das erhitzte Erzeugnis in einer Kühlungszone mit einem unter Druck befindlichen gasförmigen Medium in Berührung gebracht wird zur Abführung der zur Vulkanisierung des Erzeugnisses erforderlichen Wärme und Abkühlung unter völlig wasserfreien Verhältnissen.



   Die Abkühlung des Erzeugnisses in der Kühlungszone erfolgt teils durch Wärmestrahlung, teils durch Konvektion.



  Die Wärmestrahlung erfolgt umgekehrt im Vergleich zur Vulkanisierungsphase, d.h. die Wärmestrahlung vom Erzeugnis auf das umgebende Kühlungsrohr wird von der Abkühlung des Rohrs gefördert. Die Kühlung durch Konvektion kann wieder mit einer Gasströmung gefördert werden.



   Gemäss der Erfindung wird ein Vulkanisierungsverfahren vorgeschlagen, bei welchem in der Kühlungszone zur Entstehung von ungünstigen, aus Wasser herrührenden Mikroblasen führende Verhältnisse völlig vermieden werden, weil die Kühlung in einem völlig wasserfreiem Raum erfolgt, und mit welchem Verfahren somit die ungünstige Wirkung von Wasser im vulkanisierten Erzeugnis vermieden wird. Die auf ein gasförmiges Medium gegründete Kühlungsweise kann auf alle solchen Vulkanisierungsverfahren angewendet werden, bei welchen kein Wasser oder Wasserdampf als Vulkanisierungsmedium verwendet wird. Diese Kühlungsweise eignet sich für Anwendung ohne Rücksicht auf die Form oder Stellung desVulkanisierungsrohrs.

 

   In der Kühlungszone kann ein Gas verwendet werden, das keine nachteilige Wirkung auf das zu vulkanisierende Erzeugnis aufweist. Solche Gase sind z.B. Stickstoff, Kohlendioxyd, Schwefelhexafluorid und gewisse Edelgase.



   In der nachstehenden Tabelle werden die Grösse und Häufigkeit von Mikroblasen bei verschiedenen bekannten Verfahren und beim Verfahren gemäss der Erfindung angegeben. Die untersuchte Flächengrösse war 0,154 mm2. Die Zahl der untersuchten Proben war 37 Stück.  



      Verfahren Durchmesser der Mikroblasen unter 1 pm 1-3 lam 3-10 iim über 10 ltm   
1. Dampferhitzung + Wasserkühlung   oo    Stück oo, 23 St. * 20 Stück 8 Stück
2. Trockene Erhitzung + Wasserkühlung 40 Stück 10 Stück 7 Stück 2 Stück
3. Trockene Erhitzung   +    trockene Kühlung 10 Stück 3 Stück 1 Stück   0    Stück * wärmebehandelt 1 Woche lang bei   70"C.   



   Die im mit dem völlig trockenen Verfahren hergestellten Erzeugnis vorkommenden Mikroblasen enthalten nicht Wasser, wie die Mikroblasen im allgemeinen, sondern deren Entstehung beruht auf anderen Verunreinigungen des Materials, und sie haben keine Wirkung auf die Entstehung bzw. das Wachsen von Wasserbäumen.



   Im Gegensatz zu den übrigen besprochenen Verfahren ergibt das in der vorliegenden Patentschrift beschriebene Verfahren so trockene Kabel, dass keine Wasserbäume wachsen, was eine entscheidende Verbesserung der Qualität des Kabels bedeutet. Der trockene Zustand des Kabels kann auch im Betrieb leicht bewahrt werden, wenn das Kabel mit einem feuchtebeständigen metallischen oder sonstigem Mantel ausgerüstet wird.



   Es ist vorteilhaft, wenn das zu vulkanisierende Erzeugnis in der Erhitzungszone dadurch erhitzt wird, dass elektrischer Strom durch das Vulkanisierungsrohr selbst geleitet wird, um das Vulkanisierungsrohr zu einem einheitlichen Erhitzungsmantel zu erhitzen, welcher auf das zu vulkanisierende Erzeugnis Wärme abstrahlt. Die Erhitzung des Erzeugnisses erfolgt teilweise auch durch Konvektion.



   Die Erhitzung des zu vulkanisierenden Erzeugnisses mit dem Verfahren der oben beschriebenen Art bietet beträchtliche Vorteile im Vergleich zu anderen Strahlungserhitzungsverfahren. Weil die Erhitzung bei Widerstandserhitzung gleichmässig stattfindet, kann die durchschnittliche Temperatur des Erzeugnisses niedriger gehalten werden. Aus diesem Grunde kann ein normales Überzugsmaterial verwendet werden. Darüber hinaus ist die Länge der Erhitzungszone kürzer als bei den anderen Strahlungsverfahren, und infolge des kleineren Wärmegehalts des Erzeugnisses kann die Kühlungszone kürzer konstruiert oder bei gleich langen Linien eine grössere Produktionsgeschwindigkeit gefahren werden. Wegen der niedrigeren Vulkanisierungstemperatur ist das Erzeugnis auch weniger unregelmässig als die bei höheren Vulkanisierungstemperaturen hergestellten Erzeugnisse.



   Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Apparatur zur Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung, und diese Apparatur wird dadurch gekennzeichnet, was im Patentanspruch 6 ausgeführt ist.



   Die Erfindung wird nachstehend beispielsweise näher beschrieben, und zwar mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen, in welchen eine vorteilhafte Ausführungsform gemäss der Erfindung dargestellt ist.



   Fig. 1 stellt in Seitenansicht eine günstige Ausführungsform der Vulkanisierungsapparatur gemäss der Erfindung dar, in welcher das Vulkanisierungsrohr für die Durchführung des Kabels von oben nach unten senkrecht ist,
Fig. 2 stellt schematisch als senkrechten Schnitt das Vulkanisierungsrohr der Apparatur dar,
Fig. 3 stellt vergrössert den Erhitzungsteil des Vulkanisierungsrohrs dar,
Fig. 4 stellt einen alternativen Kühlungsteil des Vulkanisierungsrohrs schematisch dar,
Fig. 5 stellt vergrössert die Installation eines für den Umlauf des Kühlungsgases vorgesehenen Gebläses dar,
Fig. 6 stellt eine alternative Ausführungsform der Vulkanisierungsapparatur dar, bei welcher das Vulkanisierungsrohr senkrecht ist zur Durchführung des Kabels von unten nach oben,
Fg.

   7 stellt eine Ausführungsform der Vulkanisierungsapparatur dar, bei welcher das Vulkanisierungsrohr bogenförmig gestaltet ist, und
Fig. 8 stellt noch eine weitere Ausführungsform der Vulkanisierungsvorrichtung dar, bei welcher das Vulkanisierungsrohr bogenförmig ist sowie der Anfang und das Ende der Linie sich auf derselben Ebene befinden und die Bogenform der Linie mit Hilfe eines Wenderads veranlasst wird.



   Die Fig. 1 stellt eine senkrechte Vulkanisierungslinie dar, die als Hauptbestandteile einen senkrechten Vulkanisierungsteil 1, der mit einem Träger 2 in senkrechter Stellung gestützt ist, und eine auf der Höhe des oberen Endes des Vulkanisierungsteils gelegene Düsenpresse 3, deren Presskopf 4 auf einer Verlängerung des Vulkanisierungsteils gelegen ist, aufweist. Am oberen und unteren Ende des Vulkanisierungsteils sind Treibräder 5, 6 für die Leitung 7 angebracht, welche Leitung aus der Lagerspule 8 auf die Empfangspule 9 gezogen wird. Die Leitung erhält am Presskopf einen Mantel um sich, welcher Mantel zunächst auf die Vulkanisierungstemperatur erhitzt und dann im Vulkanisierungsrohr abgekühlt wird. Der Vulkanisierungsteil 1 ist am oberen und unteren Ende mit Dichtungen 10 ausgerüstet, durch welche das Kabel 14 mit Mantel gasdicht läuft.



   Die Figur 2 stellt vergrössert den Vulkanisierungsteil 1 dar, der ein Vulkanisierungsrohr 11 aufweist, durch welches das zu vulkanisierende Erzeugnis in der Achsrichtung - in diesem Fall vom oberen Ende des Rohrs nach unten durch das Rohr - geleitet wird. Das Rohr ist aus druck- u. wärmebeständigem Material, z.B. aus Stahl. Beim Durchlaufen des Rohres wird das Erzeugnis der Vulkanisierungserhitzung und danach der Abkühlung unterworfen. Die Erhitzungszone ist mit A und die Kühlungszone mit B bezeichnet. Im Bereich der Erhitzungszone wird das Vulkanisierungsrohr von einem gleichachsigen aussenseitigen Mantelrohr 12 umgeben, das zum Beispiel aus Kupfer ist.

  Dabei ist das Mantelrohr am oberen Ende am einen Pol eines Wechselstromtransformators 13 von niedriger Spannung geschaltet, während das Vulkanisierungsrohr am oberen Ende am anderen Pol des Transformators angeschlossen ist, so dass das Mantelrohr zur Zuführung des Erhitzungsstroms zum Vulkanisierungsrohr dient.

 

  Bei eingeschaltetem elektrischem Strom wird das Vulkanisierungsrohr erhitzt und ist im Bereich der Erhitzungszone A als in der Richtung des Rohrumkreises und in der Achsrichtung einheitlicher Heizmantel tätig, aus welchem Mantel Wärme auf das zu vulkanisierende Erzeugnis abstrahlt.



   Am Vulkanisierungsrohr gibt es am Beginn der Erhitzungszone einen Eingangsstutzen 15 und am Ende der Erhitzungszone einen Ausgangsstutzen 16 zur Zuführung des Schutzgases an das Vulkanisierungsrohr. In den vom Mantelrohr 12 gebildeten ringförmigen Kanal 17 kann vom unteren Ende durch einen Eingangsstutzen 18 mit einem Gebläse 19 Kühlluft zugeführt werden.  



   Statt des mittels der in Fig. 2 dargestellten Konstruktion hergestellten einheitlichen Erhitzungsmantels kann die Erhitzungszone A aus mehreren aufeinanderfolgenden Erhit   zungsmänteln    bestehen. Dabei besteht der Anfangsteil des Vulkanisierungsrohrs aus aneinandergereihten, separaten Rohrteilen, von welchen jeder an einen eigenen Transformator geschaltet ist, so dass die Rohrteile bei eingeschaltetem Strom die obigen separaten Erhitzungsmäntel bilden. Durch geeignete Steuerung der Transformatoren kann die Temperaturverteilung der Erhitzungszone dem am besten geeigneten Vulkanisierungsvorgang des jeweils betroffenen zu vulkanisierenden Erzeugnisses angepasst werden.



   Die Abkühlung des zu vulkanisierenden Erzeugnisses erfolgt beim Verfahren gemäss der Erfindung völlig ohne Wasser oder Wasserdampf.



   In der Kühlungszone B gemäss den Figuren 1 und 2 wird das zu vulkanisierende Erzeugnis mit einem durch das Rohr strömenden Gas oder mit Luft gekühlt. Am Anfang der Kühlungszone B ist das Vulkanisierungsrohr mit einem Auslaufstutzen 20 und am Ende mit einem Einlaufstutzen 21 für gekühltes Gas ausgerüstet. Dieses Gas wird mit einem Gebläse 22 durch einen Wärmeaustauscher 23 zum Umlauf gebracht.



   Gemäss der in der Fig. 2 dargestellten Kühlungsweise wird das Kühlgas unter Überdruck über die Stutzen 20, 21 durch das Vulkanisierungsrohr geführt, wobei das Gas das vulkanisierte Kabel kühlt und die Wärme dem Gas ausserhalb des Rohrs entnommen wird. Alternativ ist es möglich, das Vulkanisierungsrohr 11 auf der Länge der Kühlungszone mit einem aussenseitigen Mantel 24 auszurüsten, der mit Einlaufund Auslaufstutzen 25, 26 für die Flüssigkeit oder für das Gas ausgerüstet ist, welche Flüssigkeit bzw. welches Gas man mit Hilfe einer Pumpe 27 durch den Mantel und über einen Wärmeaustauscher 28 umlaufen lässt. Das Vulkanisierungsrohr 11 ist dabei mit Gas gefüllt. Am Beginn der Kühlungszone strahlt das heisse Erzeugnis Wärme auf die Wandung des kalt gehaltenen Rohrs 11 aus.

  Wärme geht aus dem vulkanisierten Kabel auch auf das Gas über, welches Gas seine Wärme an die gekühlte Wandung des Vulkanisierungsrohr 11 abgibt. Eine solche Konstruktion ist in Fig. 4 dargestellt. Um das gasförmige Medium ins Vulkanisierungsrohr zu leiten und in der Kühlungszone B unter Druck zu halten, ist die Kühlungszone des Rohrs mit nicht gezeigten Einlauf- und Auslaufverbindungen für das Medium ausgerüstet. Statt dass das ins Vulkanisierungsrohr geblasene Gas im Kreislauf nach Kühlung wieder dem Rohr zugeführt wird, ist es in einigen Fällen möglich, das Gas aus dem Rohr z.B. durch den Stutzen 20 direkt in die Aussenluft zu leiten.



   Es ist vorteilhaft, dass die Gebläse 22, die das Gas in der Kühlungszone zum   Umlauf    bringen, direkt innerhalb des Strömungsrohrs 29 montiert sind, wie in Figur 5 gezeigt wird.



   Nachstehend wird ein Beispiel von der Vulkanisierung eines Kunststoffkabels mit der Apparatur gemäss den Figuren 1 und 4 beschrieben. Eine mit Kunststoff zu überziehende Al-Leitung, deren Durchmesser 10,0 mm beträgt, wird mit dem Triebrad 5 durch den Düsenpressenkopf 4 ins Vulkanisierungsrohr und von dort weiter mit Hilfe des Triebrads 6 auf die Empfangspule 9 gezogen. Am Düsenpressenkopf 4 wird auf die Metalleitung eine 12 mm dicke Polyäthylenschicht gepresst. Die Presstemperatur des Kunststoffs beträgt   125"C,    und die Erhitzungszone A wurde mit fünf Wechselstromtransformatoren geheizt, von welchen jeder seiner eigenen Zone je rund 2,0 bis 2,5 kA Wechselstrom zuführen.



   Die Temperatur am Beginn des Erhitzungsteils A des Vulkanisierungsrohrs betrug   350"C    auf einer Strecke von 15 Meter und danach 3000C auf einer Strecke von 23 Meter.



  Die Temperatur am Anfang der Kühlungszone B wurde bei Zimmertemperatur gehalten, indem in das diese Zone umgebende Mantelrohr Luft geblasen wurde. Das Vulkanisierungsrohr war mit Stickstoffgas gefüllt, dessen Druck 1,4 MPa betrug. Das in der Erhitzungszone umlaufende Schutzgas wie auch das in der Kühlungszone umlaufende Gas wurden unter Druck gehalten, um die Entstehung von aus der Vulkanisierung herrührenden Gasblasen zu verhindern.



   Das Erzeugnis wurde in diesem Beispiel mit einer Geschwindigkeit von 3,5 m/Min. vulkanisiert, und der erhaltene Vulkanisierungsgrad betrug 90%.



   Die Durchführung des Vulkanisierungsprozesses mit den bisher bekannten Verfahren hat es notwendig gemacht, den Beginn des Prozesses auf eine höhere Ebene zu legen als das Empfangsende, weil Wasserkühlung verwendet worden ist und ein Fliessen von Wasser in die Erhitzungszone durch die Form der Linie verhindert wird. Dabei gelangt man zu teueren Fabrikkonstruktionen und die betriebsmässige Aufsicht der Linie beansprucht mehr Personal und ihre Behandlung und Beobachtung ist beschwerlicher.



   Das Verfahren gemäss der vorliegenden Erfindung, in welchem der gesamte Vulkanisierungsprozess völlig trocken verläuft, ermöglicht die Ausführung der Vulkanisierungslinie in Übereinstimmung mit den Figuren 6, 7 und 8. Im Falle der Figur 6 ist das Vulkanisierungsrohr immer noch senkrecht, aber die Erhitzungszone A des Vulkanisierungsrohrs 1' ist tiefer gelegen als die Kühlungszone B. Im Falle der Fig. 7 ist das Vulkanisierungsrohr 1" bogenförmig und der Anfang und das Ende des Prozesses sind im wesentlichen auf derselben Höhe gelegen. Im Falle der Fig. 8 sind der Anfang und das Ende des Prozesses auf derselben Höhe, z.B. auf der Fussbodenebene, gelegen, und die Bogenform der Linie wird mit Hilfe eines Wenderads erzielt. Dies ergibt den wesentlichen Vorteil, dass der Betrieb der Linie beträchtlich leichter wird und teuere Konstruktionen vermieden werden können.

 

   Die Zeichnung und die damit verbundene Beschreibung sind nur dazu vorgesehen, den Gedanken der Erfindung zu veranschaulichen. In ihren Einzelheiten kann die Apparatur gemäss der Erfindung sogar beträchtliche Variation im Rahmen der Patentansprüche aufweisen.



   Obwohl die Erhitzung oben als durch Widerstandserhitzung des Vulkanisierungsrohrs erfolgend beschrieben worden ist, wobei das Wandmaterial des Rohrs selbst als Widerstand tätig ist und einen Wärme ausstrahlenden Erhitzungsmantel bildet, kann die Erhitzung auch mit anderen Strahlungserhitzungsverfahren ausgeführt werden. Zwischen der Erhitzungs- und der Kühlungszone kann eine Gasdichtung angeordnet werden in dem Fall, dass in diesen Zonen verschiedene Gase verwendet werden und man eine Vereinigung von Schutzgas und Gas der Kühlungszone miteinander oder den Zugang von Gasen zu anderen Zonen vermeiden will. 



  
 

** WARNING ** beginning of DESC field could overlap end of CLMS **.

 



   PATENT CLAIMS
1. Process for continuous vulcanization of elongated products to be vulcanized, e.g. of cables, according to which method the product to be vulcanized is drawn through a vulcanization tube (1) and is subjected to radiation heating in this tube to heat the product to the vulcanization temperature in a heating zone (A) and then to cool the vulcanized product in a cooling zone (B) is subjected to cooling, characterized in that the heated product is brought into contact with a gaseous medium under pressure in a cooling zone (B) in order to dissipate the heat required for vulcanizing the product and cooling under completely water-free conditions with heat radiation and convection.



   2. The method according to claim 1, characterized in that the vulcanization tube (11) is cooled on the outside in the cooling zone (B) for cooling the product.



   3. The method according to claim 1, characterized in that a gaseous medium for intensifying the removal of heat is blown along the surface of the vulcanized product.



   4. The method according to claim 3, characterized in that the gaseous medium is removed from the cooling zone (B) and is returned to the cooling zone for cooling the product via a heat exchanger.



   5. The method according to claim 1, characterized in that the product to be vulcanized is heated in the heating zone (A) in that electrical current is passed through the vulcanization tube (11) itself to heat the vulcanization tube in the manner of a uniform heating jacket, the heat radiates onto the product to be vulcanized.



   6. Apparatus for carrying out the method according to claim 1, which apparatus has a vulcanization tube (11) through which the product to be vulcanized is drawn, the vulcanization tube having a heating zone (A) which is heated to the vulcanization temperature by means for heating the product in the vulcanization tube is equipped, and comprises a cooling zone (B) for cooling the vulcanized product, characterized in that the cooling zone (B) of the vulcanizing tube (11) with means for supplying a gaseous medium into the cooling zone (B) for contact with the vulcanized product is equipped for its cooling.



   7. Apparatus according to claim 6, characterized in that the cooling zone (B) is equipped with means (20, 21, 22) for blowing a gas along the surface of the vulcanized product for the purpose of cooling it.



   8. Apparatus according to claim 7, characterized in that the cooling zone (B) of the vulcanization pipe (11) is equipped with inlet and outlet connections (20, 21) for the gas and that the outlet connection (20) via a blower (22) and a heat exchanger (23) is connected to the inlet connection (21) for the purpose of returning the gas under pressure and cooled into the cooling zone.



   9. Apparatus according to claim 8, characterized in that the fan (22) which circulates the gas is arranged in the same, pressurized space as the gas.



   10. Apparatus according to claim 6, characterized in that the cooling zone (B) of the vulcanization tube (11) is equipped with a medium-tight jacket (24) surrounding the tube for a gaseous or liquid medium for cooling the wall of the tube (11).



   11. The apparatus according to claim 6, characterized in that the vulcanizing tube (11) in the cooling zone (B) is equipped with means for blowing a cooling gas or cooling air onto the outer surface of the tube for the purpose of cooling the wall of the tube.



   12. Apparatus according to claim 6, characterized in that the vulcanization tube (11) itself is connected to at least one voltage source (13, 13a, 13b), so that the wall of the vulcanization tube is effective as an electrical resistance so that the tube material can be heated, to form a heating jacket radiating heat to the product to be vulcanized.



   13. The apparatus according to claim 6, characterized in that the vulcanization tube (11) is arranged so that the outlet end of the cooling zone (B) lies above the lowest point of the vulcanization tube (11).



   The subject of the present invention is a process for the continuous vulcanization of elongate products to be vulcanized, e.g. of cables, according to which method the product to be vulcanized is drawn through a vulcanization tube and is subjected to radiation heating in this tube to heat the product to the vulcanization temperature in a heating zone and then to cool the vulcanized product in a cooling zone.



   For the vulcanization of cables and hoses, a vulcanization tube is generally used, through which the product to be vulcanized is drawn and in which the product is first subjected to heating, so that the material of the product containing a vulcanization reagent reaches the temperature at which the vulcanization reaction takes place , whereupon the vulcanized product is cooled and passed out of the vulcanization pipe. Low-pressure polyethylene (HDPE), high-pressure polyethylene (LDPE), ethylene-propylene rubber (EPR) and other synthetic rubber, as well as natural rubber can be mentioned as such materials to be vulcanized.



   Various types of heating of the product to be vulcanized have hitherto been known, some of which are mentioned below. The product to be vulcanized can be heated in the vulcanization tube with water vapor, the temperature of which is usually around 180 to 2 100 ° C., and the pressure correspondingly from 1.0 to 2.0 MPa. The equipment's vulcanization line depends on the length of the pipe and the temperature of the water vapor. An increase in the temperature of the water vapor inevitably causes an increase in the pressure, and this again places demands on the strength of the mechanical parts. For this reason, it is not considered appropriate for economic reasons to exceed the above-mentioned values for temperature and pressure in the apparatus used today.

  Increasing the length of the pipe beyond a certain length is also no longer economical. The tubes in the form of a chain line are usually around 100 to 150 meters long and vertical pipes around 40 to 70 meters.



   It has hitherto been customary to carry out the heating of the product to be vulcanized in the vulcanization tube with the aid of infrared lamps which are located inside the tube. The required pressure in the pipe is generated with protective gas. Such an apparatus is described in U.S. Patent No. 3,588,954. The arrangement of the infra-heater within the tube in the area of the tube wall is technically difficult, and because of that required by the radiators



  In the room, the pipe must be made with a large diameter and a thick wall. Because of the high surface temperature of the emitters, they easily damage the surface of the product to be vulcanized. For this reason, the method can only be used in a vertical pipe. The heaters effectively heat only a small area. The heating of the product to be vulcanized is not uniform because the radiators are separate heating elements and because only a limited number of radiators can be installed in the tube. The water vapor mixed with the protective gas and the gases arising in the vulcanization reaction are removed from the tube by letting the protective gas run through a complicated cleaning and drying apparatus.



   In addition, the raw material to be vulcanized in this process is made from special raw material because it is made using
Product to be vulcanized by infra-red heaters cannot otherwise withstand the high surface temperature of the emitters. In addition, a longer cooling zone must be used due to the higher vulcanization temperature.



   In addition, it is also known from US Pat. No. 3,645,656 to carry out the heating of the product to be vulcanized with the aid of hot protective gas, which gas is heated with a heating apparatus located outside the vulcanization tube. The heat transfer ability of gases is known to be low, for example, in comparison to water vapor, and thus the above-mentioned process cannot compete in performance with the above-described steam process.



   All of the methods described above have water cooling. A generally known fact is the partial effect of water vapor and water on products to be vulcanized. At high temperatures, the water penetrates very easily into the material to be vulcanized, resulting in a porous structure. The immediate cause of the porous structure are microbubbles, the diameter of which in the
Range varies from 1 to 20 pm. In this regard, the
Steam vulcanization is clearly subject to inert gas processes. The microbubbles are more numerous and larger on average than in products vulcanized in inert gas. The
Cleaning and drying the shielding gas in a device outside the tube improves the quality of the product, but microbubbles still occur.



   On a production line used for tests, steam and inert gas vulcanization processes in connection with water cooling have been investigated. The degree of dryness of the cables after vulcanization and cooling can be checked using the so-called direct method, where the insulation of the cable is kept under an alternating voltage and is examined microscopically to determine what are known as water trees using the Mitsumara-Yamanouchi staining method. Such water trees result from the action of water-filled microbubbles formed in the insulation when a cable is subjected to stress, and it has been found that the water trees reduce the electrical resistance of cables. Typical voltage stresses are 5 to 10 kV / m at 50 Hz to 5 kHz and stress times from 50 hours upwards.



   Experiments have shown that steam and inert gas vulcanized and water-cooled cables contain so much water that these water trees begin to grow when an electrical voltage acts on the insulation.



   As mentioned above, the microbubbles in the vulcanization process are created by the action of water. The penetration of water into the product comes from the hygroscopic nature of the raw materials used, e.g.



  Plastic and rubber. The process is also very fast because the temperature of the product to be vulcanized is high when it comes into contact with water.



  In addition, water is evaporated from the surface of the cooling water to the actual vulcanization zone. The adverse effects of evaporation can be somewhat reduced if a cold trap or seal is installed between the cooling zone and the heating zone, where part of the water vapor is condensed.



   It is the object of the present invention to provide a vulcanization process and apparatus which enables the vulcanization of products under completely dry conditions, i.e.



  the execution of both heating and cooling in a completely water-free space. This aim is achieved by means of the method according to the invention, which is characterized in that the heated product is brought into contact with a pressurized gaseous medium in a cooling zone in order to dissipate the heat and cooling required for the vulcanization of the product and under completely anhydrous conditions.



   The product is cooled in the cooling zone partly by heat radiation, partly by convection.



  The heat radiation is reversed compared to the vulcanization phase, i.e. the heat radiation from the product to the surrounding cooling pipe is promoted by the cooling of the pipe. Cooling by convection can be promoted again with a gas flow.



   According to the invention, a vulcanization process is proposed in which conditions in the cooling zone leading to the formation of unfavorable microbubbles originating from water are completely avoided, because the cooling takes place in a completely water-free space, and with which process the unfavorable effect of water in the vulcanized process is thus Product is avoided. The cooling method based on a gaseous medium can be applied to all such vulcanization processes in which no water or water vapor is used as the vulcanization medium. This cooling method is suitable for use regardless of the shape or position of the vulcanization pipe.

 

   A gas can be used in the cooling zone which has no adverse effect on the product to be vulcanized. Such gases are e.g. Nitrogen, carbon dioxide, sulfur hexafluoride and certain noble gases.



   The table below shows the size and frequency of microbubbles in various known processes and in the process according to the invention. The area size examined was 0.154 mm2. The number of samples examined was 37 pieces.



      Process diameter of the microbubbles under 1 pm 1-3 lam 3-10 iim over 10 ltm
1. Steam heating + water cooling oo pieces oo, 23 pieces * 20 pieces 8 pieces
2. Dry heating + water cooling 40 pieces 10 pieces 7 pieces 2 pieces
3. Dry heating + cooling 10 pieces 3 pieces 1 piece 0 pieces * heat-treated at 70 "C for 1 week.



   The microbubbles found in the product made with the completely dry process do not contain water like the microbubbles in general, but their formation is based on other impurities in the material and they have no effect on the formation or growth of water trees.



   In contrast to the other methods discussed, the method described in the present patent results in cables that are so dry that no water trees grow, which means a decisive improvement in the quality of the cable. The dry condition of the cable can also be easily maintained during operation if the cable is equipped with a moisture-resistant metallic or other jacket.



   It is advantageous if the product to be vulcanized is heated in the heating zone by passing electric current through the vulcanization tube itself in order to heat the vulcanization tube to a uniform heating jacket, which radiates heat onto the product to be vulcanized. The product is also partially heated by convection.



   Heating the product to be vulcanized using the method of the type described above offers significant advantages compared to other radiation heating methods. Because the heating takes place evenly during resistance heating, the average temperature of the product can be kept lower. For this reason, a normal coating material can be used. In addition, the length of the heating zone is shorter than in the other radiation processes, and due to the lower heat content of the product, the cooling zone can be constructed shorter or a higher production speed can be run with lines of the same length. Because of the lower vulcanization temperature, the product is also less irregular than the products manufactured at higher vulcanization temperatures.



   Another object of the present invention is an apparatus for performing the method according to the invention, and this apparatus is characterized by what is set out in claim 6.



   The invention is described in more detail below, for example, with reference to the accompanying drawings, in which an advantageous embodiment according to the invention is shown.



   1 shows a side view of an inexpensive embodiment of the vulcanization apparatus according to the invention, in which the vulcanization tube for the passage of the cable is vertical from top to bottom,
2 schematically represents the vulcanization pipe of the apparatus as a vertical section,
3 shows an enlarged view of the heating part of the vulcanization tube,
4 schematically shows an alternative cooling part of the vulcanization tube,
5 shows an enlarged view of the installation of a blower provided for circulating the cooling gas,
6 shows an alternative embodiment of the vulcanization apparatus, in which the vulcanization tube is vertical for the passage of the cable from bottom to top,
Fg.

   7 illustrates an embodiment of the vulcanization apparatus in which the vulcanization tube is arcuate, and
Fig. 8 shows still another embodiment of the vulcanization apparatus, in which the vulcanization pipe is arc-shaped, the beginning and the end of the line are on the same plane and the arc shape of the line is caused by means of a turning wheel.



   Fig. 1 shows a vertical vulcanization line, the main components of which are a vertical vulcanization part 1, which is supported with a support 2 in a vertical position, and a nozzle press 3 located at the level of the upper end of the vulcanization part, the press head 4 of which extends on an extension of the Vulcanization part is located. At the upper and lower end of the vulcanization part there are drive wheels 5, 6 for the line 7, which line is drawn from the bearing coil 8 onto the receiving coil 9. The pipe receives a jacket around it at the press head, which jacket is first heated to the vulcanization temperature and then cooled in the vulcanization tube. The vulcanization part 1 is equipped at the upper and lower ends with seals 10 through which the cable 14 with the jacket runs gas-tight.



   FIG. 2 shows an enlarged view of the vulcanization part 1, which has a vulcanization tube 11 through which the product to be vulcanized is passed in the axial direction - in this case from the upper end of the tube down through the tube. The tube is made of pressure u. heat-resistant material, e.g. from steel. When passing through the tube, the product is subjected to vulcanization heating and then to cooling. The heating zone is labeled A and the cooling zone is labeled B. In the area of the heating zone, the vulcanization tube is surrounded by a coaxial outer jacket tube 12, which is made of copper, for example.

  The jacket tube is connected at the upper end to one pole of an AC transformer 13 of low voltage, while the vulcanization tube is connected to the other pole of the transformer at the top end, so that the jacket tube serves to supply the heating current to the vulcanization tube.

 

  When the electrical current is switched on, the vulcanization pipe is heated and is active in the area of the heating zone A as a heating jacket which is uniform in the direction of the pipe circumference and in the axial direction, from which jacket radiates heat onto the product to be vulcanized.



   At the beginning of the heating zone there is an inlet connection 15 on the vulcanization tube and at the end of the heating zone there is an outlet connection 16 for supplying the protective gas to the vulcanization tube. In the annular duct 17 formed by the casing tube 12, cooling air can be supplied from the lower end through an inlet connection 18 with a blower 19.



   Instead of the uniform heating jacket produced by means of the construction shown in FIG. 2, the heating zone A can consist of several successive heating jackets. The initial part of the vulcanization pipe consists of separate pipe sections lined up, each of which is connected to its own transformer, so that the pipe sections form the above separate heating jackets when the power is switched on. By appropriately controlling the transformers, the temperature distribution of the heating zone can be adapted to the most suitable vulcanization process of the product concerned to be vulcanized.



   In the process according to the invention, the product to be vulcanized is cooled completely without water or water vapor.



   In the cooling zone B according to FIGS. 1 and 2, the product to be vulcanized is cooled with a gas flowing through the pipe or with air. At the beginning of the cooling zone B, the vulcanization pipe is equipped with an outlet connection 20 and at the end with an inlet connection 21 for cooled gas. This gas is circulated by a fan 22 through a heat exchanger 23.



   According to the cooling method shown in FIG. 2, the cooling gas is passed under pressure via the connecting pieces 20, 21 through the vulcanization tube, the gas cooling the vulcanized cable and the heat being taken from the gas outside the tube. Alternatively, it is possible to equip the vulcanization tube 11 along the length of the cooling zone with an outer jacket 24, which is equipped with inlet and outlet connections 25, 26 for the liquid or for the gas, which liquid or which gas one passes through with the aid of a pump 27 the jacket and can circulate via a heat exchanger 28. The vulcanization tube 11 is filled with gas. At the beginning of the cooling zone, the hot product radiates heat onto the wall of the pipe 11 which is kept cold.

  Heat is also transferred from the vulcanized cable to the gas, which gas emits its heat to the cooled wall of the vulcanization tube 11. Such a construction is shown in Fig. 4. In order to guide the gaseous medium into the vulcanization pipe and to keep it under pressure in the cooling zone B, the cooling zone of the pipe is equipped with inlet and outlet connections, not shown, for the medium. Instead of the gas blown into the vulcanization pipe being returned to the pipe after cooling, in some cases it is possible to remove the gas from the pipe e.g. through the nozzle 20 to lead directly into the outside air.



   It is advantageous that the fans 22, which circulate the gas in the cooling zone, are mounted directly inside the flow tube 29, as shown in FIG. 5.



   An example of the vulcanization of a plastic cable with the apparatus according to FIGS. 1 and 4 is described below. An Al line to be covered with plastic, the diameter of which is 10.0 mm, is pulled with the drive wheel 5 through the nozzle press head 4 into the vulcanization tube and from there further with the aid of the drive wheel 6 onto the receiving coil 9. At the nozzle press head 4, a 12 mm thick polyethylene layer is pressed onto the metal line. The molding temperature of the plastic is 125 "C, and the heating zone A was heated with five AC transformers, each of which supplies around 2.0 to 2.5 kA AC to its own zone.



   The temperature at the beginning of heating part A of the vulcanization tube was 350 ° C. over a distance of 15 meters and then 3000 ° C. over a distance of 23 meters.



  The temperature at the beginning of cooling zone B was kept at room temperature by blowing air into the jacket tube surrounding this zone. The vulcanization pipe was filled with nitrogen gas, the pressure of which was 1.4 MPa. The protective gas circulating in the heating zone as well as the gas circulating in the cooling zone were kept under pressure in order to prevent the formation of gas bubbles resulting from the vulcanization.



   The product was in this example at a speed of 3.5 m / min. vulcanized, and the degree of vulcanization obtained was 90%.



   Carrying out the vulcanization process with the previously known methods made it necessary to place the start of the process at a higher level than the receiving end, because water cooling has been used and the flow of water into the heating zone is prevented by the shape of the line. This leads to expensive factory constructions and the operational supervision of the line requires more personnel and their handling and monitoring is more difficult.



   The method according to the present invention, in which the entire vulcanization process is completely dry, enables the vulcanization line to be carried out in accordance with FIGS. 6, 7 and 8. In the case of FIG. 6, the vulcanization tube is still vertical, but the heating zone A of the vulcanization tube 1 'is located lower than the cooling zone B. In the case of Fig. 7, the vulcanization tube 1 "is arcuate and the beginning and the end of the process are essentially at the same height. In the case of Fig. 8, the beginning and the end are The process is located at the same level, for example on the floor level, and the curve shape of the line is achieved with the aid of a turning wheel, which has the significant advantage that the operation of the line is considerably easier and expensive constructions can be avoided.

 

   The drawings and the description related to them are only intended to illustrate the concept of the invention. In its details, the apparatus according to the invention can even have considerable variation within the scope of the claims.



   Although the heating has been described above as being resistance heating the vulcanization tube, the wall material of the tube itself acting as a resistance and forming a heat radiating heating jacket, the heating can also be carried out with other radiation heating methods. A gas seal can be arranged between the heating and the cooling zone in the event that different gases are used in these zones and one wants to avoid a combination of protective gas and gas of the cooling zone with one another or to prevent the access of gases to other zones.


    

Claims (13)

PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren für kontinuierliche Vulkanisierung von langgestreckten zu vulkanisierenden Erzeugnissen, wie z.B. von Kabeln, gemäss welchem Verfahren das zu vulkanisierende Erzeugnis durch ein Vulkanisierungsrohr (1) gezogen und in diesem Rohr zur Erhitzung des Erzeugnisses auf die Vulkanisierungstemperatur in einer Erhitzungszone (A) einer Strahlungserhitzung unterworfen sowie danach zur Abkühlung des vulkanisierten Erzeugnisses in einer Kühlungszone (B) einer Abkühlung unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das erhitzte Erzeugnis in einer Kühlungszone (B) mit einem unter Druck befindlichen gasförmigen Medium in Berührung gebracht wird zur Abführung der zur Vulkanisierung des Erzeugnisses erforderlichen Wärme und Abkühlung unter völlig wasserfreien Verhältnissen mit Wärmestrahlung und Konvektion. PATENT CLAIMS 1. Process for continuous vulcanization of elongated products to be vulcanized, e.g. of cables, according to which method the product to be vulcanized is drawn through a vulcanization tube (1) and is subjected to radiation heating in this tube to heat the product to the vulcanization temperature in a heating zone (A) and then to cool the vulcanized product in a cooling zone (B) is subjected to cooling, characterized in that the heated product is brought into contact with a gaseous medium under pressure in a cooling zone (B) in order to dissipate the heat required for vulcanizing the product and cooling under completely water-free conditions with heat radiation and convection. 2. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Vulkanisierungsrohr (11) bei der Kühlungszone (B) zur Abkühlung des Erzeugnisses aussenseitig gekühlt wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that the vulcanization tube (11) is cooled on the outside in the cooling zone (B) for cooling the product. 3. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein gasförmiges Medium zur Intensivierung des Abführens von Wärme der Oberfläche des vulkanisierten Erzeugnisses entlang geblasen wird. 3. The method according to claim 1, characterized in that a gaseous medium for intensifying the removal of heat is blown along the surface of the vulcanized product. 4. Verfahren gemäss Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das gasförmige Medium aus der Kühlungszone (B) entfernt und zur Abkühlung des Erzeugnisses über einen Wärmeaustauscher der Kühlungszone zurückgegeben wird. 4. The method according to claim 3, characterized in that the gaseous medium is removed from the cooling zone (B) and is returned to the cooling zone for cooling the product via a heat exchanger. 5. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zu vulkanisierende Erzeugnis in der Erhitzungszone (A) dadurch erhitzt wird, dass elektrischer Strom durch das Vulkanisierungsrohr (11) selbst geleitet wird zur Erhitzung des Vulkanisierungsrohrs in der Art eines einheitlichen Erhitzungsmantels, der Wärme auf das zu vulkanisierende Erzeugnis abstrahlt. 5. The method according to claim 1, characterized in that the product to be vulcanized is heated in the heating zone (A) in that electrical current is passed through the vulcanization tube (11) itself to heat the vulcanization tube in the manner of a uniform heating jacket, the heat radiates onto the product to be vulcanized. 6. Apparatur zur Durchführung des Verfahrens gemäss Anspruch 1, welche Apparatur ein Vulkanisierungsrohr (11) aufweist, durch welches das zu vulkanisierende Erzeugnis gezogen wird, wobei das Vulkanisierungsrohr eine Erhitzungszone (A), die mit Mitteln zur Erhitzung des Erzeugnisses im Vulkanisierungsrohr auf die Vulkanisierungstemperatur ausgerüstet ist, und eine Kühlungszone (B) zur Abkühlung des vulkanisierten Erzeugnisses umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlungszone (B) des Vulkanisierungsrohrs (11) mit Mitteln für die Zuführung eines gasförmigen Mediums in die Kühlungszone (B) zur Berührung mit dem vulkanisierten Erzeugnis zwecks dessen Abkühlung ausgerüstet ist. 6. Apparatus for carrying out the method according to claim 1, which apparatus has a vulcanization tube (11) through which the product to be vulcanized is drawn, the vulcanization tube having a heating zone (A) which is heated to the vulcanization temperature by means for heating the product in the vulcanization tube is equipped, and comprises a cooling zone (B) for cooling the vulcanized product, characterized in that the cooling zone (B) of the vulcanizing tube (11) with means for supplying a gaseous medium into the cooling zone (B) for contact with the vulcanized product is equipped for its cooling. 7. Apparatur gemäss Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlungszone (B) mit Mitteln (20, 21, 22) für das Blasen eines Gases entlang der Oberfläche des vulkanisierten Erzeugnisses zwecks dessen Abkühlung ausgerüstet ist. 7. Apparatus according to claim 6, characterized in that the cooling zone (B) is equipped with means (20, 21, 22) for blowing a gas along the surface of the vulcanized product for the purpose of cooling it. 8. Apparatur gemäss Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlungszone (B) des Vulkanisierungsrohrs (11) mit Einlauf- und Auslaufstutzen (20, 21) für das Gas ausgerüstet ist und dass der Auslaufstutzen (20) über ein Gebläse (22) und einen Wärmeaustauscher (23) mit dem Einlaufstutzen (21) verbunden ist zwecks Zurückleitens des Gases unter Druck und gekühlt in die Kühlungszone. 8. Apparatus according to claim 7, characterized in that the cooling zone (B) of the vulcanization pipe (11) is equipped with inlet and outlet connections (20, 21) for the gas and that the outlet connection (20) via a blower (22) and a heat exchanger (23) is connected to the inlet connection (21) for the purpose of returning the gas under pressure and cooled into the cooling zone. 9. Apparatur gemäss Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebläse (22), das das Gas in Umlauf bringt, in demselben, unter Druck befindlichen Raum angeordnet ist wie das Gas. 9. Apparatus according to claim 8, characterized in that the fan (22) which circulates the gas is arranged in the same, pressurized space as the gas. 10. Apparatur gemäss Anspruch 6, dadurch gekennzeich net, dass die Kühlungszone (B) des Vulkanisierungsrohrs (11) mit einem das Rohr umgebenden mediumdichten Mantel (24) für ein gasförmiges oder flüssiges Medium zur Abkühlung der Wandung des Rohrs (11) ausgerüstet ist. 10. Apparatus according to claim 6, characterized in that the cooling zone (B) of the vulcanization tube (11) is equipped with a medium-tight jacket (24) surrounding the tube for a gaseous or liquid medium for cooling the wall of the tube (11). 11. Apparatur gemäss Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Vulkanisierungsrohr (11) bei der Kühlungszone (B) mit Mitteln zum Blasen eines Kühlgases oder Kühlluft auf die Aussenfläche des Rohrs zwecks Abkühlung der Wandung des Rohrs ausgerüstet ist. 11. The apparatus according to claim 6, characterized in that the vulcanizing tube (11) in the cooling zone (B) is equipped with means for blowing a cooling gas or cooling air onto the outer surface of the tube for the purpose of cooling the wall of the tube. 12. Apparatur gemäss Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Vulkanisierungsrohr (11) selbst an wenigstens eine Spannungsquelle (13, 13a, 13b) geschaltet ist, so dass die Wandung des Vulkanisierungsrohrs als elektrischer Widerstand wirksam ist, damit das Rohrmaterial erhitzt werden kann, um einen auf das zu vulkanisierende Erzeugnis Wärme abstrahlenden Erhitzungsmantel zu bilden. 12. Apparatus according to claim 6, characterized in that the vulcanization tube (11) itself is connected to at least one voltage source (13, 13a, 13b), so that the wall of the vulcanization tube is effective as an electrical resistance so that the tube material can be heated, to form a heating jacket radiating heat to the product to be vulcanized. 13. Apparatur gemäss Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Vulkanisierungsrohr (11) so angeordnet ist, dass das Ausgangsende der Kühlungszone (B) oberhalb der tiefsten Stelle des Vulkanisierungsrohrs (11) liegt. 13. The apparatus according to claim 6, characterized in that the vulcanization tube (11) is arranged so that the outlet end of the cooling zone (B) lies above the lowest point of the vulcanization tube (11). Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren für kontinuierliche Vulkanisierung von langgestreckten zu vulkanisierenden Erzeugnissen, wie z.B. von Kabeln, gemäss welchem Verfahren das zu vulkanisierende Erzeugnis durch ein Vulkanisierungsrohr gezogen und in diesem Rohr zur Erhitzung des Erzeugnisses auf die Vulkanisierungstemperatur in einer Erhitzungszone einer Strahlungserhitzung unterworfen sowie danach zur Abkühlung des vulkanisierten Erzeugnisses in einer Kühlungszone einer Abkühlung unterworfen wird. The subject of the present invention is a process for the continuous vulcanization of elongate products to be vulcanized, e.g. of cables, according to which method the product to be vulcanized is drawn through a vulcanization tube and is subjected to radiation heating in this tube to heat the product to the vulcanization temperature in a heating zone and then to cool the vulcanized product in a cooling zone. Für die Vulkanisierung von Kabeln und Schläuchen wird allgemein ein Vulkanisierungsrohr verwendet, durch welches das zu vulkanisierende Erzeugnis gezogen wird und in welchem das Erzeugnis zunächst einer Erhitzung unterworfen wird, so dass das ein Vulkanisierungsreagenz enthaltende Material des Erzeugnisses die Temperatur erreicht, bei welcher die Vulkanisierungsreaktion stattfindet, worauf das vulkanisierte Erzeugnis abgekühlt und aus dem Vulkanisierungsrohr geleitet wird. Als solche zu vulkanisierende Materialien können Niederdruckpolyäthylen (HDPE), Hochdruckpolyäthylen (LDPE), Äthylenpropylengummi (EPR) und andere synthetische Gummi, sowie Naturgummi genannt werden. For the vulcanization of cables and hoses, a vulcanization tube is generally used, through which the product to be vulcanized is drawn and in which the product is first subjected to heating, so that the material of the product containing a vulcanization reagent reaches the temperature at which the vulcanization reaction takes place , whereupon the vulcanized product is cooled and passed out of the vulcanization pipe. Low-pressure polyethylene (HDPE), high-pressure polyethylene (LDPE), ethylene-propylene rubber (EPR) and other synthetic rubber, as well as natural rubber can be mentioned as such materials to be vulcanized. Bisher kennt man verschiedene Arten der Erhitzung des zu vulkanisierenden Erzeugnisses, von welchen nachstehend einige genannt werden. Die Erhitzung des zu vulkanisierenden Erzeugnisses kann im Vulkanisierungsrohr mit Wasserdampf erfolgen, dessen Temperatur gewöhnlich rund 180 bis 2 100C beträgt, und der Druck entsprechenderweise 1,0 bis 2,0 MPa. Die Vulkanisierungsleitung der Apparatur hängt von der Länge des Rohrs und von der Temperatur des Wasserdampfes ab. Eine Erhöhung der Temperatur des Wasserdampfes veranlasst unvermeidlich auch eine Erhöhung des Druckes, und dies setzt wieder Anforderungen an die Festigkeit der mechanischen Teile. Aus diesem Grund erachtet man es aus wirtschaftlichen Gründen nicht für zweckmässig, die genannten Werte für Temperatur und Druck bei den heute verwendeten Apparaturen zu überschreiten. Various types of heating of the product to be vulcanized have hitherto been known, some of which are mentioned below. The product to be vulcanized can be heated in the vulcanization tube with water vapor, the temperature of which is usually around 180 to 2 100 ° C., and the pressure correspondingly from 1.0 to 2.0 MPa. The equipment's vulcanization line depends on the length of the pipe and the temperature of the water vapor. An increase in the temperature of the water vapor inevitably causes an increase in the pressure, and this again places demands on the strength of the mechanical parts. For this reason, it is not considered appropriate for economic reasons to exceed the above-mentioned values for temperature and pressure in the apparatus used today. Auch die Erhöhung der Länge des Rohrs ist über eine bestimmte Länge hinaus nicht mehr wirtschaftlich. Die Rohre in der Form einer Kettenlinie sind gewöhnlich rund 100 bis 150 Meter lang und senkrechte Rohre rund 40 bis 70 Meter. Increasing the length of the pipe beyond a certain length is also no longer economical. The tubes in the form of a chain line are usually around 100 to 150 meters long and vertical pipes around 40 to 70 meters. Es ist bisher üblich, die Erhitzung des zu vulkanisierenden Erzeugnisses im Vulkanisierungsrohr mit Hilfe von Infrastrahlern auszuführen, die sich innerhalb des Rohrs befinden. Der erforderliche Druck im Rohr wird mit Schutzgas erzeugt. Eine derartige Apparatur wird in der US-PS 3 588 954 beschrieben. Die Anordnung der Infrastrahler innerhalb des Rohrs im Bereich der Rohrwand ist technisch beschwerlich, und wegen des von den Strahlern benötigten **WARNUNG** Ende CLMS Feld konnte Anfang DESC uberlappen**. It has hitherto been customary to carry out the heating of the product to be vulcanized in the vulcanization tube with the aid of infrared lamps which are located inside the tube. The required pressure in the pipe is generated with protective gas. Such an apparatus is described in U.S. Patent No. 3,588,954. The arrangement of the infra-heater within the tube in the area of the tube wall is technically difficult, and because of that required by the radiators ** WARNING ** End of CLMS field could overlap beginning of DESC **.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2004048063A1 (en) * 2002-11-28 2004-06-10 Maillefer Sa Process and apparatus for heating polymer material with infrared radiation

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