CN103987916B

CN103987916B - 制造电缆的、特别是感应电缆的具有被绝缘材料围绕的导体的电缆芯线的方法以及电缆芯线和电缆

Info

Publication number: CN103987916B
Application number: CN201280059511.XA
Authority: CN
Inventors: 延斯·莫泽巴赫; 迈克尔·德赖纳
Original assignee: Lay Buddhist Nun Cable Co Ltd That Controls Interest
Current assignee: Leoni Kabel GmbH
Priority date: 2011-12-02
Filing date: 2012-11-29
Publication date: 2017-01-18
Anticipated expiration: 2032-11-29
Also published as: EP2785968A1; CN103987916A; EA201491076A1; EA025554B1; US20140263289A1; ES2585106T3; CA2857698A1; WO2013079201A1; US10219326B2; EP2785968B1; CA2857698C

Abstract

为了在工艺技术上以简单并且同时可靠的方式制造用于感应电缆(24)的电缆芯线(2)，在制造方法中，把原料芯线(14)持续地输送给加工机(38)，并且在那里使原料芯线重复地在预先给定的纵向位置上、在相应分离点处(6)被分离，从而存在两个芯线端部(16)。然后，所述芯线端部在电缆纵向方向(4)上被彼此拉离，并且接着又与具有绝缘的中间体(20)的连接体(8)连接，该中间体使芯线端部(16)以预先给定的间距彼此分离。优选地，连接体(8)构造为注塑件并且特别是以在线工艺构造。为了制造感应电缆(24)，使多个这种类型的电缆芯线(2)通过绞接工艺彼此连接并且随后被电缆皮(34)围绕。

Description

制造电缆的、特别是感应电缆的具有被绝缘材料围绕的导体的电缆芯线的方法以及电缆芯线和电缆

技术领域

本发明涉及一种用于制造具有被绝缘材料围绕的导体的电缆芯线的方法，该电缆芯线用于电缆、特别是用于感应电缆。此外，本发明涉及这种类型的电缆芯线以及电缆，特别是具有多个这种类型的电缆芯线的感应电缆。电缆芯线分别具有被绝缘材料围绕的导体，并且沿电缆纵向方向在预先给定的纵向位置上，在分离点处断开。

背景技术

这种类型的电缆特别是作为所谓的感应电缆来应用，以用于构造一个或多个感应场。电缆特别是设置用于感应式加热油砂矿藏和/或稠油矿藏例如由EP2250858B1提到这种感应电缆的此类应用。通过该应用产生的技术性边界条件通过随后说明的电缆来满足。

为了构建感应场或感应加热所必需的是，使电缆的各个芯线在规定的分离点上以规定的、例如数十米长度的线距被分离。在电缆内，多个芯线优选被束紧成导体组，其中，各个导体组的芯线的分离点或断开部处在相同的纵向位置上。

这种类型的电缆敷设在地面(油砂)中并且用于感应加热油砂，以便使结合在油砂中的油液化并且适于收集。

这种技术还是相当新的并且处于试验阶段。对于在工业化规模中的大型应用来说，在工艺技术上安全并且成本低廉地制造这种类型的感应电缆是有优势的，该感应电缆能够具有数公里的长度。

发明内容

相应地，本发明基于如下任务：实现在工艺技术上安全并且可靠地制造这种类型的电缆，并且给出相应电缆。

根据本发明，该任务通过具有权利要求1的特征的、用于制造电缆芯线的方法解决。电缆芯线包括被绝缘材料围绕的导体，并且针对在感应电缆中的应用而构造。为此，电缆芯线沿电缆纵向方向在预先给定的纵向位置上、在分离点处断开。为了制造这种类型的电缆芯线首先把原料芯线持续地(也就是说以连续的过程)输送给加工机。原料芯线在加工机中重复地、特别是有规律地在预先给定的纵向位置上，在相应分离点处被分离，从而存在两个芯线端部。在此，自由的芯线端部被加工机的抓握元件抓握，并且在电缆纵向方向上被彼此拉离。随后，两个芯线端部又被连接体彼此连接，从而再次制造出连续的线路。连接体在此具有绝缘的、特别是由实心材料形成的中间体，中间体布置在两个芯线端部之间并且使芯线端部以预先给定的间距彼此分离。

通过该设计方案实现了用于这种类型的电缆芯线的工艺可靠且自动化的制造方法。实际的电缆在与此相关的后续方法步骤中由按此方式准备的电缆芯线来制造。

在经济节约的生产工艺的意义上，在特别有利的设计方案中设置对芯线端部的包封压注，用以构造连接体。对此，设置注塑模作为加工机的部件，在连续的工艺中注塑模在分离点处包围两个彼此分离的芯线端部。随后，注射由适当的塑料绝缘材料制成的注塑物质，从而构造出具有在芯线端部之间的绝缘的中间体并且具有围绕芯线端部的套筒区段的连接体。

在所期望的针对感应电缆应用的使用范围方面，在连接体内的芯线端部以密封插入的方式被包围，特别是气密性地并且此外也是无空气地。因此，芯线端部完全地并且无夹杂气体地嵌入到连接体材料内部。这通过优选的喷注方法以特别简单的方式实现。

备选于喷注方法的是，把优选同样构造为注塑件的连接体作为预制的构件输送给加工机，并且把芯线端部导入到连接体的相对置的套筒区段中且随后使套筒区段与芯线端部连接。

关于将连接体以所期望的密封性包围的方式安设到绝缘件上，该绝缘件与连接体材料优选材料性地连接。这特别是通过热处理和使用适当的、在加热的情况下至少软化或者部分熔化的材料来进行。因此，优选使用热塑性材料作为不仅用于连接体而且用于电缆芯线的绝缘材料的至少最外层的材料。

相应地，因此还一方面针对连接体并且另一方面针对绝缘材料(至少针对最外部的绝缘层)地使用相似的并且特别是相同的材料。其特别是耐高温塑料，优选PFA(全氟烷氧基聚合物)。

连接体以及芯线的至少邻接的部分、优选整个芯线被特别是由PTFE(Polytetrofluorethylen，聚四氟乙烯)制成的箍带(Bandierung)围绕。该箍优选也经受温度处理，特别是烧结工艺，以便与芯线的绝缘件以及连接体尽可能地材料锁合连接。由此，在整体上产生了抗扭的导线芯线，其在规定的分离点处电气断开。在分离点处，相应的芯线端部经由相应的连接体以存在的绝缘中间体彼此联接，由此，近似形成窗体。通过使芯线端部在套筒中熔化、特别是也在具有烧结的PTFE箍带的连接体中熔化，除了高抗扭性之外特别是还在连接体的范围中获得了高拉伸强度。

在尽可能经济节约的方法方面，以复卷工序(Umspulvorgang)过程来制造电缆芯线。在此，原料芯线在退卷卷轴上作为长线被提供，且由该退卷卷轴退卷、引导穿过加工机且随后在安设好各个连接体之后被又绕到卷绕卷轴上。

在这种制造方法的过程中，在相关的改进方案中，电缆芯线被在线质量监测，也就是说，在分离点上连续地检测连接体的质量。

在此，首先进行连接体的电气检测。在此，连接体(在其按照规定的冷却时间从注塑模中取出之后)经受部分放电试验。在此检测的是，在电缆芯线被绕卷到卷绕卷轴上之前，连接体是否在预先给定的电压下具有所期望的绝缘特性。

补充性地，在必要时把机械(拉伸)测试装置集成到工艺链中。此外，优选也(如有必要)把其他加工单元集成在工艺链中，例如附加的焊接单元或者箍带单元。补充性地，特别是还布置有附加的调温单元、特别是用于对己施加的箍带进行高温处理(烧结工艺)。

因此，在电缆芯线的这种制造工艺的最后，电缆芯线卷绕在卷轴上，以用于进一步处理。于是，在后续的方法步骤(其能够在较晚的时间点以及也在其他地方进行)中，拉出各个电缆芯线来制造实际的电缆。最后，电缆具有多个这种类型的电缆芯线，电缆芯线被共有的电缆皮围绕。在此，为了制造电缆，各个电缆芯线优选在必要时还彼此多重绞合。

在此，各个电缆芯线以如下方式彼此定位：把至少一组电缆芯线的各个分离点布置在相同的纵向位置上。可以设置多组电缆芯线(例如2组或3组)，其分离点分别定向在相同的纵向位置上，其中，不同组的电缆芯线的分离点彼此错开地布置。

连接体之间的间距、并且进而分离点之间的间距典型的是数米，尤其是数十米。在此，分离点以预选给定的、特别是恒定的线距布置。

在此，电缆以有利的方式包括多个绞合的元件，其一方面由多个彼此绞合的电缆芯线组成，并且本身再次彼此绞合。以此方式制造的电缆具有典型地至少数百米直至数公里的长度。除了所期望的应用目的(也就是作为用来加热油砂的感应电缆)，该电缆整体构造成针对大于200℃的温度耐高温。相应的，所使用的材料也针对这种高温来构造。

因此，通过该方法实现了完全自动化地制造这种类型的电缆，其中，用到了传统的电缆制造步骤，例如绞合工艺等。

此外，该任务根据本发明通过具有权利要求8的特征的电缆芯线、以及通过具有权利要求15的特征的电缆来解决。在制造方法方面引出的优点以及优选的设计方案也可合理地转移到该电缆芯线和电缆上。

附图说明

参照附图详细地阐述实施例。它们分别以简化的视图方式示出。其中：

图1示出根据第一变型方案的、在分离点处经由连接体连接的电缆芯线的区段式的剖视图；

图2示出根据第二变型方案的、能与图1相对比的视图；

图3以侧视图示出电缆芯线；

图4示出感应电缆的横截面视图；并且

图5示出用于制造电缆芯线的非常简化的生产线。

具体实施方式

由图1至图3以不同的视图示出了电缆芯线2，电缆芯线在电缆纵向方向4上延伸,并且电缆芯线在周期性重复出现的分离点6处分别具有连接体8。分离点6以预先给定的线距a构造。

电缆芯线2包括被绝缘材料12围绕的中心电导体10。绝缘材料10优选为由不同绝缘材料制成的多层绝缘材料12，这些绝缘材料是相应耐高温的。根据第一变型方案，绝缘材料仅由一个优选由PFA制成的绝缘层所组成。根据第二变型方案，绝缘材料12由两个层组成，其中，优选地一个层由PFA制成并且另一个由作为箍带施加的PTFE制成。根据第三变型方案设置三个层，其中优选地，PTFE箍带三明治式地嵌入两个PFA绝缘层之间。最后，根据第四变型方案设置总共四层的构型，其中，在优选的设计方案中再次使两个中间层嵌入两个PFA覆层之间。两个中间层在此优选为箍带式的PTFE以及箍带式的云母。具有嵌入两个PFA层之间的、并且特别是构造为箍带的中间层的变型方案展现了特别良好的机械稳定性。

将线材，特别是铜线并且优选镀镍铜线使用为导体10。备选地，还可以使用绞合线，例如由多个单独的线材组成的铜绞合线或者镀镍铜绞合线。

由导体10和绝缘材料12组成的原料芯线14构造电缆芯线2。为此，原料芯线14在分离点6处断开，从而构造两个相对置的芯线端部16。它们经由连接体8彼此连接。在图1和图2的两个变型实施方案中同样的是，将连接8与芯线端部16的绝缘材料进行材料锁合连接。补充地，在两个变型实施方案中还设置有特别是由PTFE制成的附加的箍带18，通过该箍带包绕连接体以及原料芯线14的邻接部分。这种箍带18优选同样与连接体8和绝缘材料12材料锁合连接。

在两种情况中，连接体8通过实心中间体20形成，在该中间体上接合有相应对置的套筒区段22，在套筒区段中无气体地且气密地插入芯线端部16。

两个连接体8都是注塑件。优选使用与绝缘材料12的最外部的外皮相同的材料，特别是PFA作为材料。基于热塑性塑料的使用，可以以简单的方式通过引入热来实现所期望的材料锁合连接。

在根据图1的变型实施方案中这以在工艺技术上特别适宜的方式通过以下方式实现：连接体8通过注塑工艺直接构造在具有已分离的芯线端部16的原料芯线14上。

在图2的变型实施方案中与此不同的是，在制造工艺中提供预制的连接体8，将芯线端部16分别导入到该连接体中，并且接着套筒区段22与芯线端部16例如通过挤压和/或热处理材料锁合地连接。

连接体8总共具有优选数厘米的长度，例如在5cm到15cm的范围中。在此，中间体20的长度位于5mm到20mm的范围中。原料芯线14的直径、以及进而大约是套筒区段22的内径优选位于大致1mm到3mm的范围中。套筒区段22的壁厚优选位于0.3mm到1mm的范围中。总体上，连接体8是对称构建的。连接体8之间的线距a位于数十米的范围中。

在图4中示出了感应电缆24的示例性的导体构型。

据此，感应电缆24具有总共三个元件26，元件分别由多个彼此绞合的电缆芯线2形成。在实施例中，每个元件26都具有中心光导纤维28，其被具有六个电缆芯线2的第一芯线层同中心地围绕。该第一芯线层随后由在实施例中由12个单独的电缆芯线2组成的第二芯线层所围绕。各个芯线层以绞合工艺制造。在三个元件26的楔部中还布置有特别是由玻璃丝或芳族聚酰胺制成的填充元件30。具有六个彼此绞合的电缆芯线2的第一层可以(如在实施例中所示出地)由例如由硅制成的中间壁32所围绕。三个以该方式构建的元件26再次彼此绞合，并且接着由特别是由硅制成的电缆皮34所围绕。元件26在此分别具有例如约10mm的直径。整个电缆24具有例如约25mm的直径。

原则上，该感应电缆24还适用于其他应用，例如适用于敷设在生产车间的厂房地面中，以用于控制在厂房地面上行驶的工业机器人。或者用于给例如输油管道(Pipeline，油管)加热。

参考图5详细阐述用来制造电缆芯线2的方法。在退卷卷轴36上提供原料芯线14，并且从该退卷卷轴处经由不同的导向辊朝向加工机38引导并且穿过该加工机，随后引导穿过多个局部可任选的其他加工站和监测站40，并且在制造工艺的最后立刻再次被卷绕卷轴42卷绕为完成制造的电缆芯线2。然后，该电缆芯线2被提供用于电缆24通过绞合工艺的主要制造工序。

因此在复卷工序期间，由原料芯线14制造电缆芯线2在整体上以连续的、持续的方法实现。

原料芯线14的分离以及随后与连接体8的连接在加工机38内进行。在优选的变型实施方案中，加工机38包含注塑模具，以用于通过注塑工艺来在线构造连接体8。为此，原料芯线14首先在预设的分离点6上被两个抓握元件保持，并且随后被分离，于是，其中，两个芯线端部16以1cm到2cm的期望间距彼此拉开。接着把芯线端部16置入到注塑模中。在此，该注塑模优选具有两个半壳，它们垂直于电缆纵向方向地向着芯线端部16驶近并且包围芯线端部。随后引入注塑物质。在一定的冷却时间之后再次打开注塑模并且继续引导电缆芯线2。在这种安设连接体8的工艺之后，在优选的设计方案中还进行箍带18安设，其借助随后的烧结来实现，以用于材料锁合地固定箍带18。这例如在后续的加工站中的一个40中进行。另一加工站40构造为用来在线质量监测的检测站。研究表明，在这里选择的对芯线端部16直接包封压注(Umspritzen)的设计方案中实现了非常良好的机械连接，从而免除了对相应连接体8的独立的机械拉伸检查。

在图2的设计方案中也使用了至少是相似的制造工艺。然而在此替代在线包封压注的是，在加工机38中提供了预制的连接体8。芯线端部16借助于抓握元件被导入到套筒区段22中。在后续的工艺步骤中，例如通过加热和压挤来实现芯线端部16在连接体8内的材料锁合连接。整个制造工艺如图5所示出的那样，例如通过控制单元44来控制。

附图标记列表

2 电缆芯线

4 电缆纵向方向

6 分离点

8 连接体

10 导体

12 绝缘材料

14 原料芯线

16 芯线端部

18 箍带

20 中间体

22 套筒区段

24 感应电缆

26 元件

28 光导纤维

30 填充元件

32 中间壁

34 电缆皮

36 退卷卷轴

38 加工机

40 加工站/监测站

42 卷绕卷轴

44 控制单元

a 线距

Claims

1.用于制造具有被绝缘材料(12)围绕的导体的电缆芯线(2)的方法，所述电缆芯线用于电缆，

其特征在于，

把原料芯线(14)持续地输送给加工机(38)，并且在那里使所述原料芯线重复地

-在预先给定的纵向位置上，在相应分离点(6)处被分离，从而在所述分离点(6)处存在两个芯线端部(16)

-两个所述芯线端部(16)在电缆纵向方向(4)上被彼此拉离，

-两个所述芯线端部(16)又与连接体(8)连接，其中，所述连接体具有绝缘的中间体(20)，所述中间体使两个所述芯线端部(16)以预先给定的间距彼此分离。

2.根据权利要求1所述的方法，

其特征在于，

包封压注所述彼此分离的芯线端部(16)以用于构造所述连接体(8)。

3.根据上述权利要求中任一项所述的方法，

其特征在于，

所述芯线端部(16)的绝缘材料(12)与所述连接体(8)材料性地连接。

4.根据权利要求1或2所述的方法，

其特征在于，

把箍带(18)施加到所述电缆芯线(2)以及所述连接体(8)上。

5.根据权利要求4所述的方法，

其特征在于，

所述箍带(18)材料性地与所述绝缘材料(12)和/或所述连接体(8)连接。

6.根据权利要求1或2所述的方法，

其特征在于，

在复卷工艺中进行所述原料芯线(14)的分离和连接。

7.根据权利要求1或2所述的方法，

其特征在于，

使多个以所述方法准备的电缆芯线(2)通过绞合工艺整合并且被公共的电缆皮(34)围绕。

8.用于在电缆纵向方向(4)上延伸的电缆的电缆芯线(2)，所述电缆具有多个类型的电缆芯线(2)，所述电缆芯线分别具有被绝缘材料围绕的导体(10)，其中，各个所述电缆芯线(2)沿电缆纵向方向(4)在预先给定的纵向位置上、在分离点(6)处、在构造有两个芯线端部(16)的情况下断开，

其特征在于，

为了连接所述芯线端部(16)而布置具有绝缘的中间体(20)的在电缆纵向方向(4)上延伸的连接体(8)，并且所述芯线端部(16)沿电缆纵向方向(4)在所述中间体(20)两侧固定在所述连接体(8)上。

9.根据权利要求8所述的电缆芯线(2)，

其特征在于，

所述连接体(8)在所述中间体(20)两侧分别具有在电缆纵向方向(4)上延伸的套筒区段(22)，所述芯线端部(16)插入到所述套筒区段中。

10.根据权利要求8或9所述的电缆芯线(2)，

其特征在于，

所述连接体(8)构造为注塑件。

11.根据权利要求8或9所述的电缆芯线(2)，

其特征在于，

所述连接体(8)通过对所述芯线端部(16)的包封压注来构造。

12.根据权利要求8或9所述的电缆芯线(2)，

其特征在于，

所述分离点(6)以预先给定的线距(a)被重复，其中，所述线距(a)处在数米的范围中。

13.根据权利要求8或9所述的电缆芯线(2)，

其特征在于，

所述绝缘材料(12)与所述连接体(8)材料性地连接。

14.根据权利要求8或9所述的电缆芯线(2)，

其特征在于，

所述连接体(8)以及所述绝缘材料(12)由相似的材料组成。

15.根据权利要求8或9所述的电缆芯线(2)，其特征在于具有由耐高温塑料制成的、环绕的箍带(18)，所述箍带围绕所述连接体(8)以及所述电缆芯线(2)的至少邻接的部分。

16.根据权利要求15所述的电缆芯线(2)，

其特征在于，

所述箍带(18)与所述连接体(8)和/或与所述绝缘材料(12)材料性地连接。

17.电缆，其中，多个根据权利要求8至16中任一项所述的电缆芯线(2)彼此绞合，并且被电缆皮(34)围绕。