CN1257515C - 一种制造电缆的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于制造电缆的方法，该电缆具有至少一个导体，和至少一个由绝缘塑料材料做成的围绕在导线周围的外壳，其中塑料材料通过挤压施加于导线上，然后在管状的封套中通过对之供热使其交联或硫化，其中管状或软管状的封套能够围绕电缆外壳被连续的生产，在所述挤压后它们或者紧密地接触或者保持一定径向距离，该管壳封套适于确保在电缆外壳中保持交联和硫化所需要的反压力。

Description

一种制造电缆的方法

本发明涉及一种用于制造电缆的方法。

用于功率传输的电缆具有从某个意义上来说基本相同的结构，即提供至少一个中央基准导体，它被至少一个由电子绝缘材料制成的外壳或者层包围。电缆外壳的多层结构也广为人知，它具有一个或者多个由半导体材料构成的层，用于提供场控制或者屏蔽效应。这种类型的层大多数比完全的绝缘层薄。作为公知常识，可以使用金属材料构成的网格状屏蔽外壳或者半导体外壳来环绕电缆外壳。对于影响不同电缆传输条件的电缆结构的参考基准这里并没有列出。因为人们对此普遍知道的，而且它并不是下文所讲的发明的主题内容。此外，我们在下文做了一种假设：电缆具有它最简单的结构，即由一个中心导体和一个单层外壳组成。显然，文中所有描述也包括其它电缆结构组件。

电缆的绝缘层很长时间以来都是由塑料来制造，例如，PVC，聚乙烯(PE)，或者合适的人造橡胶。这种塑料材料靠一种挤压机被挤压到电缆导体上。例如，这种挤压机在US 3479446，US 458407以及EP 0507988A1中提及(关于此种工艺的文献有很多，而此处涉及的只是一少部分有代表性的)。为了使电缆外壳具有必要的机械特征，特定的机械和电学强度，交联或硫化此种塑料是必须的。这里，长链塑料分子通过交联而彼此连接。这些塑料外壳的交联过程是在一定压力和下完成的。当每单位体积元素的电缆外壳已经达到规定温度190℃左右时，这个交联过程可以被认为达到完成。被交联的塑料物质在其中捕获一定量的气体，在电缆外壳受热时这些气体或多或少被挤出。气体被如此排出将导致小的气泡或者气孔在绝缘部分形成；这还可能使得在电缆外壳的外层处出现不均匀点，从而损害了外壳的电物理特性。因此，我们知道使用一种反压力，它足以抑制交联过程中电缆外壳周围气泡的形成。这种反压力可以依靠，例如在电缆外壳周围的气层，来得以实现。为此，使用一个长的管子，在被密封时将被挤压的电缆外壳放入到里面。在这管子中产生必要的温度，以及足够的压力。此压力要求高于电缆外壳中交联温度下的气体分压。我们清楚引进蒸汽或饱和蒸汽在此种硫化或CV管中。同时，受热蒸汽也会有助于电缆外壳达到交联温度。我们也知道在蒸汽中使用氮气。这种情况下，加热采用另外的方法，比如，辐射加热，感应加热等。在交联过程之后，在绕到合适的圆轴或圆桶之前，电缆要在所谓的冷却作业线上一定压强下冷却，该冷却作业线最好包括水。

如果生产达到一定速度，有必要使交联作业线相对较长，特别是对厚壁的电缆外壳。因为，沿着外壳的整个半径都达到最低的交联温度，自然需要一定时间的。因此，所谓的硫化管或者CV管能够有100米甚至更长是很平常的。显然，这种的生产需要一个合适大小的加工厂，而且，这种工厂要求垂直排置。当它们水平排列时，大部分是倾斜。这使得需要合适的工厂的建筑安排。

此项发明的目标是提供一种电缆的生产方法，方法中交联过程能够更容易和更廉价的完成。

这一目标是这样来完成的：

一种用于制造电缆的方法，该电缆具有至少一个导体和至少一个由绝缘塑料材料做成的包围所述导体的外壳，其中塑料材料通过挤压敷设到导体上，并且随后在管状的封套中通过对之加热使其交联或硫化，其中，在电缆外壳周围连续地产生管状或软管状的封套，在所述挤压后电缆外壳与封套紧密地接触或者保持一定径向距离，在电缆外壳的交联和硫化过程中，在电缆外壳上产生一个反压力，这种反压力通过以下方式中的一种方式来产生：在所述封套上施加预应力；在加热情况下使所述封套与所述电缆外壳紧密接触，其中封套具有足够的径向强度，能够产生足够的反压力，从而使得电缆外壳的热膨胀引起相应的反压力；或者在所述封套和所述电缆外壳之间充入气体介质、液体介质或其混合物，从而在电缆外壳上形成或保持一定的压力。

在此创新方法中，管状或软管状的封套持续的产生于挤压后的电缆外壳周围，也就是或者两者紧密接触或者保持一定径向距离。这封套可能紧接着挤压时候或者稍晚而产生。此发明的核心部分是当前流行工艺采用的CV或者是硫化管被一种封套所代替，它永久的要求和电缆一起再生；还有，交联电缆外壳所需的措施也在此封套中实行，例如，在电缆外壳中的足够热量的产生，和能够阻止小的气泡从外壳形成的足够大的反压力的产生。

如果封套紧贴电缆外壳并向其外表面施加压力，而且具有足够的径向强度，这样便能产生足够的反压力，从而外壳的热膨胀在封套里引起相应的反压力，这样反过来，由于本身的弹性而会有一定的膨胀。自然，封套和电缆外壳从一开始就可以被置于压力下，这样反压力将在低温时就已形成。在电缆外壳里由于温度的上升而增加的气体分压并不能促使小气泡的形成。因为，封套已经对其施加了相应的反压力。换句话说，在管壳封套和电缆外壳之间可以存在一个环形的空间间隙，气体或者蒸汽能够在一定压力下被输入其中，形成类似于CV管中的密封气层。气体介质的压强也许会低，因为它受热后能够显著增加。另外还可以将液体或者固体填充间隙。这是可行的，这样便没必要密封了。

如果本文在这前后讲述的是对封套采取一定的构造上和/或物质上的措施和对电缆外壳的加工处理，那么将此仅应用于管壳封套的长度的一定部分上，也是可以理解的。

对于生产制造电缆外壳周围的封套，我们可以想到很多种可能的途径。与本发明的一方面一致的是我们采用挤压法来生产封套。为此，将在用电缆外壳时所需的挤压机后安排使用另外的挤压机。换句话说，可对电缆外壳和封套进行联合挤压。

另外有一种可能，至少部分通过对合适的材料进行缠绕，编织，捆绑或类似方法来生产封套。一种合适可被使用的材料是一种金属材料，或者能够被金属材料加固或保护的材料。

另一方面，假设管壳封套是作为波纹管而生产出来的。众所周知，波纹管已经有很多的应用。它们有优势的，因为它们比较有弹性，耗费很少原材料时有很高的径向刚性。

管壳封套也可以由多个组成。这些层能够适合被由气体或者液体组成的介质层所彼此分开。在此层中，可以产生一个合适的压强，也可以靠电缆外壳和/或者介质在最开始时的热膨胀来产生此压强。

现今的工艺中，可以由不同的方式实现对上述电缆外壳的加热。有辐射加热，接触加热，感应加热，蒸汽加热或者不同加热方法的结合。这里使用创造性的封套是有优势，它能够以有效的方式向电缆外壳传输热量的，这样热量的损失将比传统方法有显著的减少

换句话说，加热可以部分或全部的由导体中的电流部分或全部的进行，即直接在生产过程中进行或稍后时间进行，比如，不在电缆铺设之后的使用之前进行。

之后，这创新的封套可以稍候保留在电缆上，也可以被去除。在后种情况时，管壳封套材料最好可以再利用，或者用于生产封套，或者用于其它用途。如果管壳封套保留在电缆上，它在使用时可以单独的或者联合的表现出各种的作用。例如，作用之一是可以保护电缆免受机械压力或者液体或者气体的渗透。另外一种可能的选择，是让管壳封套成为电导体。这样，它可以成为一个屏蔽场甚至回路导体。

如果封套保留在电缆上，那么为了使电缆外壳能够脱离气体而设计的管壳封套是有好处的。我们知道，即使在电缆外壳被冷冻以后，气体从外壳的逃逸会在很长的时间内发生。因此，此项发明的一方面假设管壳封套被生产成或者具有大量很细的径向通道，这样使得气体稍后能从电缆外壳材料中散发出。换句话说，导体的设计要使气体的去除通过其中有效地进行。最后，用另一种的气体去冲洗位于封套和电缆外壳的间隙也可以达到去除气体目的。

这种创新的方法允许更便宜的电缆生产。特别是，空间上和构造上的预处理比传统方法更加有益。因此，也可以直接在铺设场地上或者以移动的方式在车辆船只上生产电缆。本发明允许以期望的长度连续生产电缆。传统所需要的连接有限长度的电缆的连接器变得不需要了。电缆连接器增加了铺设成本，并且易受损害。

下面将参照图中所示的两个实施例，详细说明本发明。

图1十分示意性地表示了依照本发明的有封套的电缆外壳的生产。

图2表示具有本发明的封套的电缆的制造的另一个实施例。

根据图1，可以看到电缆的导体10是怎样用已知的方法在挤压机12中准备上电缆外壳14的。此种电缆由单个金属线或者许多绞合的金属线或类似物组成。例如，材料可以是一种可交联的塑料(如，VPE)，或者一种可硫化的橡胶混合物，如EPR。封套18在另一台挤压机16中包围着电缆20被生产出。封套18的材料与电缆外壳14相比较可能有很大的不同。这仅仅需要满足一些前提条件，这是在封套18中完成电缆外壳14材料的交联所需要的。也可能直接把封套18模压到前进式的电缆外壳14上，这样，两者之间便能紧密接触。在附图的情况中，有一个圆环柱状的间隙22。一定压强下的气体，例如，氮气，水蒸气，甚至密封或者不密封的液体，都可以被引入此间隙22。气体或液体，或者在此没有显示的其它技术被用来加热电缆14，使它达到190℃的交联或者硫化温度，例如，在一定时间后的每部分体积中。通常，这样的温度是交联电缆材料所必需的。现在，在间隙22中的压强可以保证：当电缆外壳14被加热时，引起其中气泡形成的气体不再生成。

经过交联和冷却过程以后，从挤压机16后面的一定电缆长度开始，封套18可以被再次去除，而材料可以重新用来制造新的封套或者用于其他用途。将管壳封套保留在电缆上也是可能的，对于这种情况，此时将封套直接挤压到电缆外壳上是最方便的。在此情况下，管壳封套可以作为一种机械或者防湿的保护，也可以通过使其可导来使其成为屏蔽场，还可以作为回路导体。

在图1的实施例中，一个压力管24紧紧的封闭着挤压机12，16之间的缝隙，并在其中产生一个更高的压强。此压强大致与电缆外壳14中气体分压所需要的反压力相一致。

由于图2中的电缆20与图1中的电缆20具有相同的结构，导体10和电缆外壳14都使用了类似的参考数字。在图2中，配有单个的挤压机30，通过它来挤压电缆外壳14和封套32。封套32与管壳封套18是相应的。与间隙22相当的间隙34位于电缆外壳14和封套32之间。对图1的实施例的程序性的方法和可能性的描述能够同样适用于图2中的装置。因此将不再详细描述。

Claims (24)

1.一种用于制造电缆的方法，该电缆具有至少一个导体和至少一个由绝缘塑料材料做成的包围所述导体的外壳，其中塑料材料通过挤压敷设到导体上，并且随后在管状的封套中通过对之加热使其交联或硫化，其特征在于，在电缆外壳周围连续地产生管状或软管状的封套(18，32)，在所述挤压后电缆外壳与封套紧密地接触或者保持一定径向距离，在电缆外壳(14)的交联和硫化过程中，在电缆外壳上产生一个反压力，这种反压力通过以下方式中的一种方式来产生：

—在所述封套上施加预应力；

—在加热情况下使所述封套与所述电缆外壳紧密接触，其中封套具有足够的径向强度，能够产生足够的反压力，从而使得电缆外壳的热膨胀引起相应的反压力；或者

—在所述封套和所述电缆外壳之间充入气体介质、液体介质或其混合物，从而在电缆外壳上形成或保持一定的压力。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，电缆外壳(14)可以由塑料制成，或者也可以由多个层来制造。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，封套(18，32)通过挤压产生。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，气体介质或者蒸汽在一定压力下被输入到封套(18，32)和电缆外壳(14)之间。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述封套的材料具有许多细小的通道，以使得电缆外壳在挤压和交联之后释放出气体。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，导体(10)被设计为使得随后气体能够从电缆外壳中通过所述导体释放出来。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述封套是导电的或半导电的，并形成了回路导体或者屏蔽。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述封套被构造为机械保护或者能够阻止水或者湿气渗入的保护。

9.如权利要求1到8中任一项所述的方法，其特征在于，所述封套被设计成能够被卸除。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述封套的材料可以被重复使用。

11.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述封套在挤压之后立刻使用或者以后操作中使用。

12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述封套是由多个层组成。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，气体介质或液体介质在一定压力下被充入封套的多个层中的相邻层之间。

14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，气体介质或液体介质被充入封套的多个层中的相邻层之间，这样易于形成或保持交联或硫化过程中所要求的反压力。

15.如权利要求1所述的方法，其特征在于，至少部分通过对合适的材料进行缠绕、编织或捆缚来生产所述封套。

16.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述封套(32)与电缆外壳(14)一起挤压。

17.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述封套由金属材料来保护。

18.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述封套整体或部分作为波纹管生产。

19.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电缆外壳为了交联或者硫化而通过辐射加热、接触加热、感应加热、高频放射加热、蒸汽加热或者上述加热方法的组合来进行加热。

20.如权利要求1所述的方法，其特征在于，为了达到使所述电缆外壳交联或者硫化的目的，所述加热全部或部分由导体中的电流实现。

21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，为了达到使所述电缆外壳交联或者硫化的目的，所述加热可以在操作时或者之后全部或部分地通过对电缆加载电流而实现。

22.如权利要求1所述的方法，其特征在于电缆可以在移动单位上生产出来。

23.如权利要求22所述的方法，其特征在于所述移动单位是汽车或轮船。

24.如权利要求1所述的方法，其特征在于，电缆可以直接在电缆安装的位置处的移动单位上制造。

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