DE1540606C

DE1540606C - Device for isolating electrical conductors with a crosslinkable insulating material

Info

Publication number: DE1540606C
Application number: DE19651540606
Authority: DE
Inventors: Dieter Dr rer nat Kecker Erwin 1000 Berlin Lemke
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1965-12-10
Filing date: 1965-12-10
Publication date: 1973-02-22

Description

Extrudierte Thermoplaste als Isolierungen von Kabeladern haben den Nachteil, daß die maximal zulässige Temperatur, denen diese Adern ausgesetzt werden können, durch die Erweichung und die damit verbundene Formänderung des zur Isolierung benutzten Thermoplastes häufig auf einen Wert begrenzt ist, der unterhalb dem liegt, der für manche Anwendungsgebiete im Hinblick auf Überlastung, Kurzschluß und Notbetrieb gefordert wird. Um diesen Nachteil abzuhelfen, ist es bekannt (britische Patentschrift 384, belgische Patentschrift 647 650), bestimmte Thermoplaste, beispielsweise Polyäthylen, nach der endgültigen Formgebung unter der Einwirkung von Temperatur und Druck zu vernetzen. Zur Herstellung der vernetzten Isolierung wird der Leiter hierbei nach dem Austritt aus dem Extruder durch ein mit erhitztem Druckwasser bzw. mit Dampf gefülltes Rohr geführt, das im Hinblick auf die erforderliche Vernetzungszeit eine verhältnismäßig große Länge aufweisen muß, die von der Abzuggeschwindigkeit abhängt. Verwendet man hierbei eine senkrecht stehende Einrichtung, wie es beispielsweise für die Vulkanisierung gummiisolierter bzw. gummiummantelter Leitungen bekannt ist (belgische Patentschrift 666230), so ergibt sich wegen der erforderlichen Länge des Vulkanisationsrohres eine meist untragbar große Bauhöhe. Sieht man hingegen eine horizontale Führung des Leiters vor, so muß berücksichtigt werden, daß der Leiter nach einer Kettenhangkurve durchhängt. Es bereitet Schwierigkeiten, das mit Druckwasser bzw.Extruded thermoplastics as insulation for cable cores have the disadvantage that the maximum permissible Temperature to which these veins can be exposed due to the softening and the associated Change in shape of the thermoplastic used for insulation is often limited to a value that is below that for some areas of application with regard to overload, short circuit and Emergency operation is required. In order to remedy this disadvantage, it is known (British patent specification 384, Belgian patent 647 650), certain thermoplastics, such as polyethylene, according to the final shape to crosslink under the action of temperature and pressure. For the production the cross-linked insulation is the conductor after exiting the extruder through a heated Pressurized water or pipe filled with steam, with a view to the required crosslinking time must have a relatively large length, which depends on the withdrawal speed. A vertical device is used here, as is the case, for example, for vulcanization rubber-insulated or rubber-sheathed lines is known (Belgian patent 666230), so results Due to the length of the vulcanization pipe required, the overall height is usually prohibitively high. If, on the other hand, a horizontal guidance of the conductor is provided, it must be taken into account that the Ladder sags after a chain slope curve. Difficulties arise with pressurized water or

ίο mit Dampf gefüllte Rohr dieser Kettenhangkurve anzupassen, zumal die Form dieser Kurve von den Abmessungen des jeweiligen Leiters abhängig ist. Darüber hinaus bereitet die Druckabdichtung am Austrittsende des Leiters aus dem mit Druckwasser oder Dampf gefüllten Rohr Schwierigkeiten.ίο adapt the pipe filled with steam to this chain slope curve, especially since the shape of this curve depends on the dimensions of the respective conductor. About it It also prepares the pressure seal at the outlet end of the conductor from the pressurized water or Steam filled pipe trouble.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zum Isolieren elektrischer Leiter für Kabel oder Leitungen mit einem vernetzbaren Isolierstoff, insbesondere mit vernetzbarem Polyäthylen, eine möglichst einfache und betriebssichere Fertigungsvorrichtung möglichst kleiner Baugröße zu schaffen.The invention is based on the object of insulating electrical conductors for cables or lines with a cross-linkable insulating material, in particular with cross-linkable polyethylene, as simple as possible and to create reliable manufacturing equipment as small as possible.

Die Erfindung geht hierbei aus von einer Vorrichtung zum Isolieren elektrischer Leiter für Kabel oder Leitungen mit einem vernetzbaren Isolierstoff, insbesondere von vernetzbarem Polyäthylen, bei der der zu isolierende Leiter nach dem Austritt aus dem Extruder ein Bad durchläuft, das mit einem unter Druck stehenden Medium gefüllt ist, das eine zur Vernetzung des Isolierstoffes ausreichende Temperatur aufweist. The invention is based on a device for insulating electrical conductors for cables or Lines with a crosslinkable insulating material, in particular crosslinkable polyethylene, in which the After exiting the extruder, the conductor to be insulated passes through a bath with a pressurized standing medium is filled, which has a sufficient temperature to cross-link the insulating material.

Gemäß der Erfindung ist bei einer solchen Vorrichtung der Spritzkopf des die Isolierung auf den Leiter aufbringenden Extruders derart angeordnet, daß der Leiter ihn in vertikaler Richtung von unten nach oben durchläuft; ferner ist über dem Spritzkopf ein sich in vertikaler Richtung erstreckendes, oben offenes, mit einer Flüssigkeit gefülltes Bad derart angeordnet, daß der isolierte Leiter den Spritzkopf verlassend unmittelbar in dieses eintritt, wobei die Höhe der Flüssigkeitssäule im Bad derart einstellbar ist, daß der für die Vernetzung bei der gewählten Temperatur und der gewählten Durchlaufgeschwindigkeit erforderliche Druck durch das Eigengewicht der Flüssigkeitssäule vorhanden ist.According to the invention is in such a device the extruder head of the extruder applying the insulation to the conductor is arranged in such a way that that the conductor traverses it in the vertical direction from bottom to top; furthermore is above the spray head a liquid-filled bath, which extends in the vertical direction and is open at the top, is arranged in such a way that that the insulated conductor, leaving the spray head, enters directly into it, the height the column of liquid in the bath can be adjusted in such a way that that for the crosslinking at the selected temperature and the selected throughput speed required by the dead weight of the Column of liquid is present.

An sich ist es bekannt (deutsche Auslegeschrift A 10 685, 39 a, 14, bekanntgemacht am 16. 10. 1952), den Spritzkopf eines zum Umspritzen eines Leiters mit einem hochpolymeren Kunststoff wie PVC verwendeten Extruders derart anzuordnen, daß der Leiter in vertikaler Richtung durch den Extruder geführt und nach oben abgezogen wird.It is known per se (German Auslegeschrift A 10 685, 39 a, 14, published on October 16, 1952), the extrusion head used for overmolding a conductor with a high-polymer plastic such as PVC To arrange the extruder in such a way that the conductor passed through the extruder in the vertical direction and is withdrawn upwards.

Ferner ist es an sich bekannt (deutsche Auslegeschrift T 19282, 21c, 11, bekanntgemacht am 1. 2. 1951), zur Vermeidung von Hohlräumen beim Umspritzen von Drähten oder Kabeln mit thermoplastischem Material anschließend an den Extruder ein Kühlbad anzuordnen, das mit Druckwasser oder einer anderen unter Druck stehenden Flüssigkeit gefüllt ist.It is also known per se (German Auslegeschrift T 19282, 21c, 11, published on 1. 2. 1951), to avoid cavities when overmolding wires or cables with thermoplastic Material then to the extruder to arrange a cooling bath, which with pressurized water or filled with another pressurized fluid.

Abweichend hiervon befaßt sich die Erfindung mit den Problemen, die durch die erforderliche freie Führung des Leiters bei der Herstellung von Kabeln oder Leitungen mit einem vernetzbaren Isolierstoff gegeben sind. Durch die gemäß der Erfindung vorgesehene Ausbildung der Vorrichtung wird der Eigendruck einer senkrecht stehenden Flüssigkeitssäule zur Erzielung der Vernetzung mit genutzt. Durch die vertikale Führung entfallen die Schwierigkeiten, die sichNotwithstanding this, the invention deals with the problems caused by the required free guidance of the conductor in the manufacture of cables or lines with a crosslinkable insulating material are. The design of the device provided according to the invention results in the intrinsic pressure a vertical column of liquid is also used to achieve crosslinking. Through the vertical Leadership eliminates the difficulties that arise

bei einer horizontalen Führung des Leiters durch seinen Durchhang ergeben. Da der obere Spiegel dei senkrechtstehenden Flüssigkeitssäule drucklos gegen die Atmosphäre steht, entfällt auch die sonst erforderliche druckfeste Abdichtung am Austrittsende des Leiters aus dem Bad. Die Höhe der Flüssigkeitssäule, die durch den zur Vernetzung erforderlichen Druck sowie durch die Mindestverweilzeit der aufgebrachten Isolierung bestimmt ist, läßt sich beispielsweise durch einen Überlauf am oberen Ende des vertikal angeordneten Bades in einfacher Weise konstant halten. when the conductor is routed horizontally due to its slack. Since the upper mirror dei vertical liquid column is unpressurized against the atmosphere, the otherwise required one is also dispensed with pressure-tight seal at the exit end of the conductor from the bath. The height of the liquid column, the pressure required for crosslinking and the minimum dwell time of the applied Isolation is determined, for example, by an overflow at the top of the vertical arranged bath in a simple manner keep constant.

In Weiterbildung des Erfindungsgedankens empfiehlt es sich, eine Badflüssigkeit zu verwenden, deren Siedepunkt erheblich über dem Temperaturwert liegt, der zur Herbeiführung der Vernetzung erforderlich ist.In a further development of the inventive concept, it is advisable to use a bath liquid whose Boiling point is significantly above the temperature value required to bring about crosslinking is.

Eine gemäß der Erfindung ausgebildete Vorrichtung läßt sich überall dort einsetzen, wo erne mit einem Extruder auf einen elektrischen Leiter kontinuierlich aufgespritzte Isolierung anschließend vernetzt werden muß. Beispielsweise läßt sich diese Vorrichtung zum Herstellen kautschukisolierter Leitungen einsetzen; so können mit dieser Vorrichtung beispielweise Isolierungen aus vernetzbarem Polybuten oder vernetzbarem Polypropylen hergestellt werden. Besonders wichtig ist eine gemäß der Erfindung ausgebildete Vorrichtung jedoch zur Herstellung von Isolierungen aus vernetzbarem Polyäthylen. Gerade zur Herstellung solcher Isolierungen bereitet die bekannte Methode des horizontalen Spritzens vor allem deshalb Schwierigkeiten, weil das noch weiche Polyäthylen nach dem Austritt des umspritzten Leiters aus dem Spritzkopf das Bestreben zeigt, abzutropfen oder zumindest sich nach unten zu verlagern, so daß die Symmetrie der Aderisolierung nicht mehr gewährleistet ist. Bei einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Vorrichtung entfallen diese Schwierigkeiten jedoch infolge der vertikalen Führung des Leiters. Mit einer solchen Vorrichtung können daher auch ungefüllte, vernetzbare Polyäthylenmischungen verarbeitet werden.A device designed according to the invention can be used anywhere where erne with insulation that is continuously sprayed onto an electrical conductor is then crosslinked in an extruder must become. For example, this device can be used to manufacture rubber-insulated lines deploy; for example, insulation made of crosslinkable polybutene can be used with this device or crosslinkable polypropylene. One designed according to the invention is particularly important Device, however, for the production of insulation made of crosslinkable polyethylene. Just the well-known method of horizontal spraying is the main preparation for the production of such insulation Difficulties because the polyethylene is still soft after the overmolded conductor exits from the spray head shows the tendency to drip off or at least to shift downwards, so that the symmetry of the core insulation is no longer guaranteed. In one designed according to the invention However, the device eliminates these difficulties due to the vertical guidance of the conductor. With Such a device can therefore also process unfilled, crosslinkable polyethylene blends will.

In Weiterbildung des Erfindungsgedankens kann zu dem Bad ein Parallelweg vorhanden sein, durch den die Badflüssigkeit umwälzbar ist. Zweckmäßigerweise werden in dem Bad und/oder dem Parallelweg Heizelemente angeordnet.In a further development of the inventive concept, a path parallel to the bath can be provided through which the bath liquid can be circulated. Appropriately, in the bath and / or the parallel path Arranged heating elements.

Bei der Auswahl der für eine gemäß der Erfindung ausgebildete Vorrichtung zu verwendenden Flüssigkeit kommt es darauf an, daß diese Flüssigkeit den vernetzbaren Isolierstoff nicht angreift. Wählt man hierfür eine Flüssigkeit mit möglichst hohem spezifischem Gewicht, also beispielsweise ein geschmolzenes Metall wie etwa Woodsches Metall, so ergibt sich der Vorteil, daß die Länge des vertikal angeordneten Bades verhältnismäßig kurz gehalten werden kann. Es können zur Füllung des Bades aber auch organische Flüssigkeiten verwendet werden, die bei hinreichender Polarität unpolare Kunststoffe nicht angreifen; es muß nur darauf geachtet werden, daß der Siedepunkt dieser Flüssigkeiten hinreichend über der Spritztemperatur liegt. Beispielsweise können für die Herstellung von Isolierungen aus vernetzbarem Polyäthylen als Flüssigkeiten zur Füllung des Bades Triäthylenglykol oder Glycerin verwendet werden.When choosing the liquid to be used for a device designed according to the invention it is important that this liquid does not attack the crosslinkable insulating material. One chooses for this purpose a liquid with the highest possible specific weight, for example a molten one Metal, such as Wood's metal, has the advantage that the length of the vertically arranged Bath can be kept relatively short. You can also use organic to fill the bath Liquids are used which, with sufficient polarity, do not attack non-polar plastics; it only has to be ensured that the boiling point of these liquids is sufficiently above the Injection temperature. For example, for the production of insulation made of crosslinkable polyethylene triethylene glycol or glycerine can be used as liquids to fill the bath.

Organische Flüssigkeiten haben den Vorteil, daß das spezifische Gewicht der Flüssigkeiten entsprechend dem spezifischen Gewicht der Isolierung ausgewählt werden kann. Wählt man nämlich die Werte des spezifischen Gewichtes der Flüssigkeit und des spezifischen Gewichtes der Isolierung etwa gleich, so entsteht an dem durch das vertikal angeordnete Bad geführten Leiter praktisch kein Auftrieb. Dadurch werden Verformungen der Isolierung mit Sicherheit ausgeschlossen.Organic liquids have the advantage that the specific gravity of the liquids corresponds accordingly the specific gravity of the insulation can be selected. Namely, if you choose the values the specific gravity of the liquid and the specific gravity of the insulation are roughly the same, see above there is practically no buoyancy on the ladder running through the vertically arranged bath. Through this deformations of the insulation are definitely excluded.

Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Figur eine gemäß der Erfindung ausgebildete Vorrichtung als Ausführungsbeispiel dargestellt.To explain the invention, a device designed according to the invention is shown in the figure as Embodiment shown.

Der von einer nicht dargestellten Vorratsspule ablaufende Kupferleiter 1 wird durch die Umlenkrolle 2 vertikal nach oben geführt und durchläuft den Spritzkopf 3 des Extruders 4, die mit einem vernetzbaren Isolierstoff, beispielsweise mit vernetzbarem PoIyätlylen, beschickt wird.The copper conductor 1 running from a supply reel (not shown) is passed through the pulley 2 guided vertically upwards and passes through the injection head 3 of the extruder 4, which is crosslinkable with a Insulating material, for example with crosslinkable Polyätlylen, is charged.

Unmittelbar nach dem Austritt aus dem Spritzkopf 3 tritt der Leiter 1 in das als Rohr 5 ausgebildete vertikale Bad ein. Das untere Ende des Rohres 5 ist mit dem Spritzkopf 3 fest verschraubt, während das obere Ende des Rohres 5 nach oben offen ist. Durch die Halterung 6 kann das Rohr 5 angehoben oder geschwenkt werden, damit der Leiter 1 beim Anfahren der Anlage zentriert werden kann.Immediately after exiting the spray head 3, the conductor 1 enters the tube 5 vertical bath one. The lower end of the tube 5 is firmly screwed to the spray head 3 while the upper end of the tube 5 is open at the top. The tube 5 can be raised by the holder 6 or pivoted so that the conductor 1 can be centered when starting the system.

Parallel zum Rohr 5 ist das weitere Rohr 7 angeordnet, das dem Rücklauf der im Rohr 5 befindlichen Flüssigkeit dient. Durch die Höhe der oberen Querverbindung zwischen den beiden Rohren 5 und 7 wird die Höhe der Flüssigkeitssäule im Rohr 5 und damit der Druck in diesem Rohr festgelegt.The further pipe 7 is arranged parallel to the pipe 5 and is connected to the return of the pipe 5 Liquid is used. By the height of the upper cross connection between the two tubes 5 and 7 the height of the liquid column in the pipe 5 and thus the pressure in this pipe is determined.

Um die Innehaltung der für die Vernetzung ausreichenden Temperatur der in den Rohren 5 und 7 befindlichen Flüssigkeit zu gewährleisten, ist im Rohr 7 der Thermostat 8 angeordnet. Ferner sind die Rohre 5 und 7 mit im einzelnen nicht näher dargestellten Heizelementen und mit einer wärmedämmenden Isolierung umgeben. Nach dem Austritt aus dem Rohr 5 wird der Leiter 1 durch die Umlenkrollen 9 und 10 wieder in die Waagerechte geführt und durchläuft die Kühlstrecke 11, in der der Leiter mit Luft oder mit Wasser gekühlt wird. Beim Austritt aus dem Rohr 5 ist nämlich die auf den Leiter aufgebrachte Isolierung, die unter der Einwirkung der heißen Flüssigkeit im Rohr 5 vernetzt ist, bereits so widerstandsfähig, daß die Umlenkung des isolierten Leiters durch die Umlenkrollen 9 und 10 keine Verformungen der Isolierung mehr hervorruft.In order to maintain the temperature in the tubes 5 and 7 which is sufficient for crosslinking To ensure liquid, the thermostat 8 is arranged in the pipe 7. Furthermore, the Pipes 5 and 7 with heating elements, not shown in detail, and with a heat-insulating one Surrounded by insulation. After exiting the pipe 5, the conductor 1 is guided by the pulleys 9 and 10 back to the horizontal and runs through the cooling section 11, in which the conductor with air or cooled with water. When it emerges from the tube 5, that is that which is applied to the conductor Insulation, which is cross-linked under the action of the hot liquid in the pipe 5, is already so resistant that that the deflection of the insulated conductor by the pulleys 9 and 10 no deformations of the Isolation evokes more.

Falls erforderlich, kann der aus dem Rohr 5 austretende Leiter zusätzlich mit Luft gekühlt werden, bevor er durch die Umlenkrolle 9 wieder nach unten umgelenkt wird. Zu diesem Zweck ist oberhalb des Flüssigkeitsspiegels im Rohr 5 der Stutzen 12 vorgesehen, über den, wie durch den Pfeil angedeutet, Kühlluft zugeführt werden kann.If necessary, the conductor emerging from the pipe 5 can also be cooled with air, before it is deflected downwards again by the deflection roller 9. For this purpose is above the Liquid level in the pipe 5 of the nozzle 12 is provided, via which, as indicated by the arrow, Cooling air can be supplied.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Device for isolating electrical conductors for cables or wires with a networkable Insulating material, especially with cross-linkable polyethylene, in which the conductor to be insulated after exiting the extruder passes through a bath with a pressurized The medium is filled with a temperature sufficient to cross-link the insulating material, characterized in that the spray head of the insulation on the conductor (1) applying extruder (4) is arranged such that the conductor (1) it in the vertical direction runs through from bottom to top that above the spray head (3) a vertically extending, open at the top, filled with a liquid bath (5) is arranged such that the insulated conductor (1) leaving the spray head (3) immediately enters this and that the height the liquid column in the bath (5) can be adjusted so that the crosslinking in the selected Temperature and the selected throughput speed required by the Dead weight of the liquid column is present.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that a bath liquid is used whose boiling point is significantly higher than the temperature required to bring about the crosslinking is required.

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that a parallel path to the bath (5) (7) is present through which the bath liquid can be circulated.

4. Apparatus according to claim 1, characterized in that that in the bath (5) and / or the parallel path (7) heating elements are arranged.

5. Apparatus according to claim 1, characterized in that the specific weight of the Bath liquid is roughly equal to the specific weight of the insulating material sprayed onto the conductor.