DE1665331B2 - Verfahren zur Steuerung der Kontraktion von plastischem Isoliermaterial auf einem elektrischen Leiter - Google Patents

Description

Picht: Aufgabe wird erfindungsgemüß durch ein Verfahren zur Steuerung der Koniraküon von plastischem Isoliermaterial auf einem elektrischen Leiter OL-iöst, bei welchem der Leiter mn dem plastischen Material überzogen und dann einem mehrstufigen Kühlverfahren unter Verwendung von Wasser "als Kühlmittel unterworfen wird und das dadurch sekennzeichnet ist, daß der elektrische Leiter mit dem Überzug aus plastischem Material zunächst in einen mit Dampf von geringerer Temperatur als der des _1Q plastischen Materials, jedoch höher als 100 - C gefüllten Rohrabschnitt zur Kühlung des plastischen Materials auf eine niedrigere Temperatur eingebracht wird, daß der isolierte Leiter von diesem ersten Abschnitt in einen zweiten Abschnitt weitergeführt und in d;irin enthaltenes Wasser von einer Temperatur unK'iKilb der des Dampfes an der Ausgangsseite des eiven Abschnittes und höher als Raumtemperatur eingetaucht wird, wobei das Wasser unter' einem DnVk. steht, der dem Druck in dem Dampf enthal- _2u tenüen Abschnitt gleich ist. daß der isolierte Leiter aus dem zweiten Abschnitt in einen dntien Abschnitt weitergeführt und in darin enthaltenes. Wasser von nahezu Raumtemperatur und einem Druck, dei dem im weiten Abschnitt gleich ist, eingetaucht und anschließend der Leiter aus dem dritten Abschnitt entnommen wird.

D'.e Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher eiläutert.

F i g. 1 ist ein vereinfachtes Fließschema, dns den Durchlauf des isolierten Kabels durch die verschiedenen Verfahrensstufen zeigt;

F i g. 2 ist ein Querschnitt de, in Fi g. 1 gezeigten Dampfkammer.

Wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, tritt der Leiter 1 mit einer extrudierten äußeren thermoplastischen Schicht 2 aus der Extrusionsvorrichtung 3 aus und in die Kammer 5 ein, die einen größeren Durchmesser als das fertige Kabel aufweist, und gegenüber der Extrusionsvorrichtung durch eine mechanische Dichtun« 4 zur Erhaltung des Dampfdruckes abgedichtet ist. Um eine Berührung zwischen den Wandungen der Kammer und der heißen thermoplastischen Tsolation ru vermeiden, weist die Kammer eine durchhängende Rohrform auf. Gegebenenfalls kann die Kammer auch senkrecht angeordnet sein, wodurch die heiße thermoplastische Isolierung nach abwärts durch die Dampfkammer geführt wird, ohne die Wandungen zu berühren. Für einen begrenzten Größenbereich von Leiter und Isolation kann sie auch horizontal angeordnet sein.

Durch den Einlaß 7 wird heißer Dampf 6 mit einer Temperatur über 100° C und geringer als die Temperatur der heißen thermoplastischen Isolation unter Druck in die Kammer eingeführt. Der unter Druck stehende Dampf bewirkt eine Tmperaturabnahme der Isolation und eine nach innen gerichtete Kontraktion derselben nach dem Letter hin.

Das teilweise gekühlte Kabel tritt aus der Dampfkammer durch die Wasseroberfläche 8 in einen unter %₀ Druck stehenden wassergefüllten Abschnitt, in dem die Kühlung fortgesetzt wird. Das Wasser zwischen dem Austrittsrohr 11 und der Oberfläche 8 wird durch den Kontakt mit dem Dampf an dieser Oberfläche erwärmt und ergibt eine Zwischentemperatur zur weiteren T^mperaturverrtngerung des Kabels. Das Wasser in diesem Abschnitt weist keine wesentliche Strömung auf. Die Länge des Abschnittes zwischen der Oberfläche 8 und dem Rohr 11 ist mittels des Wasserstandsreglers 9 einstellbar, der die Lage der Oberfläche 8 regelt. Die Lage der Oberfläche kann in Abhängigkeit von verschiedenen verwendeten Materialien und Temperaturen eingestellt werden.

Nach dem Durchtritt durch die Oberfläche 8 verläuft das Kabel durch den Abschnitt mittlerer Temperatur und anschließend durch einen Kakwasserabschnitt zwischen dem Auslaßrahr 11 und der Wasserdichtung 17. Diesem Abschnitt wird dauernd kaltes Wasser 10 durch eine Hochdruck-Wasserpumpe 14 über das Einlaßrohr 16 unter einem Druck zugeführt, der gleich dem Dampfdruck isi. Die Temperatur des durch das Rohr 16 eintretenden Wassers kann der Umgebungstemperatur entsprechen oder gegebenenfalls mehr oder weniger kühl sein.

Schließlich tritt das Kabel durch die Wasserdichtung 17. Diese Dichtung ist so eingerichtet, daß sie den Durchtritt einer geringe . Wass.ermenge mit dem Kabel zur Schmierung des Durchtritts ermöglicht. Raupen-Fördereinrichtungen 12 und 13 zur Führung des isolierten Leiters unter eiuer regelbaren Spannung gegenüber einem gleichen, nicht dargestellten Paar Fördereinrichtungen zur Führung des Leiters bei Eintritt in die Extrusionsvorrichtung führen das Kibel in der durchhängenden Form und halten es im wesentlichen frei von der Wandung der es umschließenden Kammer. Nach dem Durchlauf durch die Fördereinrichtungen wird das Kabel auf der Rolle 18 aufgenommen. Das Extrusionsverfahren für das thermoplastische Material und die Art der Durchführung des Leiters durch die Extrus'onsvorrichtung und die Einrichtungen zur Drehung der Rolle sind an sich bekannt und daher nicht dargestellt. Bei der Verwendung des vorliegenden Verfahrens kann der Druck und damit die Temperatur des Dampfes verändert werden, um die Charakteristik der Kühlung je nach dem extrudierten Material der Wanddicke und den Abmessungen des Leiters zu verändern und ein Erzeugnis von optimaler Beschaffenheit zu erhalten. Außerdem kann das erfindungsgemäße Verfahren mit jedem thermoplastischen Material angewendet werden, bei dem eine enge Berührung zwischen dem plastischen Material und dem Leiter erforderlich ist. Verwendbare Materialien sind z. B. Polyäthylen, Polypropylen und Mischungen dieser plastischen Kunststoffe mit Polyisobutylen. Die Beschaffenheit von gezogenen Erzeugnissen aus Polyvinylchlorid wird durch das beschriebene Verfahren ebenfalls verbessert, obgleich seine Verwendung nicht der des Polyäthylens entspricht. Es wurde früher festgestellt, daß Polyäthylen von hoher Dichte wegen seiner starken Kontraktion große Schwierigkeiten bei der Verwendung bietet; das erfindungsgemäße Vorfahren erleichtert jedoch diese Verwendung. Obgleich das oben beschriebene Kabel ein Kraftstromkabel ist, kann das erfindungsgemäße Verfahren auch zur Herstellung von Koaxialkabeln verwendet werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann ebenfalls für wärmehärtende Materialien, wie z. B. vernetztes Polyäthylen, verwendet werden. Beim Kühlen von vernetzten plastischen Isolierungen weist die Dampfkammer vorzugsweise einen Druck von 18 kg/cm² bei 200° C auf. Zur Verfestigung des wärmehärtenden Kunststoffes muß die Temperatur über 140⁰C sein. Der Wasser führende Abschnitt hat vorzugsweise

eine Temperatur von etwa 193° C am Eintritt und 49° C am Austritt, bei dem gleichen Druck von etwa 18 kg/cm². Zur Erzielung einer schnelleren Verfestigung können auch höhere Drücke verwendet werden, z.B. etwa 28 kg/cmä und 3OG⁰C. Diese höheren Drücke erfordern eine längere Kühldauer und genaue Beobachtung der Abdichtung der Kammer.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch mit einer wärmehärtenden oder thermoplastischen Halbleiterschicht verwendet werden. Die Eigenschaft als Halbleiter wird vorzugsweise durch einen Zusatz von halbleitendem Ruß zum plastischen Material erzeugt. So wird z. B. eine wärmehärtbare Halbleitcrschicht aus Polyäthylen um den Leiter 1 extrudiert, darauf eine Schicht wärmehärtendes Polyäthylen als Isolierung über die Halbleiterschicht gezogen und das Kabel für den ersten Kühlvorgang in die Kammer 5 eingeführt.

Für die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird kein Schutz begehrt. Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren an Hand eines Beispiels näher erläutert.

Beispiel

Sieben Stränge Nr. 2-AWG Kupferdraht mit einem Durchmesser von 2,474 mm werden zu einem Leiter von 7,42 mm Durchmesser versponnen und mit einer dünnen Halbleiterschicht überzogen. Eine Isolierung aus Polyäthylen mit einer Dichte von 0,918 und einem Schmelzpunkt zwischen 0,15 und 0,30 wird zu einem Überzug von 5,59 mm Dicke um den Leiter extrudiert. Nach dem Verlassen der Extrudervorrichtung tritt der überzogene Leiter in eine Dampfkammer von 36.60 m Länge. An der Eingangsseite wird der Kammer Dampf unter einem Druck von 2,81 kg/ cm² bei 140' C zugeführt. Die Temperatur der Kammer verringert sich von 140° C am Eintritt auf

ίο 116 C an der Stelle, wo der isolierte Leiter durch die Flüssigkeitsoberfläche tritt. Nach dem Verlassen der Dampfkammer tritt das Kabel in einen 12,40 m langen Abschnitt, der Wasser bei Temperaturen von 93° C an der Eintrittsseite und 50° C an der Austrittsseite enthält. Der Druck in der Kammer beträgt 2,81 kg/cm². Nach diesem Wasser führenden Abschnitt tritt das Kabel in einen zweiten, 12,40 m langen Wasser führenden Abschnitt, welcher zur weiteren Kühlung Wasser von 16° C bei 2,81 kg/cm- ent-

ao hält. Die Vorschubgeschwindigkeit des Kabels beträgt 9,15 m pro Minute.

Bei einem nach diesem Beispiel hergestellten Kabel findet eine Koronaentladung erst bei mindestens 50 Kilovolt statt. Bei einem Kabel gleicher Länge

»5 und den gleichen Charakteristiken wie vorher beschrieöen, welches mit herkömmlicher Wasserkühlung hergestellt wurde, findet die Koronaentladung bei erheblich geringerer Sparnung statt, und die Herstellungsgeschwindigkeit wäre erheblich geringer.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1 2

kennzeichnet, daß eine halhieitende Schicht aus

Patentansprüche: vernetzbarem plastischem Material um den Leiter

extrudiert wird und die Isolierung um diese

1. Verfahren zur Steuerung der Kontraktion Halbleiterschicht extrudiert wird,
von plastischem Isoliermaterial auf einem elektri- ä

sehen Leiter, bei welchem der Leiter mit dem

plastischen Material überzogen und dann einem

mehrstufigen Kühlverfahren unter Verwendung
von Wasser als Kühlmittel unterworfen wird,

dadurch gekennzeichnet, daß der elek- io Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung

trische Leiter mit dem Überzug aus plastischem der Kontraktion von plastischem Isoliermaterial auf

Material zunächst in einen mit Dampf von gerin- einem elektrischen Leiter, bei dem Hohlräume zwi-

gerer Temperatur als der des plastischen Mate- rchen dem elektrischen Leiter und der Isolierung

rials, jedoch höher als 100° C gefüllten Rohxab- vermieden werden.

schnitt zur Kühlung des plastischen Materials auf 15 Die Herstellung von Kabeln mit einer thcrmoplaeine niedrigere Temperatur eingebracht wird, daß stischen oder wärmehärtenden Isolierung des Leiters der isolierte Leiter von diesem ersten Abschnitt ist an sich bekannt. Beim üblichen Verführen der in einen zweien Abschnitt weitergeführt und in Herstellung solcher Kabel wird die Isolierschicht bei darin enthaltenes Wasser von einer Temperatur hoher Temperatur in plastischem Zustand kontinuunterhalb der des Dampfes an der Ausgangsseite 20 ierlich extrudiert und eine Besdiichtung um den Leides ersten Abschnittes und höher als Raumtem- ter ausgebildet. Normalerweise besteht ein Leiter dieperatur eingetaucht wird, wobei das Wasser unter ser Art aus verschiedenen Kupfersträngen und einer einem Druck steht, der dem Druck in dem diese umschließenden Halbleiterschicht. Nach dem Dampf enthaltenden Abschnitt gleich ist, daß der Extrudieren muß das Isoliermaterial zur Verfestiisolierte Leiter aus dem zweiten Abschniil in 25 gung gekühlt werden. Dieser Kühlvorgang hat bisher einen dritten Abschnitt weitergeführt und in zu Schwierigkeiten geführt. Für die Herstellung eines darin enthaltenes Wasser von nahezu Raumtem- haltbaren und leistungsfähigen Kabels ist es erforderperatur und Mnem Druck, der dem im zweiten lieh, daß die Isolierung überall gleichmäßig mit dem Abschnitt gleich ist, eingetaucht und anschlie- Leiter in Berührung steht, ohne daß Lunker oder ßend der Leiter aus dem drinen Abschnitt ent- 30 Hohlräume zwischen beiden vorliegen. Das bisher nommen wird. bekannte Kühlverfahren, bei dem das unter erhöhter

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- Temperatur beschichtete Kabel in heißes Wasser einkennzeichnet, daß der erste und der zweite Ab- getaucht wurde, führte zur Bildung solcher Hohlschnitt in der Länge verstellbar sind. räume und Lunker. Der Heißwasser-Stufe folgten

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch 35 mehrere weitere Eintauchvorgänge in Wasser von abgekennzeichnet, daß das plastische Isoliermate- nehmender Temperatur. Die anfänglich sehr schnelle rial thermoplastisches Polyäthylen oder thermo- Abkühlung von etwa 175° C be'm üblichen thermoplastisches Polypropylen ist. plastischen Polyäthylen auf eine Temperatur unter-

4. Verfahren nach Anspruch 1 zur Herstellung halb 100° C bewirkt eine Verfestigung der äußeren eines mit thermoplastischem Polyäthylen isolier- 40 Oberfläche des thermoplastischen Isoliermaterials. ten elektrischen Leiterstranges, gekennzeichnet Die Isolierschicht zeigt dann die Neigung, sich nach durch das kontinuierliche Extrudieren von Poly- der äußeren Oberfläche hin abzukühlen, wodurch äthylen um einen elektrischen Leiter, wobei der sich Hohlräume zwischen der Oberfläche des Leiters erste Rohrabschnitt unter Druck stehenden und der Isolierung und mechanische Spannungen im Dampf von einer Temperatur zwischen etwa 140 45 Polyäthylen ergeben.

und etwa 115° C enthält, das Wasser in dem Bei hohen Spannungen in dem Leiter können sich zweiten Abschnitt den gleichen Druck aufweist in diesen Hohlräumen Koronaentladungen ausbilden, wie der Dampf, bei einer Temperatur zwischen Falls solche Koronaentladungen über längere Zeit etwa 93 und etwa 50° C, und das Wasser im auftreten, kann dies zu einer Erosion der Isolierung dritten Abschnitt etwa Raumtemperatur und den 50 an den Hohlräumen führen, wodurch sich der Hohlgleichen Druck aufweist wie im zweiten Ab- raum vergrößert und die Erosion sich fortsetzt, bis schnitt. das Kabel bricht oder sonst unbrauchbar wird. Bei

'.. Verfahren nach Anspruch 1 zur Herstellung Vermeidung von Lunkern kann der Leiter höheren

eines mit einer Isolierung aus wärmehärtendem Spannungen ausgesetzt werden, ohne daß Korona-Polyäthylen versehenen elektrischen Leiterstran- 55 entladungen auftreten.

ges, gekennzeichnet durch das Extrudieren von Die Bildung von Hohlräumen bei der Herstellung vernetzbarem Polyäthylen um einen elektrischen von Isolierungen aus Polyäthylen oder Polypropylen Leiter, das Einführen des isolierten Leiters in tritt wegen deren hohem Ausdehnungskoeffizienten plastischem Zustand in den ersten Rohrabschnitt, und geringer Wärmeleitfähigkeit besonders leicht der Dampf bei einer Temperatur von mehr als 60 auf. Das Verfahren mit Heißwasserkühlung nach 140° C enthält, wobei das Wasser im zweiten dem Stand der Technik ist zeitraubend und verrin-Abschnitt unter dem gleichen Druck steht wie dei gert die Herstellungsgeschwindigkeit für das Kabel, Dampf und eine Temperatur zwischen etwa 93 wobei außerdem die Bildung von Hohlräumen einer und etwa 50° C aufweist, und das Wasser in dem bestimmten Mindestgroße unvermeidbar ist.
dritten Abschnitt etwa Raumtemperatur und den 65 Aufgabe der Erfindung ist deshalb ein Verfahren, gleichen Druck wie das Wasser in dem zweiten mit dessen Hilfe elektrische Leiter mit einer Kunst-Abschnitt aufweist. Stoffisolierung überzogen werden und die Bildung

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch ge- von Hohlräumen vermieden wird.