DE19643609B4

DE19643609B4 - Fertigungseinrichtung zum Aufbringen einer Oxidschicht auf die einzelnen Drähte eines vieldrähtigen Kupferleiters

Info

Publication number: DE19643609B4
Application number: DE1996143609
Authority: DE
Inventors: Winfried Dipl.-Ing. Osterkamp (FH); Thomas Dipl.-Ing. Jakob (FH); Rolf Dr.-Ing. Maier
Original assignee: Pirelli Cavi e Sistemi SpA
Current assignee: Prysmian Cavi e Sistemi Energia SRL
Priority date: 1996-10-14
Filing date: 1996-10-14
Publication date: 2007-07-19
Anticipated expiration: 2016-10-15
Also published as: CN1146923C; DE19643609A1; CN1187012A; JPH10247429A

Abstract

Gasdicht verschließbare Fertigungseinrichtung mit einem Anschlussstutzen für eine Vakuumpumpe und mit Anschlüssen zum Zuführen von Ammoniakwasser und Prozessgasen sowie mit einer Heizeinrichtung, um auf die einzelnen Drähte eines vieldrähtigen Kupferleiters, von dem eine Fertigungslänge in die Fertigungseinrichtung einbringbar ist, eine Oxydschicht aufzubringen,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Fertigungseinrichtung aus einem gasdicht verschließbaren Außenbehälter (1) und einem gasdicht verschließbaren Innenbehälter (6) besteht,
wobei der Außenbehälter (1) von einem üblicherweise für papierisolierte Starkstromkabel verwendeten, evakuierbaren und aufheizbaren Trocknungs- bzw. Tränkgefäß und der Innenbehälter (6) aus einem ringförmig napfartigen Unterteil (7) mit einem deckelartigen Oberteil (8) besteht,
dass das Unterteil (7) des Innenbehälters (6) mit einem Rost (9) zur Aufnahme des in einer Vielzahl von Windungen in den ringförmigen Napf eingelegten Kupferleiters versehen ist und unterhalb dieses Rostes (9) eine Rinne (25, 33) zur Aufnahme von Ammoniakwasser vorgesehen ist und in dieser Rinne durch die Behälterwand eingeführte Heizschlangen (28) angeordnet...

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Fertigungstechnik für elektrische Kabel und Leitungen und ist bei der konstruktiven Ausgestaltung einer gasdicht verschließbaren Behälterkonstruktion anzuwenden, die zum Aufbringen einer Oxidschicht auf die einzelnen Drähte eines vieldrähtigen Kupferleiters verwendet wird, wobei zum Aufbringen dieser Oxidschicht innerhalb der Behälterkonstruktion eine ammoniakhaltige Gasatmosphäre erzeugt wird.
Beim Einsatz von vieldrähtigen Kupferleitern mit Leiterquerschnitten über 1000 m² für Hoch- und Höchstspannungskabel können höhere Übertragungsleistungen realisiert werden, wenn die einzelnen Drähte des Kupferleiters zur Ausschaltung des so genannten Skineffektes mit einer dünnen isolierenden Schicht überzogen werden.

Es ist einerseits bekannt, als isolierende Schicht einen Polyurethan-Lack oder ein vernetzbares Harz auf Polyvinyl-Acetal-Basis zu verwenden und jeden Kupferdraht des Leiters vor dem Verseilen mit einer 4 bis 10 μm dicken Harzschicht zu überziehen ( US 3,164,669 , US 4,207,427 ). Es ist andererseits bekannt, als isolierende Schicht eine Kupfer-Oxid-Schicht zu verwenden und zum Aufbringen einer solchen Schicht den verseilten Leiter kontinuierlich durch ein Bad zu ziehen, das eine oxidierende Flüssigkeit enthält. Bei dieser Flüssigkeit handelt es sich um ein Lösungsgemisch aus Natriumchlorid und Natriumhydroxid. Mit diesem Verfahren sind Kupfer-Oxidschichten der Dicke 0,3 bis 3 μm herstellbar ( US 4,571,453 ; IEEE Vol. PAS-99, No. 3, May/June 1980, Seite 1269 ff). Eine Variante dieses bekannten Verfahrens sieht vor, eine Fertigungslänge eines vieldrähtigen Kupferleiters stationär in einen luftdicht verschließbaren Behälter einzubringen und in diesem Behälter eine Gasatmosphäre zu erzeugen, die durch einen Feuchtigkeitsgehalt von wenigstens 80 % einen Vol.Anteil Ammoniakgas von wenigstens 0,5 %, einen Vol.Anteil Sauerstoff von wenigstens 10 %, eine Temperatur zwischen 40 bis 100°C und einen leichten Unterdruck von max. 50 mm Hg unter dem Umgebungsdruck gekennzeichnet ist. Die Verweilzeit des Kupferleiters in dieser Atmosphäre beträgt etwa 10 Stunden, um eine etwa 1 bis 2 μm dicke Kupfer-Oxydschicht zu erzeugen. Zum Einrichten der oxidierend wirkenden Gasatmosphäre ist der Behälter mit einem Anschluss für eine Vakuumpumpe und mit Anschlüssen zum Zu- und Abführen der Prozessgase versehen; weiterhin ist dem Behälter eine Heizeinrichtung zugeordnet (JP 5-066 689 B2).

Ausgehend von einer Fertigungseinrichtung zum Aufbringen einer Oxydschicht auf die einzelnen Drähte eines vieldrähtigen Kupferleiters mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Fertigungseinrichtung so auszugestalten, dass die Erzeugung und Aufrechterhaltung der oxidierenden Gasatmosphäre einfach und umweltfreundlich gehandhabt werden kann und dass die Oxidationsbehandlung harmonisch in den Fertigungsablauf von Hoch- und Höchstspannungskabeln unterschiedlichen Typs (Papier-Öl- oder Kunststoffisolierung) integriert werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind gemäß der Erfindung folgende Maßnahmen vorgesehen:
Die Fertigungseinrichtung besteht aus einem dicht verschließbaren Außenbehälter und einem gasdicht verschließbaren Innenbehälter, wobei der Außenbehälter von einem üblicherweise für papierisolierte Starkstromkabel verwendeten, evakuierbaren und aufheizbaren Trocknungs- bzw. Tränkgefäß und der Innenbehälter aus einem ringförmig napfartigen Unterteil mit einem deckelartigen Oberteil besteht;
weiterhin ist das Unterteil des Innenbehälters mit einem Rost zur Aufnahme des in einer Vielzahl von Windungen in den ringförmigen Napf einlegbaren Kupferleiters versehen und unterhalb dieses Rostes ist eine Rinne zur Aufnahme von Ammoniakwasser vorgesehen, wobei in dieser Rinne durch die Behälterwand eingeführte Heizschlangen angeordnet sind. Schließlich ist zum Umwälzen der Gasatmosphäre des Innenbehälters mittels einer Umwälzpumpe unterhalb des Rostes des Innenbehälters weiterhin eine Ringleitung mit einem durch die Behälterwand geführten Zufuhrstutzen und mehreren längs der Ringleitung angeordneten Auslassöffnungen und an der Unterseite des Deckels des Innenbehälters eine gleichartige Ringleitung mit einem durch den Deckel geführten Anschlussstutzen angeordnet; der Deckel des Innenbehälters ist weiterhin mit Durchführungsstutzen für Messsonden und mit einem verschließbaren Durchlass zum Kommunizieren der Innenräume des Innen- und des Außenbehälters versehen.

Eine gemäß der Erfindung ausgebildete Fertigungseinrichtung macht einerseits von einem in Kabelwerken üblicherweise vorhandenen, aufheizbaren Trocknungs- und Tränkgefäß (Buch "Kabel und Leitungen", VEB Verlag Technik, 1989, Seiten 236 bis 239) Gebrauch, um das für die Behandlung des vieldrähtigen Leiters erforderliche Temperaturniveau zu schaffen. Andererseits werden die für den eigentlichen Oxidationsvorgang erforderlichen Maßnahmen bezüglich der Handhabung der chemischen Komponenten einem speziellen Einsatz zugeordnet, dessen Aufbau eine optimale Handhabung der chemischen Komponenten und eine wirksame Regelung der Prozessparameter ermöglicht. So ist durch die Verwendung eines Rostes zur Auflage einer Fertigungslänge des Kupferleiters im wannenartigen Unterteil des Innenbehälters sichergestellt, dass die Prozessgase ungehindert in alle Windungen des Leiters eindringen können. Die Anordnung einer Rinne unterhalb des Rostes und die Anordnung von Heizschlangen in dieser Rinne ermöglichen, gezielt eine bestimmte Menge des in die Rinne eingespeisten Ammoniakwassers je Zeiteinheit zu verdampfen. Die Ringleitungen zur Zuführung und Abführung der Prozessgase gewährleisten deren gleichmäßig verteilte Einströmung in und deren Absaugung aus dem Innenbehälter, wobei diese Ringleitungen an die Saug- und Druckseite der Umwälzpumpe angeschlossen sind. Verbrauchte Prozessgase werden zweckmäßig außerhalb der Fertigungseinrichtung direkt in den Kreislauf der Umwälzpumpe nachgespeist. Durch den Deckel des Innenbehälters einführbare Messsonden für Temperatur, Druck und Gasanteile der Gasatmosphäre ermöglichen eine genaue Steuerung des Oxidationsprozesses. Der verschließbare Durchlass am Deckel des Innenbehälters ermöglicht es, den Innenbehälters über die Evakuierung des Außenbehälters ebenfalls zu evakuieren, was zur Entgasung des vieldrähtigen Leiters vor Beginn der eigentlichen Oxidationsbehandlung erforderlich ist.

Ein Ausführungsbeispiel der neuen Fertigungseinrichtung ist in 1 schematisch und in 2 mit näheren konstruktiven Details dargestellt.
1 zeigt einen Außenbehälter 1, in den ein Innenbehälter 6 eingesetzt ist, wobei in die Innenräume dieser Behälter bestimmte Leitungen eingeführt sind. Bei dem Außenbehälter 1 handelt es sich um ein in Kabelwerken üblicherweise vorhandenes Trocknungs- und Tränkgefäß, das aus einem topf- bzw. napfartigen Unterteil 2 mit einem Mitteldom 3 und einem deckelartigen Oberteil 4 besteht. Wandung des Unterteiles 2 und der Dom 3 bilden eine ringförmig napfartige Rinne, in die das dazu passend ausgebildete Unterteil 7 des Innenbehälters eingesetzt und mit einem Deckel 8 versehen ist. Im ringförmig napfartigen Unterteil 7 des Innenbehälters 6 ist ein Rost 9 angeordnet, der zur Auflage einer Fertigungslänge eines vieldrähtigen Kupferleiters dient.
Beim Innenbehälter 6 sind die von außen kommenden Leitungen teilweise durch den Deckel 8, teilweise im Bodenbereich des Unterteiles 7 eingeführt. Bezüglich des Außenbehälters 1 werden diese Leitungen durch eine verschließbare Öffnung im deckelartigen Oberteil 4 geführt.
Dem Außenbehälter 1 ist eine Vakuumpumpe 5 zugeordnet, deren Saugseite in den Innenraum des Außenbehälters 1 eingeführt ist. Um mit dem Evakuieren des Außenbehälters auch den Innenbehälter evakuieren zu können, ist durch den Deckel 8 des Innenbehälters 6 ein Durchführungsstutzen 31 hindurchgeführt, der verschließbar ist, um nach dem als vorbereitende Behandlung des vieldrähtigen Kupferleiters durchzuführenden Evakuierungssprozess den Innenbehälter gegenüber dem Innenraum des Außenbehälters dicht verschließen zu können. Nach Beendigung des Evakuierungsvorganges ist ein gasdichter Abschluss des Außenbehälters 1 nicht mehr erforderlich, so dass der Innenbehälter 6 durch die erwähnte Öffnung in dem deckelartigen Oberteil 4 des Außenbehälters 1 mit den verschiedenen Aggregaten und Messeinrichtungen verbunden werden kann.
Dem Innenbehälter 6 ist weiterhin eine Umwälzpumpe 13 zugeordnet, deren Druckseite über eine Zuleitung 10 unterhalb des Rostes 9 in den Innenraum des Innenbehälters 6 eingeführt ist. Die Saugseite ist über die Absaugleitung 15 durch den Deckel 8 des Innenbehälters in dessen Innenraum eingeführt.
An die Absaugleitung 15 sind weiterhin die beiden Zuleitungen 16 und 18 angeschlossen, über die aus einem Vorratsbehälter 17 Ammoniakgas NH₃ und aus den Vorratsbehältern 19 und 20 Stickstoff N₂ und Sauerstoff O₂ eingespeist werden können.
Aus einem Vorratsbehälter 21 kann weiterhin Ammoniakwasser mittels einer Pumpe 22 über das Ventil 23 mittels der Zuleitung 24 im Bodenbereich des Innenbehälters 6 in diesen eingespeist werden. Weiterhin ist in diesen Bodenbereich eine Heizschlange angeordnet, die mit einer Heizflüssigkeit von einer Heizeinrichtung 26 über die Heizleitung 27 gespeist wird.
Zur Steuerung des Behandlungsprozesses ist weiterhin eine Temperaturerfassungseinrichtung 29 mit einem entsprechenden, durch den Deckel 8 geführten Sensor sowie ein Drucksensor 30 vorgesehen. In gleicher Weise können weitere Sensoren zur Erfassung weiterer Parameter angeordnet sein. Die Messeinrichtungen stehen in nicht dargestellter Weise mit einer Regeleinrichtung in Verbindung, mit deren Hilfe die Einspeisung der Prozessgase und der Prozessflüssigkeit sowie die Steuerung der Heizeinrichtung gesteuert werden.
2 zeigt im Querschnitt die eine, rechts der Mittellinie 32 angeordnete Hälfte des Innenbehälters 6 gemäß 1. Auf das ringförmig napfartige Unterteil 7 ist der Deckel 8 aufgesetzt. Im unteren Bereich des Unterteiles 7 ist der Rost 9 angeordnet, wobei der Boden des Unterteiles unterhalb des Rostes 9 als Rinne 25 ausgebildet ist, die am tiefsten Punkt noch mit einem Ringkanal 33 versehen ist, in den die Zuleitung 24 für das Ammoniakwasser einmündet. Im Bereich der Rinne 25 sind im Übrigen die Heizschlangen 28 zu erkennen, die über die im Bodenbereich eingeführte Heizleitung 27 mit Heißwasser versorgt werden.
Unterhalb des Rostes 9 ist weiterhin am inneren Rand der napfartigen Rinne eine Ringleitung 11 angeordnet, die mit am Umfang gleichmäßig verteilt angeordneten Auslassstutzen 12 versehen ist und an die durch die Behälterwand hindurch die Zuleitung 10 für das Gasgemisch angeschlossen ist. Eine gleichartige Ringleitung 14 ist unterhalb des Deckels 8 angeordnet, wobei diese Ringleitung im Bereich der Außenwand der napfartigen Rinne verläuft und einen durch den Deckel 8 geführten Anschlussstutzen aufweist, an den die Absaugleitung 15 anschließbar ist.

Claims

Gasdicht verschließbare Fertigungseinrichtung mit einem Anschlussstutzen für eine Vakuumpumpe und mit Anschlüssen zum Zuführen von Ammoniakwasser und Prozessgasen sowie mit einer Heizeinrichtung, um auf die einzelnen Drähte eines vieldrähtigen Kupferleiters, von dem eine Fertigungslänge in die Fertigungseinrichtung einbringbar ist, eine Oxydschicht aufzubringen, dadurch gekennzeichnet, dass die Fertigungseinrichtung aus einem gasdicht verschließbaren Außenbehälter (1) und einem gasdicht verschließbaren Innenbehälter (6) besteht, wobei der Außenbehälter (1) von einem üblicherweise für papierisolierte Starkstromkabel verwendeten, evakuierbaren und aufheizbaren Trocknungs- bzw. Tränkgefäß und der Innenbehälter (6) aus einem ringförmig napfartigen Unterteil (7) mit einem deckelartigen Oberteil (8) besteht, dass das Unterteil (7) des Innenbehälters (6) mit einem Rost (9) zur Aufnahme des in einer Vielzahl von Windungen in den ringförmigen Napf eingelegten Kupferleiters versehen ist und unterhalb dieses Rostes (9) eine Rinne (25, 33) zur Aufnahme von Ammoniakwasser vorgesehen ist und in dieser Rinne durch die Behälterwand eingeführte Heizschlangen (28) angeordnet sind, dass zum Umwälzen der Gasatmosphäre des Innenbehälters (6) mittels einer Umwälzpumpe (13) unterhalb des Rostes (9) des Innenbehälters (6) weiterhin eine Ringleitung (11) mit einem durch die Behälterwand geführten Zufuhrstutzen und mehreren längs der Ringleitung (11) angeordneten Auslassöffnungen (12) und an der Unterseite des Deckels (8) des Innenbehälters (6) eine gleichartige Ringleitung (14) mit einem durch den Deckel (8) geführten Auslassstutzen angeordnet ist und dass der Deckel (8) des Innenbehälters (6) mit Durchführungstutzen für Messsonden und mit einem verschließbaren Durchlass zum Kommunizieren der Innenräume des Innen- und des Außenbehälters (6, 1) versehen ist.