DE2234851C3 - Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Vulkanisieren oder Vernetzen von strangförmigem Gut - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Vulkanisieren oder Vernetzen von mit vulkanisierbarem Kautschuk oder vernetzbarem Kunststoff umhülltem strangförmigem Gut, bei dem das Gut unmittelbar nach dem Aufbringen der Umhüllung mit im wesentlichen freiem Durchhang durch eine kettenlinienförmige Vulkanisier- oder Vernetzungsstrecke geführt und anschließend abgekühlt wird.

Als Heizeinrichtungen für mit Gummi oder Kunststoff ummanteltes strangförmiges Gut sind sog. Kettenlinien-CV-Anlagen bekannt und im Einsatz, bei denen das ummantelte Gut, z. B. elektrische Kabel oder Leitungen, unmittelbar nach dem Aufbringen der Isolierung, beispielsweise in einem Extruder, in Form einer Kettenlinie im wesentlichen freihängend und anschließend vorzugsweise in einer Geraden geführt wird. Hierzu dient eine kettenlinienförmig gekrümmte, mit einem Heizmedium beaufschlagbare Durchlaufkammer für das Gut (CH-PS 2 15 720). Die Länge der Kettenlinienzone sowie deren Krümmung richten sich nach der noch zulässigen mechanischen Spannung, mit der das langgestreckte Gut durch das Rohr geführt wird. Außerdem ist die Länge der Kettenlinienzone durch das Deformationsverhalten der jeweiligen Umhüllung mitbestimmt, während für die Länge der geraden Zone die Vulkanisations- bzw. Vernetzungszeit, die nach der

ίο Auflage im Rohr noch erforderlich ist, maßgebend wird. Die freie Führung des strangförmigen Gutes erfolgt in der Regel im ersten Drittel des z. B. mit Heißdampf beaufschlagten Rohres, während danach zur Ausheizung und zur Kühlung das strangförmige Gut im Rohr aufliegt

Solche sog. CV-Anfagen gibt es in horizontaler, vertikaler oder kettenünienförmiger Anordnung, wobei als Übertragungsmedien für die Wärme Dampf oder auch Flüssigkeiten bei hohem oder mittlerem Druck oder auch überhaupt drucklos (Salzbad) verwendet werden. Für Hochspannungskabel, deren Umhüllung beispielsweise aus einem vernetzbaren Polyäthylen besteht, scheiden vollständig drucklose Übertragungsmedien von vornherein aus, da die gegebenenfalls bei der Vernetzung entstehenden Gase zu Hohlräumen in der Umhüllung führen können.

Der se'.ir wirtschaftliche Einsatz von mit Dampf betriebenen horizontalen CV-Anlagen ist nur begrenzt möglich, weil das Durchhängen und Schleifen des

JO Kabels eine starke mechanische Beanspruchung des Kabels darstellt und u, U. zu unzulässigen Beschädigungen führen kann. Man ist daher bereits auch zu sog. Turmanlagen mit vertikaler Anordnung des Vulkanisationsrohres übergegangen (DE-OS 17 79 425). Hierbei wird z. B. die Kabelseele senkrecht nach oben geführt, umgelenkt und anschließend die wieder senkrecht nach unten abgezogene Seele mit der Umhüllung aus dem zu vulkanisierenden oder zu vernetzenden Werkstoff umspritzt. Die Kosten für eine solche Turmanlage sind jedoch sehr hoch, wobei als weiterer Nachteil hinzukommt, daß die Fertigungsgeschwindigkeiten wesentlich unter der von horizontal angeordneten Anlagen liegen. Abhilfe schafft hier auch nicht eine weitere bekannte Anordnung, bei der z. B. zur Herstellung flexibler Schläuche mit einer vulkanisierbaren Hülle die zunächst umspritzte Seelt durch einen Rezipienten hindurchgeführt wird, der beispielsweise mit erhitztem Glyzerin gefüllt ist (FR-PS 13 24 033). Denn die durch den Rezipienten vorgegebene Vulkaniso sierstrecke reicht für dickere Wandstärken nicht aus, um während einer noch tragbaren Fertigungsgeschwindigkeit die zur Vulkanisation oder Vernetzung notwendigen Temperaturen bis in das Kabelinnere zu bringen.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein kontinuierliches Vulkanisieren oder Vernetzen, beispielsweise auch von schweren dickwandigen Hochspannungskabeln mit für eine rationelle Fertigung annehmbaren Fertigungsgeschwindigkeiten durchzuführen.

Diese Aufgabe wird bei der kontinuierlichen Vulkanisierung oder Vernetzung von mit vulkanisierbarem Kautschuk oder vernetzbarem Kunststoff umhülltem strangförmigem Gut gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Abkühlen durch Besprühen oder

ft* Berieseln des Gutes mit einer kühlenden Flüssigkeit noch im Bereich des freien Durchhanges erfolgt. Gegenüber der bekannten Kühlung durch ein im Anschluß an die Vulkanisierungs- bzw. Vernetzungs-

strecke angeordnetes Wasserbad ergibt sich hierdurch eine bessere Wärmeabgabe von der Umhüllung an das Kühlmittel infolge der höheren Relativgeschwindigkeit zwischen der Umhüllung und dem Künlwasser. Bei hohen Temperaturen können die einzelnen Wassertropfen verdampfen, wozu sie eine hone Wärmeenergie benötigen. Dies führt zu einer effektiven Verkürzung der gesamten Kühlstrecke. Da kein stehendes Wasserbad vorhanden ist, ergibt sich der weitere Vorteil, daß der Endpunkt horizontal liegender Fertigungsanlagen nicht mehr der tiefste Punkt der Anlage zu sein braucht Er kann vielmehr bis auf die Höhe des Anfangspunktes angehoben werden, wodurch es möglich wird, daß die Länge des im freien Durchhang zu durchlaufenden Rohres auf das Doppelte vergrößert werden kann, ohne daß die Zugbeanspruchung des Kabels erhöht werden muß. Bei einer Kettenlinie mit gegebener Kurvenform ist nämlich die Zugkraft nur vom maximalen Durchhang abhängig.

Desgleichen ist es in Weiterführung der Erfindung besonders vorteilhaft, die im Anschluß an die Vulkanisierung bzw. Vernetzung notwendige Abkühlung in Stufen mit fallender Temperatur vorzunehmen, wobei die Umhüllung zunächst mit warmer und anschließend mit kalter Flüssigkeit abgesprüht wird, so daß unerwünschte Spannungen in der Umhüllung vermieden werden. Eine solche abgestufte Kühlung läßt sich auch durch eine Steuerung der eingespritzten Kühlflüssigkeitsmenge in Abhängigkeit vom Ort erreichen.

Zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung wird man vorteilhaft bei einer dem Gattungsbegriff des Anspruchs 3 entsprechenden Vorrichtung die Kühlstrecke aus noch innerhalb des kettenlinienförmigen Verlaufes der Durchlaufkammer angeordneten Spritzdüsen herstellen. Diese Spritzdüsen werden in Weiterführung der Erfindung zum Berieseln oder Besprühen des Gutes zweckmäßig zu Gruppen zusammengefaßt, so daß durch deren zeitweiliges Zu- oder Abschalten die wirksame Kühlstrecke verlängert bzw. verkürzt und sie damit den jeweiligen optimalen Fertigungsbedingungen für unterschiedliche Erzeugnisse angepaßt werden kann. Zu dem gleichen Zweck sind auch die Spritzdüsen mit Flüssigkeit unterschiedlicher Temperatur und/oder Menge beaufschlagbar und die Menge der durch die Spritzdüsen austretenden Flüssigkeit über die Kühlstrecke steuerbar. Für die Temperierung der Kühlflüssigkeit in der Weise, daß zunächst mit warmer und später mit kalter Kühlflüssigkeit gekühlt wird, lassen sich z. B. bekannte thermostatisch gesteuerte Ventile einsetzen, die ein Mischen von Kalt- und Warmwasser je nach den geforderten Bedingungen zulassen.

Um ein Verdampfen der Kühlflüssigkeit durch die vorhergehende, ebenfalls im Bereich der Kettenlinie befindliche Vulkanisier- bzw. Vernetzungsstrecke zu vermeiden, ist es besonders vorteilhaft, in Durchführung der Erfindung zwischen der eigentlichen Heiz- und der anschließenden Kühlstrecke eine Vorkühlzone einzurichten, beispielsweise dadurch, daß in dem Grenzbereich d«r Hei*- und Kühlstrecke ein Schutzgas, wie beispielsweise Stickstoff oder Kohlendioxyd eingeblasen wird. ZwVkmäßig wird man das Schutzgas in einer Vorkühlzone Vor der Kühlstrecke in Form eines Gasvorhanges einblasen. Dieses Gas kann dann in bekannter WQ'Pe die Heizstrecke durchströmen und den Wirkungsgrad ^ier Vernetzung durch zusätzliche Konvektion noch efhöhen.

Die Erfindung sei anhand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels einer Anlage zur Fertigung eines mit Gummi oder Kunststoff isolierten Hochspannungskabels näher erläutert

Das zu ummantelte Leiterseil 1 läuft von einer nicht dargestellten Vorratstrommel ab und wird über ein Schabrad 2 einem Extruder 3 zugeführt. Hier wird das Leiterseil 1 mit einer Umhüllung versehen und anschließend einer kontinuierlichen Vulkanisatioas-Anlage 4 in Ketteniinienform zur Vulkanisierung bzw. Vernetzung der Umhüllung zugeführt Den Übergang

ic vom Extruder 3 zur eigentlichen Heizzone 5 bildet ein Teleskoprohr 6, mit dem es möglich ist, die Umhüllung des Leiterseiles 1 mittels dem Extruder 3 unmittelbar im Heizraum vorzunehmen, so daß der Strangpreßkopf mit seinen Werkzeugen gleichzeitig als Abdichtung der DnK±heizzone dient Damit sind die Schwierigkeiten vermieden, die sich bei der Kabeleinführung WL^^n der leichten Deformierbarkeit des vulkanisierbaren oder vernetzbaren Werkstoffes der Umhüllung ergeben. Wird, wie hier vorgesehen, die Umhüllung im Druckraum aufgebracht der z. B. mit Wasserdampf von etwa 210⁰C bei einem Druck von etwa 15 bar gefüllt ist, dann dient der am Extrudierwerkzeug ausgepreßte Werkstoff gleichzeitig als Abdichtung an der Einlaufseite zwischen dem Innen- und dem Außendruck.

An die eigentliche Heizzone 5 schließt sich im Falle der Vulkanisierung mit Heißdampf eine sog. Vorkühlzone 7 an, in der z. B. durch Einblasen von Stickstoff ein Gasvorhang geschaffen wird, der eine Trennung zwischen der Heizzone 5 und der eigentlichen

jo Kühlstrecke 8 bewirkt, so daß ein Verdampfen des in der Kühlstrecke 8 befindlichen Wassers durch die Heizung vermieden wird.

Um nun zu erreichen, daß auch bei dickwandigen Umhüllungen eine hohe Fertigungsgeschwindigkeit

j5 möglich wird, ohne daß die Vulkanisaticns-Anlage verlängert werden muß oder Gefahr besteht, daß notwendige Umlenkungen oder Führungselemente zu einer Verdrückung der noch plastischen Umhüllung führen, bildet die Kühlstrecke 8 selbst noch einen Teil der Kettenlinie, durch die das umhüllte Leiterseil 1 praktisch freihängend hindurchgeführt wird. In dieser Kühlstrecke 8 sind z. B. an der Innenwand des die Kettenlinie bildenden Rohres 9 einzeln oder in Gruppen verteilt Spritzdüsen 10 angeordnet, die die Kühlflüssigkeit, beispielsweise Wasser auf das umhüllte und vulkanisierte oder vernetzte Kabel sprühen. Durch einen Abfluß 11 kann das ablaufende Kühlwasser abgepumpt und erneut den Spritzdüsen 10 zugeführt werden. Infolge der hohen Relativgeschwindigkeit

so zwischen dem durchlaufenden Kabel und der Kühlflüssigkeit ist die Wärmeabgabe gegenüber den bekannten Anordnungen wesentlich verbessert. Da kein stehendes Wasserbad üblicher Ausführung vorhanden ist, kann der Endpunkt der Kettenlinie voll ausgenutzt werden, so daß die Länge des im freien Durchhang zu durchlaufenden Rohres 9 auf das Doppelte vergrößert werden kann, ohne daß die Zugbeanspruchung des Kabels, die zu Beschädigungen der Kabelisolierung führen könnte, erhöht werden müßte. Am Er.de des abgedichteten Rohres 9 ist eine Umlenkrolle 12 vorgesehen, mittels der das bereits vulkanisierte oder vernetzte und abgekühlte Kabel an einer weiteren Führungsrolle 13 vorbei einer Aufwickeltrommel 14 zugeführt wird.

Abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist es auch möglich und oft besonders vorteilhaft, das im freien Durchhang geführte Kabel mit erhitzter Luft oder auch durch energiereiche Strahlung zu vulkanisieren oder zu vernetzen und noch im freien

Durchhang die Kühlung mittels an der Rohrwand angeordneter Sprühdüsen vorzunehmen. In diesem Falle ist der Druck in der Vulkanisations-Anlage 4 nur noch von den Erfordernissen der Vulkanisation oder der Vernetzung abhängig, nicht jedoch von dem für die Aufheizung benötigten Druck des gesättigten Wasserdampfes. Die Dichtungsprobleme verlieren dabei ihre Bedeutung.

Abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist es außerdem möglich, die erste Umlenkrolle 12 noch im Gebiet hohen Druckes anzuordnen und die Abdichtung des Rohres 9 gegenüber der äußeren Atmosphäre erst hinter der ersten Umlenkrolle 12, z. B. durch Labyrinth-Dichtungen, vorzunehmen. Infolge der guten Sleuerbarkeit der Kühlstrecke und der Aufheizung der aufgebrachten Umhüllung, z. B. durch energiereiche Strahlung, bietet eine derartige Anlage besonders gute Bedingungen für die Anwendung selbstätiger Regelungen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum kontinuierlichen Vulkanisieren oder Vernetzen von mit vulkanisierbarem Kautschuk oder vernetzbarem Kunststoff umhülltem strangförmigem Gut, bei dem das Gut unmittelbar nach dem Aufbringen der Umhüllung mit im wesentlichen freiem Durchhang durch eine kettenlinienförmige Vulkanisier- oder Vernetzungsstrecke geführt und anschließend abgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Abkühlen durch Besprühen oder Berieseln des Gutes mit einer kühlenden Flüssigkeit noch im Bereich des freien Durchhanges erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abkühlen in Stufen mit fallender Temperatur erfolgt

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, mit einer einem Extruder nachgeordneten kettenlinienförmig gekrümmten, mit einem Heizmedium beaufschlagbaren Durchlaufkammer und einer Kühlstrecke für das vulkanisierte, bzw. vernetzte Gut, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlstrecke (8) aus noch innerhalb des kettenlinienförmigen Verlaufes der Durchlaufkammer angeordneten Spritzdüsen (10) besteht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlaufkammer durch unter Druck stehenden Wasserdampf beaufschlagbar und im Grenzbereich zwischen der Vulkanisier- oder Vernetzungsstrecke und der anschließenden Kühlstrecke (3) ein Schutzgas einblasbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzgas in einer Vorkühlzone (7) vor der Kühlstrecke (8) in Form eines Gasvorhanges einblasbar ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spritzdüsen (10) in Gruppen zusammengefaßt sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spritzdüsen (10) mit Flüssigkeit unterschiedlicher Temperatur und/ oder Menge beaufschlagbar sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der durch die Spritzdüsen (10) austretenden Flüssigkeit über die Kühlstrecke (8) steuerbar ist.