DE2358246C2

DE2358246C2 - Vorrichtung zum Strangpressen eines Isolierüberzugs auf einen sich vorwärts bewegenden verseilten Strang eines elektrischen Leiters

Info

Publication number: DE2358246C2
Application number: DE2358246A
Authority: DE
Inventors: Edward Henry London Reynolds
Original assignee: BICC PLC
Current assignee: Balfour Beatty PLC
Priority date: 1972-11-24
Filing date: 1973-11-22
Publication date: 1984-03-15
Also published as: JPS4995190A; FR2208168B2; CA1008216A; GB1426180A; DE2358246A1; AU6290373A; CH562502A5; FR2208168A2; ES420794A2; ES431181A2; IT1046221B; ZA738970B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum

ίο Strangpressen eines Isolierüberzugs auf einen sich vorwärts bewegenden verseilten Strang eines elektrischen Leiters mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine solche Vorrichtung ist aus der DE-OS 19 28 657 bekannt

Bei der Herstellung elektrischer Kabel und Leitungen hat es sich herausgestellt daß, wenn der Leiter aus einem blanken Seilstrang oder einer Gruppe von blanken oder vorher ummantelten Drähten oder Seilsträngen besteht wobei alle derartigen Stränge oder Gruppen im nachfolgenden in dem Ausdruck »verseilter Strang« enthalten sind, in einigen Fällen die Gefahr besteht, daß das in das Innere des Kernrohres injizierte Strömungsmittel entlang den Zwischenräumen des verseilten Strangs fließt insbesondere entlang den Zwischenräumen ic der äußersten Lage der Teilelemente des verseilten Stranges, und zwar in Richtung auf das Eintrittsende des Kernrohres und durch dieses hindurch, wo das Strömungsmittel in die Atmosphäre ausleckt.

ίο Wenn auch ei»« Differenzdruck-Steuervorrichtung vorgesehen werden kann, um automatisch die Injektion des Strömungsmittels unter Druck in das Kernrohr hinein zu steuern, und zwar im Hinblick auf ein kontrolliertes Auslecken von Strömungsmittel aus dem

j5 Inneren des Kernrohres, um die Druckdifferenz über den stranggepreßten Oberzug hinweg am Strangpreßmundstück im wesentlichen auf einem vorbestimmten Wert konstant zu halten, ist es manchmal schwierig, insbesondere im Falle von verseiken Strängen mit relativ großen Zwischenräumen zwischen den Einzelelementen, den Druck im Kernrohr ausreichend konstant zu halten, um die Druckdifferenz über den stranggepreßten Oberzug hinweg am Strangpreßmundstück im wesentlichen konstant zu halten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei der die Gefahr des Ausleckend eines Strömungsmittels, entlang der Zwischenräume des verseilten Strangs vermindert wird.

Diese Aufgabe wird durch die Kennzeichnungsmerkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Auswahl des strömungsmittelundurchlässigen Füllmittels ist bis zu einem gewissen Ausmaß begrenzt durch das Verfahren, durch welches es in die Zwischenräume des verseilten Stranges eingebracht wird. Vorzugsweise umfaßt es ein Material, das bei Temperaturen oberhalb der normalen Umgebungstem-

6ö pefätür flüssig ist, doch in einen viskosen oder festen Zustand bei Umgebungstemperatur übergeht, oder welches während des Aushärtens oder einer anderen Wärmebehandlung des stranggepreßten Überzugs quervernetzt wird.

Zusätzlich zu dem wesentlichen Vorteil des Reduzierens der Gefahr von unerwünschtem Auslecken von Strömungsmittel aus dem Kernrohr entlang den Zwischenräumen eines verseilten Strangs dient das

Füllmittel, welches die Zwischenräume des verseilten Strangs über dessen gesamte Länge hinweg im wesentlichen füllt, außerdem sowohl dazu, das zum Kühlen des stranggepreßten Überzugs verwendete Strömungsmittel daran zu hindern, entlang den Zwischenräumen des Strangs zu fließen, als auch das Eindringen von Feuchtigkeit entlang den Zwischenräumen des Strangs zu verhindern, falls Feuchtigkeit ir. das Kabel, von weichem der verseilte Strang einen Teil bildet, über eine defekte Verbindung, Anschlußeinrichtung oder Kabelhülle gelangen sollte.

Beispiele für geeignete Materialien für das Füllmittel sind:

(a) Silikonfett;

(b) Gemische aus Schlämmkreise und Rizinusöl;

(c) Mikrokristalline Petroleumwachse;

(d) Gemische aus mikrokristallinenen Petroleumwachsen und ölen. z. B. Vaseline;

(e) Polyäthylen von halbfester oder fettähnlicher Art von niedrigem Molekulargewicht und hohem Schmeizflußindex;

(f) Iso-taktisches Polypropylen;

(g) Gemische aus Polyäthylen geringer Dichte, mikrokristallinen Petroleumwachsen und organischen Peroxid-Härtungsmitteln oder anderen Härtungsmitteln, z. B.silyliertes Polyolefin und Katalysator^

(h) Gemische aus Vaseline, mikrokristallinenen Petroleumwachsen, Polyisobutylen und Alumir.iumstearat;

(i) Gemische, die Cumaron-Inden-Harze enthalten;

(j) eine Mischung von zwei oder mehr der Füllmateriaüen(b)bis(i);

(k) jedes der Füllmaterialien (a) bis (j), die durch Einbringen von leitendem Kohlenstoff- bzw. js Gasruß oder anderem elektrisch leitendem Material halbleitend gemacht sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung v/ird nunmehr im einzelnen anhand der Zeichnung beschrieben, und w zwar zeigt-

F i g. 1 eine allgemein schematische Seitenansicht einer Vorrichtung,

F i g. 2 einen schematischen Längsschnitt durch den Kopf einer Kreuzkopf-Strangpreßmaschine, die einen v, Teil der Vorrichtung bildet.

F i g. 3 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Füllen der Zwischenräume eines verseilten Stranges mit einem Mrömungsmittelundurchlässigen Medium vor dem Aufbringen eines stranggepreßten in Überzugs auf den Strang durch den Extruder der Vorrichtung nach Fig. 1,

Fig.4 eine geschnittene Seitenansicht eines Aufbringermundstücks der in F i g. 3 schematisch dargestellten Vorrichtung, Vi

F i g. 5 eine schematische Darstellung einer alternativen Vorrichtung zum Füllen der Zwischenräume eines verseilten Strangs mit einem strömungsmittelundurchlässigen Medium,

F i g. 6 eine geschnittene Seitenansicht einer Füllkammer der Vorrichtung nach F i g. 5 wiedergibt

Wie aus den F i g. 1 und 2 hervorgeht, wird ein blanker verseilter Kupferleiter Cvon im wesentlichen sektorförmigen Querschnitt, auf welchen ein stranggepreßter Überzug aus Polyäthylen aufzubringen ist, von einer Trommel 1 durch eine Abzugseinheit 2 abgezogen und in eine Füllvorrichtung J eingebracht, wo Zwischenräume des sich vorwärts bewegenden Leiters C im wesentlichen mit einem Gemisch aus Polyäthylen von niedriger Dichte, mikrokristallinem Petroleumwachs und organischen Peroxyd-Aushärtungsmitteln gefüllt werden, welches durch Einbringen von leitendem Kohlenstoff- bzw. Gasruß halbleitend gemacht worden ist. Von der Füllvorrichtung 3 aus gelangt der gefüllte verseilte Leiter C in eine Strangpreßmaschine 4, wo der Polyäthylenüberzug aufgebracht wird. Beim Austritt aus dem Kopf der Strangpreßmaschine 4 gelangt der mit Polyäthylen überzogene verseilte Strang bzw. Leiter C unmittelbar in eine Aushärtungskammer 5, die mit Dampf unter überatmosphärischem Druck und an ihrem unteren Ende mit Kühlwasser bei der gleichen Temperatur gefüllt und gegenüber dem Auslaßende der Strangpreßmaschine hermetisch abgedichtet ist, von wo er durch Behälter für Kühlmittel (nicht dargestellt) läuft, und wird auf eine Aufnahmetrommel 7 durch eine Fördereinheit 6 aufgewickelt

Der Kreuzkopf 10 der Strangpreßmaschine 4 hat an seinem Auslaßende ein ringförmige'. Strangpreßmundstöck, welches durch eine äußere Mutr'ze 11 ur.d eine innere Matrize oder Spitze 12 gebildet wird, die am Austrittsende eines Kernrohres 14 befestigt ist. welches sich durch den Kopf hindurch erstreckt. Polyäthylen in plastischem Zustand wird dem ringförmigen Strangpreßmundstück über einen Zuführkanal 15 zugeführt, wo dieses auf den Leiter C aufgebracht wird. Am hinteren Ende des Kernrohres 14 befindet sich eine Dichtung 16, die eine Strömungsmitteldichte Abdichtung mit dem im wesentlichen gefüllten verseilten Leiter C bewirkt, wenn dieser in das Kernrohr hineingelangt Die Aushärtungskammer 5, die gegenüber dem Kreuzkopf 10 hermetisch abgedichtet ist, hat einen im wesentlichen zylindrischen Querschnitt und am Auslaßende eine Dichtung, die eine Strömungsmitteldichte Abdichtung mit dem mit Polyäthylen überzogenen verseilten Leiter beim Austritt desselben aus der Kammer bildet.

Während des Strangpressens eines Polyäthytenüberzugs 8 auf den verseilten Leiter C und des Aushärtens des stranggepreßten Überzugs in der Aushärtungskammer 5 befindet sich der Dampf in der Aushärtungskammer auf überatmosphärischem Druck, z. B. einem Druck im Bereich von 1335 bis 14,75 bar, und Stickstoff wird in das Kernrohr eingebracht und auf einem solchen Druck gehalten, daß die Druckdifferenz am siranggepreßten Überzug 8 am Strangpreßmundstück im wesentlichen auf einem Druck innerhalb des angenäherten Bereiches von 0,03 bis 0,07 bar konstant gehalten wird.

Durch dieses Verfahren kann ein Polyäthylenüberzug 8 mit einer radialen Dicke von 0,9 mm auf einen sektorförmigen verseilten Leiter C mit einer Toleranz von ±0,05 mm aufgebracht werden.

Di-" Leiterfüllvorrichtung nach F i g. 3 weist eine rohrförmige Einrichtung 25 auf, die sich in Strömungs- bzw. Laufrichtung vor dem Einlaßende der Strangpreßmaschine befindet und an welcher das strömungsmittelundurchlässige Medium in flüssigem Zustand einem stranggepreßten Leiter von einem thermostatisch geregelten Tank Ii her zugeführt wird, in welchem das Füllmitte! beispielsweise durch Heizwendel 27 in flüssigem Zustand gehalten wird. Das Füllmittel wird in flüssigem Zustand der rohrförmigen Einrichtung 25 über ein Rohr 22 und ein Filter 23 mittels einer Dosierpumpe 24 zugeführt. Überschußmaterial, welches sich aus der Einrichtung 25 herausdrückt, fällt in den Tank 21 zurück, wo es wieder erhitzt und wieder verwendet wird. Vor der rohrförmigen Einrichtung 25 ist ein Rohr 25 zum Zuführen von Füllmittel vorgesehen, welches durch das

Rohr 22 ggf. direkt in den Tank 21 zurückgepumpt wird, z. B. als Vorbereitung beim Starten des Füllvorgangs. Das Füllmittel wird veranlaßt, sich zumindest teilweise zu verfestigen, bevor es in das Kernrohr der Strangpreßmaschine eintritt, und zwar durch Abzug von Wärme durch die Teildrähte des verseilten Leiters, um eine effektive strömungsmittelundurchlässige Sperre zu bilden.

Wie aus Fig.4 hervorgeht, weist die rohrförmige Einrichtung 25 einen Körper 31 mit einer sanft kegligen bzw. trompetenförmigen Bohrung 32 auf, die am Eintrittsende glockenförmig ausgebildet ist und am Austrittsende dem Hüllkreis des verseilten Strangs, der durch die Einrichtung 25 hindurchgeführt wird, entspricht oder etwas größer als dieser ist. Die äußere Oberfläche der Wand des Körpers 31 in an drei Stellen auf dessen Länge abgestuft, um drei zylindrische Teüstücke 33,34 und 35 zu bilden. Das Teüstöck 33 am Austrittsende der Einrichtung ist mit Außengewinde versehen. Im Teilstück 34 der Wand befinden sich drei öffnungen 36 (von denen nur eine dargestellt ist) für den Eintritt von Füllmittel, die gleichmäßig um die Achse der Matrize verteilt und zu dieser schräg angeordnet sind, um dem verflüssigten Füllmittel eine Bewegungskomponente in der gleichen Axialrichtung wie die Bewegungsrichtung des durch die Matrize hindurch geleiteten verseilten Strangs zu geben. Eine Hülse 37. die am einen Ende einen Innendurchmesser aufweist, der dem Außendurchmesser des zylindrischen Teilstücks 35 entspricht, und die am äußeren Ende einen nach innen gerichteten, mit Innengewinde versehenen Flansch 38 aufweist, wird auf das Endteilstück 33 des Körpers 31 aufgeschraubt, bis die Hülse fest über dem zylindrischen Teilstück 35 sitzt und an der Abstufung desselben anliegt. Ein Loch 39 in der Wand der Hülse 37 wird durch eine hochstehende kontinuierliche Wand 41 begrenzt und bildet einen Zugang für die Strömung von Füllmittel in flüssigem Zustand nach einer Ringkammer 40, die zwischen der Innenoberfläche der Hülse 37 und dem zylindrischen Teilstück 34 liegt. Die Wand 41. welche das Loch 39 begrenzt, ist mit Innengewinde versehen, und zwar für die Verbindung mit dem Rohr 22 der in Fig.3 dargestellten Vorrichtung. Füllmittel in flüssigem Zustand wird aus der Ringkammer 40 dem durch die Matrize hindurchlaufenden verseilten Strang über die Öffnungen 36 zugeführt. Die Strömungsgeschwindigkeit des Füllmittels in die Einrichtung 25 hinein reicht mindestens aus, um einen »Vorrat« von Füllmittel in flüssigem Zustand in der Ringkammer 40 und in der glockenförmigen Öffnung der Matrize zu halten.

Bei der alternativen Vorrichtung zum Aufbringen von Füllmittel auf einen verseilten Leiter C wie sie in den F i g. 5 und 6 dargestellt ist, wird eine Kammer 50, in welche der verseilte Strang C gelangen kann, mit Füllmittel in flüssigem Zustand aus einem separaten Vorratstank 51 beliefert, der sich unmittelbar unterhalb der Kammer befindet. Füllmittel wird durch eine Pumpe 52 durch eine Einlaßöffnung in die Kammer 50 gepumpt und direkt von der Kammer über eine Auslaßöffnung in den Tank 51 zurückgeführt. Der Tank 51 dient außerdem dazu, jedes Füllmittel zu sammeln, welchem aus den Matrizen an den Enden der Kammer 50 ausleckt. Die Endwände des Tanks 51 erstrecken sich nach oben und tragen Halter 53 mit Matrizen zum Stabilisieren des in die Vorrichtung hinein und aus

ίο dieser heraus gelangenden verseilten Strangs C.

Die Kammer 50 weist einen rohrförmigen Körper 61 (F i g. 6) auf, der von einer Heizvorrichtung 62 umgeben ist und eine Einlaßöffnung 63 sowie eine Auslaßöffnung 64 für die Ströme von Füllmittel in flüssigem Zustand in die Kammer und aus dieser heraus aufweist. Am Ende der Kammer 50 befindet sich eine Einlaßmatrize 65 durch welche ein verseilter Strang C in die Kammer gelangen k-»ⁿⁿ. und am entgegengesetzten Ende der Kammer befindet sich eine Auslaßmatrize 66, durch welche der Strang aus der Kammer herausgelangt. Die Auslaßmatrize 66 hat eine Bohrung, die etwas größer als die der Einlaßmatrize 65 ist. Den Einlaß- und Aulaßmatrizen 65 und 66 sind jeweils ringförmige Kühlkammern 67 und 68 zugeordnet, in die Wasser oder ein anderes Kühlmittel zum Kühlen der Matrize hinein- und aus diesen herausgeleilet wird. Ringkörper 69 aus wärmeiscVrendem Material sind zwischen dem rohrförmigen Körper 61 und den Matrizen 65 und 66 sowie den Kühlkammern 67 und 68 angeordnet, um den

Wärmeverlust aus der Kammer in der Nähe jeder Matrize zu begrenzen. Ein Druckmesser ist vorgesehen,

um eine kontinuierliche Ablesung des Drucks des

Füllmittels innerhalb der Kammer vorzusehen. Bei Gebrauch wird der verseilte Strang oder Leiter C

durch die Kammer 50 hindurchgeschickt, und Füllmittel im flüssigem Zustand wird veranlaßt, kontinuierlich in die Kammer hinein und aus dieser heraus zu fiieBen. und zwar mit einem Druck über dem atmosphärischen Druck, wobei die allgemeine Strömungsrichtung des

Füllmittels innerhalb der Kammer annähernd parallel zur Bewegungsrichtung des Leiters, aber in entgegengesetzter Richtung zu diesem verläuft. An den Einlaßmatrizen 65 und 66 halten die Kühlkammern 67 und 68 die Matrizen auf einer solchen Temperatur, daß kein wesentliches Auslecken von Füllmittel aus der Kammer durch die Matrizen hindurch stattfindet. Der Druck des Füllmittels in der Kammer 50 und die effektive Differenz zwischen der Strömungsgeschwindigkeit des Füllmittels und der Durchlaufgeschwindigkeit des Leiters in bezug auf Anzahl und Verteilung der Dt .hte und auf den Durchmesser des Strangs sind so, daß die Zwischenräume im Leiter im wesentlichen durch das Füllmittel von Luft befreit und durch dieses im wesentlichen gefüllt werden. Beim Abkühlen in einen

viskosen oder festen Zustand macht das Füllmittel den verseilten Strang für das Längsfließen von Strömungsmittel praktisch undurchlässig.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Strangpressen eines Isolierüberzugs auf einen sich vorwärts bewegenden verseilten Strang eines elektrischen Leiters und zum kontinuierlichen Behandeln des Oberzugs mit einem fließfähigen Medium bei Oberatmosphärendruck, bestehend aus einer Strangpreßmaschine mit einem ringförmigen Strangpreßmundstück, das durch eine äußere Matrize und eine innere Matrize cder Spitze gebildet ist, welche an dem in Stromabwärtsrichtung gelegenen Ende eines sich durch die Maschine erstreckenden Kernrohres befestigt ist, aus Dichtungsmitteln am in Stromaufwärtsrichtung gelegenen Ende des Kemrohres, die den Durchgang des verseilten Stranges zulassen, aus einer Behandlungskammer, die gegenüber dem Auslaßende der Strangpreßmaschine hermetisch abgedichtet ist und durch die der aus dem Strangpreßmundstück austretentkr überzogene Strang hindurchgeleitet wird, aus einer Einrichtung zum Einführen eines fließfähigen Mediums unter Überatmosphärendruck in die Behandlungskammer und aus einer Einrichtung zum Injizieren eines Strömungsmittels unter Druck in das Innere des Kernrohres, gekennzeichnet durch eine vor dem in Stromaufwärtsrichtung gelegenen Ende des Kernrohres angeordnete und mit diesem axial fluchtende rohrförmige Einrichtung (25; 50), in die und aus der der sich vorwärts bewegende verseilte Strang laufen kann und die eine Einlaßöffnung (36; 63) zum Einführen eines s\römun£.smittelundurchlässigen Mediums in flüssigem oder halbflüssigem Zustand in die rohrförmige Einrichtung (T: , 50) aufweist, um die Zwischenräume des sich durch sie vorwärts bewegenden verseilten Stranges auf seiner gesamten Länge zu füllen, durch einen der rohrförmigen Einrichtung (25; 50) zugeordneten Vorratstank (21;

51) für das Füllmittel sowie durch eine Pumpe (24;

52) zum Pumpen des Füllmittels vom Tank (21; 51) zur Einlaßöffnung (36; 63) der rohrförmigen Einrichtung (25; 50), wobei der Tank (21; 51) mit Bezug auf die rohrförmige Einrichtung so angeordnet ist, daß aus der rohrförmigen Einrichtung hierausfließendes Füllmittel direkt zum Tank zurückgeführt werden kann.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmige Einrichtung eine geschlossene langgestreckte Kammer (50) ist, mit einer Einlaßmatritze (65) am einen Ende, durch welche der verseilte Strang in die Kammer gelangen kann, einer Auslaßmatrize (66) am anderen Ende, durch welche der verseilte Strang die Kammer verlassen kann, durch den Matrizen (65, 66) zugeordnete Kühleinrichtungen (67, 68), die diese auf einer solchen Temperatur halten, daß praktisch kein Füllmedium aus der Kammer (50) durch die Matrizen (65, 66) ausleckt, während der Strang kontinuierlich durch die Kammer hindurchläuft, sowie mit einer Auslaßöffnung (64), durch welche Füllmittel in flüssigem oder halbflüssigem Zustand aus der Kammer (50) und zurück in den Tank (51) fließen kann.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmige Einrichtung eine glatt trichterförmig oder trompetenförmig verjüngte Bohrung (32) aufweist, die am Austrittsende dem Hüllkreis des durchlaufenden verseilten Stranges entspricht oder etwas größer als dieser ist, und daß die Wand der Bohrung (32) eine Anzahl auf den Umfang verteilter Einlaßöffnungen (36) für das Füllmittel aufweist