DE2441371C2 - Vorrichtung zum Vernetzen einer mit Polyolefin isolierten Kabelseele - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei Vorrichtungen zum Vernetzen von mit Kunstharz isolierten Kabelseelen für elektrische Kabel besteht generell das Problem, Abweichungen der Kabelseele aus der Längsmittelachse des Kabels im Sinne einer exzentrischen Anordnung oder eines Durchhanges zu vermeiden, da hierdurch die elektrischen und mechanischen Eigenschaften des hergestellten Kabels beeinträchtigt werden. Bei einem horizontalen Vernetzungsrohr biegt sich die Kabelseele üblicherweise durch ihr Eigengewicht durch und verursacht Verformungen und Verziehungen, wobei auch die Kabeloberfläche durch Berührung der Jnnenwandung des Vernetzungsrohres durch die Kabelseele beschädigt werden kann.

Es ist daher bekannt, üblicherweise zum Vernetzen einer mit einem Kunstharz isolierten Kabelseele eine Vorrichtung in vertikaler Bauweise mit Erhitzungs- und Abkühlzonen zu verwenden. Diese Vorrichtungen sind jedoch relativ teuer und arbeiten in der Regel nur relativ langsam. Dies ist unter anderem durch Einrichtungen zum Hochführen und Umlenken der Kabelseele nach «5 unten zum eigentlichen Vertikal-Vernetzungsrohr bedingt.

Andererseits ist aus der DE-AS 17 65 957 eine Vorrichtung bekannt, die im wesentlichen eine Kettenlinienform aufweist, wobei letztere dem Durchhang der zu isolierenden Kabelseele zwischen deren Abstützungspunkten angepaßt ist. Auf diese Weise können Exzentrizitäten der Kabelseele im fertigen Kabel weitgehend verhindert werden. Man muß jedoch dann eine relativ komplizierte Gesamtvorrichtung in Kauf nehmen, die im Prinzip nur auf eine Kabelseele bzw. Kabelstärke angepaßt ist.

Eine Vorrichtung ium kontinuierlichen Aushärten eines auf eine Kabelseele aufzubringenden Polyolefins muß so geschaffen sein, daß das Einfallen der⁶⁰ Kabelseele, wenn diese durch ihr Vörnetzungsrohr gezogen wird, auf ein Minimum beschränkt ist.

Zu diesem Zweck kann man entweder den Grad der Spannung der Kabelseele erhöhen oder die Entfernung zwischen den Punkten verkürzen, an welchen die⁶⁵ Kabelseele abgestützt wird. Jedoch bestehen bei der vorgeschlagenen Erhöhung der Zugspannung infolge des Durchlaufs Grenzen und, wenn die vorgeschlagene Abkürzung der Abstützungsentfernung der Kabelseele durchgeführt wird, ist es naturgemäß erforderlich, die Erwärmungszone innerhalb des Vernetzungsrohres zu verkürzen und demzufolge die Zeit des Vernetzens und Aushärtens durch Verwendung erhöhter Temperature^ und Drücke zu verringern.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Vorrichtung mit flexiblem und einfachem Konstruktionsprinzip zu schaffen, die an unterschiedliche Kabelprodukte leicht anpaßbar ist und eine fertigungstechnisch kostengünstige Anordnung ermöglicht, wobei die damit hergestellten Kabel minimale Exzentrizitäten der Kabelseele aufweisen.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 im einzelnen angegebenen Merkmale gelöst

Auf Grund der horizontalen Anordnung ist die Vorrichtung mit relativ geringen Kosten und leicht installierbar, wobei der Aufbau aus mehreren gleichartigen Abschnitten eine gute Produktflexibilität gewährieistet Durch die Verwendung eines Wärmeübertragungsmediums hoher Viskosität und mehrerer Abschnitte im Verneizungsrohr, bei denen jeder vom nächsten Abschnitt durch eine Dichtungszone getrennt ist, kann gleichzeitig die Abstützung der Kabelseele beim Durchlaufen durch das Vernetzungsrchr übernommen werden. Durch die in relativ kurzen Abständen erfolgende Abstützung wird das Durchhängen und Abweichen der Kabelseele aus der Längsmittelachse des fertigen Kabels auf ein Minimum zurückgeführt, so daß auch die elektrischen Eigenschaften, z. B. die Durchschlagfestigkeit des Kabels, sehr gut sind.

Bei Verwendung der Kühlzone als Dichtungszone wird zur Erhöhung der Viskosität das darin vorhandene Wärmeübertragungsmedium im Hochleistungsverfahren abgekühlt Dies geschieht in einem solchen Ausmaß, daß der Hohlraum zwischen der äußeren Fläche der durchwandernden isolierten Kabelseele und der inneren Wandung des Vernetzungsrohres durch das gekühlte Wärmeübertragungsmedium abgedichtet wird, und zwar an jedem dieser Dichtungszonen, in denen die durchlaufende isolierte Kabelseele abgestützt wird. Mit dieser Art der Abstützung einer Kabelseele wird es ermöglicht, das Einfallen von Kabelseelen großer Abmessung, die horizontal durch jeden Abschnitt des Vernetzungsrohrs gezogen werden, auf ein Minimum zu reduzieren. Das Vernetzungsrohr ist daher so konstruiert, daß es eine Reihe von Abschnitten aufweist, die aus Wärme- und Abkühlungszone zusammengesetzt sind und durch die Dichtungszone getrennt sind, so daß die Vernetzungs- bzw. Aushärtungs- und Kühlungsvorgänge in fortlaufender Reihenfolge wiederholt durchgeführt werden.

Das Wärmeübertragungsmedium hoher Viskosität, das im Vernetzungsrohr verwendet wird, soll gegenüber Polyolefinen unwirksam sein und noch entscheidender bei hoher Temperatur hohe Viskositäts-Koeffizienten aufweisen. Aus diesen Gesichtspunkten wird ein Silikonöl mit einer Viskosität im Bereich von ungefähr 5000 bis ungefähr lOOOOOmnWs als geeignetes Wärmeübertragungsmedium empfohlen.

Der Vernetzungsprozeß, welcher unter Überdruck durchgeführt wird, kann die unerwünschte Bildung von Hohlstellen in dem Isoliermaterial verhindern. Des weiteren kann bei Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung die gesamte Länge des Mehrfachstufen-Vernetzungsrohrs gekürzt werden, und zwar bis auf wenige Meter. Des weiteren kann man die Isolierstoff-

zusammensetzung durch Imprägnieren des Polyolefins mit Silikonöl als Wärmeübertragungsmedium unter Druck im Verlauf der Vernetzung verbessern. Wenn es erwünscht wird, werden vorzugsweise zwei oder mehrere Arten Silikonöl mit verschiedenen Viskositäten verwendet, die miteinander vermischt werden, um die gewünschte Viskosität zu erhalten.

Mit der Vorrichtung wird insbesondere die Vernetzungszeit auf Grund der Anwendung hoher Temperaturen und Drücke verringert Außerdem ist eine verringerte Zfigkraft auf Grund der kurzen Abschnitte des Vernetzungsrohrs erforderlich, so daß Exzentrizitäten, Verformungen bzw. Verwindungen in der Form des Endprodukts vermieden werden. Es ist außerdem möglich, die Produktionseffizienz durch Verwendung eines einfachen und unkomplizierten Mechanismus für die Kühl- und Abdichtungszwecke zu erhöhen.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert Es zeigt

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt einer Ausführungsart der Vorrichtung,

F i g. 2 die Verteilung der Temperaturen im Wechsel während des Vernetzungsprozesses für ein Kabel mit einer Kabelseele für 275 KV und 3000 mm² Querschnittsfläche entsprechend der Ausführung nach Fig. l.und

Fig.3 eine schematische Ansicht einer anderen Ausführungsart der Vernetzungsvorrichtung.

Entsprechend Fig. 1 wird eine Kabelseele 1, welche durch einen (nicht gezeigten) Extruder mit einem vernetzbaren Polyolefin beschichtet ist, in eine Erhitzungszone 2 des Vernetzungsrohrs gezogen, welches unter Druck mit einem Wärmeübertragungsmedium 3 hoher Viskosität angefüllt ist, d. h. zum Beispiel mit Silikonöl mit einer Viskosität von 5000 bis 100 000 mm²/s. Das Wärmeübertragungsmedium 3 wird auf ungefähr —20° bis ungefähr -40°C in der Kühlzone 4 und der Dichtungszone 5 mittels einer bekannten Kühlvorrichtung 8 abgekühlt. Der Hohlraum zwischen *o der äußeren Fläche der isolierten Kabelseele 1 und der inneren Wandungsfläche des Vernetzungsrohrs an der einen Abschnitt begrenzenden Dichtungszone 5 wird so eingerichtet, daß dieser in der Größenordnung von 1 mm liegt. Dieser Hohlraum wird durch das Wärme- «5 Übertragungsmedium 3 abgedichtet, um die isolierte Kabelseele 1, die durchgezogen wird, zu stützen. In diesem Falle dient das Wärmeübertragungsmedium hoher Viskosität als Schmiermittel, um der mit der Isolierschicht bedeckten Kabelseele den weichen 5" Durchlauf zu ermöglichen, und zwar ohne Beschädigung ihrer Oberfläche. Das bei der Vorrichtung verwendete Wärmeübertragungsmedium kann zur Zirkulation in den Wärme- und Abkühlungszonen gebracht werden, um deren Wärmeübertragungswirkung auf die isolierte Kabelseele zu verbessern. Zum Beispiel kann es auf eine Temperatur zwischen ungefähr 200 bis ungefähr 25O⁰C mitteis einer bekannten Wärmeeinrichtung 6 erhitzt und unter einem Druck von 6—20 Atmosphären mittels einer Pumpeinrichtung 7 gesetzt werden. Gemäß der &o Ausführungsart nach F i g. 1 ist die Vorrichtung mit einem Vemetzungsrohr versehen, welches aus drei Einheiten bzw. Abschnitten besteht, die in fluchtender Anordnung gebaut sind, wobei jeder Abschnitt aus der Härtungs- und Abkühlungszone sowie aus der Dichtungszone zusammengesetzt ist.

Ein Beispiel, welches die Veränderungen der Temperaturen an der Grenzschicht zwischen der Kabelseele (275 KV, 3000 mm²) und dem Isoliermaterial in den Erhitzungs- und Abkühlungszonen sowie in der Dichtungszone während des Durchlauts der isolierten Kabelseele in Übereinstimmung mit der Ausführungsart nach der F i g. 1 wiedergibt, ist in F i g. 2 gezeigt Die Kurve nach Fig.2 stellt drei Wiederholungen eines ähnlichen Temperaturwechsels dar. Hierbei ist L 1 die Länge der mit einem vernetzbaren Polyolefin beschichteten Kabelseele mit linear gemessenen 6 o, vom Einlaß der ersten Vernetzungszone bis zu deren Auslaß, wobei über diese Länge L 1 die Vernetzung durch Erwärmung vorgenommen wird. L 2 bzw. L 3 bezeichnen die lineare Länge von 4 bzw. 1 m derselben Kabelseele, die weiter durch die erste Kühlzone und eine zweite Dichtungszone bis zu ihren jeweiligen Auslassen wandert

Bezüglich des Verhältnisses der Abstände zwischen den Abstützpunkten für die Kabelseele und dem Einfallen der abgestützten Kabelseele, die durch ein Vemetzungsrohr gezogen wird, wird nachstehend ein Beispiel angegeben. Bei diesem veranlaßte die Abstüt- zungsentfernung, bezogen auf einen Abschnitt, der aus einer 6 m langen Erhitzungszone, einer 4 m langen Abkühlzone und einer 1 m langen Dichtungszone bestand, und insgesamt nur lim ausmachte, und zwar entsprechend der Ausführungsform nach F i g. 1 und 2, die abgestützte Kabelseele zu einem Einfallen bzw. maximalen Durchhängen von ungefähr 10 cm.

Im Gegensatz hierzu wird ein anderes Beispiel gezeigt, welches mit einer einzelnen Vernetzungseinheit durchgeführt wurde und bei dem man im wesentlichen noch dasselbe Ergebnis erreichte, wie bei der Ausführungsart mit den drei Vernetzungsabschnitten nach F i g. 1 oder 2; bei diesem Vergleichsbeispiel betrug die Abstützungsentfernung 20 m und das Einfallen der Kabelseele ungefähr 40 cm.

Vergleicht man diese Beispiele miteinander, so kann festgestellt werden, daß das Einfallen um dreiviertel reduziert wird, wenn man das Vernetzungsrohr um das l,5fache verlängert (33 m) und zwei Abstützpunkte zwischen den beiden Abstützenden vorsieht, wobei die Abstützpunkte sämtlich im gleichen Abstand voneinander liegen.

Abgesehen von der obigen Ausführungsart, die besonders brauchbar zur Vernetzungsisolation von Kabelseelen mit großen Abmessungen ist, kann eine geeignete Ausführungsart für Kabelseelen kleinerer Abmessungen dadurch hergestellt werden, daß man Vorrichtungen vorsieht, die jeweils zwei oder mehr direkt miteinander verbundene Wärmezonen umfassen und einen Satz von zwei oder mehr Kühlzonen, die diesen zugefügt werden bzw. sich daran anschließen, um so eine einzelne längere Spannweite zu bekommen.

So kann jeder Teil des Vernetzungsrohrs zweckbetont entsprechend den Abmessungen der herzustellenden Kabel verwendet werden.

Etwaige Mengen der Wärmeübertragungsflüssigkeit, die aus der Dichtungszone, die am Auslaß des Vernetzungsrohrs vorgesehen ist, austreten, werden in einem Auffangbehälter gesammelt. Die so gesammelte Flüssigkeit wird auf Raumtemperatur mittels einer Wärmevorrichtung 9 erhitzt und dann in die vorhergehende Erhitzungszone zur Wiederverwendung mittels der Pumpe 10 zurückgeführt.

Ähnliche Mittel, bestehend aus einem Auffangbehälter, einer Erwännungseinrichtung und einer Pumpe zur Wiederverwendung von Wärmeübertragungsflüssigkeit, die aus der Dichtungszone austritt, die am Eingang des Vernetzuncsrohrs liest, können so vorgesehen

werden, daß sie mit der Dichtungszone vereinigt sind.

Entsprechend F i g. 3, in der die Abkühlzone auch als Dichtungszone dient, wird die Kabelseele 11 in Richtung des Pfeils in ein unter Druck stehendes horizontales Vernetzungsrohr 12 gezogen. Eine Einheit des Vernetzungsrohrs 12 ist aus der Vernetzungszone 13 zusammengesetzt, welche zwischen den Kühlzonen 14 und 15 liegt. Die Vernetzungszone 13 ist unter Druck mit einem Wärmeübertragungsmedium 16 hoher Viskosität angefüllt und wird mittels einer Erwärmungseinrichtung 17 bei ungefähr 200⁰C gehalten. Die Erwärmungseinrichtung 17 kann mit Ultraschall-Übertragungs-Einrichtung ausgerüstet sein, wobei letztere zur Beschleunigung der Vernetzungs- und Aushärtereaktion empfehlenswert ist. Die Kabelseele 11 kommt, wenn sie durch die Kühlzone 14 gewandert ist, die nicht abgekühlt, sondern bei Raumtemperatur gehalten wird, in Berührung mit der Wärmeübertragungsflüssigkeit 16, die auf 200⁰C erhitzt ist. Dann werden die Kühlzonen 14

und 15 im Hochleistungsverfahren auf eine Temperatur zwischen —20 und —40⁰C unter Druck zwischen 30 und 50 Atmosphären abgekühlt, so daß die Vernetzung der aushärtbaren Isolierverbindung beschleunigt wird. Gleichzeitig erhöht das im Hochleistungsverfahren abgekühlte Wärmeübertragungsmedium seine Viskosität soweit, daß es den Hohlraum zwischen der Außenfläche der durchlaufenden isolierten Kabelseele und der Innenwandung des Vernetzungsrohrs gegenüber der Kühlzone abdichtet.

Etwaige Mengen der Hochleistungs-Wärmeübertragungsflüssigkeit, die aus den Kühlzonen 14 oder 15 austreten, werden in einem Auffangbehälter gesammelt, und die so gesammelte Flüssigkeit wird auf Raumtemperatur mittels einer Erwärmungsvorrichtung 19 erhitzt und dann zur Vernetzungszone 13 mittels einer Druckpumpe Pin Richtung des Pfeils durch die Leitung 20 zurückgeführt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1 Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Vernetzen einer mit Polyolefin isolierten Kabelseele mit einem ein zirkulierendes Wärmeübertragungsmedium enthaltenden Vernetzungsrohr, das mehrere Erhitzungs- und Abkühlzonen aufweist, dadurch gekennzeichnet,

daß das Vernetzungsrohr mehrere hintereinander angeordnete und horizontal fluchtende Abschnitte aufweist, die mit einem Wärmeübertragungsmedium (3; 16) hoher Viskosität gefüllt sind; und
daß die Abschnitte jeweils eine Erhitzungszone (2; 17), eine Abkühlzone (4; 15) und eine die Kabelseele (1; 11) stützende und die Abschnitte im wesentlichen voneinander abdichtende Dichtungszone (5; 14) is aufweist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlzone (15) auch als Dichtungszone ausgelegt ist

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