DE2441373B2

DE2441373B2 - Vorrichtung zum kontinuierlichen Vernetzen von Polyolefin-Kabelummantelungen

Info

Publication number: DE2441373B2
Application number: DE2441373A
Authority: DE
Inventors: Masakazu Hasegawa; Toshiharu Katsuhara; Motoyuki Ono; Hiroto Oshima; Hiedeo Sano; Masaichiro Seki; Mie Suzuka; Michio Takaoka
Original assignee: The Fujikura Cable Works, Ltd., Tokio
Priority date: 1973-08-30
Filing date: 1974-08-29
Publication date: 1979-02-15
Also published as: FR2242227A1; DE2441373C3; SE402371B; SE7410668L; CA1049719A; GB1479027A; FR2242227B1; IT1020251B; BR7407209D0

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung der im ⁴⁽⁾ Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.

Ein Verfahren und eine Anlage zum kontinuierlichen Vernetzen von Kunststoffmänteln, ist aus der DE-OS 08 086 bekannt. Das den Kreuzkopfextruder verlassende ummantelte Kabel gelangt direkt in ein Vernetzungsrohr, in dem als voneinander getrennte Ströme zur Einleitung und Durchführung der Vernetzung ein Heizmittel und anschließend zur Abkühlung des weitgehend auspolymerisierten heißen Kabelmantels ein Kühlmittel unter Druck umlaufen. Heizmittel ^r>0 und Kühlmittel bestehen aus ein und demselben flüssigen Wärmeträger, nämlich einem Polyglykol, das im Vernetzungsrohr unter einem Überdruck von rund 3 bis 5 bar steht. Das kontinuierlich ummantelte Kabel tritt am Ende der Kühlzone aus dem Vernetzungsrohr ^v' aus. Das Kabel durchläuft am Austritt eine Abdichtungsvorrichtung, der eine Rückgewinnungsvorrichtung nachgeschaltet ist.

Ziel dieser Anlage zur kontinuierlichen Herstellung von Kabelummantelungen ist, diese Kabelummantelung ^w) gen nicht nur möglichst rund im Querschnitt, sondern vor allem auch blasenfrei herzustellen. Zu diesem zweck stehen die beiden Wärmeträgerströme unter Überdruck.

Es ist bekannt, daß die Blasenbildung in Polyolefin- ^hr' Kabelummantelungen, insbesondere Polyethylen-Kabelummantelungen, bei höheren Drücken besser und vollständiger vermieden werden könn^fin

bei

niedrigen Drücken. Die bei der bekannten Vernetzungsanlage offensichtlich verwendeten gebräuchlichen Abstreifschleusen begrenzen den Arbeitsdruckbereich im bekannten Vernetzungsrohr jedoch auf Werte zwischen rund 3 und 5 bar.

Diese Drücke reichen zur Herstellung halbwegs blasenfreier Kabelummantelungen jedoch nur dann aus, wenn die Geschwindigkeit, mit der das ummantelte Kabel durch das Vernetzungsrohr läuft, nicht allzu hoch ist Höhere Arbeitsdrücke im bekannten Vernetzungsrohr läßt jedoch die Austrittsabdichtung nicht zu, die bereits bei Überdrucken von rund 5 bar mit einer Leckagerückführung arbeitet

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Vernetzen von Polyolefin-Kabelmänteln der eingangs genannten Art zu schaffen, die mit einfachen und billigen Mitteln ein Arbeiten bei höheren Wärmeträgerdrücken und mit erhöhter Ziehgeschwindigkeit des ummantelten Kabels ermöglicht

Gelöst wird diese Aufgabe bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale.

Diese Vorrichtung kann im Vernetzungsrohr Drücke im Bereich von rund 5 bis 25 bar aufnehmen, ohne daß nennenswerte Leckverluste am Ausgang der Kühlzone des Verretzungsrohres auftreten und ohne daß die Ziehgeschwindigkeit des ummantelten Kabels herabgesetzt zu werden braucht.

In der Heizzone des Vernetzungsrohres läuft der flüssige Wärmeträger, vorzugsweise ein vollständig entgastes und getrocknetes Siliconöl, mit einer kinematischen Viskosität von 5000 bis 100 000 mm²/s als Heizmittel unter Druck um. In der Kühlzone läuft ebenfalls unter Druck ein Kühlmittel um, das vorzugsweise derselbe flüssige Wärmeträger wie das Heizmittel ist. Im Vernetzungsrohr sind später näher beschriebene Maßnahmen getroffen, um den Heizmittelkreislauf vom Kühlmittelkreislauf zu trennen. In jedem dieser voneinander unabhängigen Wärmeträgerkreise werden Druck, Temperatur und Umlaufgeschwindigkeit unabhängig voneinander geregelt.

Das mit dem Polyolefin durch Extrudieren ummantelte Kabel durchläuft im Vernetzungsrohr zunächst die Heizzone, dann die Kühlzone und tritt am Ende der Kühlzone aus dem Vernetzungsrohr aus. Dieser Ausgang ist durch eine Schleuse oder dynamische Dichtung verschlossen, ohne das Durchlaufen des ummantelten Kabels mit hoher Geschwindigkeit zu beeinträchtigen. Diese Schleuse ist ein direkt hinter der Kühlzone des Vernetzungsrohres angeordneter Abschlußzylinder, der koaxial zum Vernetzungsrohr angeordnet ist.

Zwischen der Innenwand dieses Zylinders und der Außenwand des Kabelmantels ist ein Ringraum mit einer Spaltbreite von ca. 2 mm bis ca. 5 mm ausgebildet. Dieser Ringraum steht direkt mit der Kühlzone des Vernetzungsrohres in Verbindung und ist mit dem Kühlmittel ausgefüllt. Der Zylinder ist mit einer Hochleistungskühlvorrichtung umgeben, die das im Ringraum befindliche Kühlmittel tiefkühlt. Durch die dadurch eintretende Erhöhung der Viskosität des Kühlmittels wird eine dynamische Druckdichtung des Hohlraumes oder Ringraumes zwischen der äußeren Fläche der beschichteten Kabelseele und der Innenwandfläche des Zylinders erhalten. Bei Verwendung von Siliconöl wird dieses in der Schleuse auf eine Temperatur zwischen —20 und —40⁰C abgekühlt. Die

Viskosität des Kühlmittels wird dabei so weit erhöht, daß sich das Kühlmittel bereits verfestigt

Hinter dem Ausgang der Schleuse ist eine Abstreifmanschette angeordnet Der Kabelmantel kann durch eine solche Abstreifdichtung auch van Resten anhaftender Fremdsubstanz befreit werden.

Bei Verwendung von Siliconöl als Wärmeträger kann unter diesen Betriebsbedingungen im Vernetzungsrohr ohne weiteres ein Oberdruck im Bereich von rund 5 bis 25 bar eingestellt und aufrechterhalten werden.

Das aus der Schleuse kontinuierlich abgezogene ummantelte Kabel kann dann direkt auf eine Vorratsspule aufgewickelt werden.

Auf diese Weise werden bei hohen Durchlaufgeschwindigkeiten absolut blasenfreie Polyolefin-Kabelmantel erhalten.

Um die an der Ausgangsschleuse erzielten Vorteile nicht im Innern des Vernetzungsrohres an der Trennstelle zwischen der Heizzone und der Kühlzone wieder einzubüßen, kann auch die dort gebräuchlicherweise vorgesehene Trennwand oder Trennmanschette mit der Durchlauföffnung tür das Kabel durch eine an dieser Stelle des Vernetzungsrohres außen umgebende Kühlvorrichtung ersetzt werden. Diese Kühlvorrichtung kühlt den Wärmeträger in ihrem Wirkungsbereich so weit ab, daß er ein Vermischen des in der Heizzone als Heizmittel umlaufenden Anteils mit dem in der Kühlzone als Kühlmittel umlaufenden Anteil verhindert, ohne den Durchlauf des Kabels zu beeinträchtigen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung is' im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in schematischer Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung und

Fig.2 in schematischer Darstellung ein zweites )> Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung wird die Kabelseele 1 in den querstehenden Kopf 3 eines Extruders 2 geführt und dort mit einem Halbleitermaterial beschichtet. Die beschichtete Kabelseele durchläuft anschließend den ebenfalls querstehenden Kopf 5 eines Zweischichtenextruders 4, 6 zur Beschichtung mit Isoliermaterial und Halbleitermaterial. Die so mit dem Kabelmantel beschichtete Kabelseele wird dann kontinuierlich durch ein Vernetzungsrohr geführt, das in eine t > Heizzone 10 und eine Kühlzone 16 unterteilt ist, die mit einem Wärmeträger 9 gefüllt sind. Die Hekzone und die Kühlzone sind durch das durchlaufende ummantelte Kabel umschließende Dichtungsmanschette 14 voneinander getrennt Bei Verwendung von Siliconöl als "> <> Wärmeträger besteht die Manschette 14 vorzugsweise aus geschäumtem Siliconkautschuk.

Der Wärmeträger 9 unterliegt sowohl in der Heizzone 10 als auch in der Kühlzone 16 einem Zwangsumlauf. Der Zwangsumlauf erfolgt in der Heizzone 10 unter Beaufschlagung durch eine Pumpe 8 in der in F i g. 1 durch Pfeile angedeuteten Weise im Gleichstrom. Der Wärmeträger 9 wird dabei im Erhitzer 7 aufgeheizt. In der Kühlzone 16 erfolgt der Zwangsumlauf des Wärmeträgers als Kühlmittel 15 unter Beaufschlagung durch eine Pumpe 17 in der in F i g. 1 durch Pfeile angedeuteten Weise im Gegenstrom. Die Kühlung des Wärmeträgers erfolgt im Kühlaggregat 18.

Der Wärmeträger steht sowohl in der Heizzone 10 als <» auch in der Kühlzone 16 unter einem Druck im Bereich von ca. 5 bis 25 bar. Die Druckbeaufschlagung wird für beide Zonen durch einen einzigen Regler U, 12, 13, 23, 24 bewirkt, der die Zonen nahe ihres Trennbereiches, hier aJso in der Nähe der Manschette 14, beaufschlagt Im einzelnen besteht der Regler aus einem Steuerventil 11 Sicherheitsventilen 12, einen? Vorratstank 13 für den Wärmeträger 9, einer Druckpumpe 23 und einer Vakuumpumpe 24 zum Entgasen des Wärmeträgers.

Das mit dem Kabelmantel 22 versehene Kabel durchläuft im Vernetzungsrohr zunächst die Heizzone 10, tritt dann durch die Manschette 14, durchläuft dann die Kühlzone 16 und tritt am Ende der Kühlzone 16 durch eine Schleuse 19,20,21 aus dem Vernetzungsrohr aus. Die Schleuse besteht aus einem fluchtend mit dem Vernetzungsrohr angeordneten rohrförmigen Abschlußzylinder 20, einer diesen umschließenden Hochleistungskühlvorrichtung 19 und einer ausgangsseitig am Abschlußzylinder 20 angeordneten elastischen, den Kabelmantel 22 eng umgebenden Dichtungs- und Abstreifmanschette 21. Der Innendurchmesser des Abschlußzylinders 20 ist so gewählt, daß er den Kabelmantel 22 unter Bildung eines Ringraumes mit einer Spaltbreite von ca. 2 bis 5 mm umgibt Der Ringraum zwischen der Außenfläche des Kabelmantels 22 und der Innenfläche des Abschlußzylinders 20 ist zur Kühlzone 16 offen und mit dem als Kühlmittel 15 dienenden Wärmeträger 9 gefüllt. Durch die Hochleistungskühlvorrichtung 19 ist der Wärmeträger im Ringraum so weit abgekühlt, daß er sich verfestigt. Bei Verwendung von Siliconöl als Wärmeträger wird dieses auf eine Temperatur im Bereich von ca. —20 bis ca. —40°C abgekühlt. Dadurch wird eine praktisch leckdichte Druckdichtung für die Heizzone 16 geschaffen, die der Laufgeschwindigkeit des ummantelten Kabels praktisch keine Grenzen setzt Die am Ausgang des Abschlußzylinders 20 zusätzlich vorgesehene Manschette 21 dient unter diesen Bedingungen primär als Abstreifmanschette und hat nur noch in zweiter Linie Restdichtfunktionen zu erfüllen.

Der Abschlußzylinder 20 ist am Vernetzungsrohr 10, 16 lösbar befestigt, so daß er leicht austauschbar ist. Die Vorrichtung kann dadurch mit wenigen Handgriffen auf andere Kabeldurchmesser umgestellt werden.

In der Fig.2 ist eine Variante der in Fig. 1 dargestellten Vernetzungsvorrichtung gezeigt. Statt der Manschette 14 (Fig. 1) ist an der TrennsteHe 26 zwischen der Heizzone 10 und der Kühlzone 16 des Vernetzungsrohres ein Kühlwassermantel 25 angeordnet. Die an dieser Stelle durch die Kühlung bewirkte Viskositätserhöhung des Wärmeträgers bewirkt eine völlig ausreichende Trennung des in der Heizzone 10 im Gleichstrom zwangsumgewälzten Wärmeträgers und des in der Kühlzone 16 im Gegenstrom zwangsumgewälzten Wärmeträgers. Der Kühlmantel 25 ist dabei so ausgebildet, daß an der TrennsteHe eine Pufferzone höherer Viskosität mit einer Länge von ca. 0,5 bis 1,0 m erhalten wird. Die Kühlung wird so eingestellt, daß der Wärmeträger an der Trennstelle zwar eine erhöhte Viskosität aufweist, aber noch in der flüssigen Phase vorliegt Unter diesen Bedingungen braucht die Druckbeaufschlagung des Wärmeträgers nicht mehr wie in der Vorrichtung gemäß F i g. 1 getrennt in der Heizzone 10 und in der Kühlzone 16 zu erfolgen, sondern kann an einer einzigen Beaufschlagungsstelle für beide Zonen gemeinsam erfolgen.

Bei der Trennung der Heizzone 10 von der Kühlzone 16 in der in F i g. 2 gezeigten Weise kann eine wesentlich höhere Laufgeschwindigkeit des Kabels erzielt werden, ohne daß die Gefahr einer Verletzung des an der TrennsteHe 26 noch weichen Kabelmantels besteht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum kontinuierlichen Vernetzen von Polyolefin-Kabelmänteln bestehend aus einem Vernetzungsrohr, das in eine Heizzone und eine Kühlzone unterteilt ist, in denen jeweils voneinander getrennt Ströme eines flüssigen Wärmeträgers (Heizmittel, Kühlmittel) unter Druck umlaufen und aus einer den Ausgang des Vernetzungsrohres abschließenden Schleuse, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleuse (19,20,21) ein direkt hinter der Kühlzone (16) des Vernetzungsrohres fluchtend angeordneter rohrförmiger Abschliußzylinder (20) ist, der den Kabelmantel (22) unter Bildung eines mit dem Kühlmittel (15) gefüllten '5 Ringraumes mit einer Spaltbreite von ca. 2 mm bis ca. 5 mm umgibt, daß um den Abschlußzylinder (20) eine Hochleistungskühlvorrichtung (19) angeordnet ist und daß der Abschlußzylinder (20) ausgangsseitig mit einer elastischen, den Kabelmantel (22) eng umgebenden Dichtungs- und Abstreifmanschette (21) verschlossen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeträger (9,15) ein vollständig entgastes und getrocknetes Siliconöl mit einer kinematischen Viskosität von 5000 bis lOOOOOmmVsist

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Trennstelle zwischen der Heizzone (10) und der Kühlzone (16) ^J0 des Vernetzungsrohres ein Kühlwassermantel (25) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel (15) im Abschlußzylinder (20) auf —20 bis -40⁰C abgekühlt ^J5 ist.