DE2507471C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Füllen eines verseilten elektrischen Kabels mit einer Masse - Google Patents

Description

gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (32) zum Aufbringen einer weiteren, der eingefüllten flüssigen ei Masse ähnlichen, jedoch im viskosen Zustand befindlichen Mn^e ;, :l, ; \νΛ, , .:.-._[:y._:n L>vck ;-;;" Kühlvorrichtung (28) zum gemeinsamen Abkühlen der flüssigen und viskosen Massen hinter der Vorrichtung (32) zum Aufbringen der viskosen Masse angeordnet ist

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Pumpvorrichtung (68) zum Umleiten eines Teils der flüssigen Masse in die Vorrichtung (32) zum Aufbringen der viskosen Masse und durch einen Wärmetauscher (72) zum Entziehen von Wärme aus dem umgeleiteten Teil der flüssigen Masse.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine federnde Matrize (66), welche die Füllvorrichtung (26) mit der Vorrichtung (32) zum Aufbringen der viskosen Masse verbindet.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie auf eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 10. Ein Verfahren und eine Vorrichtung dieser Art sind aus der US-PS 37 67 454 bekannt.

Bei der Herstellung von Nachrichtenkabeln, insbesondere Erdkabeln, ist es üblich, die luftgefüllten Zwischenräume zwischen den isolierten Adern der Kabelseele sowie anderen Teilen des Kabels auszufüllen, um di;s Eindringen von Feuchtigkeit in das Kabel zu verhindern.

Bei einem bekannten Verfahren und einer Vorrichtung zum Füllen einer Kabelseele (US-PS 37 67 454) wird die Kabelseele mit untereinander verseilten Paaren von verdrillten, isolierten Adern durch eine Reihe von hintereinander liegenden Kammern bewegt, die Verbindungsstücke in Form von Matrizen aufweisen, um die Evakuierung der Luft aus den Zwischenräumen der Kabelseele sowie das Einbringen einer wasserfesten Verbindung gelförmiger Konsistenz unter Druck in die luftevakuierten Zwischenräume zu erleichtern. Anschließend kann die mit der Verbindung gefüllte Kabelseele durch verschiedene Bearbeitungsstationen hindurchlaufen, wo Kernbandagen- und -ummantelungswerkstoffe zusammen mit einer weiteren Zufuhr wasserfester Verbindung auf die Kabelseele aufgebracht werden. Abschließend wird ein Kunststoffmantel auf die Ummantelung aufextrudiert und vor dem Aufhaspeln des ummantelten Kabels auf einer Kabeltrommel abgekühlt

Beim Aufbringen des Kernbandagen- und -mantelmaterials auf die mit wasserfester Verbindung gefüllte Kabelseele gemäß der US-PS 37 67 454 hat sich herausgestellt, daß die äußere bzw. periphere Querschnittskontur der gefüllten Kabelseele unregelmäßig ist Beim Aufbringen einer Kernbandage auf die Kabelseele muß sich diese eng an die unregelmäßige Kontur der Kabelseele anlegen, um das Entstehen von Lufträumen zwischen der Peripherie der Kabelseele und der aufeinanderfolgend angelegten Kernbandage zu verhindern. Diese Lufträume können durch Verwendung eines geschmeidigen und leicht formbaren Kernbandagenmaterials verringert werden, wofür beispielsweise eine Kernbandage aus zufällig angeordneten, nicht-hygroskopischen Fasern gemäß der US-PS 35 09 269 geeignet ist. Obwohl durch die Verwendung einer leicht formbaren Kernbandage die Entstehung i η Lin ;raumen zwischen der Kernbandage und der \ ibel.siieie verlängert wird, so können diese Zwischen-

räume dennoch nicht vollständig verhindert werden.

Weiterhin ist es bei einer mit einer gut formbaren Kabelbandage umgebenen Kabelseele mit unregelmäßiger Außenkontur schwierig, einen Armienmgsmantel, beispielsweise einen Mantel aus gewelltem Aluminium oder Stahl wasserdicht an die Kabelseele und die Kernbandage anzuformen. Dies führt dazu, daß das fertige Kabel gegen das Eindringen und die Ausbreitung von Wasser nicht vollständig abgedichtet ist

Aus der US-PS 37 33 255 (= DE-OS 21 43 920) ist es bekannt, eine bandagierte Kabelseele mit unregelmäßiger Außenkontur durch ein zur Anformung eines Armierungsmantels an die Kabelseele vorgesehenes langgestrecktes Formungsrohr zu ziehen und in das Formungsrohr an einer von dessen Eintrittsöffnung entfernten Stelle unter verhältnismäßig hohem Druck eine gelförmige wasserfeste Verbindung einzuführen, um eine wasserfeste Schicht aus dieser Verbindung zu bilden, weiche die bandagierte Kabeiseele bedeckt und eine glatte zylindrische Oberfläche gewährleistet, an die der Mantel nach dem Austritt der bandagierten Kabelseele aus dem Formungsrohr angeformt werden kann. Der Druck, mit dem die Verbindung bzw. Masse in das Formungsrohr eingeführt wird, treibt die Masse zwischen die sich überlappenden Kantenabschnitte des Mantels, um die von den Kantenabschnitten gebildete Naht abzudichten und wasserfest zu machen. Dieses Verfahren gibt indessen keine Gewähr für das Fehlen von Zwischenräumen oder Lufttaschen zwischen der Kernbandage und dem gefüllten Kabelkern.

Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art dahingehend weiterzubilden, daß das fertige Kabel einen höheren Füllungsgrad aufweist und damit besser gegen das Eindringen von Wasser bzw. }> Feuchtigkeit abgedichtet ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Verfahrens nach Patentanspruch 1 ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 9.

Die auf die Schaffung einer Vorrichtung gerichtete Teilaufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 10 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Patentansprüchen 11 und 12 gekennzeichnet.

Die Erfindung wird mit ihren weiteren Einzelheiten w und Vorteilen anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Einspritzen und Abdichten einer wasserfesten Verbindung in die bzw. in den Zwischenräume^) innerhalb und an der Oberfläche einer Kabelseele;

F i g. 2 eine schematische Draufsicht auf den Formgebungsabschnitt der Vorrichtung nach F i g. 1;

F i g. 3 eine teilweise geschnittene detaillierte Ansicht eines Teils der Vorrichtung nach F i g. 2;

Fig.4 einen Querschnitt durch die Vorrichtung nach F i g. 3 längs der Schnittlinie 4-4;

Fig.5 einen Querschnitt durch eine nach dem Stand der Technik gefüllte Kabelseele und

F i g. 6 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäß gefüllte Kabelseele.

F i g. 1 zeigt eine Vorrichtung 10 zum Einspritzen und Abdichten einer wasserfesten Verbindung in das bzw. dem Innere(n) sowie in die bzw. der Umgebung der Zwischenräume einer Kabelseele 11, die durch die Vorrichtung 10 hindurchgeführt wird.

Die Vorrichtung 10 enthält in bevorzugter Weise ein Einlaßrohr 12, das über einen Einschnürungsabschnitt bzw. eine Matrize 16 mit einer oder mehreren Vakuumkammern 13 verbunden ist, wo die Zwischenräume in der Kabelseele 11 im wesentlichen evakuiert werden.

Die Kabelseele 11 wird anschließend durch eine Matrize 17 sowie durch eine Druckgradientenkammer bzw. isolierte Kühlkammer 18 geführt, welche ein Kühlmedium, beispielsweise Wasser enthält, das durch einen Einlaß 21 und einen Auslaß 22 in der Kammer 18 umgewälzt wird. Unter gewissen Betriebsbedingungen kann es wünschenswert sein, anstelle eines Kühlmediums ein Heizmedium umzuwälzen.

Anschließend an die Druckgradientenkammer 18 wird die Kabelseele 11 durch eine Matrize 23 in eine Füll- bzw. Druckkammer 26 geleitet, wo eine im wesentlichen flüssige wasserfeste Verbindung unter einem Druck von beispielsweise 1,4 kg/cm² in die evakuierten Zwischenräume der Kabelseele 11 eingespritzt wird. Die Temperatur der Verbindung in der Füllkammer 26 kann zwischen 38° und 149⁰C je nach Verbindung variieren, welche aus einer Mischung von 80 bis 98% Vaseline oder Petroleumgel und 2 bis 20% Polyäthylen niedriger Dichte besteht; in bevorzugter Weise beträgt die Temperatur 93°C bis 110°C für eine Mischung aus 92% Vaseline oder Petroleumgel und 8% Polyäthylen geringer Dichte. Wenn anstelle dessen eine Einkomponentenverbindung aus Vaseline verwendet wird, kann die Temperatur zwischen 38°C und 121°C, vorzugsweise zwischen 77° C und 93° C liegen.

Die insoweit beschriebene Vorrichtung 10 ist im wesentlichen mit eier Vorrichtung nach der US-PS 37 67 454 identisch. Bei dieser Vorrichtung wird die Kabelseele 11 durch einen geeigneten Einschnürabschnitt bzw. eine Matrize in eine Temperaturgradientenkammer und anschließend in eine Kühlkammer 28 geleitet, wo aufeinanderfolgende Abschnitte der Kabelseele 11 abgekühlt und soweit zum Erstarren gebracht werden, daß die darin enthaltene Verbindung nicht mehr fließt sondern eine gelförmige Konsistenz besitzt, damit die Verbindung in der Kabelseele 11 festgehalten wird, wenn diese aus dem stromabwärts gelegenen Ende der Kühlkammer 28 in die Umgebung austritt.

Die vorstehend beschriebene Vorrichtung wurde dahingehend abgeändert, daß auf das Vakuum in der Vakuumkammer 13 verzichtet wurde. Dies gestattet der heißen Verbindung in der Druckkammer 28, entgegen der Vorschubrichtting der Kabelseele durch die Druckgradientenkammer 18 in die stillgelegte Vakuumkammer 13 zu fließen. Die überschüssige Verbindung in der Kammer 13 wird über eine nicht dargestellte öffnung im Boden der Kammer 13 in einen nicht dargestellten Sammelbehälter abgezapft, aus dem die Verbindung in den Hauptvorratsbehälter für die Verbindung der gesamten Anlage gepumpt wird.

Die Beseitigung des Vakuums in der Kammer 13 bewirkt einerseits eine Vergrößerung der Gesamtlänge und damit des Zeitintervalls, während dem die Kabelseele 11 unter dem Druck der wasserfesten Verbindung steht und dient andererseits zum Vorheizen der Kabelseele 11 bei ihrem Weg durch die Druckkammer 26, ohne daß dadurch das Vakuumsystem in nachteiliger Weise beeinflußt wird

Eine weitere Abänderung der vorstehend beschrieben Vorrichtung besteht erfindungsgemäß darin, daß zwischen der Füllkammer 26 und der Kühlkammer 28 eine Matrize 31 und eine Kaltverbindungskammer 32 vorgesehen werden.

Wie aus der nachstehenden Beschreibung hervorgeht, führt die Kombination der Matrize 31 und der Kaltverbindungskammer 32 zu einem verbesserten Füllungsgrad der evakuierten Zwischenräume der Kabelseele 11 und führt ferner zum Einschluß der Füllverbindung in die Kabelseele 11, ohne daß hierzu auf die Kühlkammer 28 zur Kühlung der Verbindung zurückgegriffen werden muß. Weiterhin ist die Kabelseele 11 besser konditioniert für das anschließende Anlegen des Kernbandagenmaterials, was die äußere Kontur der Kabelseele 11 verbessert und damit deren Ungleichmäßigkeiten sowie die damit verbundene Möglichkeit von Zwischenräumen zwischen der gefüllten Kabelseele 11 und dem Kernbandagenmaterial beseitigt.

Wie F i g. 1 zeigt, kann die Vorrichtung 10 auf einer Unterlage 33 entweder einzeln oder mittels zweier paralleler Stangen 34 gelagert werden, auf denen die verschiedenen Abschnitte oder Kammern der Vorrichtung 10 justierbar befestigt werden können.

Wie aus F i g. 2—4 hervorgeht, enthält die Kaltverbindungskammer 32 eine Einlaßleitung 35 und eine Auslaßleitung 36, die mit einem Durchgang 37 zur Aufnahme der Kabelseele 11 in Verbindung stehen. In den Durchgang 37 wird eine in ziemlich viskosem Zustand befindliche kalte wasserfeste Verbindung eingeführt, die mit der Mischung aus Vaseline und Polyäthylen niedriger Dichte der Füllverbindung identisch ist, jedoch eine geringere Temperatur, beispielsweise 15—77°C und insbesondere 54—71°C aufweist und im wesentlichen den gleichen Druck wie in der Kammer 26, beispielsweise 1,4 kg/cm² besitzt. Wenn eine Einkomponentenverbindung aus Vaseline verwendet wird, sollte die Temperatur im Bereich zwischen 43° C und 60° C liegen.

Zur Erhaltung der Temperaturstabilität der Verbindung in der Kaltverbindungskammer 32 wird kaltes Wasser, beispielsweise mit einer Temperatur von 13° C kontinuierlich in einer Kammer 38 umgewälzt, wobei das Wasser durch ein Einlaßrohr 42 und ein Auslaßrohr 43 fließt, die mit der Kammer 38 in Verbindung stehen.

Wie in F i g. 2 gezeigt ist, wird die Verbindung mit der höheren Temperatur in eine Leitung 46 und von dort durch ein Ventil 47 in ein T-Paßstück 48 gepumpt, das in eine Leitung 51 und eine Leitung 52 eingeführt ist Wie Fig. 3 zeigt, steht die Leitung 51 mit einer oder mehreren öffnungen 53 in :ier Füllkammer 26 in Verbindung, um in diese die Verbindung einzuspritzen und damit die Zwischenräume der Kabelseele 11 zu füllen. Die überschüssige Verbindung verläßt die 5 Füllkammer 26 über einen Durchgang 56, der in der Kammer 26 zur Aufnahme der unter Druck stehenden Verbindung mit der höheren Temperatur ausgebildet ist, von wo die überschüssige Verbindung durch die Druckgradientenkammer 18 und die Vakuumkammer w 13 fließen kann, von wo sie austritt öffnungen 57 und 58 sind zum Einsetzen von nicht dargestellten Instrumenten vorgesehen, beispielsweise um Druck und Temperatur zu messen und zu überwachen.

Die Kammer 26 ist in bevorzugter Weise mit einer ο Ringkammer 61 zum Umwälzen von Dampf vorgesehen, um die Temperaturstabilität der Verbindung mit der höheren Temperatur aufrechtzi'erhalten.

Der Matrizenabschnitt 31 ist zwischen der Füllkammer 26 und der Kaltverbindungskammer 32 angeordnet und enthält erste und zweite Abstreifmatrizen 62 und 63 aus Metall sowie eine federnde Matrize 66, die in ■-) bevorzugter Weise aus einem kegelstumpfförmigen Gummielement gebildet ist; als Alternative kann die federnde Matrize 66 durch eine Abstreifmatrize aus Metall entsprechend der Matrize 63 ersetzt werden.

Wenn die Kabelseele 11 durch die Füllkammer 26 und in den Matrizenabschnitt 31 in die Kaltverbindungskammer 32 gezogen wird, ummantelt die Verbindung mit der geringeren Temperatur in der Kaltverbindungskammer 32 die Kabelseele 11 mit einem Laminat aus wasserfester Verbindung. Sobald die Kabelseele 11 durch den Matrizenabschnitt 31 in die Kühlkammer 32 eintritt, bewirkt der Druck in der Kammer 32, daß sich die nachgiebige Matrize 66 an die Kabelseeie 11 anlegt, was zu einer weiteren Eintreibung der heißen Verbindung in die Zwischenräume der Kabelseele 11 führt.

Wie F i g. 2 zeigt, steuert ein in der Leitung 52 angeordnetes Ventil 67 bei Inbetriebnahme die Menge der wasserfesten Verbindung, die über ein T-Paßstück 71 einer in einer Leitung 69 angeordneten Pumpe 68 zugeführt wird. Die Verbindung wird durch einen Wärmetauscher 72 in eine Leitung 73 gepumpt, welche der Verbindung zu deren Abkühlung auf die gewünschte Temperatur ausreichend Wärme entzieht und welche die Verbindung über ein Ventil 76 in den Einlaß 35 der Kaltverbindungskammer 32 leitet. Die aus dem Auslaß 36 der Kaltverbindungskammer 32 austretende kake Verbindung kehrt über ein in einer Leitung 78 angeordnetes Ventil 77 in die Leitung 69 zurück. Eine Oberdruckleitung 81 kann an die Leitung 46 über ein T-Paßstück 82 angeschlossen werden.

Nach Inbetriebnahme der Anlage ist das Ventil 67 geschlossen. Ab diesem Zeitpunkt wird keine heiße Verbindung mehr aus der Leitung 46 der Pumpe 68 zugeführt; vielmehr wälzt die Pumpe 68 die Verbindung in den Leitungen 69, 73 und 78 um. Der Betrieb der Pumpe 68 bewirkt ferner, daß Teile der Verbindung aus der Druckkammer 26 über den Matrizenabschnitt 31 in die Kaltverbindungskammer 32 gezogen werden, wovon ein Teil über die Austrittsleitung 78 zur Rezirkulation abgezogen wird. Die Menge der in die Kaltverbindungskammer 32 eintretenden heißen Verbindung ist nicht ausreichend, um das erwünschte Ergebnis, nämlich die Ummantelung der Kabelseele 11 mit einem Laminat aus wasserfester Verbindung, in so nachteiliger Weise zu beeinflussen.

Nach dem Austritt der Kabelseele 11 aus der Kaltverbindungskammer 32 tritt sie in die Kühlkammer 28 ein und verläuft dort durch einen Durchgang 83, der zum Abkühlen und zur Verfestigung der Verbindung im Inneren und auf der Außenfläche der Kabelseele auf eine kittartige Konsistenz auf einer Temperatur von beispielsweise 13° C gehalten wird, indem kaltes Wasser durch einen Einlaß 86, einen ringförmigen Durchgang 87 und einen Auslaß 88 umgewälzt wird.
ho Der Austrittsabschnitt der Kühlkammer 28 kann mit einer geeigneten Formungsmatrize versehen werden, um der Kabelseeie 11 eine glatte äußere Kontur zu verleihen, wie in F i g. 6 dargestellt ist

In F i g. 5 und 6 sind zu Vergleichszwecken eine nach bekannten Verfahren gefüllte Kabelseeie 11 (F i g. 5) und eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gefüllte und abgedichtete Kabelseele 11 (Fig. 6) dargestellt.

Wie Fig. 6 zeigt, wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Hülle oder ein Mantel 89 aus wasserfester Verbindung um die Kabelseele 11 gelegt, um diese für das anschließende Aufbringen eines Kernbandagenmaterials sowie eines geeigneten Armierungsmantels zu konditionieren, wobei das Anlegen der Armierung in

bevorzugter Weise nach dem Verfahren gemäß der vorstehend erwähnten US-PS 37 32 255 erfolgt.

Die Kabelseele 11 kann vor ihrem Eintritt in die Vorrichtung 10 in einer Trocknungsvorrichtung oder dergleichen vorgeheizt werden, um zu verhindern, daß die Kabelseele als Wärmesenke für die Füllverbindung wirkt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Füllen eines verseilten elektrischen Kabels mit einer Masse, bei dem die luftgefüllten Zwischenräume des verseilten elektrisehen Kabels zunächst in einer Vakuumkammer evakuiert und anschließend in einer Füllvorrichtung mit der Masse gefüllt werden, worauf die eingefüllte Masse zum Erstarren gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere, der eingefüllten flüssigen Masse ähnliche, jedoch im viskosen Zustand befindliche Masse unter vorbestimmtem Druck auf die Außenfläche des gefüllten Kabels aufgebracht und dabei die flüssige Masse noch weiter in die Zwischenräume des Kabels getrieben wird, und daß die viskose und die flüssige Massen durch Abkühlen des gefüllten Kabels gemeinsam zum Erstarren gebracht werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssige Masse aus einer Mischung von 80 bis 98% Vaseline und 20 bis 2% Polyäthylen geringer Dichte besteht und eine Temperatur von 38° C bis 150° C besitzt

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die viskose Masse eine Temperatur von 15° C bis 77° C besitzt

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssige Masse aus einer Mischung von 92% Vaseline und 8% Polyäthylen geringer Dichte besteht und eine Temperatur von 93° C bis jo 110° C besitzt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die viskose Masse eine Temperatur von 54° C bis 7 Γ C besitzt

6. Verfahren nach Anspiuch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssige Masse eine Einkomponentenverbindung aus Vaseline ist und eine Temperatur von 77°Cbis93°Cbesitzt

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die viskose Masse eine Temperatur von 43°C bis 6O⁰C besitzt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das mit der flüssigen Masse gefüllte Kabel auf eine solche Temperatur aufgeheizt wird, daß eine vorzeitige Erstarrung der eingefüllten flüssigen Masse vor Aufbringen der viskosen Masse ausgeschlossen ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die viskose Masse im wesentlichen bei gleichem Druck wie die flüssige Masse dem Kabel zugeführt wird.

10. Vorrichtung zum Füllen eines verseilten elektrischen Kabels mit einer Masse gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1, mit

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— einer Vakuumkammer zum Evakuieren der luftgefüllten Zwischenräume des verseilten elektrischen Kabels,

— einer Füllvorrichtung zum Füllen des evakuierten Kabels mit einer Masse, und

— einer Kühlvorrichtung zum Abkühlen der eingefüllten Masse bis zu deren Erstarrung,