DE2904394A1 - Verfahren zur verbindung zweier kabel, deren leiterisolierung aus vernetztem polyaethylen oder einem anderen vernetzten polymer besteht - Google Patents

Description

ASEA AB Västeras/ Schweden

Verfahren zur Verbindung zweier Kabel, deren Leiterisolierung aus vernetztem Polyäthylen oder einem anderen vernetzten Polymer besteht,

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbindung zweier Kabel, deren Leiterisolierung aus vernetztem Polyäthylen oder einem anderen vernetzten Polymer besteht, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Beim Verbinden zweier Kabel, deren Isolierung aus vernetztem Polyäthylen besteht, wird die Isolierung an den zu verbindenden Enden der Kabel entfernt. Normalerweise wird die den freigelegten Enden benachbarte Isolierung in Richtung auf die Enden abgefast. Nachdem die Leiter miteinander verbunden sind, was normalerweise durch Schweißen oder Löten geschieht, und nachdem - zumindest wenn es sich um ein Hochspannungskabel handelt - eine leitende Schicht (innerer Halbleiter) auf der Verbindungsstelle angebracht ist, wird die Verbindungsstelle gewöhnlich dadurch isoliert, daß der Bereich um die freigelegten Kabelleiter und die unmittelbar an den Leiterenden liegenden Teile der Leitungsisolierung mit mehreren Schichten eines unvulkanisierten Polyäthylenbandes umwickelt v/erden, das ein Vulkanisiermittel enthält, wie z.B. Oi-(A-Kumylperoxyd oder Di-Tert.-Butylperoxyd. Die Umwicklung wird da-

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nach einem solchen Druck und einer solchen Temperatur ausgesetzt, daß die Bandschichten eine zusammengeschmolzene und vulkanisierte homogene Masse bilden. Zumindest wenn es sich um ein Hochspannungskabel handelt, wird auf der Isolierung an der Verbindungsstelle eine leitende Schicht (äußerer Halbleiter) aufgetragen, und zv/ar entweder nach oder während der Herstellung der Isolierung. Dasselbe Verfahren kann beim Verbinden von Kabeln benutzt werden, deren Isolierung aus einem anderen vernetzten Polymer als Polyäthylen besteht. Dabei wird normalerweise im Band dasselbe Polymer in unvulkanisierter Form verwendet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei dem zur Isolierung der Verbindungsstelle möglichst wenig neues Isoliermaterial erforderlich ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, welches erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen genannt.

Bei der Erwärmung der Isolierungen im Zusammenhang mit der genannten Verschiebung und Dehnung geht das vernetzte Polymaterial vom kristallinen in einen im wesentlichen amorphen Zustand über. Eine auf diese Weise gedehnte Isolierung, die man in dem verscho-

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benen Zustand abkühlen läßt, nimmt bei erneuter Erwärmung im wesentlichen wieder ihre ursprüngliche Form an. Die Erfindung basiert somit auf der Erkenntnis, daß die Eigenschaft des vernetzten Polymermaterials, sich dehnen zu lassen und anschließend in seine ursprüngliche Form wieder zurückführen zu lassen, bei der Verbindung zweier Kabel ausgenutzt werden kann, um den Bedarf neuen Isoliermaterials an der Verbindungsstelle auf ein Minimum zu reduzieren.

Wenn das Kabel, das verbunden werden soll, einen inneren Halbleiter hat, so ist es zweckmäßig, daß der innere Halbleiter gleichzeitig mit der Isolierung verschoben wird und der verschobenen Isolierung folgt, wenn diese in ihre Ausgangslage zurückkehrt. Dadurch wird sichergestellt, daß zwischen dem inneren Halbleiter und der Isolierung an der Verbindungsstelle keine Hohlräume entstehen.

Die Verschiebung der Isolierung an den Leiterenden kann gut mit einem Werkzeug vorgenommen werden, das mit einem axialen Loch versehen ist, welches im wesentlichen denselben Durchmesser wie der Leiter hat. Das Werkzeug kann konisch sein. Es wird dann zwischen die Isolierung und den Leiter oder, wenn das Kabel einen inneren Halbleiter hat, zwischen den inneren Halbleiter und den Leiter gedrückt und gleichzeitig in axialer Richtung verschoben. Das Werkzeug kann unter anderem auch die Form einer Platte haben, welche bei ihrer axialen Verschiebung nicht unter die Isolierung gedrückt wird.

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Anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 schematisch im Längsschnitt die Enden zweier zu verbindender Kabel,

Fig. 2 die Anbringung eines Werkzeugs zur erfindungsgemäßen axialen Verschiebung der Isolierung auf dem Kabelende,

Fig. 3 die beiden Kabelenden gemäß Fig. 1, nachdem ihre

Isolierungen gemäß dem in Fig. 2 veranschaulichten Verfahren verschoben worden sind,

Fig. 4 die beiden Kabel gemäß Fig. 3 nach Zusammenfügung der Leiterenden,

Fig. 5 die beiden Kabel gemäß Fig. 4, nachdem die verschobenen Isolierungen im wesentlichen wieder ihre ursprüngliche Form eingenommen haben,

Fig. 6 die Anbringung einer neuen Isolierung, inpem die Verbindungsstelle umgebenden Bereich,

Fig. 7 ein anderes Verfahren zur axialen Verschiebung der Isolierung an den Kabelenden,

Fig. 8 zwei Kabel gemäß Fig. 1, deren Isolierungen gemäß

dem in Figur 7 veranschaulichten Verfahren verschoben worden sind, nach dem Zusammenfügen der Leiter.

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Figur 1 zeigt die Enden zweier Kabel 1 und 2, die miteinander verbunden werden sollen. Der Metallschirm und der Mantel der' Kabel sind nicht dargestellt. Das Kabel 1 hat einen Leiter 3 und eine aus vernetztem Polyäthylen bestehende Isolierung 4. Das Kabel 1 hat ferner eine innere leitende Schicht 5 (innerer Halbleiter) und eine äußere leitende Schicht 6 (äußerer Halbleiter). Das Kabel 2 hat einen Leiter 7, und seine Isolierung 8 besteht ebenfalls aus vernetztem Polyäthylen. Das Kabel 2 hat ebenfalls eine innere leitende Schicht 9 (innerer Halbleiter) und eine äußere leitende Schicht 10 (äußerer Halbleiter). Die leitenden Schichten 5, 6, 9 und 10 können durch Strangpressen eines Kunststoffes aufgebracht werden, der leitende Bestandteile enthält, wie z.B. ein Kopolymerisat aus Äthylen und Äthylakrylat oder ein Kopolimerisat aus Äthylen und Vinylazetat, das Kienruß leitender Art enthält.

Die Verschiebung der dem Ende des betreffenden Kabels am nächsten liegenden Isolierung kann in der in Figur 2 gezeigten Art mit Hilfe eines konischen ¥_erkzeuges 11 vorgenommen werden. Das Werzeug hat ein Loch 12, dessen Durchmesser unbedeutend größer als der des Leiters 3 ist. Das Werkzeug kann in einer Ziehvorrichtung angeordnet sein, die in einer einfachen Ausführung aus zwei Platten 13 . und 14 bestehen kann, von denen die letztere am Kabel festgeklemmt ist, damit sich das Kabel nicht in axialer Richtung bewegen kann. Die Platte 13 kann in axialer Richtung mit Hilfe an der Platte 13 fixierter, mit Gewinde versehener Zugbolzen 15 und 16 sowie Muttern 17 und 18, die an der Außenseite der Platte 14 anliegen, relativ zur Platte 14 axial verschoben werden. Nachdem die Isolierung auf

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etwa 125°C unmittelbar am Ende des Kabels 1 erwärmt worden ist, so daß das Polymermaterial vom kristallinen in einen im wesentlichen amorphen Zustand übergeht, wird das Werkzeug 11 unter die Isolierung 4 und die Schicht 5 geschoben, so daß die erwärmte Isolierung 4a mit den Schichten 5a und 6a radial gedehnt und gleichzeitig axial verschoben wird. Nachdem die verschobene Isolierung abgekühlt ist, wird das Werkzeug entfernt. Auf gleiche Weise wird die Isolierung auf dem Kabel 2 gedehnt und verschoben. Figur 3 zeigt die beiden Kabelenden mit verschobenen und gedehnten Isolierungen. Bei dem Kabel 2 ist die verschobene Isolierung mit 8a und die verschobenen leitenden Schichten sind mit 9a und 10a bezeichnet.

Die Leiter 3 und 7 werden danach in der in Figur 4 gezeigten Art miteinander verbunden, und zwar beispielsweise durch Schweißen oder mit einer Verbindungshülse, so daß man eine Verbindung 20 erhält. Die verschobene und gedehnte Isolierung wird danach auf etwa 125°C erwärmt, wobei das Polymermaterial wieder seinen amorphen Zustand annimmt und die Isolierungen im wesentlichen in ihre ursprüngliche Form zurückkehren. Dies ist in Figur 5 gezeigt.

In einigen Fällen kann es wünschenswert oder erforderlich sein, eine dichtere Verbindung zwischen den Isolierungen zu schaffen als die, die man erhält, wenn die Isolierungen wieder ihre ursprüngliche Form annehmen. Eine Möglichkeit, dies zu erreichen, besteht darin, ein unvulkanisiertes Polymer, das, Vulkanisiermittel enthält, zwischen den Isolierungen anzubringen und das Polymer dann zu vulkanisieren. Dies kann beispielsweise in

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der in Figur 6 gezeigten Weise geschehen. Das veranschaulichte Verfahren ermöglicht auch eine wirksame Verbindung der leitenden Schichten 5 und 9 auf den Kabeln. Die Isolierungen 4 beziehungsweise 8 der Kabel werden entsprechend Figur 6 an den Enden 21 und 22 konisch abgefast. Auf den freigelegten Leitern und der Verbindung 20 wird eine leitende Schicht 23 (innerer Halbleiter) aufgebracht, die Kontakt mit den leitenden Schichten 5 und 9 hat. Die Schicht 23 kann durch ein Band aus unvulkanisiertem Polyäthylen gewonnen werden, das ein Vulkanisiermittel, z.B. C^- Kumylperoxyd oder Di-Tert.-Butylperoxyd sowie Kienruß leitender Art enthält, .indem man das Band um die Verbindungsstelle wickelt. Der Bereich außerhalb der Schicht 23 zwischen den abgefasten Isolierungen wird dann mit einem Band aus unvulkanisiertem Polyäthylen umwickelt, das ein Vulkanisiermittel, wie z.B. <A-Kumylperoxyd oder Di-Tert.-Butylperoxyd enthält, so daß man eine dichte Umwicklung 24 erhält. Die Umwicklung wird dann mehrere Stunden läng einem Druck von etwa 5 atm und einer Temperatur von etwa 150⁰C ausgesetzt, so daß die Umwicklung 24 eine zusammengeschmolzene und vulkanisierte homogene Masse bildet, die mit den Isolierungen 4 und 8 kontinuierliche Übergänge bildet und die dasselbe Aussehen und dieselben Eigenschaften wie das Material der Isolierungen hat. 'Das Polyäthylen in der leitenden Schicht 23 wird gleichzeitig vulkanisiert. Es ist auch möglich, statt eines Bandes u.a. Granulat in, der Isolierung 24 anzuwenden. Zum Aufbringen von Druck und Wärme auf die Umwicklung kann man u.a. eine beheizbare Druckvorrichtung in Form eines zweiteiligen Werkzeuges mit einem zylindrischen Formraum, ein Druckgefäß oder einen Druckverband aus beispielsweise Silikongummi verwenden.

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Iis sind verschiedene solcher beheizbaren Druckvorrichtungen zum Aufbringen von Isolierungen bei der Verbindung von Kabeln bekannt. Danach wird auf der hergestellten Isolierung eine äußere, nicht gezeigte leitende Schicht aufgebracht, welche die leitenden Schichten 6 und 10 verbindet. Dieses kann dadurch geschehen, daß die isolierte Verbindung beispielsweise mit einer kolloidalen Wasserlösung aus Graphit bestrichen wird. Die äußere leitende Schicht kann auch in entsprechender Weise wie die innere leitende Schicht 23 aufgebracht werden, indem ein Polyäthylenband, das Kienruß leitender Art enthält, um der Umwicklung 24 angebracht und mit dieser zusammenvulkanisiert wird.

Gemäß Figur 7 wird die Verschiebung der Isolierung unter gleichzeitiger radialer Dehnung mit einem plattenförmigen statt mit einem konischen Werkzeug erreicht, wie oben beschrieben. Im übrigen sind die Anordnung und die Verfahren diesselben. Das Werkzeug enthält hier eine Platte 25 mit einem Loch 26, dessen Durchmesser unbedeutend größer als der Durchmesser des Leiters 3 bzw. 7 ist. Bei dem Kabel 1 ist die verschobene Isolierung mit 4b bezeichnet, während seine leitenden Schichten mit 5b und 6b bezeichnet sind. Bei dem Kabel 2 (Fig. 8) sind die entsprechenden Teile mit 8b, 9b und 10b bezeichnet. Die Verbindungsstelle zwischen den Leitern ist auch in diesem Fall mit 20 bezeichnet. Nachdem die verschobenen und gedehnten Isolierungen erwärmt worden sind und das Polymermaterial wieder seine ursprüngliche Form angenommen hat, erhält man ein verbundenes Kabel der in Fig. 5 gezeigten Art. Falls erwünscht oder erforderlich, kann die Verbindung zwischen den Isolierungen in der oben beschriebenen Art beispielsweise gemäß Fig. 6, verbessert werden.

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In gewissen Fällen kann es zweckmäßig oder erforderlich sein, von den freigelegten Leitern 3 und 7 ein Stück abzuschneiden bevor sie zu der Verbindung 20 zusammengefügt werden. Dadurch wird eine Möglichkeit geschaffen, die Isolierung an der Verbindungsstelle dicker als an den übrigen Stellen des Kabels auszubilden, wodurch die Bildung einer guten Verbindung zwischen den Isolierungen in gewissen Fällen erleichtert wird.

Nachdem die Verbindung und die Isolierung der Verbindungsstelle fertig sind, wird das Kabel an der Verbindungsstelle auf übliche Weise mit einem Metallschirm und einem Mantel versehen.

Die Erfindung ist im einzelnen mit vernetztem Polyäthylen als Isolierung der Kabeladern an 'der Verbindungsstelle beschrieben worden. Die Erfindung ist jedoch auch verwendbar bei Kabeln mit Isolierungen aus einem anderen vernetzten Polymer als Polyäthylen, z.B. Kopolymere aus Äthylen und Propylen, Kopolymere aus Äthylen und Propylen mit Dienmonomeren, wie Dicyclopentadien oder 1,4-Hexadien oder eine Mischung aus Polyäthylen mit einem der genannten Kopolymere. Diese als Beispiel genannten Materialien sind als Material auch in der Umwicklung an der Verbindungsstelle verwendbar. Wenn die Isolierung an der Verbindungsstelle von gleicher Art sein soll wie die übrige Isolierung des Kabels, was normalerweise wünschenswert ist, so wird für die Isolierung an der Verbindungsstelle dasselbe Polymer verwendet wie für die Isolierung des Kabels. Es ist jedoch möglich, in der Isolierung an der Verbindungsstelle ein anderes Polymer zu verwenden als das, aus dem die Isolierung des Kabels besteht.

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Claims (3)

Patentansprüche

1.J Verfahren zur Verbindung zweier Kabel, deren Leiterisolierung aus vernetztem Polyäthylen oder einem anderen vernetzten Polymer besteht, wobei die Leiter-an den zu verbindenden Kabelenden freigelegt werden und der Bereich um die freigelegten Leiter nach dem Zusammenfügen der Leiterenden mit Isolierung versehen wird, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Leiter dadurch freigelegt wird, daß die den Leiterenden am nächsten liegende Isolierung zunächst erwärmt und dann in axialer Richtung vom Leiterende unter radialer Dehnung verschoben werden, daß man anschließend die Isolierung in der verschobenen Lage abkühlen läßt und daß die verschobenen und abgekühlten Isolierungen nach dem Zusammenfügen der Leiterenden durch Erwärmung dazu gebracht werden, wenigstens im wesentlichen wieder die Form und die Lage einzunehmen, die sie vor der Verschiebung gehabt haben.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebung der den Leiterenden am nächsten liegenden Isolierung mit einem Werkzeug (11) erfolgt, das ein axiales Loch (12) hat, welches im wesentlichen denselben Durchmesser wie der Leiter hat, und das in Längsrichtung des Kabels verschiebbar ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierung (4, 8) inwendig eine leitende Schicht (5, 9) hat, die als innerer Halbleiter für das Kabel dient.

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