DE2906173A1

DE2906173A1 - Verfahren und vorrichtung zur kontinuierlichen vernetzung von isoliermaterial fuer elektrische leiter

Info

Publication number: DE2906173A1
Application number: DE19792906173
Authority: DE
Inventors: Harald Sikora
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-02-17
Filing date: 1979-02-17
Publication date: 1980-08-21

Description

Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen
Vernetzung von Isoliermaterial für elektrische Leiter Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur kontinuierlochen Vernetzung von Polyethylen, Kautschuk oder dergleichen als Isoliermaterial für elektrische Leiter, bei dem der Leiter mit dem aufgepreßten Isoliermaterial in einer Vernetzungsstrecke durch eine unter Druck stehende Gasatmosphäre bewegt und auf Vernetzungstemperatur gebracht wird.
Zur kontinuierlichen Vernetzung von Polyethylen oder zur Vulkanisation von Kautschuk als Isoliermaterial für Adern und Kabel werden zur Zet t vorwiegend zwei Verfahren alter nativ eingesetzt. Bei der sogenannten Dampfvernetzung wird der ummantelte Strang in ein vertikales, schräges oder auch kettenlinienförmiges Dampfdruckrohr geleitet. In das Druckrohr wird überhitzter Dampf geleitet, der zur gewünschten molekularen Gefügeveränderung des Isolationsmantels führt. Dampf ist insofern besonders geeignet, als während des Vernetzungsvorganges an der Manteloberfläche Kondensationströpfchen entstehen, solange nicht ein vollständiger Temperaturausgleich hergestellt ist. Die Kondensationströpfehen ermöglichen einen guten Wärmekontakt zur Isolation und somit eine schnelle Erwärmung der Isolation auf Vernetzungstemperatur. Der Druck innerhalb des Druckrohres beträgt mindestens 6 bar, um zu verhindern, daß sich in der Isolation Blasen bilden. Es kommt jedoch in mehr oder weniger geringem Umfang immer wieder zu einem Hineindiffundieren-des Dampfes in den Isolationsmantel mit entsprechenden Einschlüssen in die Isoleerung nach dem Vernetzungsvorgang. Derartige Einschlüsse können die Durchschlagsfestigkeit der Isolation herabsetzen.
Bei dem anderen bekannten Verfahren wird innerhalb eines Druckrohres eine Stickstoffatmosphäre hergestellt, wobei die Erwärmung der Isolation durch Wärmestrahlung erfolgt. Zu diesem Zwecke wird das Druckrohr selbst als Wärmestrahler verwendet, indem es als elektrischer Widerstand elektrisch aufgeheizt wird. Stickstoff hat sich als für das Vernetzungsverfahren besonders geeignetes Gas erwiesen, weil es mit dem zu vernetzenden Material nicht reagiert. Die Aufheizung des Isolationsmantels über das Druckrohr als Wärmequelle hat jedoch den Nachteil, daß das Druckrohr auf eine verhaltnisxnäßig hohe Temperatur erwärmt werden muß, d.h. auf eine Tamperatur, die erheblich oberhalb der Vernetzungstemperatur liegt. Hier tritt nun der Nachteil ein, daß der Isolationsmantel mit dem Druckrohr in Berührung gelengen kann, wodurch dieser an der Innenwand des Druckrohres festbrennt Die Beseitigung einer derartigen Betriebsstörung kann mehrere Stunden in Anspruch nehmen.
Beiden bekannten, oben beschriebenen Verfahren ist gemeinsam, daß die wärme von außen dem Isolationsmantel zugeführt wird.
Demzufolge setzt sich der Vernetzungsvorgang innerhalb des Mantels radial von außen nach innen fort. Der metallische elektrische Leiter, der zudem auch ein guter Wärmeleiter ist, bildet eine ausgeprägte Wärmesenke. Er wirkt somit wie ein Kühlmeidum, so daß eine Vernetzung des unmittelbar an den Leiter angrenzenden. Materials erst stattfinden kann, wenn dieser die Vernetzungstemperatur erreicht bat. Wegen der großen thermischen Zeitkonstante des Leiters benötigt der Erwärmvorgang relativ viel Zeit. Aus diesem Grunds darf der ummantelte Strang beim Durchlaufen einer Heizzons innerhalb des Druckrohres eine bestimmte Vorschubgeschwindigkeit nicht überschreiten.
Aus dem oben erwähnten Grunde ist verständlich, weshalb in vielen Fällen die Vernetzung im äußeren Bereich eines Mantels vollkommener ist als innen. Indessen findet der Hauptteil der elektrischen und thermischen Beanspruchung eines Isolationso mantels im unmittelbar an den Leiter angrenzenden Bereich der Isolierung statt. Die elektrische Feldstärke ist in tunnittelbarer Näfile des Leiters am größten, und die Erwärmung bei I3olast'mg bzw. Uberlastun des elektrischen Leiters ist ulinittelbar in der Nähe des Leiters am größten.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur kontinuierlichen Vernetzung von Polyethylen, Kautschuk oder dergleichen als Isoliermaterial für elektrische Leiter anzugeben, das eine Erhöhung der Produktionsgeschwindigkeit zuläßt und eine günstigere Vernetzung ermöglicht, Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem Isoliermaterial die Wärme zum Vernetzung im wesentlichen über den Leiter zugeführt wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dient nunmehr der Leiter als Wärmequelle, in dem z.B gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung durch Induktion Wirbelströme erzeugt werden, die zu einer Erwärmung des Leiters führen. Dadurch schreitet die Vernetzung von der Oberfläcne des Leiters in Richtung Oberfläche des Isolationsmantels, so daß, falls überhaupt, Ungleichmäßigkeiten in radialer Richtung entstehen, die Vernetzung in der Nachbarschaft des Leiters am vollkommensten ist, um der dort größten thermischen und elektrischen Belastung gerecht zu werden.
Der gute thermische Kontalct zwischen Leiter und Isolationsmantel sowie die Tatsache, daß der Leiter indiçtiv nahezu beliebig schnell auf die erforderliche Temperatur erwärmt werden kann, ermöglicht eine Vernetzung innerhalb kürzester Zeit.Dadurch kann eine hohe Produktionsgeschwindigkeit erzielt werden.
Zur Erhöhung der Produktionsgeschwindigkeit ist im Zusammenhang mit bekannten Vernetzungsverfahren bereits bekanntgewordeß den elektrischen Leiter, bevor er in die Extrudier-Vorrichtung eintritt, vorzuwärmen. Naturgemäß kann das erfindungsgeniäße Verfahren auch zur Vorwärmung bei bekannten Verfahren eingesetzt werden, wobei die Erwärmung des Leiters im Druckrohr stattfindet. In diesem Fall ist nicht unbedingt erforderlich, den Leiter auf eine Temperatur oberhalb der Vernetzungstemperatur zu bringen.
Alternativ kann gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, daß der Leiter vor oder während des Aufpressens des Isoliermaterials erwärmt wird. Dadurch braucht nur ein Teil der Wärmeenergie dem Leiter auf elektromagnetischem Wege zugeführt zu werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren benötigt ebenfalls eine Druckgasatmosphäre, um eine Blasenbildung in der Isolation zu unterdrücken. In diesem Zusammenhang sieht eine weitere Ausgestaltung der Erfindung vor, daß das Druckgas auf einer Temperatur oberhalb der Vernetzungstemperatur erwärmt wird. Die Erwärmung des Gases, das beispielsweise Stickstoff sein kann, auf eine Temperatur oberhalb der Vernetzungstemperatur hat den Vorteil, daß dadurch eine ideale thermische Isolation entsteht, die dem Abfluß der Wärme aus der Isolation entgegenwirkt.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geht aus von einem hinter einer Extrudiervorrichtung angeordneten Drtickhr, durch das hindurch der Leiter mit Isoliermantel geführt werden und einer Wärmequelle zur Erwärmung des Isoliermantels. Sie ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Induktionsspule innerhalb des Druckrohres Leiter und Mantel umgibt. Wahlweise kann die Induktionsspule einen Kern aus Blechlamellen haben oder als Luftspule ausgeftnrt sein.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung vereinigen alle Vorteile einer trockenen Vernetzung und ermöglichen darüber hinaus eine höhere Produktionsgeschwindigkeit bei vergleichbarer Aalagenlänge, Da das Druckrohr verhältnismdßig kalt bleibt, ist auch die Gefahr eines Festbrennens der Isolierung am Druckrohr vermieden.
Ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung nach der Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher beschrieben.
Die einzige Figur zeigt schematisch eine Anlage zum Vernetzen des Isoliermantels eines elektrischen Leiters.
Ein Extrudiervorrichtung 10 wird ein metallischer Leiterstrang 11 in Richtung des Pfeils 12 zugeführt. In der Extrudieloorrichtung wird der Leiter 11 beispielsweise mit vernetzbarem Polyethylen umpreßt. Der umnantelte Strang 13 tritt an der Ausgangsseite der Extrudiervorrichtung in ein Druckrohr 14 ain, das in eine Heizzone 15 und eine Kühlzone 16 unterteilt ist. Über einen Anschluß 17 wird der Druckrohr 14 Stickstoff unter einem Druck von 6 bis 10 bar und einer Temperatur von 180 bis 30000 zugeführt. Die somit entstehende Stickstoffatmosphäre ist mit 18 bezeichnet.
Innerhalb von im Durchmesser vergrößerten Abschnitten 19, 20 des Druckrohres 14 in der Heizzone 15 sind Induktionsspulen 21 bzw. 22 angeordnet, die den Strang 13 zylindrisch umgeben.
Die Spulen 21, 22 sind über Leitungen 23 bzw. 24 an einen Mittelfrequenzgenerator 25 angeschlossene Die Spulen 21, 22 können Luftspulen sein oder einen lamellierten Eisenkern oder dergleichen besitzen0 Beim Durchgang durch die Spulen 21, 22 wird der Leiter 11 innehalb des' Strangs 13 axlf eine Temperatur oberhalb der Vernetzungstemperatur erwärmt, um innerhalb raschester Zeit die Vernetzung des Polyethylens durchzuführen. Der Leiter 11 kann vorgewärmt sein, um die Aufheizung in noch kürzerer Zeit durchführen zu können. Die erhöhte Temperatur der Stick stoffatmosphäre 18 bildet eine gute Wärmeisolation zur Verringerung von Wärmeverlusten.
L e e r s e i t e

Claims

A n s p r ü c h e : 1. Verfahren zur kontinuierlichen Vernctzung von Polyethylen, Kautschuk oder dergleichen als Isoliermaterial für eleks tische Leiters bei dem der Leiter mit dem aufgepreßten Isoliermaterial in einer Vernetzungsstrecke durch eine unter Druck stehende Gasatmosphäre bewegt und auf Vernetzungstemperatur gebracht wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß dem Isoliermaterial die Wärme zum Vernetzen im wesentlichen über den Leiter zugeführt wird 2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Leiter zumindest über einen Abschnitt der Vernetzungs.

strecke induktiv oberhalb der Vernetzungstemperatur erwärmt wird.

30 Verfahren nach anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter vor oder während des AuSpressens des Isoliermaterials erwärmt wird.

k0 Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, , dadurch gekennzeichnet, daß das Druckgas auf einer Temperatur oberhalb der Vernetzungstemperatur erwärmt wird0 5 Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der hinter einer Extrudiert vorrichtung ein Druckrohr angeordnet ist , durch das hindurch der Leiter mit dem Isoliermaterial geführt werden und eine Wärmequelle den Isoliermantel erwärmt, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Induktionsspule (21, 22) innerhalb des Druckrohrs (14) Leiter (11) und Mantel tungibt.