DE2906173A1

DE2906173A1 - Continuous vulcanisation of electrical conductors insulation - by inductive heating of enveloped conductor in pressurised gas chamber

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

Abstract

The heat necessary for the reacting or vulcanising of the insulating material which is carried out continuously, as the conductor with the insulating material pressed on to it, passes through a reacting zone, is transmitted mainly via the conductor. In the reaction zone in which the polyethylene, rubber etc. is raised to the required temp., a gas atmosphere is maintained under pressure and for pref. over >=1 section of the reaction zone, the conductor is raised inductively to a temp. above that required for the reaction. By heating the conductor, the reaction process progresses from the core outwards so that any irregularities in the vulcanising do not occur in the proximity of the conductor.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Method and device for continuous

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. Crosslinking of insulating material for electrical conductors The invention relates to a process for continuous perforated crosslinking of polyethylene, Rubber or the like as an insulating material for electrical conductors, in which the Head with the pressed-on insulating material in a cross-linking path through a pressurized gas atmosphere moved and brought to crosslinking temperature will.

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.For continuous crosslinking of polyethylene or for vulcanization The use of rubber as an insulating material for wires and cables is becoming predominant two methods used alternatively. In the so-called steam crosslinking the sheathed strand into a vertical, oblique or also chain line Steam pressure pipe passed. Superheated steam is fed into the pressure pipe, which is used for the desired molecular structure change of the insulation jacket. Is steam insofar particularly suitable as during the crosslinking process on the jacket surface Condensation droplets arise as long as there is not a complete temperature equalization is made. The condensation droplets enable good thermal contact for insulation and thus rapid heating of the insulation to the crosslinking temperature. The pressure inside the pressure pipe is at least 6 bar to prevent that bubbles form in the insulation. However, it comes in more or less little Extent again and again to a diffusion of the steam into the insulation jacket with corresponding inclusions in the insulation after the crosslinking process. Such Inclusions can reduce the dielectric strength of the insulation.

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.In the other known method, inside a pressure pipe a nitrogen atmosphere is produced, the insulation being heated by thermal radiation he follows. For this purpose, the pressure pipe itself is used as a heat radiator, by being electrically heated as an electrical resistance. Has nitrogen proved to be a particularly suitable gas for the crosslinking process because it does not react with the material to be crosslinked. The heating of the insulation jacket However, on the pressure pipe as a heat source has the disadvantage that the pressure pipe on a relatively high temperature must be heated, i.e. to one Temperature which is considerably above the crosslinking temperature. Now step here the disadvantage that the insulation jacket come into contact with the pressure pipe can, causing it to burn on the inner wall of the pressure pipe The elimination such a malfunction can take several hours.

Beiden bekannten, oben beschriebenen Verfahren ist gemeinsam, daß die wärme von außen dem Isolationsmantel zugeführt wird.Both known methods described above have in common that the heat is fed from the outside of the insulation jacket.

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.As a result, the crosslinking process continues within the jacket radially from the outside to the inside. The metallic electrical conductor that also is also a good conductor of heat, forms a pronounced heat sink. So he works like a cooling avoidance, so that a networking of the immediately adjacent to the conductor. Material can only take place when it has reached the crosslinking temperature asked. Because of the large thermal time constant of the conductor, the heating process is required quite a lot of time. For this reason, the sheathed strand is allowed to pass through a heating zone within the pressure pipe a certain feed rate do not exceed.

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.For the reason mentioned above, it is understandable why in many Cases the networking in the outer area of a jacket is more perfect than inside. Meanwhile, most of the electrical and thermal stress takes place Isolationso jacket in the area of the insulation immediately adjacent to the conductor instead of. The electric field strength is in tunable Näfile des Conductor at the largest, and the heating at I3olast'mg or overloading of the electrical The head is greatest immediately near the head.

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.The invention is therefore based on the object of a method for continuous crosslinking of polyethylene, rubber or the like as an insulating material for electrical conductors to indicate an increase in production speed allows and enables a more favorable crosslinking, This object is according to the invention solved in that the insulating material the heat for crosslinking essentially is fed through the conductor.

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.In the method according to the invention, the conductor now serves as a heat source, in which, for example, according to one embodiment of the invention, induction eddy currents generated, which lead to a heating of the conductor. Thereby the Cross-linking from the surface of the conductor towards the surface of the insulation jacket, so that, if at all, irregularities arise in the radial direction, which Networking is most perfect in the neighborhood of the conductor, around the greatest there to meet thermal and electrical loads.

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.The good thermal contact between conductor and insulation jacket as well as the fact that the head indiçtiv almost as quickly as required Temperature can be heated, enables crosslinking within a very short time can a high production speed can be achieved.

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.To increase the production speed is related to known cross-linking processes already known the electrical conductor, preheat before entering the extruder. Of course it can inventive method also used for preheating in known methods heating of the conductor takes place in the pressure pipe. In this case is not absolutely necessary to set the conductor to a temperature above the crosslinking temperature bring to.

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.Alternatively, it can be provided according to one embodiment of the invention be that the conductor is heated before or during the pressing of the insulating material will. As a result, only a part of the thermal energy needs the conductor on electromagnetic Ways to be fed.

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.The method according to the invention also requires a pressurized gas atmosphere, to suppress the formation of bubbles in the insulation. In this context, looks Another embodiment of the invention provides that the compressed gas at a temperature is heated above the crosslinking temperature. The heating of the gas, for example May be nitrogen, at a temperature above the crosslinking temperature the advantage that this creates ideal thermal insulation for the drain counteracts the heat from the insulation.

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.A device for carrying out the method according to the invention goes through from a pressure tube arranged behind an extrusion device that the conductor with insulating jacket are passed through and a heat source for Heating of the insulating jacket. According to the invention, it is characterized in that at least one induction coil within the pressure pipe surrounds the conductor and jacket. The induction coil can optionally have a core made of sheet metal lamellas or as an air-core coil be executed.

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.The method according to the invention and the device according to the invention combine all the advantages of dry crosslinking and also enable them a higher production speed with a comparable length of eel layers, since the pressure pipe remains relatively cold, there is also a risk of the insulation burning on avoided on the pressure pipe.

Ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung nach der Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher beschrieben.An embodiment of a device according to the invention is described in more detail below with reference to a drawing.

Die einzige Figur zeigt schematisch eine Anlage zum Vernetzen des Isoliermantels eines elektrischen Leiters.The single figure shows schematically a system for networking the Insulating jacket of an electrical conductor.

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.An extrusion device 10 becomes a metallic conductor strand 11 fed in the direction of arrow 12. In the Extrudieloorrichtung the conductor 11 encapsulated with crosslinkable polyethylene, for example. The covered strand 13 occurs on the exit side the extruder into a pressure pipe 14 ain, which is divided into a heating zone 15 and a cooling zone 16. About a Connection 17 is the pressure pipe 14 nitrogen under a pressure of 6 to 10 bar and a temperature of 180 to 30,000. The resulting nitrogen atmosphere is denoted by 18.

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.Within sections 19, 20 of the pressure pipe which are enlarged in diameter 14 in the heating zone 15 induction coils 21 and 22 are arranged, which the strand 13 surrounded cylindrically.

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.The coils 21, 22 are connected to a medium frequency generator via lines 23 and 24, respectively 25 connected coils 21, 22 can be air-core or laminated Iron core or the like have 0 when passing through the coils 21, 22 the conductor 11 within the strand 13 axlf a temperature above the crosslinking temperature heated in order to carry out the crosslinking of the polyethylene within the shortest possible time. The conductor 11 can be preheated in order to carry out the heating in an even shorter time to be able to. The increased temperature of the stick material atmosphere 18 forms a good one Thermal insulation to reduce heat loss.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims

A n p r uc e s: 1. Process for continuous crosslinking of polyethylene, rubber or the like as an insulating material for eleks tables Conductor in which the conductor with the pressed-on insulating material in a cross-linking section moved by a pressurized gas atmosphere and at crosslinking temperature is brought that the insulating material the heat for crosslinking is essentially supplied via the conductor. 2. Process according to claim 1, d u r c h g e k e n n n z e i c h n e t that the conductor at least over a section of networking.

section is inductively heated above the crosslinking temperature.

30 Method according to claim 1 or 2, characterized in that the conductor is heated before or during the pressing out of the insulating material.

k0 method according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the compressed gas is heated to a temperature above the crosslinking temperature wird0 5 device for performing the method according to any one of claims 1 to 4, in which a pressure pipe is arranged behind an extruding device, through that the conductors with the insulating material are passed through and a heat source heats the insulating jacket, characterized in that at least an induction coil (21, 22) within the pressure pipe (14) conductor (11) and jacket tungibt.