DE2934851C2 - Verfahren zum Einführen eines Kabels in eine Vulkanisationskammer und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einführen eines aus einem Extruder heraustretenden und in diesem mit einer Halbleiter-, Isolations- oder Martelschicht aus vernetzbarem Kunststoff oder Kautschuk versehenen Kabels in eine vom Extruder einen Abstand aufweisende Vulkanisationskammer, in welcher die Schicht unter Einwirkung eines wärmeübertragenden Strömungsmittels bzw. durch Wärmestrahlung unter Verwendung eines Gasdruckpolsters vernetzt wird, wobei der aus der Eingangsöffnung der Vulkanisationskammer herausströmende Anteil des Strömungsmittels in ein der Vulkanisationskarnmer vorgeschaltetes Dichtungsrohr eingeleitet und darin aufgenommen wird, und wobei dieses Rohr mehrere axial hintereinander angeordnete, mit Durchtrittsöffnungen von variablem Durchmesser versehene ringkammerartige Dichtelemente aufweist, die zwischen sich jeweils Zwischenräume bilden, die vom aus der Vulkanisationskammer austretenden Strömungsmittel angefüllt sind, wobei die P.ingkammer jedes Dichtelementes dasselbe oder ein anderes Strömungsmittel enthält und wobei durch sämtliche Durchtrittsölfnungen hindurch eine das durchlaufende Kabel allseitig umgebende, dessen Berührung mit den Dichtelementen verhindernde Leckströmung des Strömungsmittels entsteht, dessen Druck von einem Zwischenraum zum nächsten bis zum Austrittsende des Dichtungsrohrs stufenweise abnimmt.

Ein solches Verfahren, das kontinuierlich ausgeführt wird, hat gegenüber den früher verwendeten Verfahren. bei welchen das Kabel aus dem Extruder heraus direkt in die Vulkanisationskammer eingeführt wurde, den Vorteil der besseren Kontrollmöglichkeit. Das Kabel kann nun schon beim Austritt aus dem Extruder auf seine Beschaffenheit hin kontrolliert werden, und damit können allfällige Änderungen in der Einstellung des Extruders früher vorgenommen werden. Das Problem bei der vom Extruder getrennten Vulkanisationskammer besteht nun aber darin, das Kabel kontinuierlich in diese Kammer einzuführen, ohne daß das in dieser befindliche Strömungsmittel in großen Mengen entweicht. Auf der Austrittsseite der Vulkanisationskammer bietet sich kein Problem, weil dort die Kabelummantelung vernetzt und damit widerstandsfähig ist. Die Abdichtung läßt sich daher auf einfache Weise dadurch erreichen, daß man wenigstens ein ringförmiges Dichtungselement unmittelbar vor dem Auslaß allseitig auf das durchlaufende Kabel preßt. Dieses Dichtungselement kann verschieden ausgebildet sein. Nach der DE-OS 28 45 200 sind zwei elastische scheibenförmige Dichtungsplatten mit einer zentralen Öffnung, durch welche das Kabel hindurchgeführt wird, vorhanden, welche entweder von einem mit Druckluft füllbaren Schlauch oder von eincüi elastischen Ring umgeben sind, der sich in einer Kammer befindet und mit Druckluft beaufschlagt werden kann. In jedem Fall werden die Dichtungsplatten allseitig radial komprimiert und legen sich dichtend gegen das durchlaufende Kabel an.

Was auf der Austrittsseite der Vulkanisationskammer gut ist, darf jedoch nicht auf der Eintrittsseite

angewendet werden. Dort ist nämlich das Kabel noch völlig plastisch. Eine Dichtung wie die soeben beschriebene würde daher die noch nicht vernetzte Isolation vor dem Eintritt stauen und damit zerstören. Es kommt daher nur ein völlig berührungsfreier Eintritt des Kabels in die Kammer in Frage. Man könnte zwar daran denken, die vorhin erwähnten Dichtungsplatten mit je einer größeren Öffnung auszurüsten. Diese Öffnung müßte jedoch aus Sicherheitsgründen derart groß sein, daß der sich zwischen ihr und dem Kabel ausbildende Ringspalt zu groß würde und damit sehr große Verluste an Strömungsmittel zur Folge hätte. Es ist nämlich zu berücksichtigen, daß der Nenndurchmesser des Kabels innerhalb gewisser Grenzen variieren kann. Diese Variationen sind derart groß, daß die radiale Zusammendrückba.-keit der erwähnten Dichtungsplatten für eine genaue Anpassung nicht ausreicht.

Erfindungsgeniäß ist daher eine andere Lösung vo^rgesehen, und zwar auf der Grundlage einer Labyrinthdichtung. Eine solche Dichtung beruht bekanntlich auf dem Prinzip, zahlreiche enge Durchlässe und dazwischenliegende Räume zu schaffen, in welchen sich das eintretende Strömungsmittel stufenweise entspannt, so daß der Druck am Austritt der Dichtung praktisch gleich dem Außendruck oder ihm jedenfalls wesentlich angenähert ist. Im Gegensatz zu einer solchen üblichen Dichtung mit starren Durchtrittsöffnungen sind jedoch die letzteren hier variabel, so daß Kabel von verschiedenen Nenndurchmessern behandelt werden können. Aber selbst dann wäre die entstehende Leckströmung noch zu groß. Die schon erwähnten Änderungen des Kabeldurchmessers können nämlich auch innerhalb des Dichtungsrohrs auftreten, weil der Druck und die Temperatur des aus der Vulkanisationskammer austretenden Strömungsmittels gemäß dem Prinzip der Labyrinthdichtung von der ersten bis zur letzten Ringkammer ebenfalls variieren und damit den Kabeldurchmesser beeinflussen.

Das erfindungsgemäße Verfahren der eingangs erwähnten Art sieht daher die Lösung vor, wie sie im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches I definiert ist. Die zur Durchführung dieses Verfahrens verwendete erfindungsgemäße Einrichtung ist durch die Merkmale des Anspruches 2 gekennzeichnet.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert, es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung der Einrichtung, F i g. 2A einen Längsschnitt durch das Dichtungsrohr,

F i g. 2B den Druckverlauf in den Dichtungselementen,

Fig. 2C den Druckverlauf in den Zwischenräumen zwischen den Dichtungselementen,

F i g. 3 einen Teilausschnitt aus F i g. 2A, mit einer abgeänderten Ausführungsform, und

F i g. 4 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung des Dichtungsrohrs.

F i g. 1 zeigt schematisch eine Kabelbeschichtungseinrichtung, mit einem Extruder 1, welcher einen durch ihn hindurchlaufenden Leiter 2 mit einer Schicht überzieht. Der Leiter kann auch bereits von einen oder mehreren andern Extrudern mit einer bzw. mehreren Schichten überzogen worden sein. Das beschichtete Kabel 3 tritt aus der Auslaßöffnung 4 des Extruclerkopfes 5 aus. Die soeben aufgetragene Schicht ist noch stark plastisch, und es muß dafür gesorgt werden, daß sie mögüchst berührungsfrei in die Vernetzungs- oder Vulkanisationskammer 6 gelangt, in welcher durch Einführung eines Wärmeübertragungsmediums. das durch eine Rohrleitung 7 herbeigeführt wird, die Vernetzung der aufgetragenen Schicht stattfindet.

Normalerweise schließt die Vulkanisationskammer 6

direkt an den Extruderkopf 5 an, was aber, wie erwähnt,

"' die Kontrolle über die Dimension des Extrudates verunmöglich!. Die Kammer 6 ist daher um eine Strecke χ entfernt angeordnet.

Die Trennung der Vulkanisationskammer 6 vom Extruder 1 bedingt nun den Einbau eines Dichtungsrohres 8, welches die noch plastische Schicht ohne Deformation und wenn möglich bei ührungsfrei in die Kammer 6 einführt. Gleichzeitig hat das Rohr S die Aufgabe, das zur Vernetzung verwendete Wärmeübertragungs- bzw. Druckmedium (Gas, Dampf oder Flüssigkeit) soweit wie möglich am Austritt aus der Eingangsöffnung 9, die ja wegen des eintretenden Kabels nicht dicht abgeschlossen werden kann, zu hindern.

Dieses Dichtungsrohr 8, das auf dem Prinzip der ' mehrstufigen Labyrinthdichtungen beruht, ist in Fi g. 2A in einer ersten Ausführungsform dargestellt. Es ist mittels eines Endstückes 10 an die Vulkanisationskammer 6 angeflanscht und weist hohle Dichtungselemente 11 auf, von denen jedes einen elastischen Teil ' aufweist. Einzelheiten werden im Zusammenhang mit Fig. 4 beschrieben. Jedes Dichtungselement 11 bildet eine Ringkammer 12. Die Kammern 12 sind in Abständen voneinander angeordnet, so daß Zwischenräume 13 entstehen. Zweigleitungen 14 verbinden jede Kammer 12 mit einer Hauptleitung 15, die ihrerseits an eine nicht näher bezeichnete Druckquelle 16 für das Druckmedium, beispielsweise an einen Kompressor, angeschlossen ist. Dieser liefert der. Druck, der nun gemäß Fig. 2B für jede Kammer vorbestimmt werden ' kann, wobei der Druck in der dem Eintritt zum Dichtungsrohr 8 zunächst liegenden Kammer 12 am niedrigsten ist und von einer Kammer zur andern stufenweise ansteigt. Am einfachsten wird diese Abstufung durch Druckreduzierventile 17 erreicht, von denen in jeder Zweigleitung 14 eines angeordnet und individuell einstellbar ist. Der Wert des höchsten Druckes, pm, in der letzten Kammer richtet sich nach dem Arbeitsdruck des Wärmeübertragungsmediums in der Vulkanisationskammer 6, und da sich auch die Anzahl der Ringkammern 12 nach der Länge des Rohres 8 richtet, können in F i g. 2B keine Meßwerte für den Druck p, angegeben werden. Einziges Erfordernis ist es, daß die Druckunterschiede von einer Kammer zur nächsten zweckmäßig nicht größer als ein bar sind. Ist auch der Arbeitsdruck des Wärmeübertragungsmediums bekannt und damit auch der Wert für den Druck p,... gegeben, so ergibt sich aus diesem Wert sowie aus der erwähnten maximalen Druckdifferenz die Anzahl der Dichte!err:er.!e 11 und damit die Länge des Dichtungsrohres 8, welches dann bis auf einen Abstand y an den Extruderkopf5 heranreicht.

Zu beachten ist, daß es sich hier um Staudrücke handelt; das Druckmedium in der Hauptleitung 15 und in den Zweigleitungen 14 strömt also nicht durch diese hindurch, weshalb zum Ablassen des Druckes unter Umständen noch ein Ablaßventil in der Hauptleitung 15 vorgesehen werden muß.

Die Zwischenräume 13 stehen gemäß Fig. 2A über die verschiedenen Öffnungen in der. Dichtelementen 11 mit d°r Eingangsöffnung 9 der Vulkanisationskammer 6 in Verbindung und werden daher von dort herausströmendem Wärmeübertragungsmedium angefüllt, wobei der Druck von einem Zwischenraum 13 zum nächsten

abnimmt, wie dies von Lubyrinthdichtungen her bekannt ist. Der Druckverlust ist aus F i g. 2C ersichtlich; man ersieht daraus, daß er jeweils durch einen Ringspall hindurch abnimmt. Der Höchstwert ist in diesem Falle gleich dem Arbeitsdruck des Wärmeübertragungsmediums in der Vulkanisationskammer, abzüglich allfälliger Drosselverluste beim Herausströmen aus der Eingangsöffnung 9.

Nun ist es aber gemäß Fig. 3 möglich, auch die Zwischenräume 13 unter Druck zu setzen. Hierzu wird eine Druckleitung 18 vorgesehen, die an eine Druckquelle 19 angeschlossen ist, und von welcher Zweigleitungen 20 zu den einzelnen Zwischenräumen führen. In den Zweigleitungen 20 sind ebenfalls Druckreduzierventile 21 bzw. Mengenregler vorgesehen. Theoretisch wäre es denkbar, daß die Zwischenräume 13 mit demselben Medium wie die Kammern Ί2 beaufschlagt werden, so daß dann die Zweigleitungen 20 ebenfalls an die Hauptleitung 15 angeschlossen werden könnten. Praktisch ist dies jedoch kaum der Fall, da es zweckmäßiger ist, für die Kammern 12 ein Gas und für die Zwischenräume 13 eine Flüssigkeit vorzusehen; diese kann mit Vorteil eine Schmierwirkung ausüben oder mii Zusätzen für diesen Zweck versehen sein, so daß bei einer allfälligen Berührung des Kabels 3 mit den Kammern 12 die entstehende Reibung so gering wie nur möglich bleibt.

Durch die Einströmung eines Druckmediums in die Zwischenräume 13 hat man es in der Hand, den Austritt von Wärmeübertragungsmedium aus der Eintrittsöffnung 9 der Vulkanisationskammer 6 weitgehend oder sogar vollständig zu unterbinden. Was noch aus der Eingangsseite des Dichtungsrohrs 8 durch den äußersten Ringspalt ins Freie strömt, ist dann praktisch nur noch das genannte Sperrmedium. Ist es eine Flüssigkeil, können Mittel zum Auffangen und Rückführen zur Druckquelle 19 vorgesehen sein.

Wie das Dichtungsrohr 8 beispielsweise ausgeführt sein kann, zeigt Fig.4. jedes Dichtelemeni 11 besteht aus einer Scheibe 22 mit einer zentralen Bohrung 23. Die Scheibe 22 sitzt in der Nut eines aus elastischem Material bestehenden spulenförmigen Ringes 24, der im Querschnitt im wesentlichen U-förmig ist, wie dies aus Fig. 2A ersichtlich ist. Die spulenförmigen Ringe 24 bestehen aus gummielastischem Material, beispielsweise aus Silikonkautschuk, der auch noch die Eigenschaft hat, Dauerbetriebstemperaturen bis zu 180° auszuhalten. Da der Innendurchmesser der Scheibe 22 wesentlich größer ist als der Innendurchmesser des Ringes 24 bzw. dessen Öffnung 25 (Fig. 2A), bildet sich dazwischen die ringförmige Kammer 12. Die Scheiben 22 weisen an ihrem Umfang je eine Bohrung 26 für den Anschluß der Zweigleitungen i4 auf. Sämtliche Scheiben 22 und spulenförmigen Ringe sind mit axial durchlaufenden Bohrungen 27 versehen. Durch diese hindurch werden Bolzen 28 gesteckt, die dann in den Endflansch 10 eingeschraubt werden. Hierbei wird abwechselnd je eine Scheibe 22 mit Ring 24 und dann wieder eine Scheibe 22 ohne diesen Ring angeordnet; die letzteren bilden dann gemäß F i g. 2A die Zwischenräume 13. t

Um in den Dichtelementen 11 eine möglichst hohe Elastizität bei geringen Deformationskräften zu erhalten, ist es erforderlich, uie Wandstärke der elastischen Ringe 24 möglichst klein zu halten. Dies ist nur möglich, wenn die auf sie einwirkenden seitlichen Auslenkkräfte, r welche durch die Druckunterschiede der beidseitig von jedem Dichlelement 11 liegenden Zwischenräume 13 hervorgerufen werden, möglichst klein sind, d. h. höchstens den erwähnten Wert von ein bar einnehmen. Die Abstufung der Drücke p\ bis p„, in den Ringkammern 12 sollte mit Vorteil linear gewählt werden, um die Dichtelemente 11 möglichst gleich zu beanspruchen. Durch die öffnungen 25 hindurch entsteht nun eine gewollte Leckströmung, welche ihrerseits in den Zwischenräumen 13 einen von den Drucken in den Kammern 12 abhängigen Druck aufbaut. Diese Leckströmung, welche durch die Drücke in den Kammern 12 steuerbar ist, bildet zwischen dem Kabel 3 und den Dichtelementen 11 einen geringen Spalt, wodurch eine > mechanische Reibung des Kabels an den Elementen 11 weitgehend verhindert wird. Bei Durchmesseränderungen im Kabei 4 treten Druckänderungen in den Zwischenräumen 13 auf. Die sich durch ihr hohes Formänderungsvermögen auszeichnenden Dichtelemente 11 passen sich durch die auf sie einwirkenden Kräfte den neuen Verhältnissen bis zur Gleichgewichtslage an. Die damit verbundene Zunahme des Leckverlustes ist in der Rege! unwesentlich und erfordert nur in den wenigsten Fällen eine Druckkorrektur in den Kammern 12. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß sich mit den gleichen Dichtungselementen Kabel mit bis zu 8 mm und mehr Unterschied im Durchmesser einwandfrei durch das Dichtungsrohr 8 hindurchführen lassen.

Die Vorteile, die mit den dargestellten Verfahren bzw. der Einrichtung erzielt werden, sind zahlreich. Durch die Verwendung des aus mehreren, speziell gestalteten Dichtungselementen zusammengesetzten Dichtungsrohrs 8 kann sich der Leckspalt, d. h. der ringförmige Spait zwischen dem durch das Dichtungsrohr hindurchlaufenden Kabel und dem Rand der öffnungen 25 ohne wesentliche Zunahme des Leckverlustes auf Änderungen wie Durchmesserschwankungen, Exzentrizitäten und Außermittigkeiten der Kabelachse (Abweichungen von der Kreisform des Querschnittes) einregulieren. Durch die weitgehend berührungsfreie Abdichtung treten auch keine geometrischen Deformationen an dem noch plastischem Kabel 3 auf. Die Größe des Leckspaltes ist durch den vorwählbaren Druck sowie durch die elastischen Eigenschaften der Dichtelemente 11 beeinflußbar. Schließlich ergeben sich durch die infolge der Leckströmung des Wärmeübertragungsmediums oder durch das gegebenenfalls in die Zwischenräume 13 eingeführbare Sperrmedium vor und hinter jedem Dichtelement 11 nur geringe Druckunterschiede und damit auch geringe seitliche (d. h. in axialer Richtung des Dichtungsrohres 8) wirkende Auslenkkräfte auf das betreffende Dichtungselement, welches vom Ring 24 und seiner Verankerung an der Scheibe 22 ohne weiteres aufgefangen werden können.

Ein weiteres, dem Dichtungsrohr 8 im Prinzip gleiches Rohr könnte am Austritt aus der Vulkanisationskammer 6 angewendet werden, um die vorzügliche Dichtwirkung auch dort zur Geltung kommen zu lassen; die Führung des Kabels ist an dieser Stelle wegen der bereits erfolgten Vernetzung der aufgebrachten Schicht von geringerer Bedeutung. Die Länge bzw. die Anzahl der Dichtelemente 11 in diesem Rohr muß nicht notwendigerweise gleich wie beim Rohr 8 sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Einführen eines aus einem Extruder heraustretenden und in diesem mit einer Halbleiter-, Isolations- oder Mantelschicht aus vernetzbarem Kunststoff oder Kautschuk versehenen Kabels in eine vom Extruder einen Abstand aufweisende Vulkanisationskammer, in welcher die Schicht unter Einwirkung eines wärmeübertragenden Strömungsmittels bzw. durch Wärmestrahlung unter Verwendung eines Gasdruckpolsters vernetzt wird, wobei der aus der Eingangsöffnung der Vulkanisationskammer herausströmende Anteil des Strömungsmittels bzw. durch Wärmestrahlung unter Verwendung eines Gasdruckpolsters vernetzt wird, wobei der aus der Eingangsöffnung der Vulkanisationskammer herausströmende Anteil des Strömungsmiuels in ein der Vnlkanisationskammer vorgeschaltetes Dichtungsrohr eingeleitet und darin aufgenommen wird, und wobei dieses Rohr mehrere axial hintereinander angeordnete, mit Durchtrittsöffnungen von variablem Durchmesser versehene ringkammerartige Dichtelemente aufweist, die zwischen sich jeweils Zwischenräume bilden, die vom aus der Vulkanisationskammer austretenden Strömungsmittel angefüllt sind, wobei die Ringkammer jedes Dichtelementes dasselbe oder ein anderes Strömungsmittel enthält und wobei durch samtliche Durchtrittsöffnungen hindurch eine das durchlaufende Kabel allseitig umgebende, dessen Berührung mit den Dichtelementen verhindernde Leckströmung des Strömungsmittels entsteht, dessen Druck von einem Zwischenraum zum nächsten bis zum Austiittsende des Dichtungsrohrs stufenweise abnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser jeder Durchtrittsöffnung einzeln durch eine dem Druck in dem der Öffnung jeweils vorgeschalteten Zwischenraum angepaßte Füllung des Dichtelementes auf einen Wert eingestellt wird, der dem Durchmesser des Kabels, vergrößert um die doppelte Breite des für einen berührungslosen Durchlauf des Kabels notwendigen Ringspaltes zwischen Kabel und Durchtritisöffnung, entspricht.

2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem die Schicht auf das ■< Kabel oder dessen Leiter aufbringenden Extruder und einer von diesem einen Abstand aufweisenden Vulkanisationskammer, vor deren Eingangsöffnung sich ein Dichtungsrohr befindet, in dessem Inneren mehrere ringkammerartige Dichtelemente axial ' hintereinander angeordnet sind, welche elastisch verformbar sind, Zwischenräume zwischen sich bilden und Durchtrittsöffnungen für das Kabel aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser jeder dieser Öffnungen durch Zufuhr eines ^: Strömungsmittels in das betreffende Dichtelement Ml) unabhängig von den Durchmessern der andern Offnungen veränderbar ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringkammer (12) jedes Dichtele- * mentes (11) einzeln mittels einer Zweigleitung (14) an eine von einer Druckquelle (16) gespeiste, mit je einem Druckreduzierventil (17) versehene Druckleitung (15) angeschlossen ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn- ' zeichnet, daß die Zwischenräume (13) einzeln an die gleiche Druckleitung (15) wie diejenige für die Dichtelemente (11) oder an eine andere Druckleitung (18) mit einem anderen Druckströmungsmittel angeschlossen sind, wobei in jeder einzelnen Zweigleitung (20) ein Druckreduzierventil (21) bzw. eine Pumpe angeordnet ist.