DE3034427A1

DE3034427A1 - Verfahren zur herstellung mineralisch isolierter elektrokabel

Info

Publication number: DE3034427A1
Application number: DE19803034427
Authority: DE
Inventors: Russel Harry Island'Brow St. Helens Merseyside Key
Original assignee: Associated Electrical Industries Ltd
Current assignee: Associated Electrical Industries Ltd
Priority date: 1979-09-19
Filing date: 1980-09-12
Publication date: 1981-04-09
Also published as: ZA805242B; FR2466087B1; FR2466087A1; AU6247580A; AU533256B2

Description

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Associated Electrical Industries Limited, London,England

Verfahren zur Herstellung mineralisch isolierter Elektrokabel

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung mineralisch isolierter Elektrokabel.

Die Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren zur Herstellung solcher Kabel, bei denen ein oder mehrere Leiter für elektrischen Strom in einem rohrförmigen Mantel eingeschlossen sind und von dem Mantel durch verdichtetes pulverförmiges Isoliermaterial, in dem sie eingebettet sind, isoliert sind. Der Ausdruck "mineralisch isolierte Kabel" soll so verstanden werden, daß er zusätzlich zu Drahtkabeln zur Leitung von elektrischem Strom und für allgemeine Zwecke, auch Kabel der oben beschriebenen Ausführung, die für andere Zwecke verwendet werden, einschließt, z.B. Heizkabel, Thermopaarkabel (beispielsweise The-rmoelementekabel) und Heizelemente für elektrische Kocher.

Es wurde vorgeschlagen, mineralisch isolierte Kabel in einem Verfahren mit kontinuierlich aufeinanderfolgenden Schritten herzustellen ( nachstehend als Verfahren der bezeichneten Art angegeben), bei dem der Mantel kontinuierlich aus dem nachgiebigen Metallstreifen, z.B. aus Kupfer oder aus Aluminium hergestellt wird, bei dem der Streifen veranlaßt wird, sich durch eine Rohrfertigungseinrichtung zu bewegen, die Einrichtungen hat, die den Streifen rohrförmig biegt und NahtSchweißeinrichtungen besitzt, welche die aneinanderstoßenden Kanten der gebogenen Streifen zusammenschweißen, bei dem gleichzeitig ein oder mehrere Leiterdrähte durch die Rohrfertigungseinrichtung in den Mantel

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eingeführt werden und bei dem fortlaufend pulverisiertes Isoliermaterial, wie Magnesiumoxid, in den Mantel eingefüllt, bei dem anschließend die so erhaltene Zusammenstellung der einzelnen Komponenten durch eine Reihe querschnittsvermindernder Einrichtungen geführt wird, um das pulverförmige Isoliermaterial zu verdichten und den Mantel auf den ge wünschten Außendurchmesser des Kabels zu bringen, und bei dem jedem Schrumpf ungsschritt ein Ausglühen und Löschen oder Abkühlen folgt. Die Teile des Kabels und das zusammengestellte Kabel wird mit Hilfe einer geeigneten Vorrichtung z.B. mit Hilfe einer sich drehenden Trommel, auf die das fertiggestellte Kabel gewickelt wird, durch die Rohrfertigungs einrichtung, die Schrumpf-, Ausglüh- und Abkühlungssysteme gezogen.

Um diesen Prozess auszuführen, kann die Rohrfertigungseinrichtung entweder vertikal oder horizontal angeordnet werden, d.h. der Metallstreifen bzw. das Rohr und der Draht oder die Drähte werden so angeordnet, daß sie während des Arbeitsganges der Mantelherstellung und der Einführung des oder der Drähte und des Isolierpulvers in den Mantel entweder vertikal nach unten oder horizontal verlaufen. Bei solchen Anordnungen wird im folgenden von "vertikalem Verfahren" bzw."horizontalem Verfahren" gesprochen. Beim vertikalen Verfahren werden daher die ersten Schrumpfungs- und Ausglühschritte während des Weges, den die zusammengestellten Teile nach unten zurücklegen, durchgeführt; die erste Schrumpfungseinrichtung wird unmittelbar unterhalb der Rohrfertigungseinrichtung angeordnet, aber danach kann die Zusammenstellung der Teile fortlaufend um einen Winkel von 90° gedreht werden, der verbleibende Teil der Schrumpfungs-,Aufheiz- und Abkühlschritte wird dann zweckdienlich während der Horizontalbewegung ausgeführt.

Bei dem bekannten Verfahren wird Isolierpulver direkt in den gebogenen Metallstreifen, bevor er geschlossen ist, eingefüllt, oder im Falle des vertikalen Verfahrens kann es durch ein Füllrohr eingefüllt werden, das in das

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den Mantel "bildende Band/ Rohr - geführt wird, wobei der Auslaß dieses Einfüllrohres jenseits des Punktes liegt, wo das Verschweißen ausgeführt wird; in letztem Fall können der Draht oder die Drähte in das Pulvereinfüllrohr eingeführt werden.

Ein Problem, das bei Ausführung des beschriebenen Verfahrens auftritt, ist die Beibehaltung der ursprünglichen Lage des Leiterdrahtes oder -drähte im fertigen Kabel. Der Draht oder die Drähte können zunächst in gewünschter radialer Lage oder Lagen in den Mantel eingebracht werden, indem sie durch ein Führungsrohr oder Führungsrohre und/oder ein oder mehrere Abstandshalter in den Mantel eingeführt werden, aber während der nachfolgenden Mantelschrumpfung und Isolierpulververdichtung wird eine nach innen gerichtete Kraft auf den Draht oder die Drähte ausgeübt, welche häufig die Lage derselben verändert, insbesondere können diese - wenn zwei oder mehr Drähte vorhanden sind - unerwünscht nahe zusammengedrängt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zu schaffen, die den Leiterdraht oder die Leiterdrähte im Mantel eines mineralisch isolierten Kabels während der gesamten Herstellung des Kabels in einer "bestimmten Lage halten.

Die Aufgabe wird durch den kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.

Nach der Erfindung wird bei einem Verfahren der angegebenen Art zur Herstellung mineralisch isolierter Elektrokabel jeder Leiterdraht, bevor er in die Vorfertigungseinrichtung eintritt, durch eine Drahtziehdüse gezogen, deren Öffnung im Durchmesser kleiner ist als der anfängliche Durchmesser des Drahtes; die Ziehdüse ist dabei axial ausgerichtet nach der Bewegungsrichtung des Drahtes durch die Rohrfertigungseinrichtung und durch mindestens die erste Schrumpfungs- und Ausglüheinrichtung und ist so

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angeordnet, daß der Draht, wenn er durch die Ziehdüse gelangt, in der endgültigen radialen Lage zum Kabelmantel und, wenn zwei oder mehr Drähte vorhanden sind, in. Beziehung zu dem anderen Draht oder Drähten liegt.

Zusammenfassend sei gesagt, daß durch die Erfindung ein kontinuierliches Verfahren mit folgenden aufeinanderfolgenden Schritten geschaffen wird, welches das Formen des Kabelmantels einschließt, in welchem Metallbänder eine Rohrfertigungseinrichtung passieren, während gleichzeitig ein oder mehrere Leiterdrähte und Isolierpulver in den vorge formten Mantel eingeführt werden; die zusammengeführten Komponenten gelangen dann durch eine Reihe von querschnittvermindernden Einrichtungen und Ausglüheinrichtungen; jeder Leiterdraht wird -bevor er in die Rohrfertigungseinrichtung und den Kabelmantel eintritt- durch ein Drahtziehwerk, beispielsweise eine Ziehdüse, gezogen, wobei die Drähte in die gewünschten radialen Lagen im Kabelmantel gebracht werden und davor geschützt werden, daß sie beim Verdichten des Isolierpulvers während des ersten Schrumpfungsschrittes gegeneinander gepreßt werden.

Wenn zwei oder mehr Drähte in den Kabelmantel eingeführt werden, werden die Ziehdüsen, durch welche die betreffenden Drähte gelangen, vorzugsweise in einem einzigen Ziehwerkzeugblock vereint, um den passenden Abstand zueinander und die genaue Lage der Drähte zueinander sicherzustellen.

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Da der Querschnitt jedes Drahtes beim Ziehen durch die Düse verringert wird, erzeugt die Kraft, die nötig ist, um den Draht durch die Düse zu ziehen, Zugspannung im Draht, deren Größe vom Grad der Querschnittminderung des Drahtes, welche die Düse zustandebringt, abhängig ist: Normalerweise genügt eine geringe Schrumpfung, z.B. von 1,096 bis 1,596 des anfänglichen Durchmessers des Drahtes. Der Draht bleibt vom Ausgang der Düse an auf seiner ganzen Länge unter Spannung, durch die Rohrfertigungseinrichtung hindurch und durch die Reihe der Kabelschrumpfungs-, Ausglüh- und Lösch- oder Abkühleinrichtungen bis hin zu den Einrichtungen, welche die Kabelkomponenten und deren Zusammenstellung durch das System ziehen.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, daß diese Spannung den Draht befähigt, seine anfängliche Lage wirklich beizubehalten inbezug auf den Kabelmantel und den vorhandenen anderen Draht oder die Drähte, wie sie durch die Lage der Düse oder Düsen festgelegt ist. Demzufolge wird die Spannung in den Drähten, wenn zwei oder mehr Drähte in das Kabel eingeführt wurden, verhindern, daß diese beim Verdichten des Isolierpulvers im ersten Schrumpfungsschritt gegeneinander gepreßt werden. Weiterhin wird die Spannung in den Drähten bei einem horizontalen Verfahren verhindern, daß diese unter dem Einfluß der Schwerkraft auf die Mantelsohle fallen.

Das Einbringen des Drahtes oder der Drähte durch die Düse oder Düsen in die anfängliche Lage und die Beibehaltung dieser Lage durch die Einwirkung der Spannung, wie vorher beschrieben, hat zur Folge, daß nur kleine oder gar keine zusätzlichen Führungsmittel benötigt werden, um die richtige Lage des Drahtes oder der Drähte im fertigen Kabel zu garantieren. Werden dagegen Führungsrohre und/oder Abstandshalter gewünscht, so können diese verwendet werden.

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Ein weiterer, mit der Erfindung erzielter Vorteil besteht darin, daß durch die Anwendung der Drahtziehdüsen der Draht geradegerichtet wird, daß Bögen , die durch vorangegangenes Aufwickeln auf einer Rolle vorhanden waren, beseitigt werden, weil der Querschnitt des Drahtes beim Ziehen durch die Düse verringert wird, und daß auch Oberflächenbeschädigungen des Drahtes entfernt werden.

In Übereinstimmung mit dem üblichen Drahtziehverfahren wird in der Düse oder den Düsen ein Schmiermittel verwendet: Jedes Schmiermittel, das an der Drahtoberfläche haftet, kann die elektrischen Eigenschaften des Kabels beeinflussen, weshalb es, bevor der Draht in die Rohrfertigungseinrichtung eintritt, entfernt werden muß. Daher wird Jeder Draht, unmittelbar nachdem er die Düse verläßt, durch Reinigungseinrichtungen geführt, z.B. ein Paar Filzkissen, die mit einem geeigneten Lösungsmittel für das Schmiermittel getränkt sind.

Eine Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung zur Herstellung mineralisch isolierter Kabel mit zwei Leiterdrähten wird nachstehend anhand der Zeichnungen beispielshalber beschrieben. Dabei zeigen:

F i g . 1 in Seitenansicht einen Teil der Vorrichtung zur Herstellung des Kabels zusammen mit Metallkomponenten des Kabels;

F i g . 2 einen Querschnitt durch die Ziehdüsenanordnung, wie sie in der Anlage der Fig. 1 angewendet sind;

F i g . 3 einen Schnitt durch die Ziehdüsenanordnung und die Drähte.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung oder Anlage enthält eine vertikal angeordnete Rohrfertigungseinrichtung, eine Reihe von rohrformenden Rollen 1 und eine Argon-Li.chtbogen-Schweißanlage 2, einen Trichter 3, ein Einfüll-

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rohr 4, um das IsolierpulV'er in den Mantel einzufüllen, die vertikal unterhalb der Rohrfertigungseinrichtung angeordnet ist, eine Reihe von Reduzierrollen 5, beispielsweise Preßrollen zur Durchführung des ersten Schrittes bei der Querschnittsverminderung und einen Ausglühofen Ein Ziehwerkzeugblock 7, in dem zwei Drahtziehdüsen 8 befestigt sind, befindet sich in vertikaler Richtung über der Rohrfertigungseinrichtung und ein Paar mit Lösungs mittel imprägnierte Filzkissen 9 werden unmittelbar unter dem Ziehdüsenblock bereitgehalten. Der verbleibende Teil der Vorrichtung, der in der Zeichnung nicht dargestellt ist, enthält ein Abkühlbad, das unterhalb des Ausglüh ofens 6 angeordnet ist, zwei oder drei weitere Teileinrichtungen einer querschnittvermindernden Einrichtung, einen Ausglühofen und ein Kühlbad, die horizontal angeordnet sind, und eine rotierende Trommel, mit deren Hilfe die Kabelteile und die Anordnung durch die Einrichtung gezogen wird und auf der das fertige Kabel aufgewickelt wird.

Der Ziehwerkzeugblock 7, im Detail in Fig. 2 und dargestellt, weist zwei Düsen 8 auf, die nebeneinander so angeordnet sind, daß die Drähte 10, nachdem sie bei Verringerung ihres Querschnitts durch diese hindurchgegangen sind, im geforderten Abstand voneinander entfernt sind, entsprechend der gewünschten endgültigen Lage im fertigen Kabel.

Wenn die in Fig. 1 dargestellte Anordnung in Betrieb ist, wird ein Metallband 11, das zweckmäßigerweise aus Kupfer besteht, durch die Rohrfertigungseinrichtung geführt, um daraus den Kabelmantel 12 zu formen; zur selben Zeit wird das Isolierpulver durch das Einfüllrohr 4 in den Mantel eingebracht, das sich im Mantel bis zu einem Punkt unterhalb des Schweißkopfes 2 erstreckt und die beiden

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Leiterdrähte 10 ( von denen nur einer in Fig. 1 sichtbar ist, der andere liegt unter dem dargestellten) werden in vertikaler Richtung durch die Düsen 8 gezogen, und zwar zwischen den Filzkissen 9 hindurch und dann in den Mantel hineingezogen: Die Drähte können so angeordnet werden, daß sie entweder innerhalb oder außerhalb des Pulverlieferrohres verlaufen, und sie werden, wenn es gewünscht ist, durch einzelne Führungsrollen geführt (nicht dargestellt). Die zu einer Anordnung zusammengeführten Teile gehen dann durch die Preßrollen 5 hindurch, mit deren Hilfe der Manteldurchmesser reduziert und das Pulver verdichtet wird, wobei die Drähte in der Lage relativ zueinander verbleiben, in die sie durch die Ziehdüsen gebracht wurden, und sie gelangen dann , so wie es oben beschrieben ist, durch den Ausglühofen 6 und den verbleibenden Teil des querschnittsvermindernden Systems.

In einem speziellen Beispiel für das anhand der Zeichnungen oben beschriebene. Verfahren, wurde Kupferdraht von zunächst 3,95 mm Durchmesser auf 3,90 mm Durchmesser durch Ziehdüsen ausgezogen, wobei die Spannung, die sich in den Drähten befand aufgrund der Ziehkraft etwa 100 kg, betrug, um diese Querschnittsverminderung zu erreichen. Die Drähte sind, wenn sie die Düse verlassen, 1,9 mm voneinander entfernt. Die Filzkissen sind mit Tetrachlormethan imprägniert, um ein kohlenstoffhaltiges Schmiermittel von der Oberfläche der Drähte zu entfernen. Als Isolierpulver wurde Magnesiumoxid verwendet. Der Mantel von anfänglich 20 mm Durchmesser wird aus Kupferband einer Breite von 65 mm geformt. Der endgültige Außendurchmesser des Kabels ist nach Verlassen der querschnittsvermindernden Abschnitte 5,7 mm. Anfänglich ist die Geschwindigkeit der einzelnen Teile oder Komponenten

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und der zusammengeführten Teile des Kabels durch die Fertigungsanlage 2 m/Minute und sie wird nach jeder Querschnittsverminderung erhöht; dem Trichter 3 wird Magnesiumoxidpulver in einer Menge von 0,99 kg/min zugeführt.

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Lee

Claims

Reichel u. Reichel
6 Frankfuri a. M. 1

Parksiraße 13 9722

Associated Electrical Industries Limited, London,England

IJ Verfahren zur Herstellung mineralisch isolierter Elektrokabel,

dadurch gekennzeichnet, daß ein Kabelmantel aus einem nachgiebigen Metallband hergestellt wird, indem das Band veranlaßt wird, sich durch eine Rohrfertigungsanlage zu bewegen, die eine Einrichtung aufweist, welche den Streifen in Rohrform biegt, und Einrichtungen hat zur Nahtschweißung der aneinanderstoßenden Kanten der gebogenen Streifen, daß gleichzeitig ein oder mehrere Leiterdrähte in die Rohrfertigungseinrichtung und den geformten Mantel eingeführt werden, daß laufend pulverisiertes Isoliermaterial in den Mantel eingegeben wird, daß dann die zusammengeführten Komponenten durch eine Reihe von querschnittvermindernden Einrichtungen geführt werden, welche das Isolierpulver verdichten und den Durchmesser des Mantels verringern, daß auf jeden querschnittvermindernden Schritt ein Ausglühen und Abkühlen folgt, daß jeder Leiterdraht, bevor er in die Rohrfertigungseinrichtung eintritt, unter Spannung ein Drahtziehwerkzeug, beispielsweise eine Ziehdüse durchläuft, deren öffnung kleiner ist als der anfängliche Durchmesser des Drahtes, deren Ziehdüsen axial mit der Bewegungsrichtung des Drahtes durch die Rohrfertigungseinrichtung und zumindest durch die erste querschnittver mindernde Schrumpfungs- und Ausglüheinrichtung ausgerichtet ist, und daß das Ziehwerkzeug so angeordnet ist, daß der Draht, wenn er dasselbe durchläuft,in der gewünschten radialen Lage zum Kabelmantel und wenn zwei oder mehr Drähte vorhanden sind, auch in bezug auf den anderen Draht oder Drähte gebracht wird.

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2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem zwei oder mehr Drähte in den Kabelmantel eingeführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Ziehdüsen, durch welche die betreffenden Drähte hindurchgehen, in einem Block vereinigt sind, und zwar passend voneinander getrennt, um die genaue Lage der Drähte zueinander sicherzustellen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Ziehdüsenöffnung, durch welche jeder Draht hindurchgeführt wird, so gewählt wird, daß der Grad der Querschnittsverminderung des Drahtes, den er beim Durchlaufen durch die Ziehdüse erfährt, 1,0% bis 1,5% des anfänglichen Durchmessers des Drahtes beträgt.

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