DE3903963C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Adern für elektrische Kabel, deren isolierter elektrischer Leiter aus einem massiven Profildraht besteht.

Solche Kabel sind hinlänglich bekannt ("Einführung in die Starkestromkabel-Technik", Teil 2, Typenkunde III, Jan. 1970, S. 20-27). Sie kommen in der Regel als sogenannte Niederspannungskabel zum Einsatz, wobei in der Mehrzahl der Fälle vier solcher Adern zur sogenannten Kabelseele verseilt werden. Zur Rundung dieser Seele wird auf den Verseilverband ein sogenannter Innenmantel aufgebracht, der abschließend von dem mechanisch festem Außenmantel überdeckt ist. Wegen der verhältnismäßig geringen Spannungsbeanspruchung der Isolierung solcher Kabel bzw. Adern und wegen des z. B. im Vergleich zu Hochspannungskabeln wesentlich einfacheren Kabelaufbaus, ist man bestrebt, aus Kostengründen die Fertigung der genannten Kabeltypen weiter zu rationalisieren. Während die bei der Kabelherstellung üblichen Verseilvorgänge, Bandierungsverfahren und dergleichen bei hohen Fertigungsgeschwindigkeiten durchgeführt werden können, sind Engpässe in einer Fertigungslinie noch immer die für den isolierenden Schichtenaufbau benötigten Extruder sowie zusätzliche fertigungstechnische Maßnahmen, die sich beispielsweise dadurch ergeben, daß die Isolierung vernetzt sein soll bzw. der zu isolierende Leiter einer Vorbehandlung bedarf.

Ausgehend von diesen in der Kabeltechnik bekannten Problemstellungen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu finden, den Fertigungsprozeß von insbesondere mit niedrigen Spannungen betriebenen elektrischen Kabeln weiter zu vereinfachen, die Fertigungsgeschwindigkeit der Gesamtanlage zu erhöhen, sowie die Qualität des Endproduktes zu verbessern.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß zunächst aus einem oder mehreren metallischen Strängen nach deren Aufschmelzen infolge Reibung und Druck ein der Querschnittsform der Adern entsprechender Profildraht ausgeformt und anschließend auf den durch diesen Formprozeß noch warmen Profildraht die Aderisolierung in Linie aufextrudiert wird.

Damit wird von der bisher üblichen Praxis abgewichen, die in der beschriebenen Art hergestellten Profildrähte zunächst aufzuwickeln und in dieser aufgewickelten Form einer sogenannten Aderstraße zur weiteren Verarbeitung zuzuführen. Abgesehen davon, daß durch die Erfindung zusätzliche Transportkosten und -wege entfallen, besteht keine Gefahr mehr, daß die extrudierten Profildrähte auf dem Transportwege an der Oberfläche beschädigt werden, was im weiteren zu einem Spannungsdurchschlag an der extrudierten Isolierung führen kann. Es ist aber auch verhindert, daß die Leiteroberfläche mit Schmier- oder Tränkmitteln beschmutzt wird, was im anschließenden Extrusionsvorgang bei der dort herrschenden Betriebstemperatur zu einem Vergasen des Schmier- oder Tränkmittels und damit zu einer Störung in der Isolierung führen kann.

Vorteilhaft ist es in Weiterführung der Erfindung auch, wenn die Temperatur des ausgeformten Profildrahtes vor der Extrusion des isolierenden Werkstoffes dem Eigenschaftsbild der fertigen Isolierung angepaßt wird. Dies ergibt sich aus der erfindungsgemäßen Maßnahme, daß unmittelbar nach der Herstellung des Profildrahtes dieser ohne zunächst einen Aufwickelprozeß durchlaufen und anschließend transportiert werden zu müssen, dem Extruder zur Aderisolierung zugeführt wird. Je nach dem späteren Verwendungszweck des hergestellten Kabels sowie in Abhängigkeit von den eingesetzten Werkstoffen für die Isolierung und der Art ihrer Behandlung, wird das Eigenschaftsbild der fertigen Isolierung stark unterschiedlich sein. So kann das Kunststoffmaterial der Aderisolierung je nach den gestellten Forderungen z. B. vernetzt oder auch unvernetzt sein.

Bei den heute im Betrieb befindlichen Kabeln, die etwa als sogenannte Niederspannungs-Verteilerkabel verwendet werden, ist man in neuerer Zeit dazu übergegangen, den Vernetzungsprozeß der für die Isolierung verwendeten Werkstoffe dadurch herbeizuführen, daß man das Basismaterial zunächst mit ungesättigten Silanverbindungen pfropft und nach der Ausformung die hergestellte Isolierung der Einwirkung von Feuchtigkeit aussetzt. Während man bisher hierfür die Trommel oder Spule mit dem Wickelgut, d. h. dem elektrischen Kabel, in einen dicht verschließbaren Raum eingebracht und dort dem Einfluß von Wasserdampf ausgesetzt hat, zeigt die Erfindung einen wesentlich kostengünstigeren Weg, die Vernetzung der extrudierten Isolierung herbeizuführen. Handelt es sich nämlich um Kabel mit unter dem Einfluß von Feuchtigkeit vernetzbarer Isolierung, dann wird man in Weiterführung des Erfindungsgedankens so vorgehen, daß mit der durch die Temperatur des ausgeformten Profildrahtes bewirkten Restwärme, die Vernetzungszeit der Aderisolierung gesteuert wird. Die Steuerung der Vernetzungszeit kann z. B. durch eine entsprechende Kühlung des aus dem Formwerkzeug austretenden Profildrahtes erfolgen, indem dem Profildraht soviel Restwärme entzogen wird, daß die zur Vernetzung der Aderisolierung benötigte Wärmemenge durch den Leiter selbst mit in den Extruder für die Aderisolierung eingebracht wird. Das führt nach dem Durchlaufen der isolierten Ader z. B. durch ein Wasserbad dazu, daß die Aderisolierung etwa nach Abschluß der nach Herstellung der Adern erfolgenden Verseilung bereits ausreichend vernetzt ist. Eine zusätzliche Wasser- bzw. Wasserdampflagerung in einem gesonderten Raum entfällt.

Wie angedeutet, werden nicht alle Aderisolierungen vernetzt, einige verbleiben auch unvernetzt auf dem elektrischen Leiter. In solchen Fällen ist es Vorschrift, die Leiter vor dem Einlauf in den Extruder vorzuwärmen, um das sogenannte Einfrieren der extrudierten Werkstoffe auf dem kalten Leitermaterial zu verhindern. Hierzu wird eine Leitertemperatur benötigt, die z. B. zwischen 80 und 100°C liegt. Werden nun, wie bei der Erfindung vorgesehen, die aus der Extrusionsanlage austretenden Profildrähte unmittelbar anschließend im Durchlauf mit der Isolierung versehen, dann ist es auf einfachem Wege möglich, etwa durch kurzfristiges Kühlen an der umgebenden Außenluft oder durch kurzfristiges Eintauchen in ein geeignetes Flüssigkeitsbad, die Temperatur des Profildrahtes auf die Vorwärmtemperatur des Leiters zu bringen. Die bei dem Herstellungsprozeß des Profildrahtes erzeugte Wärmemenge kann damit gleichzeitig für den weiteren Arbeitsablauf zur Herstellung der elektrischen Ader verwendet werden.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Herstellung der elektrischen Kabel kontinuierlich, nach Herstellen einer Aderlänge ist jedoch die gefüllte Kabeltrommel durch eine neue zu ersetzen. Zur Überbrückung der hierzu benötigten Rüstzeit, aber auch zur Steuerung der Zufuhr des Profildrahtes zum Extruder, der die Aderisolierung aufbringt, sieht eine Weiterbildung die Erfindung vor, daß jeweils ein Längenabschnitt der aus einem oder mehreren metallischen Strängen ausgeformten Profildrähte vor der Isolierung im Durchlauf gespeichert wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind anhand der Fig. 1 und 2 näher erläutert.

Wie die Fig. 1 zeigt wird von einem nicht dargestellten Vorrat ein metallischer Strang 1, beispielsweise aus Kupfer oder Aluminium, der aus dem Reibrad 2 und der Anpreßrolle 3 bestehenden Einrichtung zugeführt. Das Reibrad 2 weist an seiner Umfläche eine Nut 4 auf, in die die Anpreßrolle 3 mit dem umlaufenden Steg 5 hineinragt. Der in die Öffnung zwischen den Nutengrund der Nut 4 und dem Steg 5 hineingeführte Strang 1 wird so dicht in die Nut gepreßt und in Umlaufrichtung des Reibrades mitgenommen. Durch eine etwa an der der Anpreßrolle 3 gegenüberliegenden Seite befindliche Staunase 6, die in die Nut 4 hineinragt, erfolgt ein Rückstau des beim Umlauf des Reibrades 2 angelieferten Metalles, das unter dem Einfluß der längs der Strecke "Anpreßrolle 3-Staunase 6" herrschenden Reibungs- und Druckverhältnisse aufschmilzt. Durch eine nicht näher dargestellte im Werkzeug 7 befindliche Öffnung mit entsprechender Formdüse, kann das aufgeschmolzene Metall als Strang oder Profildraht 8 ausgepreßt werden. Dieser Profildraht 8 wird unmittelbar dem Extruder 9 zugeführt, der die Aderisolierung auf den Profildraht 8 aufbringt. Die so hergestellte Ader 10 wird dann der Aufwickelvorrichtung 11 zugeführt, in der die Kabeltrommel 12 zur Aufnahme einer Aderlänge angeordnet ist. Die unmittelbare Ausnutzung der Prozeßwärme durch die weiteren Arbeitsschritte läßt höhere Fertigungsgeschwindigkeiten zu, sie führt aber auch zu einer wesentlichen Rationalisierung des Arbeitsprozesses. Darüber hinaus trägt die mit dem Profildraht automatisch gelieferte Restwärme zur Verkürzung der Vernetzungszeit bei, wenn die auf den Profildraht 8 aufgebrachte Isolierung anschließend noch einem Vernetzungsprozeß unterworfen werden muß. Sie hilft aber auch in solchen Fällen die Fertigung zu vereinfachen bzw. die Qualität des Endproduktes zu verbessern, wenn auf eine Vernetzung verzichtet wird, die Kristallinität des Werkstoffes aber durch eine ungeeignete Leitertemperatur beim Extrusionsvorgang nachteilig beeinflußt werden könnte.

Mit 13 ist eine schematisch dargestellte Einrichtung bezeichnet, die sich zwischen der aus Reibrad 2, Anpreßrolle 3 und Werkzeug 7 bestehenden Anlage zum Extrudieren des Profildrahtes 8 und dem Extruder 9 befindet und dazu dient, die vom Profildraht 8 noch mitgebrachte Restwärme auf einen Wert zu bringen, der für die weiteren Arbeitsschritte optimal genutzt werden kann. Geeignet für diesen Zweck ist z. B. eine temperierbare Flüssigkeitsrinne, es können aber auch an sich bekannte Sprühdüsen verwendet werden, die Wasser oder eine andere geeignete Flüssigkeit oder ein Temperiergas auf den durchlaufenden Profildraht aufspritzen bzw. mit dem Gas beaufschlagen.

Die Extruder zum Aufbringen der Kunststoffisolierung lassen oft Fertigungsgeschwindigkeiten zu, die einen schnelleren Abzug des Profildrahtes 8 erforderlich machen. Eine Erhöhung der Abzugsgeschwindigkeit setzt aber bei dem dargestellten Herstellungsverfahren der Profildrähte auch eine Erhöhung der Materialzufuhr auf der anderen Seite voraus. Um hierbei eine Anpassung an die Leistungsfähigkeit nachgeschalteter Fertigungseinrichtungen sicherzustellen, werden nach der Fig. 2 des erfindungsgemäßen Verfahrens zwei Profilstränge 14 und 15 dem Reibrad 16 zugeführt. Dieses enthält im Gegensatz zu der Ausführung nach der Fig. 1 an seinem Umfang, entsprechend der Anzahl der Stränge, zwei umlaufende Nuten 17, wobei in jede dieser Nuten 17 die Stränge 14 und 15 mittels der Anpreßrolle 18, die entsprechend der Anzahl der Nuten Stege 19 aufweist, eingepreßt werden. Der weitere Ablauf des Herstellungsprozesses geschieht wie oben beschrieben, Staunasen 20 sorgen für einen Rückstau des in den Nuten 17 befindlichen Metalles, das in einer allen Nuten gemeinsamen Staukammer gesammelt und dann durch ein entsprechend ausgebildetes Formwerkzeug (27) nach draußen gepreßt wird. Die nach Isolierung des Leiters 21 hergestellte Ader 24 wird dann mittels der Aufwickelvorrichtung 25 auf die Kabeltrommel 26 aufgewickelt. Der Speicher 22 dient in bekannter Weise zum Ausgleich von gefertigter und benötigter Länge längs der Strecke zwischen dem Reibrad 16 und dem Extruder 23, er dient aber auch als Speicher für die Länge an Profildraht, die vom Reibrad 16 während eines Wechsels der Trommel 26 angeliefert wird.

Selbstverständlich können auch bei diesem Ausführungsbeispiel entsprechend der Fig. 2 Maßnahmen getroffen werden, die die Temperatur des vom Reibrad 16 gelieferten Profildrahtes in der einen oder anderen Richtung beeinflussen können um so vorab auf die weiteren Be- oder Verarbeitungsschritte Einfluß zu nehmen, mit dem Ziel, das Herstellungsverfahren eines elektrischen Kabels insgesamt zu vereinfachen und erhöhte Materialdurchlaufzeiten zu vermeiden. Der Automatisierungsgrad solcher Anlagen läßt sich damit weiter erhöhen.

Claims (5)

1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Adern für elektrische Kabel, deren isolierter elektrischer Leiter aus einem massiven Profildraht besteht, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst aus einem oder mehreren metallischen Strängen (1, 14, 15) nach deren Aufschmelzen infolge Reibung und Druck ein der Querschnittsform der Adern (10, 24) entsprechender Profildraht (8, 21) ausgeformt und anschließend auf den durch diesen Formprozeß noch warmen Profildraht (8, 21) die Aderisolierung in Linie aufextrudiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des ausgeformten Profildrahtes (8, 21) vor der Extrusion des isolierenden Werkstoffes dem Eigenschaftsbild der fertigen Isolierung angepaßt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der isolierte Werkstoff nach Aufpfropfen von ungesättigten Silanverbindungen auf das Basispolymer durch Feuchtigkeitseinwirkung vernetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß mit der durch die Temperatur des ausgeformten Profildrahtes (8, 21) bewirkten Restwärme die Vernetzungszeit der Aderisolierung gesteuert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit der durch die Temperatur des ausgeformten Profildrahtes (8, 21) bewirkten Restwärme die Vorwärmung des Leiters vor seiner Isolierung gesteuert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Längenabschnitt der aus einem oder mehreren metallischen Strängen ausgeformten Profildrähte (8, 21) vor der Isolierung im Durchlauf gespeichert wird.