DE4316144A1 - Verfahren und Einrichtung zur Reinigung eines gezogenen Drahtes - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zur Reinigung eines langgestreckten, unisolierten elektrischen Leiters, der vorzugsweise aus Kupfer besteht. Ein solcher elektrischer Leiter wird nach Isolierung, das heißt nach Fertigstellung, beispielsweise zum Bau von Elektromaschinen oder elektrischen Apparaten, wie beispielsweise Magnetspulen, eingesetzt. Es kann sich dabei ins­ besondere auch um ein Supraleitungskabel handeln, an das besonders hohe Anfor­ derungen gestellt werden.

Bei der Herstellung von isolierten Drähten, Drahtgeflechten oder Drahtbändern, kurz: elektrischen Leitern, ist eine Reinigung erforderlich, bevor das Isoliermaterial auf dem Leiter aufgebracht wird. Bisher nahm man eine solche Reinigung in einem Bad vor, in dem sich als Reinigungsflüssigkeit ein Fluor-Chlor-Kohlenwasserstoff (FCKW) oder ein Chlor-Kohlenwasserstoff (CKW) befand. Insbesondere wurde hierbei Freon eingesetzt. Dadurch ergaben sich keine Probleme hinsichtlich der Brennbarkeit, der Verdunstungszeit, der rückstandsfreien Verdampfung, so daß eine gute Reinigung und Beseitigung insbesondere von ölhaltigen Substanzen erzielt werden konnte.

Die besagten Reinigungssubstanzen werfen jedoch einige Probleme hinsichtlich der Umweltverträglichkeit auf. In der Bundesrepublik Deutschland dürfen zum Beispiel aus gesetzlichen Gründen freonhaltige Reinigungsmittel nicht mehr zu industriellen Reinigungsprozessen eingesetzt werden. Für die Reinigungsarbeiten an dem Leiter­ material müssen daher neue geeignete Ersatzmittel gefunden werden, die ebenfalls die Anforderungen an die Behandlung eines Leiters, insbesondere vor dem Isolier­ vorgang, erfüllen. Speziell für die Reinigung eines gezogenen Kupfer-Leiters be­ deutet dies, daß ein Freon-Ersatz gefunden werden muß, der innerhalb von etwa 20 Sekunden - insbesondere im Ultraschallbad - restlos die öligen Bestandteile entfernt und der innerhalb etwa der nächsten 100 Sekunden rückstandsfrei ab­ dampft. Dieses Mittel sollte weiterhin schwer entflammbar und ungiftig sein. Wie dargelegt, sollte es bevorzugt im Ultraschallbad verwendbar sein.

Aufgabe der Erfindung ist es demnach, ein Verfahren und eine Einrichtung der ein­ gangs genannten Art anzugeben, bei denen ein elektrischer Leiter innerhalb kurzer Zeit auf umweltschonende Art in einem kontinuierlichen Prozeß fettfrei gemacht und getrocknet werden kann. Das Verfahren und die Einrichtung sollen insbeson­ dere geeignet sein für einen Kupfer-Leiter, der zum Korrosionsschutz oder zur Er­ leichterung der Verarbeitung mit Öl eingefettet sein kann. Das Verfahren und die Einrichtung sollen dabei insbesondere auch für einen Leiter in Form geflochtener Drähte oder in Form eines Bandes geeignet sein.

Die genannte Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Leiter durch eine wäßrige Reinigungsflüssigkeit geführt wird, die umweltverträglich ist und ein gegenüber Öl hochwirksames Reinigungsmittel, bei­ spielsweise mindestens ein Tensid, enthält, daß der Leiter anschließend durch ein flüssiges Entwässerungsmittel geleitet wird, und daß der Leiter schließlich in einer Trockenstrecke getrocknet wird.

Die genannte Aufgabe wird durch eine Einrichtung gelöst, die erfindungsgemäß ge­ kennzeichnet ist

• a) durch ein Reinigungsgefäß zur Aufnahme einer wäßrigen Reinigungsflüssigkeit, die umweltverträglich ist und ein gegenüber Öl hochwirksames Reinigungsmit­ tel, beispielsweise mindestens ein Tensid, enthält, mit einer Einlaß- und einer Auslaßöffnung für den Leiter,
• b) durch ein dem Reinigungsgefäß nachgeordnetes Entwässerungsgefäß zur Auf­ nahme eines flüssigen Entwässerungsmittels und
• c) durch eine Trockenstrecke, in der das auf dem Leiter verbliebene Entwässerungs­ mittel entfernbar ist.

Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Von besonderer Bedeutung ist die Verwendung der wäßrigen Reinigungsflüssigkeit. Es sollte sich um einen flüssigen Neutralreiniger handeln, der frei ist von Alkalien, Säuren oder Lösungsmitteln. Auf dem Markt sind hierfür geeignete Zweikompo­ nentensysteme erhältlich. Eine besonders gute Reinigungswirkung wurde mit dem unter dem Produktnamen "Castrol Product 890/501" bekannten Reiniger erreicht. Durch ein Bad mit einer solchen Substanz kann man den Leiter kontinuierlich hin­ durchziehen. Ultraschall-Beaufschlagung erhöht die Reinigungswirkung. Besonders gute Reinigungsergebnisse werden bei einer Arbeitstemperatur von 60°C bis 80°C und einer Einsatzkonzentration von 1 bis 7%, insbesondere 5%, erzielt.

Von besonderer Bedeutung ist auch die Verwendung eines geeigneten flüssigen Entwässerungsmittels für die Entwässerung des gereinigten Leiters. Auch hierfür stehen auf dem Markt geeignete flüssige organische Substanzen zur Verfügung. Be­ vorzugt wird ein Entwässerungsmittel verwendet, das im wesentlichen aus einem isoparaffinischen Kohlenwasserstoffgemisch besteht. Ein geeignetes Produkt ist unter dem Markennamen "Castrol Safecoat DW 10 X" erhältlich. Es stellt ein leicht vom Leiter abdampfbares Kohlenwasserstoff-Gemisch dar. Von Vorteil ist, daß solche Entwässerungsmittel am Einsatzort oder entfernt davon wieder regeneriert werden können.

Das beim Fertigungseinsatz des Entwässerungsmittels sich am Boden ansammelnde Wasser kann kontinuierlich abgeführt werden. Entsprechendes gilt auch für die ver­ schmutzte Reinigungsflüssigkeit. Werden die Grenzwerte für eine Direkteinleitung in das öffentliche Kanalnetz für eine Ölemulsion unterschritten, so ist diese Direkt­ einleitung ohne Probleme möglich. Sollte dies nicht der Fall sein, so ist eine preis­ werte Entsorgung mit Schneid- und Bohröl-Emulsionen möglich.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand einer Figur näher erläutert.

Die Figur zeigt eine Einrichtung zur Isolation eines Kabels, insbesondere eines Su­ praleiter-Kabels.

Gemäß der Figur wird mit Hilfe einer Abzug-Einrichtung 2, beispielsweise einer Abzugraupe, ein unisolierter elektrischer Leiter 4 kontinuierlich in horizontaler Richtung von einer Kabeltrommel 6 abgezogen. Der Draht oder Leiter 4 besteht im vorliegenden Fall aus Kupfer oder aus einem drahtförmigen Kupfermantel mit einer Seele aus supraleitendem Material, zum Beispiel Niob-Titan, und ist zum Schutz vor Korrosion oder zur besseren Verarbeitung leicht eingefettet. Insbesondere kann es sich dabei um ein Band handeln, das aus mehreren einzelnen Kupfer-Drähten oder Kupfermänteln mit Seele aus Supraleitungsmaterial besteht, die zusammenge­ flochten sind. Ein solches Band wird beispielsweise zur Herstellung von elektri­ schen Maschinen oder Elektromagneten verwendet. Es kann dabei insbesondere tiefgekühlt sein, so daß es supraleitend wird. Der Ausdruck "Kupfer-Leiter" soll daher vorliegend ein jedes drahtförmiges, elektrisch leitfähiges Material unter Ein­ schluß von Supraleitungsmaterial umfassen, das auch von einem Mantel umgeben sein kann.

Der Leiter 4 wird zunächst durch eine wäßrige Reinigungsflüssigkeit 8 geführt. Diese Reinigungsflüssigkeit 8 befindet sich in einem Reinigungsgefäß 10, das hier als Ultraschall-Reinigungsgefäß ausgebildet ist. Es enthält dazu am Boden einen Ultraschall-Sender 12. Dieser Ultraschall-Sender 12 wirkt gleichzeitig als Heizvor­ richtung. Damit ist die Reinigungsflüssigkeit 8 aufheizbar. Natürlich kann auch eine (nicht gezeigte) getrennte Heizvorrichtung verwendet werden. Das Reinigungsgefäß 10 ist mit einem Deckel 14 abgeschlossen. Der Leiter 4 wird mit Hilfe einer Füh­ rungsrolle 16 über eine Eingangsschleuse 18 in die Reinigungsflüssigkeit 8 geleitet. Der gereinigte, also fettfreie, aber noch nasse elektrische Leiter 4 verläßt das Rei­ nigungsgefäß 10 über eine Austrittsschleuse 20. Das Reinigungsgefäß 10 weist eine Auslaßöffnung 22 zum Auslaß von abgeschiedenem Öl auf. Diese Auslaßöffnung 22 kann mit Hilfe eines Ventils 24 abgesperrt werden. Durch eine nicht gezeigte Einfüllöffnung kann kontinuierlich oder diskontinuierlich Reinigungsflüssigkeit 8 in das Gefäß 10 nachgefüllt werden.

Die wäßrige Reinigungsflüssigkeit 8 ist umweltverträglich und enthält mindestens ein gegenüber Öl hochwirksames Reinigungsmittel, insbesondere ein Tensid oder mehrere Tenside. Tenside sind aus Haushalts-Waschmitteln bekannt. Es kann sich bei der Reinigungsflüssigkeit 8 um eine der eingangs genannten Substanzen han­ deln, insbesondere um den unter der Markenbezeichnung "Castrol Product 890/501" vertriebenen wassermischbaren Neutralreiniger mit einer Konzentration von 5%. Die Siedetemperatur der Reinigungsflüssigkeit 8 liegt bei der Siedetemperatur von Wasser.

Der noch nasse elektrische Leiter 4 wird anschließend durch ein flüssiges Entwässe­ rungsmittel 26 geleitet. Dieses Entwässerungsmittel 26 befindet sich in einem dem Reinigungsgefäß 10 unmittelbar nachgeordneten Entwässerungsgefäß 28. Das Ent­ wässerungsgefäß 28 besitzt eine Eingangsschleuse 30 und eine gegenüberliegende Ausgangsschleuse 32 für den elektrischen Leiter 4. Auch hier ist ein Deckel 34 vor­ gesehen. Weiterhin ist am Boden des Entwässerungsgefäßes 28 eine Auslaßöffnung 36 für abgeschiedenes Wasser vorgesehen. Diese Auslaßöffnung 36 kann mittels eines Ventils 38 mehr oder weniger stark verschlossen werden.

Als Entwässerungsmittel 26 ist eine flüssige organische Substanz vorgesehen. Be­ vorzugt kann es sich um eine Flüssigkeit handeln, die zu einem sehr hohen Anteil ein isoparaffinisches Kohlenwasserstoffgemisch enthält. Auch hier kommen wieder die eingangs genannten Substanzen in Betracht. Insbesondere kann es sich bei dem Entwässerungsmittel um das unter dem Markennamen "Castrol Safecoat DW 10 X" bekannte Produkt handeln. Das Entwässerungsprodukt 26 sollte nach Möglichkeit eine ganze Anzahl von Anforderungen gleichzeitig erfüllen. Es sollte frei sein von Fluor-Chlor-Kohlenwasserstoffen und Chlor-Kohlenwasserstoffen. Auch sollte es frei von anderen Aromaten sein. Das Entwässerungsmittel 26 sollte ein Netzmittel besitzen, das eine schnelle Wasserverdrängung gewährleistet und sehr beständig gegen Einschleppung von Säuren und Alkalien ist. Dies bedeutet, daß das Produkt eine schnelle und exakte Abtrennung des verdrängten Wassers ermöglichen und eine lange Standzeit gewährleisten soll. Wichtig ist auch eine schnelle Verdun­ stungszeit. Die Siedetemperatur des Entwässerungsmittels 26 sollte daher auch weit unter derjenigen von Wasser liegen. Im speziellen Beispiel liegt sie bei 56 bis 58°C. Das saubere Entwässerungsmittel 26 ist rückstandfrei verdampfbar. Über die Auslaßöffnung 36 kann auch das Entwässerungsmittel 26 abgelassen werden. Es kann anschließend der Wiederaufbereitung oder Wiederaufarbeitung zugeführt wer­ den.

An das Entwässerungsgefäß 28 schließt sich eine Trockenstrecke 40 für den Leiter 4 an. Hierbei kann es sich um eine ganz normale Abluftstrecke handeln, in der der Leiter 4 in der Umgebungsluft abtrocknet. Dabei wird das auf dem Leiter 4 verblie­ bene Entwässerungsmittel 26 entfernt. Die Trockenstrecke 40 kann auch einen oder zwei Gebläse 42, 44 oder mehr umfassen. Das erste Gebläse 42 ist als Warmluftge­ bläse ausgeführt, und das zweite Gebläse 44 ist als Kaltluftgebläse konzipiert, um die Temperatur des Leiters 4 an die für den nächsten Verarbeitungsschritt erforder­ liche Temperatur anzupassen. Die Gebläse 42, 44 unterstützen also durch Anblasen mit Luft den in der Trockenstrecke 40 stattfindenden Trockenvorgang. Mit dem ersten Gebläse 42 kann der Leiter 4 beispielsweise auf eine Temperatur von 120°C gebracht werden.

Von Bedeutung ist vorliegend, daß der Vorgang des Reinigens und des Trocknens nur eine relativ kurze Zeit beansprucht. In einem Ausführungsbeispiel wurden die Parameter so eingestellt, daß der Leiter 4 etwa 20 Sekunden lang durch die Reini­ gungsflüssigkeit 8 geführt und anschließend etwa 100 Sekunden lang entwässert und getrocknet wurde.

Bei der Herstellung eines isolierten elektrischen Kabels 4 ist der nächste Bearbei­ tungsschritt nach dem Reinigen und Trocknen das Versehen mit einer Isolation. Da­ für ist vorliegend eine Umspinnstation 46 vorgesehen. Diese kann von konventio­ neller Bauart sein. Sie enthält Spinnköpfe zum Aufbringen von Folie und/oder Iso­ lierband. Am Ausgang ist sie mit Führungsrollen 48 für den Leiter 4 versehen. Von dort aus wird der Leiter 4 der Abzug-Einrichtung 2 zugeführt. Hier kann er aufge­ wickelt werden. Es soll noch erwähnt werden, daß jeweils der Abstand zwischen zwei benachbarten Komponenten der gezeigten Einrichtung zur Kabelisolation klein gehalten wird, um ein Durchhängen des Leiters 4 weitgehend zu verhindern.

Es soll noch einmal herausgestellt werden: Bei der vorliegenden Einrichtung zur Isolation eines Kabels 4 schließt sich an die Ultraschall-Reinigung im Reinigungs­ gefäß 10 und an die Trocknung im Entwässerungsgefäß 28 und in der Trocken­ strecke 40 eine Umspinnung in der Umspinnstation 46 an. In der Praxis ist der Zeit­ rahmen für die Reinigung bis zur Umspinnung auf maximal etwa 2 Minuten be­ grenzt. Diese Zeit wird durch den Bandzug und die Bandgeschwindigkeit vorgege­ ben; dabei sind diese Werte material- und produktabhängig.

Senkt man die Bandgeschwindigkeit, so erhält man zwar einen längeren Zeitrahmen bis zur Umspinnung. Jedoch besteht dann die Gefahr, daß das Band 4 stark durch­ hängen kann, und eine einwandfreie Führung und damit eine faltenfreie sowie auch fehlstellen-freie, lückenlose Umspinnung ist nicht gewährleistet. Auch eine Vielzahl von Stützrollen, so hat die Erfahrung gezeigt, kann diesen Effekt nicht beheben. Er­ höht man in diesem Fall den Bandzug mit Hilfe der Abzug-Einrichtung 2, so kommt es zu Teilleitersprüngen im Kupferleiter oder, was noch extremer ist, das Material verjüngt sich, was ebenfalls nicht erwünscht ist. Für den Bau von supraleitfähigen Spulen oder Magneten ist eine extreme Maßgenauigkeit erforderlich. Das bedeutet für den vorliegenden Fall, daß - unter Berücksichtigung üblicher technischer Gege­ benheiten - für die Reinigung im Ultraschallbad nur etwa 20 Sekunden zur Verfü­ gung stehen. Dieser Wert ergibt sich aus der vorliegend angewandten Bandge­ schwindigkeit und der Größe des Reinigungsgefäßes 10. Bis zum Umspinnen in der Umspitzstation 46 stehen dann nochmals etwa 100 Sekunden zur Verfügung.

Claims (15)

1. Verfahren zur Reinigung eines langgestreckten, unisolierten elektrischen Leiters, der vorzugsweise aus Kupfer besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter (4) durch eine wäßrige Reinigungsflüssigkeit (8) geführt wird, die um­ weltverträglich ist und ein gegenüber Öl hochwirksames Reinigungsmittel, bei­ spielsweise ein Tensid, enthält, daß der Leiter (4) anschließend durch ein flüssiges Entwässerungsmittel (26) geleitet wird, und daß der Leiter (4) schließlich in einer Trockenstrecke (40) getrocknet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter (4) unter Ultraschall-Beaufschlagung durch die Reinigungsflüssigkeit (8) geführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter (4) in der Trockenstrecke (40) mit Luft angeblasen wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der Leiter (4) etwa 20 Sekunden lang durch die Reinigungsflüssigkeit (8) geführt und anschließend etwa 100 Sekunden lang entwässert und getrocknet wird.

5. Einrichtung zur Reinigung eines langgestreckten, unisolierten elektrischen Leiters, der vorzugsweise aus Kupfer besteht, gekennzeichnet

• a) durch ein Reinigungsgefäß (10) zur Aufnahme einer wäßrigen Reinigungsflüssig­ keit (8), die umweltverträglich ist und ein gegenüber Öl hochwirksames Reini­ gungsmittel, beispielsweise ein Tensid, enthält, mit einer Einlaß- und einer Aus­ laßöffnung (18, 20) für den Leiter (4),
• b) durch ein dem Reinigungsgefäß (10) nachgeordnetes Entwässerungsgefäß (28) zur Aufnahme eines flüssigen Entwässerungsmittels (26) und
• c) durch eine Trockenstrecke (40), in der das auf dem Leiter (4) verbliebene Ent­ wässerungsmittel (26) entfernbar ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Reinigungsgefäß (10) einen Ultraschall-Sender (12) für die Ultraschall-Reinigung aufweist.

7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Reinigungsgefäß (10) eine Auslaßöffnung (22) für abgeschiedenes Öl aufweist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Trockenstrecke (40) als Abluftstrecke ausgebildet ist oder mindestens ein Gebläse (42, 44) aufweist.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Entwässerungsgefäß (28) eine Auslaßöffnung (36) für abge­ schiedenes Wasser aufweist.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Entwässerungsmittel (26) ein solches ist, das rückstandsfrei von einer Oberfläche abdampft.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Entwässerungsmittel (26) eine flüssige organische Substanz und bevorzugt im wesentlichen ein isoparaffinisches Kohlenwasserstoffgemisch ist.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sie Bestandteil einer Einrichtung zur Isolation eines Kabels (4), insbesondere eines Supraleiter-Kabels, ist.

13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Umspinnstation (46) und eine Abzug-Einrichtung (2) für den Leiter (4) vorge­ sehen sind.

14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Reinigungsgefäß (10) eine Heizvorrichtung (12) vorgesehen ist, mit der die Reinigungsflüssigkeit (8) auf eine Temperatur insbesondere von 60 bis 80°C aufheizbar ist.

15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Siedetemperatur des Entwässerungsmittels (26) unterhalb der Siedetemperatur von Wasser liegt und bevorzugt 55 bis 60°C beträgt.