DE4436529A1 - Verfahren zum Längsabdichten vieladriger Nachrichtenkabel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Längsabdichten vieladriger Nachrichtenkabel nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 7.

Aus der EP 0 182 420 A1 ist ein Verfahren zum Längsabdichten von vieladrigen Nachrichtenkabeln bekannt, bei welchem eine auf über 75°C erwärmte Füllmasse auf Basis Petroleumjelly mit hohem dynamischen Druck in die Kabelseele gepreßt wird. Die Geschwindigkeit, mit welcher die Füllmasse aus dem Füllkopf austritt, kann bis zu 70 m/sec betragen. Durch den auf die Kabelseele auftreffenden Strahl wird die Kabelseele aufgelockert und die Füllmasse kann sich bis ins Zentrum der Kabelseele verteilen. Hierbei kann es jedoch nicht nur zu einem Auseinanderdrücken einzelner Adern oder Bündel kommen, sondern es wird die Lage einzelner Verseilelemente in der Kabelseele immer wieder bleibend verändert, was zu einer Verschlechterung der elektrischen Eigenschaften des fertigen Kabels führt.

Unmittelbar nach dem Füllen wird auf die Kabelseele eine Schicht aus Füllmasse aufgebracht, deren Temperatur unterhalb 75°C liegt. Sowohl beim Einspritzen der Füllmasse in die Kabelseele als auch beim zweiten Beschichten der Kabelseele wird Füllmasse im Überschuß benötigt, wobei die Überschußmenge das 70fache der für das Längsabdichten benötigten Menge betragen kann.

Sowohl die "heiße" überschüssige Füllmasse als auch die kältere überschüssige Füllmasse strömt in den Vorratsbehälter. Daraus resultiert, daß für die Aufrechterhaltung einer Temperatur von über 75°C ein erheblicher Aufwand an Energie erforderlich ist. Ein wesentliches Überschreiten einer Temperatur von 75°C ist nicht möglich, da die Füllmasse in dem Vorratsbehälter oxidieren würde. Darüberhinaus verdampfen bei höheren Temperaturen die leicht flüchtigen Bestandteile der Füllmasse, wodurch sich deren Eigenschaften verändern. Der Fülladapter besteht aus zwei konzentrischen Rohren, deren Ringspalt endseitig abgedichtet ist. Die Füllmasse wird dem Ringspalt mittels einer Förderpumpe die Füllmasse zugeführt und tritt aus einer Reihe von über dem Umfang verteilter Öffnungen im Innenrohr aus. Der Druck im Ringspalt kann bis zu 1500 kPa betragen. Mit diesem bekannten Verfahren ist eine Heißfüllung von Kabelseelen, d. h. mit einer Temperatur von über 100°C, wegen der Gefahr der Oxidation und des Verdampfens von Bestandteilen der Füllmasse nicht möglich. Darüberhinaus ist durch die hohe Überschußmenge und die ständige Zufuhr von kälterer Füllmasse ein hoher Energieverbrauch zu erwarten.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bekannte Verfahren dahingehend zu verbessern, daß mit einer Füllmasse gearbeitet werden kann, deren Temperatur über 100°C liegt und die von daher eine geringere Viskosität aufweist und deshalb leichter in das Innere der Kabelseele gelangen kann. Dabei soll eine Oxidation der Füllmasse vermieden werden und der Energieverbrauch wesentlich geringer sein. Darüberhinaus soll auf das Aufbringen der zweiten Schicht mit einer Füllmasse niedrigerer Temperatur verzichtet werden.

Diese Aufgabe wird durch das im Kennzeichen des Anspruches 1 Erfaßte gelöst.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß nur jeweils die Füllmassemenge, die zum Füllen der Kabelseele notwendig ist und eine geringe Überschußmenge kurzfristig auf eine Temperatur oberhalb 100°C erhitzt wird. Das Erhitzen erfolgt in einer geschlossenen Vorrichtung unter hohem Druck, so daß weder eine Oxidation noch ein Verdampfen der Füllmasse befürchtet werden muß. Mit der auf über 100°C erhitzten Füllmasse ist es möglich, Kabelseelen mit bis zu 2400 Paaren (4800 Einzeladern) in einem Durchlauf erfolgreich zu füllen.

Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Füllmasse durch einen aus zwei konzentrischen, beheizten Hohlzylindern gebildeten engen Spalt gepreßt. Der Spalt hat eine Weite von ca. 1 mm. Da beide Hohlzylinder beheizt sind, beträgt der Wärmeflußweg nur 0.5 mm, d. h. die die Wärme sehr schlecht leitende Füllmasse kann auf kürzestem Wege aufgeheizt werden, ohne daß diese örtlich überhitzt wird. In dem engen Spalt ist die Fließgeschwindigkeit der Füllmasse relativ hoch. Damit kann in sehr kurzer Zeit bei geringen Temperaturschwankungen die Füllmasse erhitzt werden. Ein Wärmeausgleich im Wärmetauscher ergibt sich automatisch, da an den wärmeren Stellen die Viskosität der Füllmasse geringer und daher die Fließgeschwindigkeit erhöht wird und damit eine größere Wärmemenge abgeführt wird. Damit bei wechselnden Durchflußmengen eine möglichst konstante Füllmassetemperatur erhalten wird, ist die Beheizung der Hohlzylinder in mindestens zwei Heizzonen aufgeteilt.

Die Füllmasse wird in den angelieferten Transportfässern in einer Wärmekammer allmählich auf eine Temperatur über 70°C erwärmt und bei dieser Temperatur in den Vorratsbehälter gepumpt.

Die Kabelseele wird vor und hinter der Einspritzstelle in einem glatten einwandigen Führungsrohr geführt. Das eingangsseitige Ende des Führungsrohres ist trichterförmig aufgeweitet, um ein Verschieben der Elemente der Kabelseele zu vermeiden. Der Innendurchmesser des Führungsrohres ist etwas größer als der Außendurchmesser der Kabelseele. Dies ist wichtig, damit Füllmasse im Überschuß im Führungsrohr vorliegt. Dabei fließt ein Teil der Füllmasse durch die Kabelseele und ein Teil zwischen Kabelseele und Führungsrohr entgegen der Fertigungsrichtung. Die in der Kabelseele befindliche Luft wird dabei ausgetrieben.

Das Führungsrohr wird nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung mittels strömender Luft temperiert. Während des Betriebes wird nur der hinter der Einspritzstelle gelegene Bereich des Führungsrohres zum Abkühlen der Kabelseele verwendet. Dabei wird eine "weiche" Kühlung eingesetzt, durch welche die Viskosität der Füllmasse im Randbereich nur soweit erhöht wird, daß die Kabelseele mit der Füllmasse ohne Überschuß aus dem Führungsrohr austritt. Ein Abtropfen der Füllmasse unterbleibt, so daß ein Auffangen, Zurückführen und Wiederaufwärmen der Füllmasse überflüssig ist. Vor Inbetriebnahme der Anlage wird das Führungsrohr über seine gesamte Länge mittels eines Heißluftgebläses temperiert.

Die Kabelseele wird vorteilhafterweise im Durchlauf mittels Hochfrequenzenergie vor dem Eintritt in das Führungsrohr auf ca. 60°C aufgeheizt. Durch die Hochfrequenzenergie wird die Kabelseele über den gesamten Querschnitt gleichmäßig erwärmt. Eine zusätzliche Erwärmung erfolgt durch die heiße Füllmasse, so daß es beim Eindringen des Füllmasse in die Kabelseele nicht zu einem "Einfrieren" der Füllmasse im Innern der Kabelseele kommen kann.

Die Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung, mit welcher das Verfahren durchgeführt werden kann. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung sind in den Ansprüchen 8 bis 12 erfaßt.

Die Erfindung ist anhand des in der Figur schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Eine Kabelseele 1, die beispielsweise aus 4800 polyethylenisolierten Kupferadern besteht, die zunächst zu Paaren verseilt und dann zu Gruppen höherer Ordnung weiterverseilt werden, tritt in das trichterförmig aufgeweitete Ende eines Führungsrohres 2 ein. Im ersten Drittel des Führungsrohres 2 ist ein Fülladapter 3 vorgesehen, mit dessen Hilfe erhitzte Füllmasse in die Kabelseele 1 gespritzt wird. Das zweite Drittel des Führungsrohres 2 ist von einem Kühlrohr 4 umgeben, welches mit dem Führungsrohr 2 einen Ringspalt 5 bildet, durch welchen Luft mittels eines Kühlventilators 6 vom Ende des Führungsrohres 2 angesaugt wird. Die aus dem Führungsrohr 2 austretende Kabelseele 1 wird von zwei Folienspinnern 7 und 8 mit zwei Folien 9 und 10, z. B. aus Kunststoff, Papier oder Metall mit gegenläufiger Schlagrichtung bedeckt. Die Kabelseele 1 wird vor dem Eintritt in das Führungsrohr 2 mittels eines nicht dargestellten Hochfrequenz-Seelenvorwärmgerätes auf ca. 60°C vorgeheizt.

Bei der für die Längsabdichtung der Kabelseele 1 verwendeten Füllmasse handelt es sich um eine Masse auf Basis Petroleumjelly, die bei 20°C fest, d. h. nicht fließfähig jedoch von schmieriger Konsistenz ist. Oberhalb einer Temperatur von ca. 70°C ist die Füllmasse pumpbar. Der Füllmasse sind Stoffe beigemischt, welche die Füllmasse thixotrop machen.

Die Füllmasse wird üblicherweise vom Hersteller in Transportfässern angeliefert. Wegen der schlechten Wärmeleitfähigkeit der Füllmasse sind etwa 48 Stunden notwendig, um die Füllmasse ohne örtliche Überhitzung von 20°C auf 70°C zu erwärmen. Die Fässer werden deshalb in einem nicht dargestellten Wärmeraum gelagert, in welchem sich die Füllmasse allmählich auf 70°C erwärmt. Von dort gelangt jeweils ein Transportfaß in eine Faßheizkammer, in welcher die Masse auf mindestens 70°C gehalten wird. Von hier wird die Füllmasse mittels einer Dickstoffpumpe in den Vorratsbehälter 11 gepumpt. Eine Heizeinrichtung 12 sorgt dort für die Aufrechterhaltung der Temperatur.

Mittels einer Zahnradpumpe 13 wird die auf 70°C erwärmte Füllmasse über eine Leitung 14 in einem Wärmetauscher 15 gepumpt. Der Wärmetauscher 15 besteht aus zwei Hohlzylindern 15a und 15b, die beide beheizt sind und zwischen sich einen Spalt 15c von etwa 1 mm bilden. Die Füllmasse gelangt unter hohem Druck über einen Einlaß 15d in den Ringspalt 15c und wird dort in kürzester Zeit von 70° auf 110°C erhitzt, ohne daß eine örtliche Überhitzung auftritt. Über einen Auslaß 15e gelangt die nun niedrigviskose Füllmasse in den Fülladapter 3. Der Fülladapter 3 besteht aus mehreren nicht dargestellten Einspritzbohrungen, die auf das Zentrum der Kabelseele gerichtet sind. Die Einspritzbohrungen sind gleichmäßig über den Umfang des Fülladapters 3 verteilt angeordnet. In der Praxis sind vier Bohrungen vollkommen ausreichend.

In der einfachsten Ausführung ist der Fülladapter in der Weise hergestellt, daß die Einspritzbohrungen in der Wandung des Führungsrohres 2 angeordnet sind und der Bereich der Bohrungen von einem Metallring 16 überdeckt sind, der an seiner inneren Oberfläche eine umlaufende Nut 17 aufweist, die mit der Austrittsöffnung 15e verbunden ist. Der Metallring ist auf das Führungsrohr 2 aufgeschweißt.

Das Füllen der Kabelseele geschieht durch das Zusammenwirken folgender Tatsachen:
durch die Kapillarwirkung wird die dünnflüssige Füllmasse entlang der engen Spalte zwischen den Verseilelementen sowohl in radialer Richtung als auch in Längsrichtung der Kabelseele transportiert.
die Füllmasse wirkt mit einem relativ geringen Überdruck von 6 bis 15 bar auf die Kabelseele ein. Dabei wird ein Zusammenpressen der Kabelseele vermieden.
in der Kabelseele herrscht eine turbulente Strömung der Füllmasse, durch welche der Kabelseele Wärme zugeführt wird und welche bereits "angefrorene" Füllmasse wieder auflöst.
durch die Verwendung einer thixotropen Füllmasse wird dieser Vorgang noch verstärkt.
beim Einspritzen der Füllmasse in die Kabelseele wird bei nur geringem statischen Druck durch die hydrodynamische Wirkung die Füllmasse in das Zentrum auch höherpaariger Kabelseelen gefördert.

Konzentrisch zum ersten Drittel des Führungsrohres 2 ist ein weiteres zum Eintrittsende hin offenes Rohr 18 vorgesehen. Dieses Rohr 18 dient vor Fertigungsbeginn bzw. bei Stillstand der Anlage ebenso wie das Rohr 4 zum Vorwärmen der Anlage, indem aus einem Heißluftgebläse 19 heiße Luft eingeblasen wird.

Claims (12)

1. Verfahren zum Längsabdichten vieladriger Nachrichtenkabel, insbesondere von Nachrichtenkabeln mit kunststoffisolierten Kupferleitern, bei welchem eine bei Raumtemperatur gelartige bis feste Füllmasse auf eine Temperatur oberhalb ihres Tropfpunktes erwärmt und in die verseilte Kabelseele eingespritzt wird, wobei die erwärmte Füllmasse einem beheizbaren Vorratsbehälter entnommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Vorratsbehälter entnommene Füllmasse in einem Wärmetauscher auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzbereiches zwischen 100° und 120°C erhitzt wird und bei dieser Temperatur in die Kabelseele gespritzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllmasse durch einen aus zwei konzentrischen beheizten Hohlzylindern gebildeten engen Spalt gepreßt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllmasse in den angelieferten Transportfässern auf eine Temperatur über 70°C erwärmt und bei dieser Temperatur in den Vorratsbehälter gepumpt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kabelseele vor und hinter der Einspritzstelle in einem glatten einwandigen Führungsrohr geführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsrohr mittels strömender Luft temperiert wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kabelseele im Durchlauf mittels Hochfrequenzenergie auf ca. 60°C aufgeheizt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kabelseele in dem Führungsrohr eng geführt wird und in Durchlaufrichtung gesehen hinter der Einspritzstelle nur soweit abgekühlt wird, daß ein Abtropfen der Füllmasse von der Kabelseele nach dem Austritt aus dem Führungsrohr vermieden ist.

8. Vorrichtung zum Längsabdichten vieladriger Nachrichtenkabel, bestehend aus einem beheizten Vorratsbehälter für die die Längsabdichtung bewirkende Füllmasse sowie einem mit dem Vorratsbehälter über Leitungen verbundenen Fülladapter, dem die Füllmasse mittels einer Pumpe zugeführt wird und welcher aus mehreren Öffnungen die erwärmte Füllmasse auf die Kabelseele spritzt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Vorratsbehälter (11) und dem Fülladapter (3) ein Wärmetauscher (15) vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (15) aus zwei konzentrisch zueinander angeordneten beheizbaren Hohlzylindern (15a, 15b) besteht, die zwischen sich einen Ringspalt (15c) von 0.5 bis 2 mm in radialer Richtung gesehen bilden.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (15) mindestens zwei Heizzonen besitzt.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsrohr (2) vor und hinter dem Fülladapter (3) von zu seinen Enden hin offenen Rohren (4, 18) umgeben ist, wobei der Ringspalt (5) zwischen den Rohren (4, 18) und dem Führungsrohr (2) mit dem Auslaß eines Heißluftgebläses (19) verbunden ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der in Fertigungsrichtung gesehen hinter dem Fülladapter (3) befindliche Ringspalt (5) mit dem Einlaß eines Kühlventilators (6) verbunden ist.