DE60132568T2

DE60132568T2 - Kapazitätssteuerungsverfahren

Info

Publication number: DE60132568T2
Application number: DE60132568T
Authority: DE
Inventors: Pierre-Yves Bonvin; Giancarlo Evangelisti; Philippe Gerhard
Original assignee: Maillefer SA
Current assignee: Maillefer SA
Priority date: 2001-06-19
Filing date: 2001-06-19
Publication date: 2009-01-29
Anticipated expiration: 2021-06-20
Also published as: US20040145857A1; ES2300314T3; WO2002103717A1; CN1272807C; CA2449582C; EP1271565A1; RU2004101039A; KR20030027040A; BR0205614B1; RU2260863C1; BR0205614A; KR100842894B1; DE60132568D1; ATE385034T1; CA2449582A1; CN1518750A; TWI277103B; US7300611B2; EP1271565B1; ZA200300616B

Description

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung des Kapazitanzwertes einer Elektroummantelung eines Stromkabels, die durch Extrudieren und Aufbringen einer elektrisch isolierenden Masse auf das genannte Stromkabel gebildet wird.
Das Dokument US-A-4.585.603 behandelt ein Verfahren zur Regelung der elektrostatischen Kapazitanz einer extrudierten Zellschaumummantelung durch Regeln insbesondere der Entfernung zwischen dem Extrudierkopf und einem Kühlwassertank durch den die extrudierte Zellschaumummantelung hindurch läuft.
Das Dokument GB-A-2130763 behandelt ein Verfahren zur Regelung der relativen Permittivität einer extrudierten Zellschaumummantelung durch gleichzeitiges Regeln sowohl des Erstarrungspunktes als auch der Temperatur der extrudierten Zellschaumummantelung und entsprechend des Verhältnisses von Extrusionsgeschwindigkeit und Durchlaufgeschwindigkeit des Extrusionsvorgangs.
Das Dokument JP-A-05020944 behandelt ein Verfahren zur Regelung der elektrostatischen Kapazitanz einer extrudierten Zellschaumummantelung durch Regeln sowohl der Entfernung zwischen dem Extrudierkopf und einem Kühlwassertank, durch den die extrudierte Zellschaumummantelung hindurch läuft, sowie eines positiven Gasdrucks, mit dem die Außenfläche der extrudierten Zellschaumummantelung beaufschlagt wird.
Eine Hauptaufgabe der Erfindung besteht in der präzisen Regelung des Kapazitanzwertes einer auf ein Stromkabel aufgebrachten Elektroummantelung.
Zur Lösung dieser Aufgabe hat die Erfindung ein Verfahren nach Anspruch 1 zum Gegenstand.
Die Erfindung wird beim Lesen der folgenden, als nicht einschränkendes Beispiel gegebenen Beschreibung unter Bezugnahme auf die angefügten Zeichnungen besser verständlich:
1 zeigt eine Extrusionslinie, die dazu in der Lage ist, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu arbeiten.
2 zeigt einen Teillängsschnitt eines Extrudierkopfes in der Extrusionslinie von 1.
3 zeigt eine perspektivische Teilansicht des Extrudierkopfes aus 2.
Bei Betrachtung von 1 sieht man eine Extrusionslinie, die zur Bildung eines Mantels 1 aus Isoliermasse 2 auf einem Stromkabel 3 verwendet wird.
Diese Extrusionslinie weist mindestens einen Hauptextruder 18 auf, der einen Extrudierkopf 4 umfasst, wobei es die die Aufgabe dieses Extrudierkopfes ist, mindestens um das Kabel 3 herum Schaumisolierung aufzubringen.
Vorzugsweise, aber nicht ausschließlich, weist eine solche Extrusionslinie Folgendes auf:

- eine Drahtziehmaschine 14, deren Aufgabe es ist, den Durchmesser des Kabels 3 (Kupferkabeldurchmesser) zwischen dem Einlauf und dem Auslauf der Maschine zu verringern,
- eine Glühmaschine 15, deren Aufgabe es ist, das Kabel 3 weich zu machen,
- eine Vorheizmaschine 16, deren Aufgabe es ist, das Kabel 3 zu erwärmen um die Haftung der Isoliermasse 2 zu verbessern,
– den genannten Hauptextruder 18, der den genannten Extrudierkopf 4 aufweist,
– eine mobile Wasserwanne 20, die zum Stoppen der Schaumexpansion benutzt wird,
– einen Heißwassertank 21, der als Wassertank für die mobile Wanne dient,
– eine Ziehtrommel 22, bei der es sich um eine Ziehtrommel und ein Kapazitanzmessgerät für die Leitung handelt,
– eine Durchmesservorrichtung 23, bei der es sich um ein Durchmessermessgerät handelt,
– eine Exzentrizitätsvorrichtung 24, bei der es sich um ein Exzentrizitätsmessgerät handelt, ein Funkenprüfgerät 25, bei dem es sich um ein Isolationsfehlermessgerät handelt,
– eine Aufwickelvorrichtung 26, auf welcher der abgekühlte isolierte Leiter schließlich auf einer Kabeltrommel aufgerollt wird.

Auf dieser Extrusionslinie kann ein sogenanntes Abwickelgerät anstatt beider Maschinen, das heißt der Drahtzugmaschine 14 und der Glühmaschine 15 eingesetzt werden. Auf einer solchen Extrusionslinie kann eine festinstallierte kalte Wanne zwischen dem Heißwassertank 21 und der Ziehtrommel 22 angeordnet werden.
Bei Betrachtung von 2 und 3 sieht man einen schlauchförmigen Mantel 1, der durch Extrudieren einer Isoliermasse 2 auf ein Stromkabel 3 in einem Extrudierkopf 4 gebildet wird, wobei ein Schäummittel 200 so in die Isoliermasse 2 eingeleitet wird, dass es den Kapazitanzwert C1 des schlauchförmigen Isoliermantels 1 verbessert.
Der Kapazitanzwert des schlauchförmigen Mantels 1 ist vom Dielektrizitätswert der Isoliermasse 2 abhängig. Der genannte Dielektrizitätswert wird verändert, wenn die Isoliermasse durch Benutzung des vor dem Extrudieren in die Isoliermasse eingeleiteten Schäummittels 200 geschäumt wird (chemische Schäumung oder physikalische Schäumung). Zum Beispiel handelt es sich bei dem Schäummittel 200 insbesondere um ein Gas, Stickstoff. Vorzugsweise, aber nicht ausschließlich, weist die Extrusionslinie eine Hochdruckeinspritzeinheit für Stickstoff auf, die an den Hauptextruder 18 angeschlossen ist.
Es könnte ebenfalls ein erster optionaler Hilfsextruder 17 verwendet werden, um eine erste Isolierschicht mit dem Ziel um das Kabel 3 herum aufzutragen, die Haftung der physikalischen Schäumung zu verbessern (wird bei chemischer Schäumung nicht eingesetzt und ist bei der physikalischen Schäumung fakultativ, wird aber empfohlen).
Es könnte ebenfalls ein zweiter optionaler Hilfsextruder 19 verwendet werden, um eine zweite Isolierschicht um die Isoliermasse herum aufzutragen (zum Beispiel eine farbige Schicht).
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren:

– wird eine vorgegebene Menge Schäummittel 200 so eingesetzt, dass ein vorgegebener Kapazitanzwert C1 für den schlauchförmigen Isoliermantel 1 erhalten wird, und
– um den Kapazitanzwert C1 des schlauchförmigen Isoliermantels 1 präzise zu regeln, wird mindestens ein Teil einer Fläche 100, 101 der durch den Extrudierkopf 4 extrudierten Isoliermasse 2 mit einem Gasdruck 110 beaufschlagt,
– wird der Wert des Gasdrucks 110 so geändert, dass der Kapazitanzwert C1 des schlauchförmigen Isoliermantels 1 geregelt werden kann.

In einer Ausführungsform, die den Atmosphärendruck als Referenz berücksichtigt, ist der Gasdruck 110, mit dem mindestens ein Teil einer Fläche 100, 101 der durch den Extrudierkopf 4 extrudierten Isoliermasse 2 beaufschlagt wird, ein negativer Druck.
In einer Ausführungsvariante, die den Atmosphärendruck als Referenz berücksichtigt, ist der Gasdruck 110, mit dem mindestens ein Teil einer Fläche 100, 101 der durch den Extrudierkopf 4 extrudierten Isoliermasse 2 beaufschlagt wird, ein positiver Druck.
Bei Betrachtung von 2 und 3 sieht man einen schlauchförmigen Mantel 1, der durch Extrudieren einer Isoliermasse 2 auf ein Stromkabel 3 in einem Extrudierkopf 4 gebildet wird, welcher eine Düse 5 aufweist, die eine Stirnfläche 6 besitzt, aus der Folgendes herausführt:
eine als Axialöffnung 7 bezeichnete Öffnung 7, die so geformt ist, dass sie den Durchlauf des zu ummantelnden Stromkabels 3 gestattet und
eine ringförmige Öffnung 8, die auf der Axialöffnung 7 zentriert ist, wobei diese ringförmige Öffnung 8 selbst dazu bestimmt ist, einen Fluss 9 von Isoliermasse 2 abzugeben, und dieses Material die Form einer konischen Wandung 10 annimmt, die das Stromkabel in einem vorgegebenen Abstand von der Stirnfläche 6 der Düse 5 bedeckt, so dass eine schlauchförmige Ummantelung 1 um das genannte Kabel gebildet wird, die so einen schlauchförmigen Isoliermantel 1 mit einem messbaren Kapazitanzwert C1 bildet.
Der Hauptextruder 18, der einen Extrudierkopf 4 aufweist, weist ebenfalls ein Gerät 13 zur Messung des Kapazitanzwertes C1 des schlauchförmigen Mantels 1 auf, die um das Elektrokabel 3 gebildet wird.
Bemerkenswert ist, dass:

– um mindestens einen Teil einer Fläche 100, 101 der durch den Extrudierkopf 4 extrudierten Isoliermasse 2 mit einen negativen Gasdruck 110 zu beaufschlagen, ein Unterdruck in einem sich verjüngenden, von der konischen Wandung 10 umschlossenen Raum 12 erzeugt wird, und
– der Wert des in dem sich innerhalb der konischen Wandung 10 verjüngenden Raumes 12 erzeugten Unterdrucks so geändert wird, dass der Kapazitanzwert C1 des schlauchförmigen Isoliermantels 1 geregelt wird.

Bemerkenswert ist, dass:

• eine Saugvorrichtung 11 an die Düse 5 angeschlossen und so betrieben wird, dass ein Unterdruck in einem sich verjüngenden, von der konischen Wandung 10 umschlossenen Raum 12 erzeugt wird, und
• der Wert des von der Saugvorrichtung 11 erzeugten Unterdrucks im sich verjüngenden, von der aus Isoliermasse 2 durch die ringförmige Öffnung 8 gebildete konische Wandung 10 umschlossenen Raum 12 so geändert wird, dass der Kapazitanzwert C1 des schlauchförmigen Isoliermantels 1 geregelt werden kann.

Ein Fachmann ist in der Lage, das am besten geeignete Sauggerät 11 zum Erzielen des erforderlichen Unterdrucks zu finden.
Diese technischen Merkmale machen es möglich, den Kapazitanzwert einer auf ein Stromkabel aufgebrachten Elektroummantelung ohne Veränderung der Zusammensetzung des Materials zu regeln.
Dieses Verfahren wird durch folgende Schritte gekennzeichnet:

– vor dem Extrudieren einer Isoliermasse 2 auf ein Stromkabel 3 Anschließen einer einstellbaren Saugvorrichtung 11 an die Düse 5 zum Beispiel einer Saugvorrichtung, deren Betrieb so regelbar ist, dass ein gewünschter Wert für den Unterdruck erbracht wird, und
– während des Extrudierens der Isoliermasse 2 auf das Stromkabel 3 werden die anschließenden Schritte ausgeführt:
• Einstellen eines Soll-Kapazitanzwertes C2 für den schlauchförmigen Isoliermantel 1,
• Einstellen eines für den genannten Sollwert C2 zulässigen, oberen C2S und unteren C21 Grenzwertes,
• Messen der Kapazitanz C1 des um das Kabel 3 gebildeten schlauchförmigen Mantels 1 und Vergleichen dieser mit dem Sollwert C2, und
• falls eine vorgegebene Abweichung vom Sollwert C2 erkannt wird, Ändern des Wertes des erzeugten Unterdrucks im sich verjüngenden, von der aus Isoliermasse 2 durch die ringförmige Öffnung 8 gebildete konische Wandung 10 umschlossenen Raum 12, so

3

1

Bei Betrachtung der Zeichnung sieht man, dass der schlauchförmigen Mantel 1 durch Extrudieren von Isoliermasse 2 auf ein Elektrokabel 3 mit einem als ersten Durchmesser bezeichneten Durchmesser D1 gebildet wird.
Die Düse 5 besitzt eine Stirnfläche 6, aus der Folgendes herausführt:

– eine als Axialöffnung 7 bezeichnete Öffnung 7, die so geformt ist, dass sie den Durchlauf des zu ummantelnden Stromkabels 3 gestattet und
– eine ringförmige Öffnung 8, die auf der Axialöffnung 7 zentriert ist, wobei diese ringförmige Öffnung 8, die von einem als zweiten Durchmesser bezeichneten Innendurchmesser D2, der größer als der genannte erste Durchmesser D1 des Elektrokabels 3 ist, und von einem als dritten Durchmesser bezeichneten Außendurchmesser D3, der größer als der genannte zweite Durchmesser D2 ist, begrenzt wird, selbst dazu bestimmt ist, einen Fluss 9 von Isoliermasse 2 abzugeben.

Diese Isoliermasse 2 nimmt die Form einer konischen Wandung 10 an, die das Stromkabel in einem vorgegebenen Abstand von der Stirnfläche 6 der Düse 5 bedeckt, so dass eine schlauchförmige Ummantelung 1 um das genannte Kabel mit einem vierten Durchmesser D4 gebildet wird, die so einen schlauchförmigen Isoliermantel 1 mit einem messbaren Kapazitanzwert C1 bildet.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der vierte Durchmesser D4 durch Regelung der Geschwindigkeit des Elektrokabels 3 und des durch Extrudieren einer Isoliermasse auf das Elektrokabel 3 gebildeten schlauchförmigen Mantels 1 auf einen vorgegebenen Wert eingestellt.
Bei Betrachtung der Zeichnung sieht man, dass die Isoliermasse 2 aus der ringförmigen Öffnung 8 mit einer vorgegebenen linearen Geschwindigkeit austritt, die von der Drehzahl der im Extrudierkopf 4 verwendeten Extruderschnecke abhängig ist.
Zum Beispiel ist der vierte Durchmesser D4 auf einen vorgegebenen Wert eingestellt, indem die Drehzahl einer Extruderschnecke im Extruder 18 geregelt wird, der den Extrudierkopf 4 aufweist, aus dem die Isoliermasse 2 austritt.
Kapazitanz und Durchmesser sind miteinander verbunden, jedoch wird die Änderung des Vakuums eine Wirkung auf den Durchmesser haben, aber diese Wirkung ist sehr beschränkt und für das Verfahren fast unbedeutend.

Claims

Verfahren zur Regelung des Kapazitanzwertes (C1) einer schlauchförmigen Ummantelung (1), die durch Extrudieren einer Isoliermasse (2) auf ein Stromkabel (3) in einem Extrudierkopf (4) gebildet wird, welcher eine Düse (5) aufweist, die eine Stirnfläche (6) besitzt, aus der eine als Axialöffnung (7) bezeichnete Öffnung (7) herausführt, die so geformt ist, dass sie den Durchlauf des zu ummantelnden Stromkabels (3) gestattet, und eine ringförmige Öffnung (8) aufweist, die auf der Axialöffnung (7) zentriert ist, wobei diese ringförmige Öffnung (8) selbst dazu bestimmt ist, einen Fluss (9) von Isoliermasse (2) abzugeben, und dieses Material die Form einer konischen Wandung (10) annimmt, die das Stromkabel in einem vorgegebenen Abstand von der Stirnfläche (6) der Düse (5) bedeckt, so dass eine schlauchförmige Ummantelung (1) um das genannte Kabel gebildet wird, die so einen schlauchförmigen Isoliermantel (1) mit einem messbaren Kapazitanzwert (C1) bildet, nach diesem Verfahren – ein Schäummittel (200), das so in die Isoliermasse (2) eingeleitet wird, dass es den Kapazitanzwert (C1) des schlauchförmigen Isoliermantels (1) verbessert, wobei eine vorgegebene Menge Schäummittel (200) so eingesetzt wird, dass ein vorgegebener Kapazitanzwert (C1) für den schlauchförmigen Isoliermantel (1) erhalten wird, und – ein Gasdruck (110), mit dem mindestens ein Teil einer Fläche (100, 101) der durch den Extrudierkopf (4) extrudierten Isoliermasse (2) beaufschlagt wird, um den Kapazitanzwert (C1) des schlauchförmigen Isoliermantels (1) genau zu regeln, wobei der Wert des Gasdrucks (110) so geändert wird, dass der Kapazitanzwert (C1) des schlauchförmigen Isoliermantels (1) geregelt werden kann, wobei dieses Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass: – es den Atmosphärendruck als Referenz berücksichtigt, – der Gasdruck (110), mit dem mindestens ein Teil einer Fläche (100, 101) der durch den Extrudierkopf (4) extrudierten Isoliermasse (2) beaufschlagt wird, ein negativer Druck ist und – um mindestens einen Teil einer Fläche (100, 101) der durch den Extrudierkopf (4) extrudierten Isoliermasse (2) mit einen negativen Gasdruck (110) zu beaufschlagen, – ein Unterdruck in einem sich verjüngenden, von der konischen Wandung (10) umschlossenen Raum (12) erzeugt wird, und der Wert des in dem sich innerhalb der konischen Wandung (10) verjüngenden Raum (12) erzeugten Unterdrucks so geändert wird, dass der Kapazitanzwert (C1) des schlauchförmigen Isoliermantels (1) geregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass: – eine Saugvorrichtung (11) an die Düse (5) angeschlossen und so betrieben wird, dass ein Unterdruck in einem sich verjüngenden, von der konischen Wandung (10) umschlossenen Raum (12) erzeugt wird, und – der Wert des von der Saugvorrichtung (11) erzeugten Unterdrucks im sich verjüngenden, von der aus Isoliermasse (2) durch die ringförmige Öffnung (8) gebildete konische Wandung (10) umschlossenen Raum (12) so geändert wird, dass der Kapazitanzwert (C1) des schlauchförmigen Isoliermantels (1) geregelt werden kann.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass: – vor dem Extrudieren einer Isoliermasse (2) auf ein Stromkabel (3) eine einstellbare Saugvorrichtung (11) an die Düse (5) angeschlossen wird, und – während des Extrudierens der Isoliermasse (2) auf das Stromkabel (3) folgende Schritte ausgeführt werden: – Einstellen eines Soll-Kapazitanzwertes (C2) für den schlauchförmigen Isoliermantel (1), – Einstellen eines für den genannten Sollwert (C2) zulässigen, oberen (C2S) und unteren (C21) Grenzwertes, – Messen der Kapazitanz (C1) des um das Kabel (3) gebildeten schlauchförmigen Mantels (1) und Vergleichen dieser Kapazitanz mit dem Sollwert (C2) und – falls eine vorgegebene Abweichung vom Sollwert (C2) erkannt wird, Ändern des Wertes des erzeugten Unterdrucks im sich verjüngenden, von der aus Isoliermasse (2) durch die ringförmige Öffnung (8) gebildete konische Wandung (10) umschlossenen Raum (12), so dass der Kapazitanzwert (C1) des um das Kabel (3) gebildeten, schlauchförmigen Mantels (1) korrigiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der vierte Durchmesser (D4) durch Regelung der Geschwindigkeit des Stromkabels (3) und des durch Extrudieren einer Isoliermasse (2) auf dieses Stromkabel gebildeten schlauchförmigen Mantels (1) auf einen vorgegebenen Wert eingestellt wird.