EP0144905A2

EP0144905A2 - Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen eines Kabelmantels

Info

Publication number: EP0144905A2
Application number: EP84114370A
Authority: EP
Inventors: Walter Kötz; Josef Dr. Flatz; Dieter Schmitz
Original assignee: ABB Kabel und Draht GmbH; Kabel und Lackdrahtfabriken GmbH
Current assignee: Suedkabel GmbH
Priority date: 1983-12-03
Filing date: 1984-11-28
Publication date: 1985-06-19
Anticipated expiration: 2004-11-28
Also published as: EP0144905A3; DE3343778A1; DE3484866D1; EP0144905B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kühlen eines unter Verwendung eines Schmiermittels extrudierten Kabel-Kunststoffmantels. Das mit Schmiermittel angereicherte Kühlwasser wird über einen Vorratsbehälter, einen Zwischenkühler und eine Fiitereinrichtung im Kreislauf geführt. Bei Bedarf wird ein vom Vorratsbehälter ausgehender Nebenkreislauf eingeschaltet, der zur Abtrennung des Schmiermittels in einem Separator dient, der auf einer Temperatur oberhalb der Inversionstemperatur des Schmiermittel-/Wasser-Gemisches gehalten ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Kühlen eines mit einem Mantel aus vernetzbarem Kunststoffmaterial versehenen Kabels, wobei der Mantel bei seiner Extrusion durch eine Düse mit langem Fließweg geführt und mittels eines zwischen Mantel und Innenfläche der Düse befindlichen, wasserlösliches Polyoxyalkylen enthaltenden Schmiermittelfilmes nachverformt wird, wonach das Kabel in eine Kühlzone eintritt, wo der Mantel mit unter Druck stehendem Wasser abgekühlt wird.
Einzelheiten eines solchen Verfahrens zum Extrudieren und Kühlen eines Kabelmantels lassen sich der DE-AS 21 64 560 entnehmen. Dabei wurde bisher so vorgegangen, daß man das Kühlwasser unter dem zur Formstabilisierung des Kabelmantels erwünschten Druck zwischen 5 und etwa 30 kg/cm² in die Kühlzone einbrachte, wo es sich mit dem auf dem Kabelmantel befindlichen Schmiermittel- bzw. Formhilfsmittel-Schicht anreicherte, wonach man das so angereicherte Kühlwasser in aller Regel direkt in den Abwasserkanal weiterführte. Ein solches Verfahren erscheint im Hinblick auf bestimmte Fertigungsstandorte ebenso wie im Hinblick auf die erwünschte Verfahrensökonomie unbefriedigend.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den vorgenannten Stand der Technik im Hinblick auf ökologische und ökonomische Anforderungen zu verbessern und womöglich die eingesetzten Komponenten besser zu nutzen.
Diese Aufgabe wurde bei einem Verfahren der eingangsgenannten Art nunmehr dadurch gelöst, daß das für die Kühlzone benötigte Wasser im wesentlichen im Kreislauf geführt wird, mit einer Möglichkeit der Zwischenkühlung und Zwischenreinigung, und daß parallel dazu ein Anteil des Wassers in einen Nebenkreislauf abzweigbar ist, wo das Wasser einen Separator durchläuft, in dem es oberhalb der Inversionstemperatur der Schmiermittel-/Wasser-Lösung unter dem Einfluß der Schwerkraft von dem in ihm enthaltenen-Schmiermittel befreit und danach in den Kühlkreislauf rückgeführt wird.
Bisher scheiterte die Wiederverwendung bzw. Rückführung des Kühlwassers an der Frage der kostengünstigenAbtrennung des darin gelösten Schmiermittels, das sich im Lauf der Kabelmantelextrusion zunehmend anreichert. überraschenderweise wurde nun im Zuge der umfangreichen Versuche zur Auffindung der erfinderischen Lösung festgestellt, daß sich Schmier- bzw. Formmittel aus der Gruppe der wasserlöslichen Polyoxyalkylene, insbesondere Äthylenoxid-Propylenoxid-Copolymere mit einem Molekulargewicht von mehr als 120 leicht durch Erhitzen auf eine Temperatur oberhalb der sogenannten Inversionstemperatur abtrennen lassen, da oberhalb dieser Temperatur die Lösungsfähigkeit des Wassers für diese Zusätze schlagartig abnimmt, d.h. die entsprechenden Zusätze scheiden sich aus und trennen sich unter Einwirkung der natürlichen Schwerkraft von dem in der Regel leichteren Wasser.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Kühlwasser im Separator auf eine Temperatur zwischen 60 und 120 °C, vorzugsweise zwischen 80 und 95 °C gebracht, was für zahlreiche Mitglieder der Gruppe der Polyalkylenglykole gilt. Die Inversionstemperatur kann je nach der Natur des Schmiermittels variieren, so daß nach der Anweisung zu verfahren ist, das Kühlwasser im Separator auf jeden Fall oberhalb der betreffenden Inversionstemperatur zu halten.
Der Nebenkreislauf, wie er zur Abtrennung des Schmier- bzw. Formmittels dient, sollte in der Regel in Betrieb gesetzt werden, sobald die Menge an Zusatz im Kühlwasser-Hauptkreislauf ca. 5 bis 10 Gew.% erreicht hat. Unterhalb 5 Gew.% ist der Betrieb des Nebenkreislaufes weder notwendig noch lohnend. Oberhalb 10 Gew.% nimmt der Wirkungsgrad des Kühlwassers schon merklich ab.
Die Vorrichtung zur Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens ist gemäß der Erfindung gekennzeichnet durch die Merkmale des Anspruches 4. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Ansprüchen 5 bis 12 gekennzeichnet.
Durch die Erfindung ist es möglich geworden, mit einfachen Mitteln ohne größeren Investitionsaufwand Betriebsmittel einzusparen, insbesondere das stetige Anfallen großer Mengen an verunreinigten Abwässern fast auf Null zu reduzieren. Das bei der Trennung anfallende Schmiermittel kann entweder der Entsorgung zugeführt oder in bestimmten Fällen auch wieder in einem speziellen Verfahren, das nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, gereinigt und neu eingesetzt werden.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert, aus dem sich weitere Merkmale und Vorteile entnehmen lassen. Die zugehörige Figur zeigt - teilweise im Schnitt, teilweise mehr schematisch - einen Teil des Kabelextruders mit der zugehörigen erfindungsgemäßen Kühl-und Trennanlage.
Im oberen Teil der Figur sieht man im Schnitt den Extrusionsvorgang des Kabels. Mit 10 ist der elektrische Leiter bezeichnet, mit 12 der Kabelmantel aus vernetzbarem Kunststoffmaterial, insbesondere etwa Polyäthylen, wobei die Masse um einen im Bild nicht näher bezeichneten Dorn in an sich bekannter Weise aufgebracht wird und sich in der Düse 18 mit langem Fließweg unter weiterer Vernetzung allmählich festigt. Das hierbei zwischen dem Kabelmantel 12 und der Innenfläche 14 der Düse einzubringende Schmiermittel hat seinen Zulauf an der mit 16 bezeichneten Stelle. Im rechten Teil der Extrusionsanlage befindet sich die Kühlzone 20, in welcher das extrudierte Kabel das Kühlwasser 22 durchläuft, wonach das Kabel ins Freie austritt.
Der eigentliche Kühlkreislauf bzw. Hauptkreislauf beginnt mit der Abflußleitung 24, in der das Kühlwasser freifallend aus der Kühlzone 20, in den Vorratsbehälter 26 überführt wird. Dieser hat einen Abgang 28, der in den Kühler 30 mündet, bei dem es sich beispielsweise um einen Rohrschlangenkühler handelt, der im Gegenstrom mit Werks-Kühlwasser beschickt wird. Aus diesem Kühler 30 wird das Kühlwasser mittels einer Pumpe 32 nach oben in die Filtereinrichtung 34 befördert. Bei dieser kann es sich insbesondere um einen Feststoff-Filter, etwa ein Kerzenfilter oder kombinierte Filter und Reinigungssysteme handeln. Über die Zuführung 36 gelangt dann das gekühlte und gereinigte Wasser wiederum in die Kühlzone 20. Soweit der Hauptkreislauf.
Der Nebenkreislauf nimmt seinen Ausgang vom Vorratsbehälter 26, von dem über die Nebenleitung 40 und eine darin angeordnete Nebenpumpe 42 Wasser in den Separator 44 abzweigbar ist. Der Separator 44 weist elektrische Heizelemente 46 auf, die thermostatisch regelbar sind. Weiterhin besitzt der Separator 44 mindestens zwei Meßeinrichtungen 48, z.B. Leitfähigkeitsmeßzellen, die in Verbindung mit einer Stelleinrichtung Stellimpulse an das Auslaßventil 50 geben können. Entsprechend weist auch der Vorratsbehälter 26 eine solche Meßeinrichtung 47 auf, welche die Nebenpumpe 42 regelt.
Im einzelnen ist zur Funktion folgendes auszuführen: Ist die Kühlanlage entleert, was etwa durch das Kühlwasser-Auslaßventil 52 geschehen kann und wird mit der Extrusion eines Kabelmantels begonnen, so ist zunächst in den Vorratsbehälter 26 in ausreichender Menge über die Frischwasserzuleitung 38 Kühlwasser zuzuführen. Dieses Kühlwasser gelangt in der beschriebenen Weise über Kühler 30, Pumpe 32, Filtereinrichtung 34 und Rohrleitung 36 in die Kühlzone 20 des Extrusionsbereiches. Dort reichert sich das Kühlwasser 22 mit dem Schmier- bzw. Formmittel an, das in ihm löslich ist.
Demgemäß steigt im Laufe der Produktion die Konzentration an Schmiermittel im Vorratsbehälter 26 an. Dies wird durch die Meßeinrichtung 47 erfaßt. Bei Uberschreiten einer vorgegebenen Konzentration an Schmiermittel, vorzugsweise etwa 5 Gew.%, löst die Meßeinrichtung 47 einen Stellimpuls aus, der die Nebenpumpe 42 in Betrieb setzt. Das schmiermittelhaltige Kühlwasser beginnt nun den Separator 44 zu füllen. Da dieser beheizt ist derart, daß die Inversionstemperatur überschritten wird, erfolgt im Separator 44 eine Trennung in das schwerere Schmiermittel, das sich im Fußbereich des Separators absetzt mit einem Restwassergehalt von z.B. 50 Gew.%, und das etwas leichtere fast schmiermittelfreie Wasser, das die höhere Schicht im Separator 44 bildet. Die beiden Meßzellen 48 im Separator 44 sind beispielsweise ebenfalls Leitfähigkeitsmeßzellen, die auf die Leitfähigkeit des konzentrierten Schmiermittels eingestellt sind. Erreicht nun im Laufe des Betreibens des Nebenkreislaufes das abgesetzte Schmiermittel das Niveau der oberen Meßzelle 48, so gibt diese einen Stellimpuls an das Auslaßventil 50, wonach dasselbe sich öffnet und das Schmiermittel abgelassen wird in einen Entsorgungsbehälter oder dgl. Sinkt das Niveau des Schmiermittels dann bis auf die Höhe der unteren Meßzelle 48, so löst diese einen Stellimpuls aus zur Schließung des Auslaßventils 50. Auf diese Weise wird durch eine an sich bekannte Minima-/Maxima-Niveauregelung vermieden, daß weitgehend schmiermittelfreies Kühlwasser über das Auslaßventil 50 verlorengeht. Im übrigen läuft das überschüssige schmiermittelarme Kühlwasser über die Verbindungsleitung 54 kontinuierlich zurück in den Vorratsbehälter 26. Der Nebenkreislauf wird am einfachsten durch automatische Abschaltung der Nebenpumpe 42 wieder abgeschaltet, sobald die Schmiermittelmenge im Kühlwasser unter dem vorgegebenen Wert von z.B. 5 Gew.% Schmiermittel abgesunken ist.

BEZUGSZEICHENLISTE

10 Elektrischer Leiter
12 Kabelmantel
14 Innenfläche der Extrusionsdüse
16 Zulauf für das Schmier- bzw. Formmittel
18 Langdüse
20 Kühlzone
22 Kühlwasser
24 Abflußleitung
26 Vorratsbehälter
28 Kühlwasserabgang
30 Kühler
32 Pumpe (im Hauptkreislauf)
34 Filtereinrichtung
36 Zuführung des Kühlwassers in die Kühlzone
38 Frischwasserzuleitung (in den Vorratsbehälter)
40 Nebenleitung
42 Pumpe (im Nebenkreislauf)
44 Separator
46 Heizelement
47 Meßeinrichtung im Vorratsbehälter
48 Meßeinrichtung im Separator
50 Auslaßventil (am Separator)
52 Auslaßventil (am Kühler)
54 Verbindungsleitung (zwischen Separator und Vorratsbehälter)

Claims

1. Verfahren zum Kühlen eines mit einem Mantel aus vernetzbarem Kunststoffmaterial versehenen Kabels, wobei der Mantel bei seiner Extrusion durch eine Düse mit langem Fließweg bzw. langem Düsenkanal geführt und mittels eines zwischen Mantel und Innenfläche der Düse befindlichen, wasserlösliches Polyoxyalkylen oder Derivate davon enthaltenden Schmiermittelfilmes nachverformt wird, wonach das Kabel in eine Kühlzone eintritt, wo der Mantel mit unter Druck stehendem Wasser abgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das für die Kühlzone benötigte Wasser im wesentlichen im Kreislauf geführt wird, mit einer Möglichkeit der Zwischenkühlung und Zwischenreinigung, und daß parallel dazu ein Anteil des Wassers in einen Nebenkreislauf abzweigbar ist, wo das Wasser einen Separator durchläuft, in dem es oberhalb der Inversionstemperatur der Schmiermittel-/ Wasser-Lösung unter dem Einfluß der Schwerkraft von dem in ihm enthaltenen Schmiermittel befreit und danach in den Kühlkreislauf rückgeführt wird.

2. Kühlverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlwasser im Separator auf einer Temperatur zwischen 60 und 120 °C, vorzugsweise zwischen 80 und 95 °C, in jedem Fall aber oberhalb der Inversionstemperatur gehalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenkreislauf in Betrieb gesetzt wird, sobald die Schmiermittelmenge im Kühlwasser-Hauptkreislauf ca. 5 bis 10 Gew.% erreicht hat.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach _einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch wenigstens

(a) einen Vorratsbehälter (26) zur Aufnahme des von der Kabelkühlzone (20) abfließenden Kühlwassers;

(b) einen sich an den Vorratsbehälter (26) anschließenden Kühler (30) für das im Kühlkreislauf geführte Wasser;

(c) eine Filterreinigung (34) oder dgl. zur Reinigung des im Kühlkreislauf geführten Wassers;

(d) eine der Filtereinrichtung (34) vorgeschaltete Pumpe (32);

(e) Rohrleitungen (24, 36 etc.) zur Verbindung der vorgenannten Komponenten sowie eine Frischwasserzuleitung (38);

(f) einen an den Vorratsbehälter (26) im Nebenkreislauf angeschlossenen Separator (44), der mit einem Auslaß (50) für das Schmiermittel versehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratsbehälter (26) unterhalb der Kabelkühlzone (20) angeordnet ist, ein Volumen von mindestens 4000 Liter aufweist und das Kühlwasser von der Kabelkühlzone (20) im freien Fall durch mindestens eine nach unten führende Abzweigleitung (24) aufnimmt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühler (30) unterhalb des Vorratsbehälters (26) angeordnet und vorzugsweise als Rohrschlangenkühler ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (32) zwischen Kühler (30) und Filtereinrichtung (34) angeordnet ist und diese druckseitig beaufschlagt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in den Vorratsbehälter (26) eine Frischwasserzuleitung (38) mündet.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kopfbereich des Separators (44) eine Nebenleitung (40) mündet, die mittels einer im Nebenkreislauf befind lichen Pumpe (42) Kühlwasser aus dem niedriger gelegene Vorratsbehälter (26) entnimmt, daß weiterhin im Fußbereich des Separators (44) ein mit Ventil versehener Auslaß (50) für das Schmiermittel vorhanden ist und etwa im mittleren Bereich eine Verbindungsleitung (54) abgeht, zur Rückleitung des weitgehend schmiermittelfreien Kühlwassers in den Vorratsbehälter (26).

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Separator (44) mit elektrischen Heizelementen (46) ausgestattet ist, die thermostatisch regelbar sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine im Vorratsbehälter (2₆) befindliche Meßeinrichtung_(47) bei Überschreiten eines bestimmten Meßwertes, vorzugsweise eines Meßwertes entsprechend 5 Gew. % gelöstem Schmiermittelanteil, einen Stellimpuls auslöst zum selbsttätigen Einschalten der im Nebenkreislauf befindlichen Pumpe (42), die Kühlwasser in den Separator (44) fördert.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Separator (44) zwei Meßeinrichtungen ( 48) eingebaut sind, eine in Nähe des Bodens, eine etwas unterhalb der Verbindungsleitung (54), die im Sinne einer Minima-/Maxima-Niveau-Regelung die selbsttätige Einstellung des Schmiermittel-Füllstandes mittels Stellimpulsen an das Auslaßventil (50) bewirken.