EP0758480A1 - Verfahren zur strahlenvernetzung von stranggütern - Google Patents

Verfahren zur strahlenvernetzung von stranggütern

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Publication number
EP0758480A1
EP0758480A1 EP96901683A EP96901683A EP0758480A1 EP 0758480 A1 EP0758480 A1 EP 0758480A1 EP 96901683 A EP96901683 A EP 96901683A EP 96901683 A EP96901683 A EP 96901683A EP 0758480 A1 EP0758480 A1 EP 0758480A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
electron
strand
accelerator
guiding units
branching device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP96901683A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Gerhard Gielenz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huber and Suhner AG
Original Assignee
Huber and Suhner AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huber and Suhner AG filed Critical Huber and Suhner AG
Publication of EP0758480A1 publication Critical patent/EP0758480A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/003—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables using irradiation

Definitions

  • the present invention relates to a method for electron beam crosslinking of extrudates according to the preamble of claim 1.
  • the insulated cable is axially rotating, for example, in a single pass through the beam field of an electron accelerator, for example 1 to 3 MeV energy passed through.
  • an electron accelerator for example 1 to 3 MeV energy passed through.
  • the axial rotation of the cable can be omitted by passing the cable through the beam field of the accelerator at least twice, for example the first time with a predetermined surface line above and the second time with this surface line of the cable facing down.
  • the improved use of the beam field also results in an additional increase in the production speed.
  • this method results in an uneven distribution of the radiation dose over the cable circumference with two pronounced maxima on the two outer circular segments of the insulation or the cable sheath, which are irradiated from both sides, with this inhomogeneity in the energy distribution with increasing overall diameter and greater wall thicknesses gets bigger and bigger over the circumference of the cable sheath.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a first variant of a plant for carrying out the method according to the invention
  • FIG. 2 shows a schematic illustration to explain the mode of operation of a pulsed branching device according to the invention
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a second variant of a plant for carrying out the method according to the invention.
  • 4 and 5 are schematic representations to explain the operation of a system according to the invention.
  • the systems according to FIGS. 1 and 3 serve to irradiate the insulating sheaths of cables 12 or other strand-like goods, and bring about a so-called radiation-chemical crosslinking of the materials used, which can be, for example, polyolefins, elastomers or other radiation-crosslinkable polymer materials or blends of such materials that are used in the manufacture of cable insulation and sheaths, hoses, pipes and the like can be used.
  • the system according to FIG. 1 comprises a known electron accelerator 1, the beam outlet tube 2 of which is connected to a branching device 3, to which two individual beam guiding units 41, 42 are connected, whereby several such units can also be connected to the device 3 ⁇ nen.
  • the units 41, 42 each comprise a deflection device 51 or 52 and a scanner unit 61 or 62, each of which has a deflection device 71 or 72 for expanding the electron beam and a subsequent scanner 81 or 82.
  • the units 41 and 42 are arranged relative to one another in such a way that the directions of the two electron beams, which reach the product plane through the electron exit window 91 or 92 of the scanners 81, 82, form an angle between 60 ° and 120 °.
  • an electron baffle plate 10 In the area between the exit windows 91 and 92 at the ends of the units 41 and 42 there is an electron baffle plate 10 below the product plane 11, in which the product 12 to be crosslinked is located.
  • the deflection devices 51, 52 are each connected to the branching device 3 via a tube section 121, 122.
  • the beam guiding units 41 and 42 also each have a tube section 131 and 132, respectively, which are inserted between the components 51 and 71 or 52 and 72 in the manner shown in FIG.
  • the exit windows 91 and 92 are located at the ends of the scanners 81 and 82.
  • the electron accelerator 1 together with the branching device 3 generates two beam currents, preferably in the energy range between 0.5 MeV and 5 MeV. If necessary, however, several currents of the same strength can also be generated according to the same principle with an adapted branching device 3.
  • the stream guiding units 41 and 42 direct the currents to two, but possibly also several scanners 81 and 82, respectively.
  • the electrons pass from the electron source 141 through the accelerator tube 151 until they exit from the windows 91, 92 in a high vacuum and are guided through the beam guiding units 41, 42.
  • the scanners 81, 82 are arranged geometrically such that the emitted electron beams irradiate the circumferential product from different sides, preferably in the same plane and with the same beam strength, by using multiple deflection with a radiation field device (product handling) known per se suitable roller and / or roller systems, the product is passed through the radiation zone at least twice at different angles.
  • a radiation field device product handling
  • the main exit axes of the two electron exit windows 91, 92 are preferably in one and the same plane and at an angle of 90 ° to one another.
  • the two scanners 81, 82 can also be in two different planes S, S "(FIG. 5) and at an angle between 60 ° and 120 ° to one another.
  • the branching device 3 comprises a high vacuum chamber with a central inlet flange (16) and two outlet flanges (171; 172), which are arranged in the reverse Y-shape.
  • directly downstream deflection devices analog 51, 52 can bring about a further widening of the angle before the two or more partial flows are directed centrally into the beam guiding units 41, 42 and guided alternately or alternately onto the product level 11 become.
  • the beam chopper 20 according to FIG. 2 is preferably controlled via an AC voltage unit 19 which is synchronized with the control unit 19 'of a pulsed electron source 141 via galvanically isolating means 19 ".
  • the electrons generated in this way are packaged in the accelerator tube 151 accelerated and directed alternately into the beam guiding units 41 or 42 via the branching device with the beam chopper 20.
  • four such successive electron packets are on their way before (E1, E2, E3, E4) and after (E1 ' ( E2 ', E3', E4 ') passing the branching device 3 shown.
  • the frequency of the beam chopper can either be in a low range, for example from 1 to 50 Hz, or in a high range, for example from 500 Hz to 100 kHz, in order to avoid interference or resonance effects with the deflection frequency of the units 71 , 72 (FIG. 1), which operate, for example, at a frequency in the range between 100 and 200 Hz.
  • this branching device can also be operated with a non-pulsed, continuous electron beam, the deflection function of the AC voltage unit 19 then having to be designed such that the time between the two reversal points of the scanned beam, that of the center point, would correspond to the two outlet flanges 171, 172 of the high vacuum chamber, is minimized.
  • the energy loss that is inevitably directed to the vacuum chamber between the two outlet openings must be dissipated by a corresponding design of the wall 21 with a cooling device. In this case, the two units 19 'and 19 "are omitted.
  • the system according to FIG. 3 comprises a known high-voltage part 22 of an electron accelerator in the voltage range from 0.5 MV to 5 MV, which can be arranged either vertically or, as also indicated in the figure, also horizontally (22 * ), and on the latter High-voltage connection 23 is connected to a branching device 24 with two accelerator tubes 151, 152, each of which has an electron source 141 or 142 in the upper end region.
  • the housing of the branching device 24 ' is filled with a suitable insulating medium 27, such as SF5 gas (sulfur hexafluoride).
  • the system according to FIG. 3 has two beam guiding units 41, 42, which are constructed similarly to the units 41, 42 according to FIG. 1, so that similar elements are given the same reference numerals in both figures. This applies in particular to elements 51, 61, 71, 81, 91, 121, 131 and 52, 62, 72, 82, 92, 122, 132.
  • each of the beam guiding units 41 and 42 is connected to the accelerator tubes 151, 152 via an electron focusing device 251, 252, each of which has a deflection device 51 or 52 and a scanner unit 61 or 62.
  • the units 41 and 42 are arranged relative to one another in such a way that the directions of the two electron beams that exit through the electron exit windows 91 and 92 form an angle between 60 ° and 120 °.
  • the focusing devices 251, 252 are each connected to the accelerator tubes 151 and 152 via a tube section 261, 262.
  • the electron exit windows 91 and 92 are located at the ends of the scanners 81 and 82, respectively.
  • the high voltage part 22 together with the electron sources 141, 142 and the accelerator tubes 151, 152 generates two beam currents, preferably in the energy range between 0.5 MeV and 5 MeV. If necessary, however, several approximately equally strong currents can be generated according to the same principle with adapted branching device 24, 24 'and a corresponding number of electron sources and accelerator tubes.
  • the streams are directed to two, but possibly also a plurality of scanners 81, 82 by the beam guiding units 41, 42.
  • the electrons run from the electron sources 141, 142 through the accelerator tubes 151, 152 until they exit the windows 91, 92 in a high vacuum and are guided through the beam guiding units.
  • the windows 91, 92 have the thinnest foils, for example made of aluminum or titanium, according to the prior art.
  • these scanners 81, 82 are arranged geometrically in such a way that, similarly to the embodiment according to FIG. 1, the emitted electron beams irradiate the circulating product from different sides, at the same time, preferably in the same plane and with approximately the same beam strength, in that the product is guided through the radiation zone or product plane 11 at least twice at different angles by multiple deflection.
  • the two-scanner system according to FIG. 3, in which the main exit axes of the two windows 91, 92 are likewise preferably offset in one and the same plane and at an angle of 90 ° to one another, has advantages similar to those Design according to FIG. 1.
  • the two scanners 81, 82 can in principle be in two different planes S, S '(FIG. 5) and at an angle between 60 ° and 120 ° to one another.
  • the deflection devices 51, 52 (FIG. 1 or 3) have a high vacuum chamber, in which the inlet flange and the outlet flange are arranged at an angle corresponding to the desired deflection angle, and two correspondingly designed electromagnets, which are arranged opposite one another from the outside cal coils with cores, which are operated by means of direct voltage and are positioned around the vacuum unit in such a way that the electron beam incident concentrically on the inlet flange is bent in accordance with the geometric deflection radius of the unit and concentrically enters the subsequent high vacuum component 131, 132.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a cable in cross section, the insulating sleeve 28 around a cable core 29 having a thickness D that is only slightly smaller than the necessary penetration distance H of the electron beam E directed by the scanner 81 (FIG. 1 or 3).
  • the scanner 81 FIG. 1 or 3
  • the beam direction of the beam E which preferably forms an angle of 90 ° with the beam direction of the electron beam E.
  • This figure also applies analogously to hoses and pipes.
  • FIG. 5 shows that, according to the invention, the main axes of the scanner units 61 and 62 can be in the same plane of symmetry S, which runs across one and the same zone of the product plane 11.
  • the invention can however, they can also be used in a system in which the main axes of the scanner units 61, 62 'are located in two parallel planes S and S'.
  • Another advantage of the system according to the invention is that the dimensions of the bunker, which is necessary to shield the resulting undesired electromagnetic radiation, are significantly smaller than in systems with two electron accelerators and offset scanners.
  • the systems according to the invention can be operated in an excellent manner, for example in the energy range from 0.5 MeV to 3.0 MeV, with currents in the order of 20 to 100 mA and a beam power of 50 to 250 kW, preferably around 100 to 150 kW.

Abstract

Zur Elektronenstrahlvernetzung der Isolierhülle eines elektrischen Kabels (12) werden zwei Strahlströme von einem Elektronenbeschleuniger (1) erzeugt. Die zwei Strahlströme werden dem Kabel über je eine Strahlführungseinheit (41; 42) von zwei Seiten zugeführt, die sich in einem Winkel von 90 DEG befinden. Die Bestrahlung kann in derselben diametralen Ebene oder Zone des Kabels (12) und mit der gleichen Strahlstärke durchgeführt werden, ohne eine übermässige Erhitzung des Kabelkerns zu verursachen. Die Anlage zur Durchführung der Elektronenstrahlvernetzung kann einen Strahl-Chopper aufweisen.

Description

Verfahren zur Strahlenvernetzung von Stranggütern
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Elektronenstrahlvernetzung von Stranggütern gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Zur Verbesserung der thermischen und mechanischen Beständigkeit von Isolier¬ hüllen elektrischer Kabel oder Leitungen werden diese u.a. mit energiereichen Elektronen bestrahIL Zu diesem Zweck wird beispielsweise das isolierte Kabel in einem einzigen Durchgang, axial rotierend, durch das Strahlfeld eines Elektro¬ nenbeschleunigers von beispielsweise 1 bis 3 MeV Energie hindurchgeführt. Ein solches Verfahren ergibt zwar durch die Rotation eine ideale Energieverteilung über dem Umfang des Kabels, erweist sich jedoch als nachteilig im Hinblick auf die Notwendigkeit, die sehr grossen Auf- und Abwickel spulen drehen zu müssen. Wegen der dabei grossen zu bewegenden Massen sind die erzielbaren Produkti¬ onsgeschwindigkeiten limitiert. Bei Verwendung von einem stärkeren Beschleuniger bis ca. 5 MeV und durch Mehrfachumlenkung mit Führungsrädern oder Walzen kann die axiale Rotation des Kabels entfallen, indem das Kabel mindestens zweimal durch das Strahlfeld des Beschleunigers hindurchgeführt wird, und zwar beispielsweise das erste Mal mit einer vorbestimmten Mantellinie nach oben und das zweite Mal mit dieser Mantellinie des Kabels nach unten gerichtet. Durch die verbesserte Strahlfeld¬ ausnutzung ergibt sich damit auch eine zusätzliche Erhöhung der Produktionsge¬ schwindigkeit.
Ein solches Verfahren hat zwar an sich den grossen Vorteil, dass es durchgeführt werden kann, ohne die grossen Auf- und Abwickelspulen des Kabels drehen zu müssen, es ist jedoch mit dem Nachteil verbunden, dass wegen der verwendeten höheren Beschleunigerspannung der metallische Kabelkern wesentlich stärker bestrahlt wird, was zu höheren Leitertemperaturen führt und gegebenenfalls durch aufwendige Kühlsysteme kompensiert werden muss.
Zudem ergibt sich bei diesem Verfahren eine ungleiche Verteilung der Strahlen¬ dosis über dem Kabelumfang mit zwei ausgeprägten Maxima an den beiden äusseren Kreissegmenten der Isolation oder des Kabelmantels, die von beiden Seiten bestrahlt werden, wobei mit zunehmendem Gesamtdurchmesser und grösseren Wanddicken diese Inhomogenität in der Energieverteilung über dem Umfang der Kabelhülle immer grösser wird.
Es ist daher Zweck der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Elektronen- strahlvernetzung von Stranggütern zu schaffen, das zu einer relativ guten Homo¬ genität der Dosis über dem Umfang führt und mittels einer relativ einfachen An¬ lage realisiert werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch ein Verfahren mit den im kenn¬ zeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen an¬ gegeben.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielsweise anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Variante einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens,
Fig. 2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Arbeitsweise ei¬ ner gepulsten Abzweigvorrichtung nach der Erfindung,
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer zweiten Variante einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, und
Fig. 4 und 5 schematische Darstellungen zur Erläuterung der Arbeitsweise einer erfindungsgemässen Anlage.
Die Anlagen nach den Figuren 1 und 3 dienen zur Bestrahlung der Isolierhüllen von Kabeln 12 oder anderer strangförmiger Güter, und bewirken eine sogenannte strahlenchemische Vernetzung der verwendeten Werkstoffe, die beispielsweise Polyolefine, Elastomere oder andere strahlenvernetzbare Polymerwerkstoffe oder Blends solcher Werkstoffe sein können, die zur Herstellung von Kabelisolationen und -mänteln, Schläuchen, Rohren und dergleichen verwendet werden. Die Anlage nach Figur 1 umfasst einen an sich bekannten Elektronenbeschleu¬ niger 1, dessen Strahlaustrittsrohr 2 mit einer Abzweigvorrichtung 3 verbunden ist, an die zwei einzelne Strahlführungseinheiten 41 , 42 angeschlossen sind, wo¬ bei auch mehrere solche Einheiten an die Vorrichtung 3 angeschlossen sein kön¬ nen. Die Einheiten 41 , 42 umfassen jeweils eine Umlenkeinrichtung 51 bzw. 52 und eine Scannereinheit 61 bzw. 62, die je eine Ablenkeinrichtung 71 bzw. 72 zur Aufweitung des Elektronenstrahls und einen nachfolgenden Scanner 81 bzw. 82 aufweisen. Die Einheiten 41 und 42 sind derart gegeneinander angeordnet, dass die Richtungen der zwei Elektronenstrahlen, die durch das Elektronenaustritts¬ fenster 91 bzw. 92 der Scanner 81, 82 auf die Produktebene gelangen, einen Winkel zwischen 60° und 120° bilden. Im Bereich zwischen den Austrittsfenstern 91 und 92 an den Enden der Einheiten 41 und 42 befindet sich eine Elektronen- prallplatte 10 unterhalb der Produktebene 11, in der sich das zu vernetzende Produkt 12 befindet. Die Umlenkeinrichtungen 51, 52 sind je über einen Tubusab¬ schnitt 121, 122 mit der Abzweigvorrichtung 3 verbunden. Die Strahlführungsein¬ heiten 41 und 42 weisen auch je einen Tubusabschnitt 131 bzw. 132 auf, die in der aus Figur 1 ersichtlichen Weise zwischen den Bauteilen 51 und 71 bzw. 52 und 72 eingefügt sind. Die Austrittsfenster 91 bzw. 92 befinden sich an den En¬ den der Scanner 81 bzw. 82.
Die Anlage nach Figur 1 funktioniert nun folgendermassen:
Der Elektronenbeschleuniger 1 zusammen mit der Abzweigvorrichtung 3 erzeugt zwei Strahlströme, vorzugsweise im Energiebereich zwischen 0,5 MeV und 5 MeV. Gegebenenfalls können jedoch auch mehrere gleich starke Ströme nach demselben Prinzip mit angepasster Abzweigvorrichtung 3 erzeugt werden Durch die Strahlführungseinheiten 41 und 42 werden die Ströme auf zwei, gegebenen¬ falls jedoch auch mehrere Scanner 81 bzw. 82 geleitet. Die Elektronen laufen von der Elektronenquelle 141 durch die Beschleunigerröhre 151 bis zu ihrem Austritt aus den Fenstern 91 , 92 im Hochvakuum und werden durch die Strahlführungs¬ einheiten 41, 42 geführt.
Erfindungsgemäss sind die Scanner 81, 82 derart geometrisch angeordnet, dass die emittierten Elektronenstrahlen das umlaufende Produkt von verschiedenen Seiten bestrahlen, vorzugsweise in derselben Ebene und mit der gleichen Strahl¬ stärke, indem durch Mehrfachumlenkung mit einer an sich bekannten Bestrah¬ lungsfeldeinrichtung (Produkthandling) mit geeigneten Rollen- und/oder Walzen¬ systemen das Produkt mindestens zweimal unter verschiedenen Winkeln durch die Bestrahlungszone geführt wird.
Beim Zwei-Scanner-System nach Figur 1 befinden sich die Hauptaustrittsachsen der zwei Elektronenaustrittsfenster 91, 92 vorzugsweise in ein und derselben Ebene und in einem Winkel von 90° zueinander versetzt. Grundsätzlich können die beiden Scanner 81 , 82 aber auch in zwei verschiedenen Ebenen S, S" (Figur 5) und in einem Winkel zwischen 60° und 120° zueinander stehen.
Versuche im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung haben gezeigt, dass in vielen Fällen die Bestrahlung von mehreren Seiten aus in ein und derselben Zone des Produkts erfolgen kann, ohne eine übermässige Erhitzung des Kabel¬ kerns oder eine übermässige Ionisierung der Luft im Innern eines Schlauches oder Rohres zu verursachen, wie man sonst befürchten muss, da die notwendi¬ gerweise zu durchdringende Strecke H (Figur 4) insbesondere bei grösseren Wanddicken kleiner ist als bei herkömmlichen Verfahren mit nur einem Scanner, und somit eine geringere Beschleunigerspannung erfordert.
Die Abzweigvorrichtung 3 nach Figur 2 umfasst eine Hochvakuumkammer mit ei¬ nem zentralen Eintritts- (16) und zwei Austrittsflanschen (171 ; 172), die umge¬ kehrt Y-förmig angeordnet sind. Zwei entsprechend gestaltete und von aussen gegenüberliegend angebrachte Magnetspulen 181 , 182, die über eine entspre¬ chend leistungsmässig angepasste Wechselspannungseinheit 19 gespeist wer¬ den, bilden dabei einen Strahl-Chopper 20, der die räumliche und zeitliche Ver¬ schiebung des einfallenden Elektronenstrahls in Richtung der beiden oder mehre¬ rer Austrittsflansche bewirkt. Gegebenenfalls können direkt nachgeschaltete Um¬ lenkeinrichtungen analog 51 , 52 (Figur 1 ) eine weitere Winkelaufweitung bewir¬ ken, bevor die beiden oder mehrere Teilströme zentrisch in die Strahlführungs¬ einheiten 41 , 42 gelenkt und alternierend bzw. abwechslungsweise auf die Pro¬ duktebene 11 geführt werden.
Vorzugsweise wird der Strahl-Chopper 20 gemäss Fig. 2 über eine Wechsel¬ spannungseinheit 19, die über galvanisch trennende Mittel 19" mit der Steuerein¬ heit 19' einer gepulsten Elektronenquelle 141 synchronisiert ist, angesteuert. Die dabei erzeugten Elektronen werden paketweise in der Beschleunigerröhre 151 beschleunigt und über die Abzweigvorrichtung mit dem Strahl-Chopper 20 ab¬ wechselnd in die Strahlführungseinheiten 41 oder 42 gelenkt. In Figur 2 sind vier solche aufeinander folgende Elektronenpakete auf ihrem Weg vor (E1 , E2, E3, E4) und nach (E1'( E2', E3', E4') Passieren der Abzweigvorrichtung 3 dargestellt.
Dabei kann die Frequenz des Strahl-Choppers entweder in einem tiefen Bereich, beispielsweise von 1 bis 50 Hz, oder in einem hohen Bereich, beispielsweise von 500 Hz bis 100 kHz, liegen, um Interferenzen bzw. Resonanzeffekte mit der Ab¬ lenkfrequenz der Einheiten 71, 72 (Figur 1), die beispielsweise mit einer Frequenz im Bereich zwischen 100 und 200 Hz arbeiten, zu vermeiden.
Grundsätzlich lässt sich diese Abzweigvorrichtung aber auch mit einem nicht ge¬ pulsten kontinuierlichen Elektronenstrahl betreiben, wobei dann die Ablenkfunk¬ tion der Wechselspannungseinheit 19 derart zu gestalten ist, dass die Zeit zwi¬ schen den beiden Umkehrpunkten des gescannten Strahls, die der Mittelpunkts- läge der beiden Aust ttsflansche 171, 172 der Hochvakuumkammer entsprechen, minimiert wird. Die Verlustenergie, die zwischen den beiden Austrittsöffnungen dabei zwangsläufig auf die Vakuumkammer gelenkt wird, muss durch entspre¬ chende Gestaltung der Wandung 21 mit einer Kühleinrichtung abgeführt werden. Für diesen Fall entfallen die beiden Einheiten 19' und 19".
Die Anlage nach Figur 3 umfasst ein an sich bekanntes Hochspannungsteil 22 eines Elektronenbeschleunigers im Spannungsbereich von 0,5 MV bis 5 MV, das entweder vertikal oder wie in der Figur ebenfalls angedeutet ist, auch horizontal (22*) angeordnet sein kann, und an dessen Hochspannungsanschluss 23 eine Abzweigvorrichtung 24 mit zwei Beschleunigerröhren 151, 152 angeschlossen ist, die je eine Elektronenquelle 141 bzw. 142 im oberen Endbereich aufweisen. Das Gehäuse der Abzweigvorrichtung 24' ist mit einem geeigneten Isoliermedium 27, wie zum Beispiel SF5 - Gas (Schwefelhexafluorid) ausgefüllt.
Die Anlage nach Figur 3 weist zwei Strahlführungseinheiten 41, 42 auf, die ähn¬ lich wie die Einheiten 41 , 42 nach Figur 1 aufgebaut sind, so dass ähnliche Ele¬ mente in beiden Figuren mit denselben Bezugszeichen angegeben sind. Dies gilt insbesondere für die Elemente 51, 61, 71, 81, 91, 121, 131 bzw. 52, 62, 72, 82, 92, 122, 132.
An die Beschleunigerröhren 151, 152 ist jeweils über eine Elektronenfokus- siereinrichtung 251 , 252 je eine der Strahlführungseinheiten 41 und 42 ange¬ schlossen, die jeweils eine Umlenkeinrichtung 51 bzw. 52 und eine Scannerein¬ heit 61 bzw. 62 aufweisen. Die Einheiten 41 und 42 sind derart gegeneinander angeordnet, dass die Richtungen der zwei Elektronenstrahlen, die durch die Elektronenaustrittsfenster 91 bzw. 92 austreten, einen Winkel zwischen 60° und 120° bilden. Im Bereich zwischen den Austrittsfenstern 91 und 92 an den Enden der Einheiten 41 und 42 befindet sich eine Elektronenprallplatte 10 unterhalb der Produktebene 11, beispielsweise mit dem zu vernetzenden Kabel 12. Die Fokus- siereinrichtungen 251 , 252 sind je über einen Tubusabschnitt 261 , 262 mit den Beschleunigerröhren 151 bzw. 152 verbunden. Die Elektronenaustrittsfenster 91 bzw. 92 befinden sich an den Enden der Scanner 81 bzw. 82.
Die Anlage nach Figur 3 funktioniert nun folgendermassen:
Das Hochspannungsteil 22 zusammen mit den Elektronenquellen 141, 142 und den Beschleunigerröhren 151, 152 erzeugt zwei Strahlströme, vorzugsweise im Energiebereich zwischen 0,5 MeV und 5 MeV. Gegebenenfalls können jedoch auch mehrere in etwa gleich starke Ströme nach demselben Prinzip mit ange- passter Abzweigvorrichtung 24, 24' und entsprechender Anzahl Elektronenquellen und Beschleunigerrδhren erzeugt werden. Durch die Strahlführungseinheiten 41 , 42 werden die Ströme auf zwei, gegebenenfalls jedoch auch mehrere Scanner 81 , 82 geleitet. Die Elektronen laufen von den Elektronenquellen 141 , 142 durch die Beschleunigerröhren 151, 152 bis zu ihrem Austritt aus den Fenstern 91, 92 im Hochvakuum und werden durch die Strahlführungseinheiten geführt. Die Fenster 91 , 92 weisen dünnste Folien auf, beispielsweise aus Aluminium oder Titan, ge¬ mäss dem Stand der Technik-
Erfindungsgemäss sind diese Scanner 81 , 82 (Figur 3) derart geometrisch ange¬ ordnet, dass ähnlich wie bei der Ausführung nach Figur 1 die emittierten Elektro¬ nenstrahlen das umlaufende Produkt von verschiedenen Seiten bestrahlen, und zwar gleichzeitig, vorzugsweise in derselben Ebene und mit etwa gleicher Strahl¬ stärke, indem durch Mehrfachumlenkung das Produkt mindestens zweimal unter verschiedenen Winkeln durch die Bestrahlungszone oder Produktebene 11 ge¬ führt wird. Das Zwei-Scanner-System nach Figur 3, bei dem sich ebenfalls die Hauptaus¬ trittsachsen der zwei Fenster 91 , 92 vorzugsweise in ein und derselben Ebene und in einem Winkel von 90° zueinander versetzt befinden, bringt ähnliche Vor¬ teile mit sich wie die Ausführung nach Figur 1. Auch hier können aber grundsätz¬ lich die beiden Scanner 81, 82 in zwei verschiedenen Ebenen S, S' (Figur 5) und in einem Winkel zwischen 60° und 120° zueinander stehen.
Die Umlenkeinrichtungen 51, 52 (Figur 1 oder 3) weisen eine Hochvakuumkam¬ mer auf, bei der der Eintrittsflansch und der Austrittsflansch in einem Winkel ent¬ sprechend dem gewünschten Umlenkwinkel angeordnet sind, sowie zwei entspre¬ chend gestaltete und von aussen gegenüberliegend angebrachte elektromagneti¬ sche Spulen mit Kernen, die mittels Gleichspannung betrieben und derart um die Vakuumeinheit positioniert sind, dass der am Eintrittsflansch konzentrisch einfal¬ lende Elektronenstrahl entsprechend dem geometrischen Umlenkradius der Ein¬ heit gebogen wird und konzentrisch in das nachfolgende Hochvakuumbauteil 131 , 132 eintritt.
Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Kabels im Querschnitt, wobei die Isolierhülle 28 um einen Kabelkern 29 eine Dicke D aufweist, die nur wenig kleiner als die notwendige Durchdringungsstrecke H des durch den Scanner 81 (Figur 1 oder 3) gelenkten Elektronenstrahls E ist. Entsprechendes gilt für den durch den Scanner 82 (Figur 1 oder 3) gelenkten Elektronenstrahl E', dessen Einstrahlrichtung vorzugsweise einen Winkel um 90° mit der Einstrahlrichtung des Elektronenstrahls E bildet. Sinngemäss gilt diese Figur auch für Schläuche und Rohre.
Figur 5 zeigt, dass gemäss der Erfindung sich die Hauptachsen der Scannerein¬ heiten 61 und 62 in derselben Symmetrieebene S befinden können, die quer durch ein und dieselbe Zone der Produktebene 11 verläuft. Die Erfindung kann jedoch auch Anwendung bei einer Anlage finden, bei welcher die Hauptachsen der Scannereinheiten 61, 62' sich in zwei parallelen Ebenen S bzw. S' befinden.
Durch die Erfindung kann beispielsweise eine hervorragende Homogenität der Vernetzung bei einem Kabel mit 30 mm Aussendurchmesser und 5 mm Wand¬ stärke durch Verwendung einer Hochspannung von ca. 1,5 MV erreicht werden.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Anlage ist, dass die Abmessungen des Bunkers, der zur Abschirmung der sich ergebenden unerwünschten elektro¬ magnetischen Strahlung notwendig ist, deutlich kleiner ist als bei Anlagen mit zwei Elektronenbeschleunigern und versetzten Scannern.
Die erfindungsgemässen Anlagen können in vorzüglicher Weise beispielsweise im Energiebereich von 0,5 MeV bis 3,0 MeV, mit Strömen in der Grössenordnung von 20 bis 100 mA und einer Strahleistung von 50 bis 250 kW, vorzugsweise um 100 bis 150 kW, betrieben werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Elektronenstrahlvernetzung von strangförmigem Gut mit Hilfe eines Elektronenbeschleunigers und einer Bestrahlungsfeldeinrichtung (Produkt- handling), dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehrere vom Elektronenbe¬ schleuniger erzeugte Strahlströme über mindestens zwei Strahlführungseinheiten (41; 42) mit je einer Scannereinheit (61; 62) dem strangförmigen Gut (12) unter verschiedenen Winkeln zugeführt werden.
2. Strangförmiges Gut, wie z.B. Leiterisolationen, Kabelmäntel, Schläuche, Rohre und dergleichen, strahlenchemisch vernetzt nach Anspruch 1.
3. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 , dadurch ge¬ kennzeichnet, dass der Elektronenbeschleuniger (1) mit einer Abzweigvorrichtung (3) verbunden ist, an die zwei Strahlführungseinheiten (41 , 42) angeschlossen sind, die je eine Scannereinheit (61, 62) umfassen.
4. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 , dadurch ge¬ kennzeichnet, dass der Elektronenbeschleuniger ein Hochspannungsteil (22) umfasst, das mit einer Abzweigvorrichtung (24; 24') verbunden ist, an die minde¬ stens zwei Beschleunigerröhren (151; 152) mit je einer Elektronenquelle (141 ; 142) angeschlossen sind, und dass an die Beschleunigerröhren (151; 152) Strahlführungseinheiten (41 ; 42) derart angeschlossen und geometrisch angeord¬ net sind, dass ein zu vernetzendes sich in einer Bestrahlungsfeldeinrichtung be¬ findendes strangförmiges Gut (12) pro Durchgang durch das Elektronenstrahlfeld von mindestens zwei Seiten bestrahlt wird.
5. Anlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass diese Strahlführungseinheiten (41 ; 42) je eine Umlenkeinheit (51 ; 52) und eine Scan¬ nereinheit (61; 62) umfassen.
6. Anlage nach einem der Ansprüche 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlführungseinheiten (41 ; 42) derart geometrisch angeordnet sind, dass die Bestrahlung in derselben diametralen Ebene (S) oder Zone des strang- förmigen Guts (12) und zumindest angenähert mit der gleichen Strahlstärke durchgeführt werden kann.
7. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abzweigvorrichtung (3) einen Strahl-Chopper (20) umfasst, um dem strang- förmigen Gut (12) die besagten mindestens zwei Elektronenstrahlströme ab¬ wechslungsweise oder zeitlich verschachtelt zuzuführen, wobei vorzugsweise die Frequenz fc des Strahl-Choppers (20) deutlich kleiner oder grösser als die Fre¬ quenz fs der Scannereinheit (61 ; 62) ist, und wobei vorzugsweise für die Fre¬ quenz fc die Beziehungen 1 Hz < fc < 100 Hz oder fc > 200 Hz gelten.
8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine auf die Elek¬ tronenquelle (141) wirkende Steuereinheit (19') über galvanisch trennende Mittel (19") mit einer auf die Abzweigvorrichtung (3) wirkenden Wechselspannungsein¬ heit (19) verbunden ist, um die Elektronen paketweise synchronisiert abwechs¬ lungsweise jeweils auf eine der Strahlführungseinheiten (41 ; 42) zu leiten.
9. Anlage nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abzweigvorrichtung (24; 24") mindestens zwei Beschleunigerröhren (151; 152) in ein und demselben Druckgehäuse umfasst, das mit einem Isoliermedium (27) ausgefüllt ist.
10. Einrichtung für eine Anlage nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens zwei Strahlführungseinheiten (41; 42) um¬ fasst, die je eine magnetische Umlenkeinrichtung (51 ; 52) und eine Scannerein¬ heit (71, 81, 91 ; 72, 82, 92) aufweisen.
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