ES2312199T3 - Aparato, sistema y metodos para aplicar un compuesto de relleno y particulas absorventes del agua en un conductor trenzado. - Google Patents

Aparato, sistema y metodos para aplicar un compuesto de relleno y particulas absorventes del agua en un conductor trenzado. Download PDF

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Timothy B. Bruynell
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01B13/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/32Filling or coating with impervious material

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Abstract

APARATO Y SISTEMAS PARA APLICAR UN COMPUESTO DE RELLENO, TAL COMO UN COMPUESTO BLOQUEADOR DE AGUA, Y POLVO ABSORBEDOR DE AGUA, A UN CABLE DE NUCLEO O A LOS CABLES DE UN CONDUCTOR TRENZADO, O A POSTERIORES CAPAS DE CONDUCTOR TRENZADO QUE SON ESPECIALMENTE ADECUADAS PARA UTILIZAR CON UNA TRENZADORA TUBULAR, QUE INCLUYE UNA CABEZA GIRATORIA, LA CUAL PUEDE ESTAR SITUADA AGUAS ABAJO DE UN TRENZADOR DE CABLE. EL NUCLEO ES ESTIRADO A TRAVES DE UN CONDUCTO DE NUCLEO EN DONDE EL COMPUESTO DE RELLENO ES APLICADO AL NUCLEO Y EL POLVO ES APLICADO AL COMPUESTO DE RELLENO. A TRAVES DE LA CABEZA GIRATORIA EXISTEN CONDUCTOS PARA EL PASO DE LA TRENZA, CON EL FIN DE ESTIRAR LOS CABLES DEL TRENZADO A SU TRAVES, SIN SER REVESTIDOS. LOS HILOS SON TRENZADOS ALREDEDOR DEL NUCLEO EN UNA MATRIZ DE CIERRE. PREFERIBLEMENTE, EL CIRCUITO DE CIRCULACION DE POLVO ES UN CIRCUITO CERRADO QUE PERMITE RECICLAR EL POLVO. EL POLVO ES PREFERIBLEMENTE FLUIDIFICADO ANTES DE SER SUMINISTRADO AL APLICADOR, Y ES EXTRAIDO DEL APLICADOR MEDIANTE UN LIGERO VACIO. LA CABEZA GIRATORIA PUEDE INCLUIR UNA SECCION APLICADORA DE COMPUESTO DE RELLENO Y UNA SECCION APLICADORA DE POLVO, LAS CUALES ESTAN CONECTADAS ENTRE SI DE MANERA QUE GIREN CONJUNTAMENTE. TAMBIEN SE DESCRIBEN LOS PROCEDIMIENTOS PARA APLICAR COMPUESTO DE RELLENO Y POLVO ABSORBEDOR DE AGUA.

Description

Aparato, sistema y métodos para aplicar el compuesto de relleno y partículas absorbentes del agua en un conductor trenzado.
Campo de la invención
La presente invención se refiere a la aplicación de compuestos de relleno en cables eléctricos y, más particularmente, a la aplicación de compuestos de relleno y partículas absorbentes de agua a un hilo central o a un grupo de hilos en un conductor eléctrico trenzado, antes del trenzado del hilo central o los hilos con los hilos de filamento.
Antecedentes de la invención
Es conocido en el estado de la técnica que cuando el agua se encuentra presente en zonas de la estructura aislante de un cable eléctrico, se desarrollan y se propagan arborescencias higroscópicas/químicas, provocando el deterioro del aislante del cable. Son en particular susceptibles las zonas de elevado esfuerzo eléctrico localizado provocado por vacíos, contaminantes y protuberancias de las capas de control de la tensión del conductor y el aislante. El agua que se encuentra presente en los espacios entre los filamentos de un conductor multitrenzado acelera considerablemente la propagación de las arborescencias higroscópicas/químicas en el aislante. Se desea, por lo tanto, rellenar todos los espacios entre dichos hilos con un compuesto de relleno para minimizar o prevenir el acceso y el movimiento de agua en dichos espacios. Ver, por ejemplo, las Patentes de los Estados Unidos números 4.095.039, 4.104.480, 4.145.567 y 3.943.271.
La Patente de los Estados Unidos número 5.049.593, que se emitió a Pirelli Cable Corp, describe un compuesto de relleno polimérico mejorado para ser utilizado en cables eléctricos. Las partículas hinchables en agua se mezclan con, o se aplican en, la superficie del compuesto polimérico proporcionando un bloqueo más efectivo contra el acceso y el movimiento de agua. En un ejemplo, el compuesto de relleno y el polvo hinchable en agua se aplica por encima de una primera capa de hilos durante el trenzado de los hilos. Una segunda capa de hilos se trenza por encima de la primera capa de hilos y el compuesto de relleno. La segunda capa se cubre de forma similar y una capa exterior de hilos se trenza entonces por encima de las primeras dos capas de hilos y el compuesto de relleno. Se utiliza una jaula rotatoria de hilos que lleva las bobinas de hilos de filamento para trenzar los hilos por encima de la anterior capa de hilos y el compuesto de relleno.
Los trenzadores tubulares, en los que las bobinas de hilo de filamento se disponen de forma lineal dentro de un bastidor rotatorio, se pueden utilizar también para trenzar los hilos. Se pueden preferir por su velocidad. Para rellenar los intersticios entre los hilos de un cable trenzado mediante un trenzador tubular, los compuestos de relleno se aplican normalmente al hilo central o a los hilos por delante del trenzador tubular. El núcleo recubierto se extrae a través del trenzador tubular hasta la matriz de cierre guiado mediante rodillos en el trenzador tubular.
Tal y como se extrae el núcleo recubierto a través del trenzador tubular, el compuesto de relleno es propenso a la contaminación. También puede perder uniformidad, gotear desde el hilo central o eliminarse del hilo central por el contacto con partes del trenzador tubular. Los compuestos de relleno también se han aplicado a los núcleos de los cables por delante de un trenzador de jaula rotatoria de hilos. Ver, por ejemplo, la Patente de los Estados Unidos número 3.923.003. Dicho sistema es propenso a tener los mismos problemas descritos anteriormente con respecto al trenzador tubular.
La Patente de los Estados Unidos número 4.406.114 intenta dirigir los problemas asociados con la aplicación de los compuestos de relleno, tales como un inhibidor de la corrosión, a un hilo central por delante de un trenzador, proporcionando un aplicador dentro del trenzador tubular, cerca de su extremo posterior donde el hilo central se enrosca con el hilo de filamento. El hilo central se extrae a través del aplicador, se recubre, e inmediatamente se enrosca con uno o más hilos de filamento, que se dice que evitan el goteo, el embadurnado, la contaminación y la deformación prematura del inhibidor de la corrosión. Ya que el aplicador se encuentra dentro del trenzador, sin embargo, se deben proporcionar también dentro del trenzador los tanques de almacenamiento para el inhibidor de corrosión. Para rellenar dichos tanques, se debe detener el funcionamiento del trenzador. Por lo tanto, el funcionamiento del trenzador no se puede llevar a cabo de forma continua.
En la Patente de los Estados Unidos número 3.085.388 se representa una aplicador rotatorio para la aplicación del compuesto de relleno a un hilo central de un conductor trenzado, que se localiza a continuación de un trenzador tubular. Los pasos separados a través del aplicador se proporcionan para que los hilos de filamento pasen por su través, sin recubrir. Los hilos de filamento se trenzan alrededor del hilo central en una matriz después de pasar a través del aplicador. Mientras que se alivian ciertos problemas asociados con la aplicación del compuesto a un núcleo, en la patente no se representa como aplicar una capa de partículas absorbentes de agua encima del compuesto de
relleno.
Sería ventajoso un procedimiento y un aparato para el revestimiento de un hilo central o unos hilos con un compuesto bloqueante de agua y partículas absorbentes de agua, que se pudiera colocar a continuación de un trenzador.
Descripción resumida de la invención
La presente invención proporciona un aplicador para la aplicación de partículas absorbentes de agua en el núcleo de un conductor trenzado antes del trenzado de los hilos alrededor del núcleo, comprendiendo dicho aplicador:
un cabezal rotativo que dispone de un eje de rotación, un extremo anterior y un extremo posterior, teniendo dicho cabezal un núcleo que se extiende axialmente a través del paso en dicho eje y que se extiende desde dicho extremo anterior hasta dicho extremo posterior para el paso de un núcleo de un conductor trenzado a través de dicho cabezal y que presenta una pluralidad de hilos de filamento a través de los pasos desplazados radialmente desde dicho eje para el paso de los hilos de filamento a través de dicho cabezal;
un medio de transporte de compuesto de relleno para transportar un compuesto de relleno a dicho núcleo a través del paso desde el exterior de dicho cabezal rotativo, para la aplicación de dicho compuesto de relleno a dicho núcleo cuando pasa a través de dicho paso del núcleo; y
un medio de transporte de polvo hinchable en agua dispuesto entre dicho medio de transporte de compuesto de relleno y dicho extremo posterior para el transporte de las partículas absorbentes de agua hasta el compuesto de relleno en el núcleo.
La presente invención incluye también un procedimiento para la aplicación del compuesto de relleno y las partículas absorbentes de agua a los intersticios de un conductor trenzado, que comprende:
la extracción de un núcleo a través de un paso central de un aplicador rotatorio;
la aplicación de compuesto de relleno a dicho núcleo en dicho paso central;
la aplicación de partículas absorbentes de agua a dicho compuesto de relleno en dicho paso central;
la extracción de una pluralidad de hilos de filamento a través de una pluralidad de pasos de filamentos de dicho aplicador sin que se recubran con compuestos de relleno o partículas absorbentes de agua; y
el trenzado de dicha pluralidad de hilos de filamento en torno a dicho núcleo.
El compuesto de relleno puede ser un compuesto bloqueante de agua y las partículas absorbentes de agua se encuentran preferentemente en forma de un polvo absorbente de agua.
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Descripción de las figuras
La Figura 1 es una representación esquemática de los componentes principales de un sistema para la aplicación de compuesto de relleno y partículas absorbentes de agua en un conductor trenzado según la presente invención;
la Figura 2 es una vista en sección longitudinal de un aplicador rotatorio según la presente invención y una matriz de cierre utilizada en el sistema de la Figura 1;
la Figura 3 es una vista en sección transversal del aplicador del compuesto bloqueante de agua a través de la línea 3-3 en la Figura 2; y
la Figura 4 es una vista en sección transversal de un aplicador para la aplicación de partículas absorbentes de agua a través de la línea 4-4 en la Figura 2;
la Figura 5 es una representación esquemática de los componentes principales del sistema de la presente invención, que se dispondrían en una planta de la sala de montaje; y
la Figura 6 es una ilustración esquemática del circuito de circulación de las partículas absorbentes de agua.
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Descripción de la invención
La Figura 1 es una representación esquemática de un sistema 10 para la aplicación de compuesto de relleno y partículas absorbentes de agua a un núcleo 14 y para el trenzado de una capa de hilos de filamento 20 encima del núcleo 14, según la presente invención. El núcleo 14 puede ser un solo hilo o una pluralidad de hilos trenzados. Una bobina 12 contiene el núcleo 14, que no se encuentra aislado. Un trenzador tubular 16 sostiene a seis o más bobinas 18, proporcionando cada una un hilo de filamento 20, que tampoco se encuentra aislado. El trenzador tubular 16 va dando vueltas tal y como se extraen de las bobinas 18 los hilos de filamento 20. El trenzador tubular 16 puede ser cualquier trenzador tubular convencional conocido en el estado de la técnica, que tenga un bastidor exterior inmóvil 16a (representado de forma esquemática en la Figura 5) y un bastidor interior rotatorio 16b (representado en las
Figuras 1 y 5).
Se proporciona un aplicador rotatorio 22 para aplicar el compuesto de relleno al núcleo 14. El núcleo 14 y los hilos de filamento 20 se extraen a través del aplicador rotatorio 22, descrito con más detalle con respecto a la Figura 2. El aplicador rotatorio 22 y el bastidor interior rotativo 16b del trenzador tubular 16 operan a la misma velocidad mediante un eje motriz rotatorio 60 común. El núcleo 14 se extrae del trenzador tubular 16 a través del eje motriz 60 y en el aplicador 22. El núcleo 14 se recubre con el compuesto de relleno, tal como el compuesto bloqueante de agua y las partículas absorbentes de agua en forma de un polvo absorbente de agua, en el aplicador 22, mientras que los hilos de filamento 20 pasan a través del aplicador 22 sin recubrir. El núcleo recubierto 14 y los hilos de filamento 22 se extraen entonces a través de una matriz de cierre 24, donde los hilos de filamento 20 se trenzan en torno al núcleo 14 y el montaje de los hilos se cierra para formar un conductor trenzado 26 bien apretado. El núcleo 14 y los hilos de filamento 20 se extraen a través del aplicador 22 y la matriz de cierre 24 mediante un cabestrante de extracción para la recogida en un carrete receptor, indicado de forma esquemática en la Figura 1 como caja 27, tal y como se conoce en el estado de la técnica.
La Figura 2 es una vista en sección longitudinal del aplicador rotativo 22 y la matriz de forma avellanada 24 de la Figura 1. El aplicador rotatorio 22 según la presente invención incluye un aplicador del compuesto bloqueante de agua ("aplicador del compuesto") 28 y un aplicador de polvos absorbentes de agua ("aplicador de polvos") 30. Los aplicadores 28 y 30 se sostienen en la planta de la sala de montaje. Los dos aplicadores 28 y 30 se conectan, por ejemplo, mediante tornillos 31 y, por lo tanto, dan vueltas el uno con el otro. Los tornillos 31 en la Figura 2 no se encuentran en el plano de esta sección transversal, pero se representan en esta vista para el propósito de la ilustración.
La placa frontal 17 del trenzador tubular 16 presenta una parte del eje 17a. Una parte del eje 60a también se atornilla al aplicador del compuesto 28. Ya que el bastidor interior rotatorio 16b "flota" dentro del bastidor exterior inmóvil 16a del trenzador tubular 16, la placa frontal 17 se mueve ligeramente con respecto a la carcasa inmóvil 28a del aplicador del compuesto 28. Para compensar dicho movimiento, el eje motriz 60 se conecta a la parte del eje 17a de la placa frontal 17 y al aplicador del compuesto 28 a través de los acoplamientos flexibles por torsión tipo "spider" C_{1} y C_{2}. La parte del eje 17a se conecta a un lado del acoplamiento C_{1}. Un extremo del eje motriz 60 se conecta al otro lado del acoplamiento C_{1}. El otro extremo del eje motriz 60 se conecta a un lado del acoplamiento C_{2}. El otro lado del acoplamiento C_{2} se conecta a la parte del eje 60a. Los acoplamientos C_{1} y C_{2} incluyen aberturas para que pase el núcleo 14 a su través. Los acoplamientos C_{1} y C_{2} permiten la transferencia del movimiento rotacional de la parte del eje 17a a la parte del eje 60a a través del eje motriz 60, a pesar del mal alineamiento paralelo, angular y axial de los ejes. Los acoplamientos C_{1} y C_{2} también absorben la vibración. Los acoplamientos C_{1} y C_{2} pueden ser, por ejemplo, acoplamientos tipo L190 disponibles por Lovejoy Inc., Downers Grove, Illinois.
El núcleo 14 se extrae a través de la parte del eje 17a, el eje motriz 60, y la parte del eje 60a. Los hilos de filamento 20 se extraen a través de las aberturas 17b en la placa frontal 17. Uno de dichos hilos de filamento 20 se representa siendo extraído a través de una obertura 17b y el aplicador 22.
El aplicador del compuesto 28 incluye una carcasa inmóvil 28a y una sección rotatoria interior 28b que se sostiene en rotación por la carcasa 28a. Preferentemente, se proporciona un cierre hermético de tipo rosca entre la carcasa inmóvil 28a y la sección rotatoria interior 28b, en la que la superficie exterior de la sección rotatoria interior en 28b presenta las roscas del tornillo y la superficie interior de la carcasa inmóvil 28a es lisa. Se prefiere un espacio radial máximo de una milésima parte de pulgada, aproximadamente 0,0254 mm.
Se proporciona una ranura circunferencial 29 entre la carcasa 28a y la sección rotatoria interior 28b. En la configuración de la Figura 2, la ranura circunferencial 29 es una ranura periférica formada en la superficie exterior de la sección rotatoria interior 28b. Una pluralidad de pasos 32 se extiende desde la ranura periférica 29 hasta una cámara central 34 que se extiende longitudinalmente dentro de la sección rotatoria 28b. Uno de dichos pasos se representa en la Figura 2. La pluralidad de pasos se representa en la Figura 3, que es una vista en sección transversal del aplicador del compuesto 28. El paso correspondiente en la parte superior del aplicador del compuesto 28, representado en la Figura 3, y que no se representa en la Figura 2 para ilustrar el paso de filamento 40, se analiza más adelante. Un tubo de entrada 33 se conecta a la ranura circunferencial 29. El compuesto bloqueante de humedad se conduce a través del tubo 33, para rellenar la ranura circunferencial 29. Desde la ranura circunferencial 29, el compuesto pasa a través de los pasos verticales 32, hasta la cámara central 34. Los tubos 35 se proporcionan para la circulación de un líquido refrigerante, tal como un aceite, a través de la carcasa exterior 28a.
Un paso central que incluye la cámara central 34 se extiende a través del aplicador del compuesto 28. El núcleo 14 se extrae a través del paso central. La cámara central 34 dispone de un lado de entrada con una matriz de entrada 36 y un lado de salida con una matriz de salida 38. La matriz de entrada 36 se reemplaza para alojar los núcleos 14 de diferentes diámetros. Se reemplaza también la matriz de salida 38 para alojar los núcleos de diferentes tamaños y para controlar la cantidad del componente bloqueante de agua que se queda en el núcleo 14 cuando sale de la matriz 38, tal y como se analiza más adelante.
Una fuente del compuesto de relleno, tal como un compuesto bloqueante de agua 39, se representa de forma esquemática conectada a un tubo 33. La fuente 39 se localiza afuera del aplicador del compuesto 28 y, por lo tanto, se puede rellenar sin detener el proceso de trenzado y relleno. La línea que conduce el compuesto bloqueante de agua hacia el tubo 33 se calienta preferentemente mediante, por ejemplo, una banda térmica. Son conocidos en el estado de la técnica la banda térmica u otros procedimientos adecuados para el calentamiento del compuesto.
Los pasos de hilo de filamento 40 se extienden horizontalmente a través de la sección rotatoria 28b del aplicador del compuesto 28, para permitir a los hilos de filamento 20 ser extraídos a través del aplicador del compuesto 28. Uno de dichos pasos se representa en la Figura 2. Preferentemente, se proporcionan unas guías cerámicas o de carburo (que no se representan) en las zonas de entrada y salida del paso. Cuando se utilizan en conjunción con el trenzador tubular 16 representado en la Figura 1, se proporcionan seis pasos de hilo de filamento 40, uno por cada uno de los hilos de filamento 20. Si el trenzador tubular 16 incluía 12 bobinas de hilo para alimentar 12 hilos de filamento, tal y como es normal en el caso de que la capa posterior de hilos se haya de aplicar al conductor 26, el aplicador del compuesto 28 puede incluir 12 de dichos pasos. Alternativamente, dos hilos de filamento contiguos se pueden extraer a través del mismo paso de hilo de filamento 40.
El aplicador de polvos 30 incluye de modo parecido una carcasa 30a y una sección rotatoria interior 30b que se sostiene en rotación por la carcasa 30a. La superficie exterior de la sección interior 30b y la superficie interior de la carcasa 30a pueden ambas ser lisas. Los pasos de hilo de filamento 42 se extienden a través de la sección rotatoria 30b del aplicador de polvos 30 en un ángulo dirigido hacia la matriz de cierre 24. Es adecuado, por ejemplo, un ángulo de aproximadamente 20º.
Un paso central 44 del aplicador de polvos 30 se alinea con el paso central del aplicador del compuesto 28. El núcleo 14 se extrae a través del paso central 44. Se proporciona una ranura circunferencial 45 entre la superficie exterior de la sección rotatoria interior 30b y la superficie interior de la carcasa 30a, tal y como se representa en la vista en corte transversal de la Figura 4 a través de la línea 4-4 de la Figura 2. Una pluralidad de pasos 48, uno de los cuales se representa en la Figura 2, se extiende desde la ranura circunferencial 45 hasta el paso central 44. Tres de dichos pasos se proporcionan en la presente realización, tal y como se representa también en la Figura 4. Un tubo 46 se encuentra en fluida comunicación con la ranura circunferencial 45. De la misma forma que en el aplicador del compuesto 28, el paso correspondiente 48 en la parte superior del aplicador de polvos 30, que se representa en la vista en corte transversal de la Fig. 4, no se representa en la Figura 3, para ilustrar el paso de filamento 42.
Una pluralidad de pasos 50, dos de los cuales se representan en la Figura 2, se extiende también desde el paso central 44 hasta dos ranuras circunferenciales 50a adicionales formadas entre la superficie exterior de la sección rotatoria 30b y la superficie interior de la carcasa 30a. Preferentemente, tres conjuntos de pasos 50 se localizan a los lados opuestos del paso 48 con respecto al paso central 44. Los tubos 52 se conectan a las ranuras circunferenciales 50a. El polvo absorbente de agua se introduce en el aplicador 30 a través del tubo 52, la ranura circunferencial 45, el paso vertical 48, y en el paso central 44, donde cubre el compuesto bloqueante de agua en el núcleo 14. El polvo se elimina del paso central 44 mediante los pasos verticales 50, que se encuentran bajo un ligero vacío, las ranuras circunferenciales 50a, y los tubos 52.
Debe existir espacio suficiente entre el núcleo recubierto 14 y los límites del paso central 44 para que el núcleo recubierto se pueda extraer a través del paso central 44 sin que se eliminen el compuesto bloqueante de humedad y el polvo absorbente de agua. De la misma forma que en el aplicador del compuesto 28, si se están aplicando más de seis hilos de filamento, se proporcionarían pasos de hilo de filamento adicionales o se podrían extraer hilos de filamento contiguos a través de los mismos pasos de filamento.
Preferentemente, la sección transversal de los pasos de filamento 42 dispone de una forma ovalada tal y como se representa en la Figura 4. Una vista en corte transversal del aplicador de polvos 30 a través del tubo 52 sería similar a la vista de la Figura 4, si no fuera porque los pasos 50 son más estrechos que los pasos 48.
La matriz de cierre 24 incluye una entrada estrechada 54 que conduce a un paso cilíndrico 56 con un diámetro sustancialmente constante. La matriz de cierre 24 flota en los hilos de filamento 20, tal y como se representa en la Figura 2. Un bloque de cierre 58 asegurado a barras de soporte 24a proporciona una superficie de detención que limita el movimiento lateral de la matriz de cierre 24, tal y como se conoce en el estado de la técnica. El diámetro del paso 56 depende del diámetro de los hilos y del número de capas de hilo en el conductor 26. Las matrices de cierre que disponen de los pasos 56 con diámetros de diferentes tamaños se pueden intercambiar de inmediato para formar conductores que dispongan de diferentes diámetros exteriores.
La Figura 5 es una representación esquemática del sistema 10, tal y como se dispondría en una planta de la sala de montaje. En una configuración, la matriz de cierre 24 se encuentra, desde el extremo del aplicador de polvos 30, entre aproximadamente los 152 mm y los 254 mm (entre las 6 y las 10 pulgadas).
La Figura 6 es una ilustración esquemática de un circuito preferido de circulación para el polvo absorbente de agua suministrado para el aplicador de polvos 30. El polvo se almacena en un depósito 62. El depósito de polvo 62 se conecta a una bomba de Venturi 64 a través de una tubería o unas tuberías 66. Se puede proporcionar un caudalímetro 67 a lo largo de la tubería 66. Una parte 66a de la tubería 66 se extiende hacia abajo desde el depósito 62. Una fuente de aire seco 68 se conecta a la parte 66a de la tubería 66, próximo a la salida del depósito 62, a través de una válvula 69. El ángulo de la entrada de aire seco a la tubería 66 se dirige lejos de la dirección de la fuerza de la gravedad, hacia el depósito 62. Preferentemente, el diámetro de entrada es también pequeño en relación con el diámetro de la parte de tubería 66a. Por ejemplo, en una configuración el diámetro de la entrada puede ser de aproximadamente 3,175 mm (1/8 de pulgada) mientras que el diámetro interior de la parte de tubería 66a puede ser de aproximadamente 19,05 mm (3/4 de pulgada). La válvula 69 es una válvula de estrangulación, tal como una válvula de aguja de estrangulación. La fuente de aire seco 68 se conecta también a la bomba de Venturi 64, a través de un filtro de aceite 70, un regulador 72, y una válvula 74.
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La salida de la bomba de Venturi 64 se conecta al tubo 46 conectado al aplicador de polvos 30 a través de una tubería 46a. Preferentemente la tubería 46a es de acero inoxidable y el tubo 46 es una tubería flexible resistente a la abrasión.
Los tubos 52 conectan el aplicador de polvos 30 a un colector de polvo 76, que se conecta al depósito de polvos 62 a través de una válvula 78. El colector de polvo 76 se conecta también a un filtro de vacío en línea 80, que se conecta a una bomba de vacío 82.
Los indicadores de presión 86 se proporcionan en los lugares apropiados.
Durante la operación, de la misma forma que el trenzador tubular 16 y el aplicador 22 dan vueltas, el núcleo 14 y los hilos de filamento 20 se extraen a través del aplicador rotatorio 22. El compuesto bloqueante de agua se proporciona en la cámara central 34 del aplicador del compuesto 28 desde el tubo 33, a través de las ranuras periféricas 29 y los pasos 32. El compuesto bloqueante de agua se aplica al núcleo 14 de la misma forma que se extrae a través de la cámara central 34. Preferentemente, el material bloqueante de agua, que es normalmente viscoso, se proporciona a la cámara central a una presión de más o menos aproximadamente entre los 276 y los 414 kN/m^{2} (40-60 psi) y a una temperatura de aproximadamente 149ºC (300ºF). El diámetro de la matriz de salida 38, la presión en la cámara central 34 y la temperatura del compuesto determinan la cantidad de compuesto bloqueante de agua que queda en el núcleo 14 cuando sale del aplicador del compuesto 28. Preferentemente, queda el suficiente componente justo en el núcleo 14 para rellenar los intersticios entre el núcleo 14 y los hilos de filamento 20 cuando los hilos de filamento 20 se trenzan encima del núcleo 14, después de que el conductor 26 se comprima en la matriz de cierre 24.
El polvo se conduce desde el depósito de polvos 62 hasta la bomba de Venturi 64 bajo la fuerza de la gravedad y el vacío creado en la entrada de la bomba. Una corriente de aire se proporciona preferentemente en la parte de tubería 66a mediante la fuente de aire seco 66, en una dirección generalmente opuesta a la fuerza de la gravedad, para "hincharse" y dar fluidez ligeramente al polvo. Ello se ha visto que minimiza la coagulación del polvo a medida que cae hacia la bomba de Venturi 64, y en la tobera de entrada de la bomba 64. La válvula de estrangulamiento 69 se abre justo lo suficiente para prevenir al polvo de la compactación en la tobera de entrada de la bomba de Venturi 64.
El aire seco se proporciona también desde la fuente de aire seco 68 hacia la bomba de Venturi 64, después de ser filtrado mediante el filtro de aceite 40. El aire seco extrae el polvo de la tubería 66 a través de un efecto Venturi, y lleva al polvo en forma fluidizada a alta velocidad hasta el aplicador de polvos 30 a través de la tubería 46a y el tubo 46. Haciendo fluido el polvo y conduciéndolo a través de la tubería 46a, el tubo 46 y los pasos 48 a alta velocidad se minimizan los problemas asociados con la aglutinación del polvo y la coagulación del polvo contra las paredes de las tuberías y los tubos.
El aire seco se proporciona a la bomba de Venturi 64 con presión suficiente, consecuente con la presión frente al flujo característicos de la bomba de Venturi 64, para maximizar la velocidad del polvo en las tuberías 46a y el tubo 46.
El polvo absorbente de agua conducido a través del tubo 46 rellena la ranura circunferencial 45 y los pasos 48 y entra en el paso central 44. Aproximadamente entra en el paso central 44 cuatro veces más polvo de lo que se utiliza realmente. Se crea preferentemente un ligero vacío en el paso central 44 para retirar el exceso de polvo del paso central 44. La bomba de vacío 84 se proporciona por lo tanto para crear el ligero vacío en los tubos 52. Se ha visto que es suficiente, para extraer el exceso de polvo fuera del paso central 44 sin fugas, un vacío en el orden de más o menos aproximadamente entre los 7 y los 14 kN/m^{2} (1-2 psi). Debido a que la entrada y la salida de la cámara central 44 no se encuentran cerradas herméticamente, sin dicho vacío, el polvo se filtraría fuera de la cámara central.
Para asegurar que el polvo no se extrae fuera de la cámara central 44 antes de adherirse al núcleo central 14, el vacío no puede ser demasiado elevado. Además, se ha visto que es conveniente para disminuir la velocidad del polvo introducido en el paso central 44. Preferentemente, el área transversal de los pasos 48 es, por lo tanto, inferior al área transversal del paso central 44. Cuando el polvo que se desplaza a alta velocidad a través de los pasos relativamente estrechos 48 entra en la zona de elevada área transversal, su velocidad desciende. Además, se prefiere extraer el polvo fuera de la cámara central 44 en dos posiciones en los lados opuestos de la posición donde se introduce el polvo en la cámara, dividiendo de ese modo la corriente de polvo en dos direcciones. También se prefiere que el área de flujo total de los pasos 50 que extraen el polvo desde la cámara central 44 sea aproximadamente cuatro veces más grande que el área de flujo total de los pasos 48 que introducen el polvo en la cámara central 44.
Los pasos 50 conducen el polvo desde el paso central 44 hasta las ranuras circunferenciales 50a correspondientes en la superficie exterior de la sección rotatoria 30b. Los tubos 52 eliminan el polvo de las ranuras circunferenciales 50a y el aplicador de polvos 30. El polvo se extrae a través del colector de polvo 76 mediante la bomba de vacío 82 y se devuelve al depósito de polvo 62, para su reutilización. El circuito de polvo absorbente de agua es, por lo tanto, un sistema cerrado que es capaz de reciclar el polvo, disminuyendo los costes del proceso.
Cuando el núcleo revestido 14 se extrae a través del paso central 44 del aplicador de polvos 30, se queda además revestido con una fina capa de polvo bloqueante de agua. Preferentemente, se aplica una sola capa de polvo en torno a un grano de grueso diámetro. Preferentemente, el grosor de los granos se encuentra en el orden entre varias decenas y varias centenas de micras. La distribución del tamaño de grano de un polvo bloqueante de agua se presenta más adelante.
Cuando el núcleo 14 se extrae a través de la cámara central 34 y el paso central 44, los hilos de filamento 20 se extraen a través de los pasos de filamento 40 y 42 del aplicador del compuesto 28 y el aplicador de polvos 30, respectivamente, sin ser revestido por el compuesto bloqueante de agua o el polvo absorbente de agua. Tal y como se muestra en la Figura 2, los hilos de filamento 20 se pueden extraer a través de los pasos de filamento horizontales 40 en un ángulo y se pueden soportar contra las partes de entrada y salida de los pasos de filamento. Las guías cerámicas o de carburo en la entrada y la salida proporcionan una superficie con fuerte resistencia al suave desgaste para el núcleo 14 que lo soporta. Desde que en la realización preferida los pasos de filamento 42 del aplicador de polvos 30 disponen de una forma oval y se encuentran inclinados hacia la matriz de cierre, los hilos de filamento 20 no se soportan contra ninguna parte del paso de filamento 42. Las guías cerámicas o de carburo no son, por lo tanto, necesarias. Los aplicadores 28 y 30 dan vueltas a la misma velocidad que el trenzador tubular 16 para que los hilos de filamento 20 pasen a través de los aplicadores 28 y 30 sin el retorcido. En la presente configuración, los hilos de filamento 20 convergen hacia la matriz de cierre 24 en un ángulo de aproximadamente 20º. Los hilos de filamento comienzan el retorcido alrededor del núcleo 14 en la entrada del paso 56.
Los hilos de filamento 20 se retuercen fuertemente en torno al núcleo 14 dentro del paso 56 de la matriz de cierre 24. Los hilos de filamento 20 se deforman ligeramente de forma plástica cuando se extraen a través del paso 56, tal y como se conoce en el estado de la técnica. Cuando los hilos de filamento 20 se trenzan en torno al núcleo 14, los intersticios entre el núcleo 14 y los hilos de filamento 20 se rellenan con el compuesto bloqueante de agua y el polvo absorbente de agua.
Tal y como se mencionó anteriormente, la cantidad controlada de compuesto bloqueante de agua se aplica mediante el aplicador del compuesto 28 para rellenar sólo los intersticios entre el núcleo 14 y los hilos de filamento 20. La parte de la periferia de los hilos de filamento 20 que recubre el núcleo 14 se encuentran en contacto con el compuesto bloqueante de agua y el polvo absorbente de agua. Esencialmente no existe compuesto o polvo bloqueante de agua en contacto con la parte de la periferia de los hilos de filamento 20 que no recubra el núcleo 14. El compuesto o el polvo bloqueante de agua en la periferia aparentemente recubierta del núcleo 14 podría interferir con la aplicación de material aislante o de capas de otro material por encima del conductor trenzado 26, tal y como se conoce en el estado de la técnica.
Si se desea aplicar posteriores capas de hilos de filamento por encima de los hilos de filamento 20, se repite el proceso de la presente invención, con el conductor trenzado 26 formado tal y como se describió anteriormente sirviendo de núcleo. Tal y como se conoce en el estado de la técnica, si se va a aplicar una capa posterior de hilos, la primera capa no se encuentra tan fuertemente cerrada como se encontraría si no se aplicará una capa posterior. Normalmente, la capa siguiente incluye 12 hilos de filamento. Se utiliza un aplicador rotatorio 22 que incluye un aplicador del compuesto 28 y un aplicador de polvos 30, tal y como se describió anteriormente, si no fuera porque los aplicadores de compuesto y de polvo presentan 12 pasos de filamento. El diámetro de entrada de la matriz de entrada 36 y el diámetro de salida de la matriz de salida 38 serían también más grandes para alojar el diámetro del conductor trenzado 26 y el compuesto bloqueante de agua adicional que se va a aplicar. El proceso se puede repetir con aplicadores de compuesto y de polvo configurados adecuadamente según la presente invención, tantas veces como se desee. Se pueden utilizar un trenzador tubular o una jaula rotatoria de hilos para aplicar las posteriores capas de hilos de filamento. Si se va a formar un conductor de múltiples capas, se puede aplicar opcionalmente el polvo sólo entre las capas más exteriores de los hilos de filamento.
Las capas de otros materiales, tal como una capa de control de tensión, una capa aislante o una de control de tensión aislante, se puede aplicar por encima del conductor trenzado, tal y como se conoce en el estado de la técnica, para formar un cable eléctrico completo.
Preferentemente, el compuesto de relleno o el bloqueante de agua comprenden un polímero que se puede bombear fácilmente a elevadas temperaturas, por encima de los 100ºC. Normalmente, ello significa que el polímero será un polímero de bajo peso molecular tal como el caucho de poliisobutileno de bajo peso molecular y un copolímero de caucho de isobutileno-isopreno de bajo peso molecular. Puede ser una mezcla de caucho de etileno propileno acompañada de una cantidad considerable de negro de carbón, tal y como se describe en las Patentes de Estados Unidos números 4.095.039 y 4.145.567, u otros rellenos minerales adecuados. También se pueden utilizar otros polímeros que dispongan de dichas características. Un polímero que se ha visto que es particularmente adecuado es un poliisobutileno L.M. de bajo peso molecular vendido por Exxon Chemical Americas, Apartado de Correos 3272, Houston, Texas, bajo la marca comercial VISTANEX.
Es deseable que el compuesto bloqueante de agua pueda tener partículas o polvos absorbentes de agua mezclados con el compuesto.
Ejemplos de materiales que se pueden utilizar como polvos absorbentes de agua son los poliacrilatos y las poliacrilamidas, solos o copolimerizados con polímeros naturales tales como las amidas y la celulosa y los ésteres de metil celulosa y los éteres de celulosa, tales como la caboximetil celulosa. Un material que se ha visto que es especialmente adecuado es el poliacrilato sódico AQUA KEEP® Tipo J-550 vendido por Grain Processing Corporation, Muscatine, Iowa.
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El material publicado por el fabricante establece que AQUA KEEP® presenta las siguientes características:
1
Los compuestos absorbentes de agua y las partículas hinchables en agua se describen con más detalle en la Patente de Estados Unidos número 5.049.593.
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Referencias citadas en la descripción La lista de referencias citadas por el Solicitante está únicamente para comodidad del lector. No forma parte del documento de la Patente Europea. A pesar del gran cuidado que se ha llevado en recopilar las referencias, los errores o las omisiones no pueden ser excluidos y la Oficina de Patentes Europeas niega toda responsabilidad en esta consideración. Documentos de la patente citados en la descripción
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Claims (40)

1. Aplicador (22) para aplicar partículas absorbentes de agua en el núcleo (14) de un conductor trenzado antes del trenzado de hilos (20) alrededor del núcleo, comprendiendo dicho aplicador:
un cabezal rotativo (28b, 30b) que presenta un eje de rotación, un extremo anterior y un extremo posterior, teniendo dicho cabezal un núcleo que se extiende axialmente a través del paso (34, 36, 38, 44) en dicho eje y que se extiende desde dicho extremo anterior hacia dicho extremo posterior para el paso de un núcleo de un conductor trenzado a través de dicho cabezal y que presenta una pluralidad de hilos de filamento a través de los pasos (40, 42) desplazados radialmente desde dicho eje para el paso de hilos de filamento a través de dicho cabezal;
un medio de transporte de compuesto de relleno (32) para transportar un compuesto de relleno a dicho núcleo a través del paso desde el exterior de dicho cabezal rotativo, para la aplicación de dicho compuesto de relleno a dicho núcleo cuando pasa a través de dicho paso del núcleo; caracterizado por el hecho de que comprende además:
un medio de transporte de polvo hinchable en agua (48) dispuesto entre dicho medio de transporte de compuesto de relleno y dicho extremo posterior para el transporte de partículas absorbentes de agua hasta el compuesto de relleno en el núcleo.
2. Aplicador de la Reivindicación 1, en el que dicho medio de transporte de compuesto de relleno comprende al menos un primer paso radial (32), y dicho medio de transporte de polvo hinchable en agua comprende al menos un segundo paso radial (48), extendiéndose dichos al menos un primer y un segundo pasos radiales a dicho núcleo a través del paso (34, 36, 38, 44).
3. Aplicador de la Reivindicación 2, que comprende además una carcasa inmóvil (28a, 30a), en el que dicho cabezal rotativo (28b, 30b) se sostiene en rotación mediante dicha carcasa.
4. Aplicador de la Reivindicación 3, en el que dicho medio de transporte de compuesto de relleno y dicho medio de transporte de polvo hinchable en agua comprenden además unas ranuras circunferenciales primera y segunda (29, 45) definidas entre dicha carcasa (28a, 30a) y dicho cabezal rotativo (28b, 30b), estando conectados dichas ranuras circunferenciales primera y segunda a dicho al menos un primer y un segundo pasos radiales (32, 48), respectivamente.
5. Aplicador de la Reivindicación 1, que comprende además un medio (50) para el transporte de polvo no utilizado de dicho núcleo a través del paso (34, 36, 38, 44).
6. Aplicador de la Reivindicación 5, en el que dicho medio de transporte de polvo no utilizado de dicho paso del núcleo es al menos un tercer paso radial (50), y dicho al menos un segundo paso radial (48) presenta un área de flujo total inferior al área de flujo total de dicho al menos un tercer paso radial.
7. Aplicador de la Reivindicación 6, en el que existen al menos dos terceros pasos radiales (50), uno en cada lado de dicho al menos un segundo paso radial (48).
8. Aplicador de la Reivindicación 7, en el que el área de flujo total de dicho al menos dos pasos radiales (50) es aproximadamente cuatro veces el área de flujo total de dicho al menos un segundo paso radial (48).
9. Aplicador de la Reivindicación 2, en el que dicho núcleo a través del paso incluye una cámara (34) en la que dicho compuesto de relleno se aplica a dicho núcleo (14), teniendo dicha cámara un extremo anterior que incluye una matriz de entrada (36) y un extremo posterior que incluye una matriz de salida (38) que presenta un diámetro para controlar, al menos en parte, el grosor de la capa del compuesto de relleno que permanece en el núcleo cuando se extrae fuera de dicha cámara, y dicho primer paso radial (32) que transporta el compuesto de relleno a dicha cámara central.
10. Aplicador de la Reivindicación 9, en el que dichos pasos de los hilos de filamento (40, 42) presentan una primera parte sustancialmente horizontal (40) y una segunda parte (42) inclinada hacia dicho núcleo a través del paso, desde dicho extremo anterior hacia dicho extremo posterior.
11. Aplicador de la Reivindicación 1, en el que el cabezal rotativo (28b, 30b) comprende una primera sección rotativa (28b) que incluye dicho medio de transporte de compuesto de relleno (32) y una segunda sección rotativa (30b) que incluye dicho medio de transporte de polvo absorbente de agua (48), estando conectadas entre sí dichas primera y segunda secciones para rotar juntas, extendiéndose el núcleo a través del paso (34, 36, 38, 44) y dichos pasos del filamento (40, 42) a través de dichas secciones primera y segunda.
12. Aplicador de la Reivindicación 11, que comprende además una primera carcasa (28a) para sostener en rotación dicha primera sección rotativa y una segunda carcasa (30a) para sostener en rotación a dicha segunda sección rotativa.
13. Sistema para la aplicación de compuesto de relleno y partículas absorbentes de agua en el núcleo (14) de un conductor trenzado que comprende:
un aplicador según se reivindica en la Reivindicación 1;
una fuente (39) de compuesto de relleno conectada a dicho medio de transporte de un compuesto de relleno; y
una fuente (62) de partículas absorbentes de agua que presenta una salida conectada a dicho medio de transporte de partículas absorbentes de agua.
14. Sistema de la Reivindicación 13, en el que dicho cabezal rotativo (28b, 30b) comprende además una primera ranura circunferencial (29) conectada entre dicha fuente (39) de compuesto de relleno y dicho medio de transporte de compuesto de relleno, y una segunda ranura circunferencial (45) conectada entre dicha fuente (62) de partículas absorbentes de agua y dicho medio de transporte de partículas absorbentes de agua.
15. Sistema de la Reivindicación 13, que comprende además un medio (50) para eliminar las partículas absorbentes de agua no utilizadas de dicho núcleo a través del paso.
16. Sistema de la Reivindicación 15, que comprende además un medio (84) para establecer un ligero vacío en una parte de dicho núcleo a través del paso donde dichas partículas se aplican a dicho núcleo de dicho conductor trenzado.
17. Sistema de la Reivindicación 15, en el que dicho medio de transporte de partículas absorbentes de agua es al menos un primer paso radial (48) que se extiende desde dicha segunda ranura (45) hacia dicho núcleo a través del paso y dicho medio de eliminación de partículas absorbentes de agua comprende al menos dos segundos pasos radiales (50), estando cada uno en un lado opuesto de dicho al menos un primer paso radial (48).
18. Sistema de la Reivindicación 17, que comprende además un medio (64) para proporcionar dichas partículas absorbentes de agua a dicho al menos un primer paso radial (48) a una alta velocidad y un medio (84) para crear un ligero vacío en dicho al menos un segundo paso radial (50).
19. Sistema de la Reivindicación 18, en el que dicho medio para proporcionar dichas partículas absorbentes de agua a una alta velocidad da fluidez a dichas partículas.
20. Sistema de la Reivindicación 19, en el que dicho medio para proporcionar dichas partículas absorbentes de agua a una alta velocidad comprende una bomba de Venturi (64) entre dicha fuente (62) de partículas absorbentes de agua y dicho al menos un primer paso radial (48).
21. Sistema de la Reivindicación 20, que comprende además un medio (69) para dar fluidez a dichas partículas que salen de dicha fuente de partículas.
22. Sistema de la Reivindicación 15, en el que dicho medio (50) para eliminar partículas absorbentes de agua no utilizadas se encuentra conectado a dicha fuente (62) de partículas.
23. Sistema de la Reivindicación 13, que comprende además una bomba de Venturi (64) colocada entre dicha salida de dicha fuente (62) de partículas absorbentes de agua y dicho cabezal rotativo (28b, 30b) y una fuente (68) de aire conectada a dicha bomba de Venturi para que las partículas absorbentes de agua que se suministran a dicha bomba de Venturi se fluidicen mediante aire de dicha fuente de aire.
24. Sistema de la Reivindicación 17, en el que el área de flujo total de dichos al menos dos segundos pasos radiales (50) es más grande que el área de flujo total de dicho al menos un primer paso radial (48).
25. Sistema de la Reivindicación 13, que comprende además una bobina (12) por la que se extrae dicho núcleo (14) y una pluralidad de bobinas (18) por las que se extraen dichos hilos de filamento (20), estando dichas bobinas (12, 18) por delante de dicho cabezal rotativo (28b, 30b).
26. Sistema de la Reivindicación 25, en el que dicha pluralidad de bobinas por las que se extraen dichos hilos de filamento se sostienen mediante un trenzador tubular, comprendiendo además el sistema un medio (27) para extraer dicho núcleo (14) a través de dicho trenzador tubular y dicho núcleo a través del paso de dicho cabezal rotativo (28b, 30b), y para extraer dichos hilos de filamento (20) de dicho trenzador tubular, a través de dichos pasos de filamento.
27. Sistema de la Reivindicación 26, que comprende además una matriz de cierre (24), y un medio (27) para extraer dicho núcleo y dichos hilos de filamento a través de dicha matriz de cierre, en el que dichos hilos de filamento se trenzan en torno a dicho núcleo en dicha la matriz de cierre.
28. Sistema de la Reivindicación 13, en el que la fuente (39) de compuesto de relleno contiene compuesto bloqueante de agua.
29. Procedimiento para la aplicación de partículas absorbentes de agua en el núcleo de un conductor trenzado, que comprende:
la extracción de un núcleo (14) a través de un paso central (34, 36, 38, 44) de un aplicador rotatorio;
la aplicación de compuesto de relleno a dicho núcleo (14) en dicho paso central;
la aplicación de partículas absorbentes de agua a dicho compuesto de relleno en dicho paso central;
la extracción de una pluralidad de hilos de filamento (20) a través de una pluralidad de pasos de filamento (40, 42) de dicho aplicador sin que se recubran con compuestos de relleno o partículas absorbentes de agua; y
el trenzado de dicha pluralidad de hilos de filamento (20) en torno a dicho núcleo (14).
30. Procedimiento de la Reivindicación 29, que comprende además la extracción de dicho núcleo (14) a través de un trenzador tubular rotativo (16) y la extracción de dicha pluralidad de hilos de filamento (20) de dicho trenzador tubular antes de extraer dicho núcleo y dichos hilos de filamento a través de dicho aplicador, dando vueltas dicho aplicador rotativo a la misma velocidad que dicho trenzador tubular.
31. Procedimiento de la Reivindicación 29, en el que cada uno de dichos hilos de filamento (20) se extrae a través de pasos separados (40, 42) a través de dicho aplicador rotativo.
32. Procedimiento de la Reivindicación 29, en el que los hilos de filamento contiguos (20) se extraen a través de los mismos pasos de filamento (40, 42).
33. Procedimiento de la Reivindicación 29, que comprende además el trenzado de dichos hilos de filamento (20) alrededor de dicho núcleo (14) en una matriz de cierre (24).
34. Procedimiento de la Reivindicación 29, en el que la etapa de aplicación de compuesto de relleno comprende la aplicación del suficiente compuesto de relleno a dicho núcleo (14) para rellenar los intersticios entre dicho núcleo y dichos hilos de filamento (20).
35. Procedimiento de la Reivindicación 29, en el que dicho núcleo (14) comprende una pluralidad de hilos trenzados.
36. Procedimiento de la Reivindicación 29, que comprende además la repetición de dicho procedimiento con dichos hilos de filamento, trenzados en torno a dicho núcleo, como dicho núcleo.
37. Procedimiento de la Reivindicación 29, que comprende además:
el proporcionar compuesto de relleno a una cámara (34) en una primera parte de dicho paso central desde una fuente (39) de compuesto a través de un primer paso (32);
el proporcionar partículas absorbentes de agua a una segunda parte (44) de dicho paso central desde una
fuente (62) de polvo a través de un segundo paso (48);
la creación de un ligero vacío en dicho segundo paso (44) de dicho paso central; y
la extracción de partículas absorbentes de agua de dicha segunda parte (44) a través de un tercer paso (50).
38. Procedimiento de la Reivindicación 37, que comprende además el proporcionar dichas partículas absorbentes de agua a dicha segunda parte (44) a una alta velocidad y el proporcionar un ligero vacío en dicho segundo paso (50).
39. Procedimiento de la Reivindicación 37, que comprende además la fluidización de dichas partículas absorbentes de agua antes de proporcionar dichas partículas a dicho segundo paso (48).
40. Procedimiento de la Reivindicación 38, que comprende además el retorno de dichas partículas que se extraen desde dicha segunda parte (44) hacia dicha fuente de partículas.
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