FI65340C - Foerfarande foer vulkanisering av isolerskiktet pao en elektrisk kabel - Google Patents

Description

2 65340 i vilken kabeln fritt hängande mätäs fram längs tubens centrumlin-je utan att vidröra dess väggar. Tubens inmatningsöppning, som är placerad högre än utmatningsöppningen, är direkt och trycktätt ansluten till munstycket pä en sprutpressmaskin. Polymermassan pa-sprutas kabeln vid en temperatur av ca 130°C, varefter temperatu-ren vid den direkt efterföljande vulkaniseringsprocessen i hög-tryckstuben höjes till ca 200°C. Innan kabeln när utmatningsöppningen, mäste dess isolerskikt nedkylas till en temperatur, som medger att kabeln kan passera ut ur tuben utan risk för bläsbild-ning i isolerskiktet till följd av den trycksänkning kabeln utsät-tes för, när den lämnar tuben.

Under processens första skede i tryckkammaren antar polymer-materialet en halvsmält, trögflytande konsistens innan tvärbind-ningsreaktionen hunnit sätta in, vilket sker vid ca 150°C. Härvid kan en besvärande formförändring av och excentricitet hos isolerskiktet kring ledaren uppkomma. En känd metod att undvika detta problem är att läta hela processen ske i vertikalled. Mycket höga bygghöjder mäste dä tillgripas och detta ställer sig dyrbart. Vid en horisontell process gäller i princip att ju snabbare man kan värma isoleringen ju mindre blir den skadliga formförändringen ge-nom flytning. Värmningen sker enligt nägra nu kända metoder med bl.a. cirkulerande gas, strälvärme, kondenserande vattenänga eller vätska under tryck, upphettad tili över 200°C.

De senare metoderna är tveklöst effektivast vad beträffar snabbheten men har den nackdelen att vattenänga eller kondens av annan för härdningsprocessen använd vätska under det höga trycket och den höga temperaturen det här är fräga om, tränger in i isolerskiktet och där bildar sk. mikrobläsor, vilka bedömes nedsätta den elektriska kvaliteten pä isolerskiktet, speciellt för höga spän-ningar.

Enligt moderaa metoder förses kabelisoleringen i en och sam-ma sprutoperation med elektriskt ledande beläggningar av polymer-plast pä säväl inner- som ytteryta. Dessa ledande ytskikt av nägon millimeters tjocklek har tili uppgift att utjämna det elektriska fältet i isoleringen. Ledningsförmägan i dess skikt kan varieras inom vida gränser. Kännetecknande för skiktet är att motständet har negativ temperaturkoefficient vid temperaturer över ca 130°C. Detta räkar vara just den temperatur, vid vilken plasten lämnar sprutans munstycke.

3 65340

Frän US-patentskriften 3,479,419 är känt ett förfarande, vid vilket det elektriskt ledande skiktet utgöres av ett skikt av lätt-smältbar metall, t.ex. bly, som päförs kabeln genom doppning efter att denna i en extruderingsdys har blivit försedd med den isoleran-de beläggningen av vulkaniserbart men ännu inte vulkaniserat material. Den päförda metallmanteln ges möjlighet att stelna innan kabeln med metallmantel förs genom en induktionsuppvärmningsanordning, med vilken elektrisk ström induceras i metallmanteln, som därvid uppvärms och avger värme tili den isolerande beläggningen och vulka-niserar denna. Vid detta förfarande avlägsnas metallmanteln tili sist, i det dess enda uppgift är att utföra uppvärmningen av det vulkaniserbara materialet och att skydda detta emot deformering under vulkaniseringen, och den färdiga kabeln har säledes inte nä-got yttre skikt av elektriskt ledande material. Vid detta kända förfarande sker ätminstone pä den övre ytan av det isolerande skiktet av vulkaniserbart material en upprepad avkylning och uppvärm-ning, och själva doppningen i den smälta metallen innebär, att kabeln böjs ganska kraftigt omkring styrrullar, som styr kabeln ner i och upp ur metallbadet.

Föreliggande uppfinning avser ett förfarande för tillföring av den för vulkanisering erforderliga processvärmen pä ett sätt, som eliminerar de ovan pätalade nackdelarna. Genom den snabbhet i värmetillförseln, som förfarandet medger, undvikes eller reduceras formförändringar av och excentricitet hos isolerskiktet och genom avsaknaden av vätskor och vattenänga förhindras uppkomsten av micro-bläsar i isolerskiktet. Förfarandet, som bygger pä ett utnyttjande av det utanpä isolerskiktet sprutade ledande skiktet, känneteck-nas därav, att säsom skikt av elektriskt ledande material användes ett elektriskt ledande formmaterial, som extruderas pä den isolerande beläggningen samtidigt med eller i omedelbar anslutning tili dennas extrudering pä kabelns inre del, och att den elektriska strömmen för ätminstone den inledande uppvärmningen av skiktet av elektriskt ledande material tillföres med hjälp av antingen den extruderingsdys, med vilken det elektriskt ledande skiktet pä-extru-deras, som en första elektrod, och ett släpkontaktorgan som stär i beröring med det elektriskt ledande skiktet pä ett ställe, som lig-ger pä ett avständ frän extruderingsdysen, som en andra elektrod, eller ett kapacitivt organ som är anbragt pä ett kort avständ frän 4 65340 det elektriskt ledande skiktet pä ett ställe, som ligger pä ett avständ frän extruderingsdysen, varvid kabelns metalledare bildar en av elektroderna.

Uppfinningen skall närmare förklaras under hänvisning tili bifogade ritning, i vilken fig. 1 visar överdelen av en tubformad tryckkairanare jämte ett förfarande i enlighet med uppfinningen för överförande av elektrisk Ström tili det ledande ytskiktet pä en genom tuben pas-serande kabel och fig. 2 visar överdelen av en tubformad tryckkammare jämte ett andra förfarande enligt uppfinningen för överförande av elektrisk Ström tili en genom tuben passerande kabels ytskikt.

I fig. 1, som visar överdelen av en tubformad tryckkammare, betecknar 1 tuben, vars ändparti övergär i en fläns och är ansluten tili ett munstycke 2 pä en ej visad sprutpressmaskin. Genom mun-stycket 2 föres en kabel 3 in i tuben 1. Kabeln 3 omfattar en me-tallträdskärna, ett tunnt närmast kärnan liggande halvledande skikt, ett tjockare isolationsskikt och ytterst ett isolationsskiktet om-givande tunnt ledande ytskikt. I väggen tili tuben 1 är en eller flera av isolatorer uppburna elektroder 4, 5 anordnade, vilka i det visade utföringsexemplet är utformade som mjuka metallborstar, vilka ligger an mot det ledande ytskiktet. Via elektroden 4 till-föres ytskiktet elektrisk ström, vilken ledes i skiktet fram mot munstycket 3, som är jordförbundet och säledes fungerar som en andra elektrod. Vid lämpligt vald spanning och lämpligt avständ mellan munstycke och elektrod kan en optimal effekt tillföras kabelkroppen, varvid den högsta effekten per längdenhet inträffar i omrädet med det högsta motständet per längdenhet, dvs. närmast sprutan där tem-peraturen är lägst. Man uppnär med andra. ord snabbast möjliga vär-metillförsel tili isolerskiktet i tidigast möjliga skede, vilket är en betydelsefull fördel vid speciellt tjocka isolerskikt. Efter-som genomvärmningen av polymermaterialet vid tjockare skikt tar läng tid, kan det vara fördelaktigt att placera in ytterligare nä-gon elektrod 5, som matar in effekt i en längre bort belägen punkt, varvid spänningen relativt mellanelektroden 4 fär avpassas med hän-syn tili det motständsvärde, som gäller inom detta intervall. Ali värmeeffekt behöver inte tillföras genom det elektriskt belastade ytskiktet. Trycktubens vägg kan ävenledes värmas utifrän och skall 5 65340 i varje fall vara värmeisolerad, varigenom gastemperaturen i tuben kan förutsättas hällas vid en sä hög temperatur att visst konvek-tionsvärrae kan överföras till kabelkroppen. TemperaturkontrolIen under processen kan ske med t.ex. en optisk strälningsmätare 6, som avkänner temperaturen pä kabelns yta och lämpligen är anbrin-gad intill den sista elektroden, där temperaturen när sitt högsta värde.

Fig. 2 visar även den överdelen av en tubformad tryckkamma-re 1, som Sr ansluten tili ett munstycke 2 pä en ej visad sprut-maskin, frän vilken en kabel 3 av samma typ som den i anslutning tili fig. 1 beskrivna kabeln mätäs in i tuben. Strömtillförseln sker här via diametralt anbringade elektrodpar 7, varvid strömba-nan gär transversellt frän ena sidan tili den andra av kabelkroppen. För att fördela värmen pä tillräckligt läng sträcka krävs ett flertal ytterligare elektrodpar 8-10 längs kabeln. Fördelen med detta system Sr att den pätryckta spänningen kan hällas betydligt lägre pä grund av de korta strömbanorna. I figuren visas elektrod-paren vertikalt orienterade, men för att fä en jämnare värmeför-delning i isolerskiktet kan lämpligen varannat par orienteras hori-sontellt.

Elektrodanordningarna kan utgöras pä ett flertal olika sätt. Den yta som skall mottaga den överförda strömmen är relativt hög-ohmig, varför det Sr ändamälsenligt att uppdela kontaktelementet i ett flertal delelement, ett slags borste, där varje enskilt borst svarar för en liten del av övergängsströmmen, som därvid blir fördelad pä en lämpligt stor yta med motsvarande läg ström-täthet. Polymerytan är dessutom ömtälig för tryck och repor vid höga temperaturer, varför materialvalet och anläggningstrycket hos elektroden mäste ägnas särskild omsorg. En gynnsaira omständighet enligt anordningen i fig. 1 är att elektroden 4 (liksom 5) arbe-tar i omräden där polymeren hunnit tvärbinda och säledes antagit stabilare mekaniska egenskaper. Den "elektrod" som arbetar pä icke tvärbunden polymer, dvs. pä halvplastiskt ytskikt, utgöres av spru-tans munstycke 2, som därmed kan betraktas som problemfri.

överföringen av för uppvärmningen erforderlig elektrisk Ström tili det ledande ytskiktet kan även ske utan direkt galva-nisk kontakt med ytan. Man kan sälunda anordna kapacitiva elektro-der i närheten av ytskiktet pä kabeln. Om man härvid använder för- 6 65340 höjd frekvens är det möjligt att överföra den effektmängd, som krä-ves för värmningen av polymerskiktet. Elektroderna utformas da lärapligen som ringar, vilka omger kabeln. Dessa ringar kan vara mer eller mindre integrerade i tryckkammarens vägg. Den inmatade kapacitiva strömmen gär i detta fall huvudsakligen som kapacitiv läckström tili kabelns metalledare, som har jordpotential. Värmen utvecklas i det ledande ytskiktet vid strömmens fördelning longi-tudinellt fran den ringformade elektroden.

Man kan även tillämpa tekniken med magnetiskt alstrat vir-velströmsvärme i det halvledande ytskiktet. Även i dessa fall sker överföringen utan direktkontakt med kabelytan. Frekvensen bör i detta fall likaledes valjas hög.

Av de beskrivna metoderna för att i enlighet med uppfinningen tillföra en kabel processvärme ger den förstnämnda, longitudinella strömvärmningen den lämpligaste effektfördelningen, dvs. högst effekt i det kallaste partiet av kabeln. Den kapacitiva metoden ger likaledes mera effekt i kallare zoner. Den transversella strömge-nomgcingen i ytskiktet vid diametralt anordnade elektrodpar ger däremot lägre effekt i de kallare zonerna. Detta gäller även den magnetiska virvelströmsmetoden.

Processen enligt den beskrivna anordningen har dessutom ett par ytterligare fördelar. Den erforderliga totala energin blir den minsta möjliga eftersom värme alstras just i det omräde där det erfordras. Extra överföringsförluster orsakade av ofördelaktiga emissions- eller konvektionskoefficienter har eliminerats. Vidare kan gasmediet i omradet närmast sprutans munstycke hällas vid lag temperatur, vilket visat sig speciellt viktigt för att undvika för-höjd temperatur i sprutans munstycke med materialvidhäftning som följd.

Claims (1)

1. 65340 Förfarande för framställning av en elektrisk kabel, vid vilket förfarande a) kabelns inre del drages genom en extruderingsdys och därvid förses med en isolerande beläggning av vulkaniserbart material , b) utanpä den av vulkaniserbart material bestäende isolerande beläggningen anbringas ett skikt av elektriskt ledande material/ och c) skiktet av elektriskt ledande material uppvärmes med hjälp av elektrisk Ström, sä att det avger värme tili den av vulkaniserbart material bestäende beläggningen och därvid vulkanise-rar denna, kännetecknat därav, d) att säsom skikt av elektriskt ledande material användes ett elektriskt ledande formmaterial, som extruderas pä den isolerande beläggningen samtidigt med eller i omedelbar anslutning tili dennas extrudering pä kabelns inre del, och e) att den elektriska strömmen för ätminstone den inledande uppvärmningen av skiktet av elektriskt ledande material tillföres med hjälp av antingen den extruderingsdys, med vilken det elektriskt ledande skiktet pä-extruderas, som en första elektrod, och ett släp-kontaktorgan som stär i beröring med det elektriskt ledande skiktet pä ett ställe, som ligger pä ett avständ frän extruderingsdysen, som en andra elektrod, eller ett kapacitivt organ som är anbragt pä ett kort avständ frän det elektriskt ledande skiktet pä ett ställe, som ligger pä ett avständ frän extruderingsdysen, varvid kabelns metalledare bildar en av elektroderna.