FI66999C - Saett vid skarving av en kabel med isolering av tvaerbunden poyeten eller annan tvaerbunden polymer - Google Patents

Description

I- -VLTV1 r- KUULUTUSJULKAISU

jjäfj W (11) utlAggningsskrift 6 6999 ^ ^ (SI) K*.»u/h*.CL^ H 02 G 1/1 if, 15/08 SUOMI—FINLAND pi) 730kso (22) HalnmtapaM—AMBIoiing^H 14.02.79 ‘ (23) ΑΗμρΙΜ—GlltighMMiag 14.02.79 (41) Taltut JwlklMksI — Blhrtt affMtNg 1 8.08 79 PMmtti· j. rekisteri hallltu* Ν««Μ«ρ«ο· J.

Patent- och reglsterstyrelsen 7 AiwBkan utt^doeh ud^kriftM puMictrad 31.08.84 (32)(33)(31) Prrdetty otuollu»»—Bofird prior** 17.02.78 Ruotsi-Sverige(SE) 7801832-2 (71) ASEA Aktiebolag, S—721 83 Västerlis, Ruotsi-Sverige(SE) (72) Karl-Gunnar Wiberg, Stockholm, Ruotsi-Sverige(SE) (74) Berggren Oy Ab (54) Menetelmä verkkoutuneella polyeteeni- tai muulla verkkoutuneella polymeerieristyksel IM varustetun kaapelin jatkostamiseksi - Sätt vid skarvning av en kabel med isolering av tvärbunden polyeten eller annan tvärbunden polymer

Kahta verkkoutuneella polyeteenieristyksellä varustettua kaapelia jatkostettaessa poistetaan kaapelien yhdistettäviä päitä lähinnä oleva eristys. Tavallisesti päitä lähinnä sijaitsevat eristysten osat viistotaan päiden suuntaan. Kun johtiraet on yhdistetty tavallisesti hitsaamalla tai juottamalla ja johtava kerros (sisempi puoli-johdin) on sijoitettu liitoksen ympärille, ainakin jos kysymyksessä on suurjännitekaapeli, liitos eristetään normaalisti käämimällä paljaiden kaapelijohtimien ympärillä olevan alueen ja johtimien päitä lähinnä sijaitsevien johtimien eristyksen osien ympärille useita kerroksia vulkanoimatonta polyeteeninauhaa, joka sisältää vulkanoin-tiainetta, esim. di-a-kumyyliperoksidia tai di-tert.butyyliperok-sidia. Käämitys saatetaan sen jälkeen sellaisen paineen ja sellaisen lämpötilan alaiseksi, että nauhakerrokset muodostavat yhteensula-neen ja vulkanoidun, homogeenisen massan. Ainakin jos kaapeli on suurjännitekaapeli, johtava kerros (ulompi puolijohdon) kiinnitetään eristyksen päälle liitoksen kohdalle joko tämän eristyksen muodostamisen jälkeen tai sen yhteydessä. Samaa menetelmää käytetään jatkostettaessa kaapeleja, joiden eristys on muuta verkkoutunutta polymeeriä kuin polyeteeniä. Tällöin samaa polymeeriä käytetään normaalisti vulkanoimattomana nauhassa.

2 66999

Esillä olevan keksinnön mukaisesti on osoittautunut mahdolliseksi jatkostaa kaapeleja, joiden eristys on verkkoutunutta polymeeriä, käyttämällä liitoksen eristykseen mahdollisimman vähän eristys-ainetta .

Esillä olevan keksinnön kohteena on menetelmä kahden kaapelin jatkostamiseksi, joiden johtimissa on verkkoutunutta polyeteeniä tai muuta verkkoutunutta polymeeriä oleva eristys, jolloin kukin johdin paljastetaan lähinnä sitä päätä, joka on yhdistettävä toisen johtimen päähän, ja kunkin johtimen eristystä johtimen päässä lämmitetään ja siirretään työkalulla akselin suunnassa pois johtimen päästä ja laajennetaan säteettäisesti ja saatetaan jäähtymään siirretyssä asennossa, ja jolloin johtimien päiden yhdistämisen jälkeen paljastettujen johtimien ympärillä oleva alue varustetaan eristyksellä. Menetelmä on tunnettu siitä, että kukin siirretty ja jäähdytetty eristys johtimien päiden yhdistämisen jälkeen saatetaan lämmittämällä ainakin olennaisesti palautumaan siihen muotoon ja asentoon, jotka sillä oli ennen siirtämistä, minkä johdosta paljastetut johtimet varustetaan eristyksellä.

Eristyksiä mainitun siirron ja laajennuksen yhteydessä lämmitettäessä verkkoutunut polymeeriaine muuttuu kiteisestä pääasiassa amorfiseen tilaan. Tällä tavoin laajentunut eristys, joka saatetaan jäähtymään siirretyssä tilassa, palautuu lämmitettäessä pääasiassa alkuperäiseen muotoonsa. Keksintö perustuu siis siihen oivallukseen, että verkkoutuneen polymeeriaineen ominaisuutta, jonka mukaan se voi laajeta ja sen jälkeen palautua alkuperäiseen muotoonsa, voidaan käyttää hyväksi kahta kaapelia jatkostettaessa jatkos-alueen uuden eristysaineen tarpeen pienentämiseksi minimiin.

Jos jatkostettavassa kaapelissa on sisempi puolijohdin, on tärkeää, että sisempää puolijohdinta siirretään samanaikaisesti kuin eristystä ja että se seuraa siirretyn eristyksen mukana tämän palatessa asentoon, joka sillä oli ennen siirtoa. Tällä tavoin varmistetaan, ettei sisemmän puolijohtimen ja eristyksen väliin jatkos-alueelle muodostu onteloja.

Eristyksen siirto kummassakin johtimen päässä voidaan edullisesti saada aikaan työkalulla, joka on varustettu aksiaalisella reiällä, jolla on pääasiassa sama halkaisija kuin johtimella. Työkalu voi olla kartiomainen. Se puristetaan tällöin eristyksen ja johtimen 66999 väliin tai sisemmän puolijohtimen ja johtimen väliin, jos kaapelissa on sisempi puolijohdin, samalla kun sitä siirretään aksiaalisessa suunnassa. Työkalulla voi mm. myös olla laatan muoto, joka siirtää eristystä puristumatta sisään eristyksen sisäpuolelle, kun sitä siirretään akselin suunnassa.

Keksintöä selitetään seuraavassa lähemmin suoritusesimerkkien selityksen avulla viitaten oheiseen kaaviolliseen piirustukseen, jossa kuvio 1 esittää pituusleikkauksena kahta jatkostettavaa kaapelia, kuvio 2 esittää tapaa saada aikaan kaapelijohtimen eristyksen aksiaalinen siirto, kuvio 3 esittää kahta kuvion 1 mukaista kaapelia, joissa on kuvion 2 mukaisella tavalla siirretyt eristykset, kuvio 4 esittää kahta kuvion 3 mukaista kaapelia, joiden johdinpäät on yhdistetty, kuvio 5 esittää kahta kuvion 4 mukaista kaapelia, sen jälkeen, kun siirretyt eristykset on saatettu pääasiassa palautumaan alkuperäiseen muotoonsa, kuvio 6 esittää uuden eristyksen kiinnitystä lähinnä liitoskohdan ympärillä sijaitsevalle alueelle, kuvio 7 esittää toista tapaa saada aikaan kaapelijohtimen eristyksen aksiaalinen siirto ja kuvio 8 esittää kahta kuvion 1 mukaista kaapelia, joissa on kuvion 7 mukaisella tavalla siirretyt eristykset ja sen jälkeen yhdistetyt johtimet.

Kuviossa 1 esitetään kaksi kaapelia 1 ja 2, jotka on tarkoitus jat-kostaa. Metallisuojaa ja vaippaa ei ole esitetty kuvioissa. Kaapelin 1 johdinta on merkitty viitenumerolla 3 ja sen eristystä, joka on verkkoutunutta polyeteeniä, on merkitty viitenumerolla 4. Kaapelissa 1 on sisempi johtava kerros 5 (sisempi puolijohdin) ja ulompi johtava kerros 6 (ulompi puolijohdin). Kaapelin 2 johdinta on merkitty numerolla 7 ja sen eristystä, joka myös on verkkoutunutta polyeteeniä, on merkitty numerolla 8. Kaapelissa 2 on sisempi johtava kerros 9 (sisempi puolijohdin) ja ulompi johtava kerros 10 (ulompi puolijohdin). Johtavat kerrokset 5, 6, 9 ja 10 voivat olla levitettyjä suulakepuristamalla muovia, joka sisältää johtavia aineosia, esim. eteenin ja etyyliakrylaatin kopolymeeriä tai eteenin ja vinyy-liasetaatin kopolymeeriä, joka sisältää johtavantyyppistä hiilimus-taa.

Eristyksen siirto lähinnä ao. kaapelin päätä voi kuvion 2 mukaisesti tapahtua kartiomaisella työkalulla 11. Työkalussa on reikä 12, jonka halkaisija on hyvin vähän suurempi kuin johtimen 3 halkaisija.

4 66999

Työkalu voidaan kiinnittää vetolaitteeseen, joka yksinkertaisessa rakenteessa voi koostua kahdesta laatasta 13 ja 14, joista viimeksi mainittu on puristettu kiinni kaapeliin, niin ettei se voi liikkua akselin suunnassa. Laatta 13 voidaan siirtää aksiaalisessa suunnassa laattaan 13 kiinnitettyjen, kierteitettyjen pulttien 15 ja 16 sekä mutterien 17 ja 18 avulla, jotka tukeutuvat laatan 14 ulkopintaan.

Kun eristystä on lämmitetty n. 125°C:seen kaapelin 1 päätä lähinnä, niin että polymeeriänne muuttuu kiteisestä pääasiassa amorfiseen tilaan, työkalu 11 puristetaan sisään eristyksen 4 ja kerroksen 5 alle, niin että lämmitetty eristys 4a sekä kerrokset 5a ja 6a leviävät ja samanaikaisesti siirtyvät aksiaalisessa suunnassa. Siirretyn eristyksen jäähdyttyä työkalu poistetaan. Samalla tavoin levitetään ja siirretään kaapelin 2 eristystä. Kuviossa 3 esitetään molemmat kaapelit siirrettynne ja levitettynne eristyksineen. Kaapelissa 2 on siirrettyä eristystä merkitty viitenumerolla 8a ja siirrettyjä johtavia kerroksia viitenumeroilla 9a ja 10a.

Johtimet 3 ja 7 yhdistetään sen jälkeen kuvion 4 mukaisesti toisiinsa, esim. hitsaamalla tai jatkosholkilla, niin että saadaan liitos 20. Siirretyt ja levitetyt eristykset lämmitetään sen jälkeen n. 125°C:een, jolloin polymeeriänne palautuu amorfiseen tilaansa ja eristykset palautuvat pääasiassa alkuperäiseen muotoonsa. Tämä on esitetty kuviossa 5.

Tietyissä tapauksissa voi olla toivottavaa tai tarpeen saada aikaan eristysten välille tiiviimpi liitos kuin se, joka saadaan eristysten palautuessa alkuperäiseen muotoonsa. Eräs tapa tämän aikaansaamiseksi on sijoittaa vulkanointiainetta sisältävää polymeeriä eristysten väliin ja sen jälkeen vulkanoida polymeeri. Tämä voi tapahtua esim. kuviossa 6 esitetyllä tavalla, jolloin mainittu kuvio esittää toimenpiteitä sen jälkeen, kun levitetyt ja siirretyt eristykset ovat palautuneet alkuperäiseen muotoonsa. Esimerkkinä esitetty tapa mahdollistaa myös kaapelien johtavien kerrosten 5 ja 9 tehokkaan yhdistämisen. Kaapelien eristykset 4 ja vastaavasti 8 viistetään kuvion 6 mukaisesti kartiomaiseen muotoon päissä 21 ja 22. Paljaiden johtimien ja liitoksen 20 päälle kiinnitetään johtava kerros 23 (sisempi puolijohdin), joka koskettaa johtavia kerroksia 5 ja 9. Kerros 23 voidaan muodostaa nauhalla, joka on vulkanoimatonta polyeteeniä, joka sisältää vulkanointiainetta, esim. a-kumyyliperok-sidia tai di-tert.butyyliperoksidia, sekä johtavantyyppistä nokimus-taa, käämimällä nauha liitoksen ympärille. Viistettyjen eristysten 66999 välisen kerroksen 23 ulkopuolella olevan alueen ympärille käämitään sen jälkeen nauhaa, joka on vulkanoimatonta polyeteeniä, joka sisältää vulkanointiainetta, esim. a-kumyyliperoksidia tai di-tert.-butyyliperoksidia, niin että saadaan tiivis käämitys 24. Käämitys saatetaan sen jälkeen n. 5 aty:n paineen ja n. 150°C:n lämpötilan alaiseksi useiden tuntien aikana, niin että käämitys 24 muodostaa yhteensulaneen ja vulkanoidun, homogeenisen massan, joka muodostaa jatkuvia ylimenoja eristysten 4 ja 8 välille ja jolla on sama ulkonäkö sekä ominaisuudet kuin näiden aineella. Johtavan kerroksen 23 polyeteeni vulkanoidaan samanaikaisesti. On myös mahdollista käyttää mm. rakeita eristyksessä 24 nauhan sijasta. Paineen ja lämmön kohdistamiseen käämitykseen voidaan mm. käyttää lämmitettävää paine-laitetta, joka muodostuu kaksiosaisesta työkalusta, jossa on lieriömäinen muottitila, paineastiaa tai paineliitosta, joka on esim. silikonikumia. Ennestään tunnetaan useita tällaisia lämmitettäviä painelaitteita, joilla eristykset kiinnitetään kaapeleja jatkostet-taessa. Valmiin eristyksen päälle kiinnitetään sen jälkeen esittämättä jätetty, johtava kerros, joka yhdistää johtavat kerrokset 6 ja 10. Tämä voidaan saada aikaan esim. maalaamalla eristetty liitos grafiitin kolloidisella vesiliuoksella. Tämä voidaan myös saada aikaan samalla tavoin kuin sisempi johtava kerros 23 kiinnittämällä johtavantyyppistä hiilimustaa sisältävä polyeteeninauha käämityksen 24 ympärille ja vulkanoimalla se yhdessä tämän kanssa.

Kuvion 7 mukaisesti eristyksen siirto saadaan aikaan levittämällä sitä säteittäisesti laatan muotoisella työkalulla eikä kartiomaisel-la työkalulla, kuten edellä esitettiin. Laite ja menettelytapa ovat muuten samanlaiset. Kyseistä laattaa on merkitty numerolla 25 ja sen reikää, jonka halkaisija on vain vähän suurempi kuin johtimen 3 ja 7 halkaisija, on merkitty numerolla 26. Kaapelissa 1 on siirrettyä eristystä merkitty numerolla 4b ja sen johtavia kerroksia numeroilla 5b ja 6b. Kaapelissa 2 (kuvio 8) on vastaavia osia merkitty viitenumeroilla 8b, 9b ja 10b. Kaapelien välistä liitoskohtaa on tässäkin tapauksessa merkitty numerolla 20. Kun siirrettyjä ja levitettyjä eristyksiä on lämmitetty ja polymeeriaine on palautunut alkuperäiseen muotoonsa, saadaan kuvion 5 mukainen jatkostettu kaapeli. Eristyksen välistä liitosta voidaan haluttaessa tai tarvittaessa parantaa aiemmin kuvatulla tavalla, esim. kuviossa 6 esitetyllä tavalla.

66999

Joissakin tapauksissa voi olla sopivaa katkaista paljaista johtamista 3 ja 7 palanen ennen niiden yhdistämistä saumaksi 20. Tällä tavoin eristys saadaan liitoskohdan päälle paksummaksi kuin alkuperäiset eristykset, ja määrätyissä tapauksissa helpotetaan hyvälaatuisen sauman muodostumista eristysten väliin.

Kun jatkostus ja liitoksen eristys ovat valmiit, kaapeli varustetaan metallisuojuksella ja vaipalla tavalliseen tapaan liitoskohdassa.

Keksintöä on selitetty yksityiskohtaisesti käyttämällä verkkoutunut-ta polyeteeniä kaapelin osien eristyksen liitoskohdassa. Keksintöä voidaan kuitenkin myös soveltaa kaapeleihin, joiden eristykset ovat muuta verkkoutunutta polymeeriä kuin polymeeriä, esim. eteenin ja propeenin kopolymeerejä, eteenin ja propeenin kopolymeerejä dieeni-monomeerien kuten disyklopentadieenin tai 1,4-heksadieenin kanssa tai polyeteenin ja jonkin mainitun kopolymeerin seosta. Esimerkkinä mainitut aineet ovat myös käyttökelpoisia liitoksen ympärillä olevan käämityksen aineina. Jos liitoksen ympärillä olevan eristyksen on oltava samaa tyyppiä kuin kaapelin alkuperäinen eristys, mikä normaalisti on toivottavaa, käytetään liitoksen ympärillä olevassa eristyksessä samaa polymeeriä kuin kaapelin eristyksessä. Kuitenkin on mahdollista käyttää liitoksen ympärillä olevassa eristyksessä toista polymeeriä kuin kaapelin eristyksessä.