FI73847C - Anordning foer torrnaetning av en kabel. - Google Patents

Description

1 73847

Laite kaapeleiden kuivaverkkouttamiseksi - Anordning för torrnätning av en kabel

Keksinnön kohteena on laite kaapeleiden kuivaverkkouttamiseksi, jossa laitteessa kaapelia sen ympärille muodostettavan, verk-koutuvaa eristysainetta sisältävän vaipan puristamisen jälkeen, siirretään syöttölaitteen välityksellä useiden erillisillä lämmönlähteillä kuumennettavien kuumennusalueiden läpi ja lämpötilan mittauslaite mittaa vaipan pinnan lämpötilaa.

Kaapeleiden tunnetussa jatkuvassa kuivaverkkouttamisessa nk. ketjulinjalla kaapeli, jossa on verkkoutumatonta eristysainetta, siirretään yksittäisten kuumennusalueiden läpi. Annettu lämpötila kuumennusalueissa aikaansaa kuivaverkkoutumisen. Luotettavan verkkoutumisen johdosta pyritään siihen, että eristysaineen tarpeellinen lämpötila saavutetaan nopeasti, ylittämättä kriittistä maksimilämpötilaa.

Kuumennus tapahtuu tavallisesti sähköisesti ulkopuolelta siten, että ensin ulommat ainekerrokset ja vähitellen myös sisemmät kerrokset voidaan kuumentaa tarvittavaan lämpötilaan. Eristys-aineen pysyvien vaurioiden välttämiseksi ja samanaikaisesti eristeen nopean kuumenemisen saamiseksi sisällä olevan johdon pintaan saakka lämpötila eristeen pinnalla täytyy kohottaa : mikäli mahdollista esimerkiksi arvoon 250°C, kaapelin kulkiessa ketjulinjan yksittäisten kuumennusalueiden (verkkoutumismatkan) läpi. Vasta kun eriste myös johdon läheisyydessä on saavuttanut arvon esimerkiksi 180°C, verkkoutuminen on päättynyt.

Sen vuoksi mainitut edellytykset vaativat verkkoutumismatkalla tietyn lämpötilaprofiilin. Tavallisesti käytetyissä verkkoutta-mislaitteistoissa lämpötila-alueiden ohjaus suoritetaan kokemusperäisten arvojen perusteella, antamalla yksittäisille kuumen-nusalueille annetulla syöttönopeudella tietyt lämpötilat. Kuiten- s 73847 kin on myös tunnettua antaa lämpötilata laskentaohjelmien avulla.

Kaapelityyppien ja erilaisten tuotantonopeuksien ollessa parametreinä määrätään laskemalla tietty lämpötilaprofiili.

Kokemusperäisesti tai laskemalla saadut lämpötilat eivät luonnollisesti anna varmaa tietoa kaapelin eristysaineessa tosiasiallisesti saavutetusta lämpötilasta. Erilaiset vaikutukset, jotka voivat muuttua ajan kuluessa, vaikuttavat enemmän tai vähemmän suuressa määrässä eristysvaipan tosiasialliseen kuumennukseen.

Selitettyä laatua olevissa laitteistoissa kuumentaminen tapahtuu tavallisesti sähköisesti lämpösäteilyllä. Kuitenkin säteilytetty lämpömäärä on hyvin heilahtelevien vaikutusten alainen, koska ketjulinjan kuumennusalueet sisäsivulla verkkoutumisen aikana ajan kuluessa lisääntyvästi likaantuvat. Tästä liasta, joka aiheutuu eristysaineen hajaantumistuotteista, on seurauksena kuumennusalueiden emissiotekijän muutos ja siten niiden tehokkaan lämmön luovutuksen muutos. Samanaikaisesti aikaansaa lika-kerros, joka voi olla jopa useita millimetrejä, tuntemattoman suuruisen lämmöneristyksen.

Tämän keksinnön tehtävänä on aikaansaada laite kappaleiden kuivaverkkouttamiseksi, jossa laitteessa kuumennusalueissa tapahtuvista heilahtelevista termisistä vaikutuksista riippumatta on taattu eristysaineen haluttu lämpötilan kulku.

Tämä tehtävä ratkaistaan keksinnön mukaan siten, että kaapelin vaipan lämmitys yksittäisissä kuumennusalueissa tapahtuu sätei-lylämmön avulla, etummaiseen kuumennusalueeseen järjestetty lämpötilan mittauslaite mittaa verkkoutuvan eristysaineen pinta-lämpötilaa ja ohjauslaite sisältää lämmönlähteiden ohjaamiseksi yksittäisiin kuumennusalueisiin johdettavan lämmön tuontia varten säätyrin, joka muuttaa lämmön tuonnin kuumennusalueeseen il tai -alueisiin, kun mitattu pintalämpötila poikkeaa annetusta asetuslämpötilasta.

3 73847

Keksintö lähtee siitä tiedosta, että eristeen pintalämpötilan määritys riittää johtopäätösten tekemiseen lämpötilan muutosten kulusta eristysvaipan säteen suunnassa, siis johdon pinnasta johtimeen. Tosiasiat lämmönjohtokyvystä, lämmön siirtymisistä ja tarvittavista lämpömääristä eristys- ja johdinaineen kuumentamiseksi ovat tunnetut, eivätkä ole käytännöllisesti katsoen minkään heilahtelujen alaisia.

Kuten jo on mainittu, tietylle verkkouttamislaitteistolle ja annetulle kaapelille on olemassa teoreettisesti ihanteellinen lämpötilaprofiili koskien yksittäisiä kuummennusalueita. Tätä lämpötilaprofiilia vastaavat, syöttönopeus huomioon ottaen, myös kaapelin tietyt pintalämpötilat. Lämpötilan mittauksella voidaan siis todeta, saavutettiinko todella kaapelin haluttu kuumennus kyseessä olevassa kuumennusalueessa riippumatta siitä, kuinka plajon energiaa tosiasiallisesti siirrettiin rinnastetusta kuumennuslähteestä kuumennusalueeseen. Jos mitattu pinta-lämpötilan arvo poikkeaa annetusta arvosta, lämpöenergian syöttöä kuumennusalueeseen muutetaan vastaavasti. Jos mitattu pintalämpötilan arvo on annetun asetuslämpötilan alapuolella, tapahtuu vastaavasti suurempi lämmön syöttö kuumennusalueeseen.

Keksinnön mukaisen laitteen avulla ei voida kuitenkaan säätää ainoastaan kyseessä olevan kuumennusalueen lämpötilaa halutussa määrässä, vaan lisäksi voidaan tehdä myös lämpötilan mittauksesta tietyssä kuumennusalueessa johtopäätöksiä halutun lämpötilaprof iilin asetteluun seuraavissa kuumennusalueissa. Kuten jo on mainittu, yksittäisiä kuumennusalueita voidaan kuumentaa annetun laskentaohjelman avulla annetun lämpötilaprofiilin mukaan. Tätä laskentaohjelmaa voidaan modifioida mitatun lämpötila-arvon perusteella, niin että jäljessä seuraaviin kuumennus- 4 73847 alueisiin annetaan modifioitu lämpötilaprofiili tämä kuitenkin ilman takaisinkytkentää.

Keksinnön erään sovellutusmuodon mukaan on järjestetty siten, että säätyri syöttönopeuden muuttamiseksi antaa myös säätömerkin syöttölaitteeseen, kun pintalämpötila eroaa annetusta asetus-lämpötilasta. Luonnollisesti verkkoutettava kaapeli pyritään johtamaan verkkoutumisalueen läpi mahdollisimman nopeasti. Jos kuitenkin tuotantonopeus on liian suuri, verkkoutusmilämpötila saavutetaan liian myöhään ja verkkoutumisaika on liian lyhyt optimaalisen verkkoutumisen takaamiseksi. Toisaalta liian pieni tuotantonopeus voi pidentää epäedullisesti verkkoutumisaikaa.

Sen vuoksi lämpötilan mittaus verkkoutumismatkan tuloalueessa antaa myös johtopäätöksiä edullisimmasta syöttönopeudesta. Sen vuoksi lämpötilan mittauksen perusteella voidaan suorittaa syöttönopeuden säätö. On selvää, että laskemalla lämpötilaprofiili työskentelysuunnassa lämpötilan mittauskohdan takana syöttönopeuden muutoksesta on seurauksena myös lämpötilaprofii-lin muutos, niin että syöttönopeus täytyy ottaa huomioon lämpö-tilaprofiilia laskettaessa.

Keksinnön erään sovellutusmuodon mukaan on järjestetty siten, että kahteen eri kuumennusalueeseen on liitetty lämpötilan mittauslaite ja että kulloinkin toiseen lämpötilan mittauslaitteeseen on rinnastettu ryhmä toisiinsa yhteydessä olevia kuumen-nusalueita säätyrin välityksellä. Vaikka yhden ainoan lämpötilan mittauslaitteen tapauksessa voidaan säätää tarkasti ainoastaan lämpötila yhdessä kuumennusalueessa ja vaikka jäljessä seuraa-vien kuumennusalueiden lämpötilaa lyhennetään laskennallisesti, kahden tai useamman lämpötilan mittauslaitteen käyttö mahdollistaa annettujen lämpötilojen parannetun säädön koko säätö-menettelyssä. Ottaen huomioon syöttönopeus voidaan saavuttaa annettu verkkoutumisaste. Sen vuoksi olemassa olevaa verkkout-tamiskapasiteettia täydellisesti hyväksi käytettäessä laitoksen nopeutta voidaan ohjata automaattisesti maksimiarvolla.

Il 5 73847

Kuten tunnettua, verkkoutuminen tapahtuu suljetussa tilassa, jossa on inertistä kaasua, erityisesti typpeä, suuresti kohotetun paineen alaisena. Sen vuoksi on verraten vaikeaa määrittää kaapelin pintalämpötila. Keksinnön erään sovellutusmuodon mukaan on järjestetty siten, että lämpötilan mittauslaite mittaa pinta-lämpötilan kosketuksettomasti. Eräillä taajuusalueilla, esim.

3,5 um:n läheisyydessä eristysaineet vaikuttavat kuten mustat kappaleet, ts. ne emittoivat käytännöllisesti katsoen tämän taajuusalueen kaiken energian. PVCrlle ja PE:lie emissiokerroin tätä infrapuna-aluetta varten on 96 %. Sen vuoksi mittauslaite, joka ottaa vastaan tämän säteilyn, voi suorittaa lämpötilan tarkan mittauksen. Lisäksi keksinnön erään sovellutusmuodon mukaan on järjestetty siten, että lämpötilan mittauslaite käsittää infrapunailmaisimen, joka sijaitsee optisen laitteen säteiden radalla, joka laite on suunnattu kuumennusalueen putkessa olevan aukon kautta kaapelin pintaa kohti.

Koska typen paine verkkoutumisalueessa voi olla jopa 20 baaria, keksinnön erään sovellutusmuodon mukaan on järjestetty siten, että kuumennusalueen putkeen on kiinnitetty nysä, joka on yhteydessä putken sisäosan kanssa ja jonka vapaassa päässä on paine-tiiviisti näkölasi, jonka jälkeen on kytketty optinen laite. Näkölasi on erittäin edullisesti CaF2~lasia, koska sillä infra-puna-alueella on hyvä läpäisevyys ja lisäksi sillä on riittävä lämpötilan- ja paineenkestävyys.

Näkölasin ja myöskin inertisen kaasuatmosfäärin mahdollisen kuumenemisen johdosta kaapelin lämpötilan yläpuolelle täytyy huolehtia siitä, että näiden tekijöiden johdosta ei synny virheellisiä mittausarvoja. Myöskin voi sattua, että näkölasi likaantuu vapautuvien hajaantumisaineiden vaikutuksesta, mikä johtaa mittauksen haittoihin. Sen vuoksi keksinnön erään sovellutusmuodon mukaan on järjestetty siten, että näkölasi on CaF^-lasia. Tällöin inertinen kaasu, esimerkiksi typpi, pidetään lämpötilassa, joka varmasti on alhaisempi kuin kuumennusalueen lämpötila. Luisti avataan ainoastaa silloin, kun täytyy tapahtua lämpötilan mittaus. Syöttämällä puhdasta jäähdytystyppeä, jonka 6 73847 paine on verkkoutumisalueessa olevan typen paineen yläpuolella näkölasi pysyy puhtaana ja kylmänä. Kaasun kulutus on pieni, koska luisti avataan ainoastaan lyhyeksi ajaksi mittausta varten. Keksinnön vielä erään sovellutusmuodon mukaan on järjestetty siten, että näkölasin ja kuumennusalueen putken aukon välille on sovitettu aseteltava luisti, että näkölasi kaasuliitännän välityksellä on yhteydessä inertisen kaasuatmosfäärin kanssa ja että kaasuliitännän paine on korkeampi kuin kuumennusalueen putkessa. Referenssi-säteilyn lähteen säteilytehoa mittaa jatkuvasti infrapunailmaisin luistin ollessa suljettu. Siten voidaan kontrolloida ilmaisimen toimintakuntoisuutta ja näkölasin säteilyn läpäisevyyttä ja korjata tietyissä rajoissa.

Keksinnön erästä sovellutusesimerkkiä selitetään lähemmin seu-raavassa, viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää äärimmäisen kaaviollisesti keksinnön mukaista lisälaitetta, kuvio 2 esittää leikkausta lämpötilan mittauslaitteesta keksinnön mukaista laitetta varten ja kuvio 3 esittää lämpötiladiagrammaa keksinnön mukaisen laitteen verkkoutusmatkalla.

Ennen kuin selitetään lähemmin piirustuksissa esitettyjä yksityiskohtia, mainittakoon, että jokaisella selitetyllä ja esitetyllä tunnusmerkillä on keksinnölle oleellinen merkitys sinänsä tai patenttivaatimusten tunnusmerkkien yhteydessä.

Metallinen johdin 10 päällystetään suulakepuristimessa 11 muovieristeellä. Kaapeli 12, jossa on verkkoutumaton eristys-vaippa, syötetään ketjulinjalle 13, joka on jaettu kuudeksi kuumennusalueeksi H1 - H6. Ketjulinjaa esittää tavallaan pitkä putki, joka on täytetty inertisellä kaasulla, sopivimmin paineen, aina 20 baariin saakka, alaisena olevalla inertisellä kaasulla, sopivimmin typellä. Verkkoutumismatkaan liittyy jäähdytysmatka 14.

li.

7 73847

Verkkoutumismatkalla 13 putki kuumennetaan tavalliseen tapaan sähköisesti, jolloin putki toimii lämmönsäteilijänä ja johtaa kaapelin kuumenemiseen. Yksittäiset kuumennusalueet H1 - H6 on rinnastettu kulloinkin riippumattomiksi lämmön lähteistä, jotka on merkitty viitemerkeillä Q1 - Q6.

Ensimmäisen kuumennusalueen H1 loppuun on sovitettu lämpötilan mittauslaite 15. Toinen lämpötilan mittauslaite 16 sijaitsee kuumennusalueen 3 lopussa. Mittauslaitteiden 15 ja 16 lämpötilan mittausmerkit menevät ohjauslaitteeseen 17, joka sisältää laskimen ja säätyrin.

Annetulla tuotantonopeudella ja annetulla eristysaineella sekä myöskin annetuilla mitoituksilla ja annetulla johdinaineksella voidaan edeltäpäin saada selville laskemalla lämpötilaprofiili verkkoutumismatkalla, mikä varmistaa optimaalisen verkkoutumisen.

Annetut toivelämpötilat, jotka kaapelin pintalämpötilat voivat ilmaista on merkitty _t6soll" Ne on häärätty yksinomaan graafisia esityksiä varten. Ne voidaan myöskin asettaa ohjauslaitteeseen tai saada selville laskemalla ennalta ilmoitettujen, mainittujen parametrien mukaan. Lämpötilan mittauslaitteet 15 ja 16 ilmoittavat eristeen pintalämpötilat mittauslaitteiden kohdalla ja ilmoittavat ne tosilämpötiloina ohjauslaitteeseen 17.

Jos mitattu pintalämpötila poikkeaa annetusta toivelämpötilasta, annetaan säätömerkki rinnastettuun lämmön lähteeseen Q1 ja Q3, lämmön tuonnin muuttamiseksi rinnastetuissa kuumennusalueissa H1 ja H3. Samanaikaisesti ohjauslaitteessa 17 oleva laskin laskee, mitkä lämmön tuontimäärät lämmön lähteiden Q2 ja Q3 sekä Q4 - Q6 täytyy muuttaa, annetun lämpötilaprofiilin todella ylläpitämiseksi.

Kuviossa 3 on piirretty lämpötila yksittäisissä kummennusalueissa H1 - H6. Viitenumerolla 18 on merkitty lämpötilan kulkua eli lämpötilaprofiilia yksittäisissä kuumennusalueissa. Viitenumerolla 19 on merkitty lämpötilakäyrää, joka ilmaisee pintalämpötilan muutosten kulun lämpötilaprofiilissa 18. Viitenumerolla 20 8 73847 on merkitty jäähdytysalueen 14 lämpötilan kulku ja viitenumerolla 21 eristyksen pinnan lämpötilan muutosten kulku jäähdytys-alueessa 14. Käyrän 19 pisteiden AV ja EV välillä on ekvivalenttien verkkoutumismatka, jolla tosiasiallisesti tapahtuu eris-tysaineen verkkoutuminen. Olennaista on, että piste AV, ts. lämpötila, jossa verkkoutuminen alkaa, saavutetaan mahdollisimman nopeasti. Edelleen on olennaista, että tämän pisteen saavuttamisen jälkeen lämpötila ei ylitä annettua arvoa ja pysyy muuttumattomana optimaalisessa arvossa viimeiseen kuumen-nusalueeseen saakka.

Kuviossa 2 on esitetty lämpötilan mittauslaite, jota voidaan käyttää lämpötilan mittauslaitteiden 15 ja 16 tapauksessa. Mit-tausputki 30 kiinnitetään laipan 31 avulla ketjulinjan putkeen. Tällöin mittausputki on suunnattu ketjulinjan esittämättä jätetyn putken aukkoon. Putken 30 toiseen päähän on kiinnitetty kahden laipan 32 ja 33 avulla näkölasi 34, joka voi olla esimerkiksi CaF2_lasia. Tiivisteet 35, 36 pitävät huolen putken 30 sisäosan ilmatiiviistä tiiviydestä ulkoilmaa vastaan.

Putken 30 alaosaan on sovitettu kammio 37 poikittain putken 30 pituusakseliin nähden, jossa kammiossa on kuristettu aukko 38, joka on samankeskinen putken 30 sisäosan kanssa. Kammioon 37 on sovitettu tiiviisti luisti 39, joka on käytettävissä kammiosta 37 ulos johdetun tangon 40 välityksellä ja nimenomaan kaksoisnuolen 41 suunnassa. Kuviossa 2 esitetyssä asemassa luisti 39 sulkee putken yläosan. Luistin 39 ollessa avattuna on aikaansaatu vapaa läpikulku, niin että myöskin putken 30 yläosa on yhteydessä verkkoutumislaitteiston ei esitetyn putken sisäosan kanssa.

Mittäuskoteloon 42 on sovitettu infrapunailmaisin 43, joka sijaitsee optisen laitteen säteiden radalla 43» joka laite koostuu kokoavasta linssistä 44 ja infrapunasuodattimesta 45. Kokoavan linssin 44 polttopiste on verkkoutettavan kaapelin pinnan kohdalla. Kun luisti 39 saatetaan avausasemaan, infrapunailmaisi-mella 43 voidaan mitata eristeen pintalämpötila.

il 9 73847

Putken 30 yläalueeseen on järjestetty liitäntänysä 46. Tämän nysän 46 kautta typpeä johdetaan korkeammassa paineessa kuin verkkoutumisalueessa vallitseva paine ja myöskin alemmassa lämpötilassa. Sen vuoksi putkessa 30 vallitsee aina puhdas atmosfääri lämpötilassa, joka on verkkoutumismatkan lämpötilaa alempi, niin että mittaustulosten virheellisyys korkeiden kaasun lämpötilojen ja näkölasin 34 likaantumisen johdosta on poissuljettu.

Claims (9)

10 7384 7

1. Laite kaapeleiden kuivaverkkouttamiseksi, jossa laitteessa kaapelia sen ympärille muodostettavan, verkkoutuvaa eristys-ainetta sisältävän vaipan puristamisen jälkeen, siirretään syöttölaitteen välityksellä useiden erillisillä lämmönlähteillä kuumennettavien kuumennusalueiden läpi ja lämpötilan mittauslaite mittaa vaipan pinnan lämpötilaa, tunnettu siitä, että kaapelin vaipan lämmitys yksittäisissä kuumennusalueissa (Hl - H6) tapahtuu säteilylämmön avulla, etummaiseen kuumennus-alueeseen (Hl) järjestetty lämpötilan mittauslaite (15, 16) mittaa verkkoutuvan eristysaineen pintalämpötilaa ja ohjauslaite (17) sisältää lämmönlähteiden (Q1 - Q6) ohjaamiseksi yksittäisiin kuumennusalueisiin (Hl - H6) johdettavan lämmön tuontia varten säätyrin, joka muuttaa lämmön tuonnin kuumennus-alueeseen tai -alueisiin, kun mitattu pintalämpötila poikkeaa annetusta asetuslämpötilasta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että säätyri syöttönopeuden muuttamiseksi antaa myös säätömerkin syöttölaitteeseen, kun pintalämpötila eroaa annetusta asetuslämpötilasta.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että kahteen eri kuumennusalueeseen on liitetty lämpötilan mittauslaite (15, 16) ja että kulloinkin toiseen lämpötilan mittauslaitteeseen on rinnastettu ryhmä toisiinsa yhteydessä olevia kuumennusalueita säätyrin välityksellä.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen laite, tunnettu siitä, että lämpötilan mittauslaite (15, 16) mittaa pintalämpötilan kosketuksettomasti.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen laite, t u n - il. n 73847 n e t t u siitä, että lämpötilan mittauslaite käsittää infra-punailmaisimen (43), joka sijaitsee optisen laitteen (44, 45) säteiden radalla, joka laite on suunnattu kuumennusalueen putkessa olevan aukon kautta kaapelin pintaa kohti.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laite, tunnettu siitä, että kuumennusalueen putkeen on kiinnitetty nysä (30), joka on yhteydessä putken sisäosan kanssa ja jonka vapaassa päässä on painetiiviisti näkölasi (34), jonka jälkeen on kytketty optinen laite (44, 45).

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laite, tunnettu siitä, että näkölasi on CaP2“lasia.

8. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen laite, tunnet-t u siitä, että näkölasin (34) ja kuumennusalueen putken aukon välille on sovitettu aseteltava luisti (39), että näkö-lasi (34) kaasuliitännän välityksellä on yhteydessä inerttisen kaasuatmosfäärin kanssa ja että kaasuliitännän paine on korkeampi kuin kuumennusalueen putkessa.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laite, tunnettu siitä, että luistin (39) näkölasin (34) puoleiseen sivuun on kiinnitetty referenssisäteilyn lähde (47). 12 73847