RU2319240C2 - Method for uninterrupted manufacture of electric cables - Google Patents
Method for uninterrupted manufacture of electric cables Download PDFInfo
- Publication number
- RU2319240C2 RU2319240C2 RU2006105636/09A RU2006105636A RU2319240C2 RU 2319240 C2 RU2319240 C2 RU 2319240C2 RU 2006105636/09 A RU2006105636/09 A RU 2006105636/09A RU 2006105636 A RU2006105636 A RU 2006105636A RU 2319240 C2 RU2319240 C2 RU 2319240C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- insulating layer
- cable
- layer
- phase
- metal shield
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к способам изготовления электрических кабелей, в частности электрических кабелей для передачи или распределения электроэнергии при среднем или высоком напряжении.The present invention relates to methods for manufacturing electrical cables, in particular electrical cables for transmitting or distributing electric power at medium or high voltage.
В настоящем описании понятие "среднее напряжение" используется для определения напряжения обычно в диапазоне от около 1 кВ до около 60 кВ, а понятие "высокое напряжение" относится к напряжению свыше 60 кВ (понятие "очень высокое напряжение" также иногда используется в данной области техники для определения напряжений свыше чем от около 150 кВ или 220 кВ до 560 кВ или более).In the present description, the concept of "medium voltage" is used to determine the voltage, usually in the range from about 1 kV to about 60 kV, and the concept of "high voltage" refers to voltage above 60 kV (the concept of "very high voltage" is also sometimes used in the art to determine voltages in excess of about 150 kV or 220 kV to 560 kV or more).
Такие кабели могут быть использованы для передачи или распределения электроэнергии как постоянного тока (DC), так и переменного тока (АС).Such cables can be used for the transmission or distribution of electricity, both direct current (DC) and alternating current (AC).
Кабели для передачи или распределения электроэнергии при среднем или высоком напряжении обычно имеют металлический проводник, который охвачен соответственно первым внутренним полупроводящим слоем, изоляционным слоем и наружным полупроводящим слоем. Ниже в тексте настоящего описания упомянутая группа элементов будет определена понятием "жила кабеля".Cables for transmitting or distributing electric energy at medium or high voltage usually have a metal conductor, which is respectively enclosed by a first inner semiconducting layer, an insulating layer and an outer semiconducting layer. Below in the text of the present description, the mentioned group of elements will be defined by the term "cable core".
В положении, наружном (в радиальном направлении) относительно упомянутой жилы кабеля, кабель снабжен металлическим щитом (или экраном), выполненным обычно из алюминия или меди.In the position external (in the radial direction) relative to the cable core, the cable is equipped with a metal shield (or screen), usually made of aluminum or copper.
Металлический щит может состоять из ряда металлических проводов или лент, спирально намотанных вокруг жилы кабеля, или из сплошной по окружности трубы, такой как металлическая лента, которой придана форма, соответствующая трубчатой форме и сваренная или герметизированная для обеспечения герметичности.The metal shield may consist of a series of metal wires or tapes spirally wound around the cable core, or of a pipe that is continuous around the circumference, such as a metal tape that has been shaped to fit a tubular shape and welded or sealed to ensure tightness.
Металлический щит выполняет электрическую функцию за счет создания внутри кабеля, в результате непосредственного контакта между металлическим щитом и наружным полупроводящим слоем жилы кабеля, однородного электрического поля радиального типа, в то же самое время подавляя внешнее электрическое поле кабеля. Другой функцией является противодействие токам короткого замыкания.The metal shield performs an electrical function by creating a uniform radial type electric field inside the cable, as a result of direct contact between the metal shield and the outer semiconducting layer of the cable core, while suppressing the cable’s external electric field. Another function is to counteract short circuit currents.
Будучи выполненным в виде сплошной по окружности трубы, металлический щит также обеспечивает герметичность против проникновения воды в радиальном направлении.Being made in the form of a pipe continuous around the circumference, the metal shield also provides tightness against the penetration of water in the radial direction.
Пример металлических щитов описан в документе США Re36307.An example of metal shields is described in US Re36307.
В конфигурации униполярного типа упомянутый кабель дополнительно включает полимерную наружную оболочку в положении, внешнем (в радиальном направлении) относительно металлического щита, упомянутого выше.In a unipolar type configuration, said cable further includes a polymeric outer sheath in a position external (in the radial direction) with respect to the metal shield mentioned above.
Кроме того, кабели для передачи и распределения электроэнергии обычно снабжены одним или несколькими слоями для защиты упомянутых кабелей от случайных ударов, которые могут иметь место на их внешней поверхности.In addition, cables for the transmission and distribution of electricity are usually provided with one or more layers to protect said cables from accidental impacts that may occur on their outer surface.
Случайные удары по кабелю могут иметь место, например, во время его транспортировки или во время операции прокладки кабеля при закапывании траншеи в грунте. Упомянутые случайные удары могут вызвать ряд структурных повреждений кабеля, включая деформацию изоляционного слоя и отделение изоляционного слоя от полупроводящих слоев, т.е. таких повреждений, которые могут вызвать изменения в электрическом градиенте напряжения изоляционного слоя с последующим снижением изоляционной способности упомянутого слоя.Accidental impacts on the cable can occur, for example, during transportation or during cable laying operations when a trench is dug in the ground. The mentioned random shocks can cause a number of structural damage to the cable, including deformation of the insulating layer and separation of the insulating layer from the semiconducting layers, i.e. such damage that can cause changes in the electrical voltage gradient of the voltage of the insulating layer, followed by a decrease in the insulating ability of the said layer.
Кабели со сшитой изоляцией известны, и их способ изготовления описан, например, в ЕР 1288218, ЕР 426073, US 2002/0143114 и US 4469539.Crosslinked cables are known, and their manufacturing method is described, for example, in EP 1288218, EP 426073, US 2002/0143114 and US 4469539.
Сшивание изоляции кабеля может быть выполнено или с использованием так называемого силанового сшивания, или с использованием пероксидов.Crosslinking of the cable insulation can be performed either using the so-called silane crosslinking or using peroxides.
В первом случае жила кабеля, включающая экструдированную изоляцию, охватывающую проводник, удерживается в течение относительно длительного времени (часов или дней) в окружающей среде, содержащей воду ( либо в виде жидкости, либо в виде пара, как, например, влажная окружающая среда), так что вода может диффундировать через изоляцию, чтобы вызвать сшивание. Это требует намотки на барабаны жилы кабеля фиксированной длины, и этот факт неизбежно препятствует выполнению непрерывного способа изготовления.In the first case, the cable core, including extruded insulation covering the conductor, is held for a relatively long time (hours or days) in an environment containing water (either in the form of a liquid or in the form of steam, such as a humid environment), so that water can diffuse through the insulation to cause crosslinking. This requires winding on the reels of the cable core of a fixed length, and this fact inevitably prevents the implementation of a continuous manufacturing method.
Во втором случае сшивание вызвано разложением пероксида при сравнительно высоких температуре и давлении. Химические реакции, которые имеют место, образуют газообразные побочные продукты, которым должна быть предоставлена возможность диффундировать через изоляционный слой не только во время отверждения, но также и после отверждения. Поэтому должна быть предусмотрена операция дегазации, в течение которой жила кабеля выдерживается в течение периода времени, достаточного для устранения таких газообразных побочных продуктов, прежде чем на жилу кабеля будут наложены дополнительные слои (в частности, если такие слои являются газонепроницаемыми или по существу газонепроницаемыми, как в случае наложения металлического слоя, свернутого в продольном направлении).In the second case, crosslinking is caused by decomposition of the peroxide at relatively high temperature and pressure. The chemical reactions that take place form gaseous by-products, which should be allowed to diffuse through the insulating layer not only during curing, but also after curing. Therefore, a degassing operation must be provided during which the cable core is held for a period of time sufficient to eliminate such gaseous by-products before additional layers are applied to the cable core (in particular if such layers are gas-tight or substantially gas-tight, such as in the case of applying a metal layer rolled up in the longitudinal direction).
Как показывает практика заявителя, при отсутствии стадии дегазации перед наложением дополнительных слоев при определенных условиях окружающей среды (например, при заметном солнечном облучении жилы кабеля) упомянутые побочные продукты расширяются, вызывая таким образом вредные деформации металлического щита и/или полимерной наружной оболочки.As the practice of the applicant shows, in the absence of a degassing stage before additional layers are applied under certain environmental conditions (for example, with noticeable solar irradiation of the cable core), these by-products expand, causing harmful deformations of the metal shield and / or polymer outer shell.
Кроме того, при отсутствии операции дегазации газообразные побочные продукты (например, метан, ацетофенон, куминовый спирт) остаются захваченными внутри жилы кабеля из-за присутствия дополнительных слоев, наложенных на нее, и они могут выходить из кабеля только со стороны его концов. Это особенно опасно, поскольку некоторые из побочных продуктов являются воспламеняющимися (например, метан) и, таким образом, имеется вероятность взрывов, например, во время прокладки или сращивания упомянутых кабелей при закапывании траншеи в грунте.In addition, in the absence of a degassing operation, gaseous by-products (e.g., methane, acetophenone, cumin alcohol) remain trapped inside the cable core due to the presence of additional layers superimposed on it, and they can exit the cable only from the side of its ends. This is especially dangerous since some of the by-products are flammable (e.g. methane) and thus there is a possibility of explosions, for example, during laying or splicing of the mentioned cables when digging a trench in the ground.
Более того, при отсутствии стадии дегазации перед наложением дополнительных слоев имеется вероятность того, что будет обнаружена пористость в изоляции, которая может ухудшить свойства электрической изоляции.Moreover, in the absence of a degassing stage, before applying additional layers, there is a possibility that porosity in the insulation will be detected, which can degrade the properties of electrical insulation.
Способ изготовления кабеля, имеющего термопластическую изоляцию, описан в международной заявке WO 02/47092 на имя настоящего заявителя, где описано изготовление кабеля посредством экструдирования и пропускания через статический смеситель термопластического материала, включающего термопластический полимер, смешанный с диэлектрической жидкостью, причем такой термопластический материал наносят вокруг проводника посредством экструзионной головки. После операции охлаждения и сушки жилу кабеля выдерживают на барабане и затем наносят металлический щит посредством наложения по спиральной линии тонких полос меди или медных проводов на жилу кабеля. Наложение полимерной наружной оболочки завершает процесс изготовления кабеля.A method of manufacturing a cable having thermoplastic insulation is described in international application WO 02/47092 in the name of the present applicant, which describes the manufacture of a cable by extruding and passing through a static mixer a thermoplastic material comprising a thermoplastic polymer mixed with a dielectric fluid, such thermoplastic material being applied around conductor by means of an extrusion head. After the cooling and drying operation, the cable core is kept on the drum and then a metal shield is applied by applying thin strips of copper or copper wires in a spiral line onto the cable core. The application of a polymer outer sheath completes the cable manufacturing process.
Непрерывная подача жилы кабеля с экструдированной изоляцией к агрегату для наложения щита не предусматривалась. Фактически щит был такого типа, который пригоден только для способа прерывистого наложения, так как он требовал использования барабанов, установленных на вращающемся устройстве, как это будет пояснено ниже.The continuous supply of the cable core with extruded insulation to the unit for applying the shield was not provided. In fact, the shield was of the type that is suitable only for intermittent application, as it required the use of drums mounted on a rotating device, as will be explained below.
Заявитель обнаружил, что присутствие фазы покоя (т.е. выдержки без обработки) во время изготовления кабеля, например, для его отверждения или дегазации, является нежелательным, поскольку она ограничивает длину каждого отрезка кабеля (требуется выдерживание на кабельных барабанах), она обусловливает необходимость пространства и проблемы материально-технического обеспечения на заводе, она удлиняет время изготовления кабеля, и, наконец, она увеличивает стоимость изготовления кабеля.The applicant found that the presence of a resting phase (i.e. holding without treatment) during the manufacture of the cable, for example, for curing or degassing, is undesirable since it limits the length of each length of cable (holding on cable drums is required), it necessitates spaces and problems of logistics at the factory, it lengthens the time of cable manufacture, and finally, it increases the cost of cable manufacture.
Согласно одному объекту настоящего изобретения заявитель обнаружил, что кабель может быть изготовлен весьма удобным образом посредством непрерывного способа, то есть при отсутствии промежуточных фаз покоя или выдерживания, посредством использования термопластического изоляционного материала в сочетании со свернутым в продольном направлении, сплошным в окружности металлическим щитом.According to one aspect of the present invention, the Applicant has discovered that a cable can be manufactured in a very convenient manner by a continuous process, that is, in the absence of intermediate phases of rest or holding, by using thermoplastic insulating material in combination with a longitudinally rolled, continuous metal shield.
Первым объектом настоящего изобретения является способ непрерывного изготовления электрического кабеля, включающий фазы подачи с заранее заданной скоростью подачи проводника, экструдирования термопластического изоляционного слоя, являющегося наружным в радиальном направлении относительно проводника, охлаждения экструдированного изоляционного слоя, формирования замкнутого по окружности металлического щита вокруг упомянутого экструдированного изоляционного слоя, отличающийся тем, что время, прошедшее между концом фазы охлаждения и началом фазы формирования щита, обратно пропорционально скорости подачи проводника.The first object of the present invention is a method for the continuous manufacture of an electric cable, comprising feeding phases with a predetermined feed speed of the conductor, extruding a thermoplastic insulating layer that is external in the radial direction relative to the conductor, cooling the extruded insulating layer, forming a metal shield closed around the circumference of said extruded insulating layer characterized in that the time elapsed between the end of the phase is cooled I and the beginning phase of forming the shield conductor is inversely proportional to feed rate.
В частности, замкнутый по окружности металлический щит вокруг упомянутого экструдированного изоляционного слоя формируют посредством свертывания в продольном направлении металлического листа, имеющего или перекрывающие кромки, или соединенные на стыке кромки.In particular, a circumferentially closed metal shield around said extruded insulating layer is formed by folding in a longitudinal direction a metal sheet having either overlapping edges or edges joined at the junction.
Фаза формирования металлического щита согласно способу настоящего изобретения предпочтительно включает операцию перекрытия кромок металлического листа. Как вариант, упомянутая фаза формирования включает операцию соединения встык кромок упомянутого металлического листа.The formation phase of the metal shield according to the method of the present invention preferably includes the operation of overlapping the edges of the metal sheet. Alternatively, said formation phase includes a butt joint operation of said edges of said metal sheet.
Способ предпочтительно включает фазу подачи проводника в виде металлического стержня.The method preferably includes a feed phase of the conductor in the form of a metal rod.
Кроме того, способ настоящего изобретения предпочтительно включает фазу наложения элемента защиты от удара вокруг металлического щита. Упомянутый элемент защиты от удара предпочтительно налагают посредством экструзии. Упомянутый элемент защиты от удара предпочтительно включает плотный (невспененный) полимерный слой и вспененный (пористый) полимерный слой. Вспененный полимерный слой предпочтительно размещен радиально снаружи относительно плотного полимерного слоя. Плотный полимерный слой и вспененный полимерный слой предпочтительно налагают посредством совместной экструзии (соэкструзии).In addition, the method of the present invention preferably includes a superposition phase of an impact protection element around a metal shield. Said impact protection element is preferably imposed by extrusion. Said impact protection element preferably includes a dense (non-foamed) polymer layer and a foamed (porous) polymer layer. The foamed polymer layer is preferably placed radially outside of the relatively dense polymer layer. The dense polymer layer and the foamed polymer layer are preferably imposed by co-extrusion (coextrusion).
Способ изобретения дополнительно включает фазу наложения наружной оболочки вокруг металлического щита. Наружную оболочку предпочтительно налагают экструзией.The method of the invention further includes the phase of applying the outer shell around the metal shield. The outer shell is preferably extruded.
Элемент защиты от удара предпочтительно налагают между закрытым металлическим щитом и наружной оболочкой.An impact protection element is preferably applied between the closed metal shield and the outer shell.
Термопластический полимерный материал изоляционного слоя предпочтительно включает заранее заданное количество диэлектрической жидкости.The thermoplastic polymer material of the insulating layer preferably includes a predetermined amount of dielectric fluid.
Заявитель обнаружил, кроме того, что кабель, полученный согласно непрерывному способу настоящего изобретения, неожиданно обладает высокой механической стойкостью к случайным ударам, которые могут иметь место на кабеле.The Applicant has also discovered that the cable obtained according to the continuous method of the present invention unexpectedly has high mechanical resistance to accidental shocks that may occur on the cable.
В частности, заявитель обнаружил, что высокая защита от удара предпочтительно придана кабелю посредством сочетания замкнутого по окружности металлического щита с элементом защиты от удара, включающим, по меньшей мере, один вспененный полимерный слой, причем последний размещен снаружи в радиальном направлении относительно металлического щита.In particular, the applicant has found that high impact protection is preferably imparted to the cable by combining a circumferentially closed metal shield with an impact protection element including at least one foamed polymer layer, the latter being radially outwardly positioned relative to the metal shield.
Кроме того, заявитель заметил, что в случае деформации щита из-за соответствующего удара по кабелю присутствие замкнутого по окружности металлического щита оказывается в особенности эффективным, поскольку щит деформируется непрерывно и плавно, тем самым избегая каких-либо локальных скачков электрического поля в изоляционном слое.In addition, the applicant noted that in the event of a shield deformation due to a corresponding impact on the cable, the presence of a metal shield closed around the circumference is particularly effective since the shield deforms continuously and smoothly, thereby avoiding any local jumps in the electric field in the insulating layer.
Кроме того, заявитель обнаружил, что кабель, снабженный термопластическим изоляционным слоем, замкнутым по окружности металлическим щитом и элементом защиты от удара, включающим, по меньшей мере, один вспененный полимерный слой, может быть предпочтительно получен посредством непрерывного производственного процесса.In addition, the applicant has found that a cable provided with a thermoplastic insulating layer, a circumferentially closed metal shield and an impact protection element including at least one foamed polymer layer can preferably be obtained through a continuous production process.
Кроме того, заявитель обнаружил, что механическая стойкость к случайным ударам может быть эффективно увеличена, если кабелю придать дополнительный вспененный полимерный слой в положении, внутреннем (в радиальном направлении) относительно металлического щита.In addition, the applicant found that the mechanical resistance to accidental shocks can be effectively increased if the cable is given an additional foamed polymer layer in a position that is internal (in the radial direction) relative to the metal shield.
Будет предпочтительным, если упомянутый вспененный полимерный слой является блокирующим воду слоем.It will be preferred if said foamed polymer layer is a water blocking layer.
Вторым объектом настоящего изобретения является электрический кабель, включающий проводник, термопластический изоляционный слой, расположенный радиально снаружи относительно проводника, по меньшей мере, один вспененный полимерный слой вокруг упомянутого изоляционного слоя, замкнутый по окружности металлический щит вокруг упомянутого изоляционного слоя и элемент защиты от удара в положении снаружи (в радиальном направлении) относительно металлического щита, причем упомянутый элемент защиты от удара включает, по меньшей мере, один плотный полимерный слой вокруг упомянутого металлического щита и, по меньшей мере, один вспененный полимерный слой в положении снаружи (в радиальном направлении) относительно плотного полимерного слоя.The second object of the present invention is an electric cable comprising a conductor, a thermoplastic insulating layer located radially outside relative to the conductor, at least one foamed polymer layer around said insulating layer, a circumferentially closed metal shield around said insulating layer, and an impact protection element in position outside (in the radial direction) relative to the metal shield, wherein said impact protection element includes at least one p otny polymeric layer around said metal shield and at least one expanded polymeric layer in a position outside (radially) of relatively dense polymer layer.
Другие подробности будут проиллюстрированы в следующем ниже подробном описании со ссылкой на сопроводительные чертежи, в которыхOther details will be illustrated in the following detailed description with reference to the accompanying drawings, in which
Фиг.1 - вид в перспективе электрического кабеля согласно первому воплощению настоящего изобретения,Figure 1 is a perspective view of an electric cable according to a first embodiment of the present invention,
Фиг.2 - вид в перспективе электрического кабеля согласно второму воплощению настоящего изобретения,Figure 2 is a perspective view of an electric cable according to a second embodiment of the present invention,
Фиг.3-схематическое представление установки для изготовления кабелей согласно способу настоящего изобретения,FIG. 3 is a schematic representation of a cable manufacturing apparatus according to the method of the present invention,
Фиг.4 - схематическое представление альтернативной установки для изготовления кабелей согласно способу настоящего изобретения,4 is a schematic representation of an alternative installation for the manufacture of cables according to the method of the present invention,
Фиг.5 - вид в поперечном сечении электрического кабеля, изготовленного согласно способу настоящего изобретения,5 is a view in cross section of an electric cable made according to the method of the present invention,
Фиг.6 - вид в поперечном сечении традиционного электрического кабеля, снабженного щитом, выполненным из проводов, поврежденного ударом.6 is a view in cross section of a traditional electric cable, equipped with a shield made of wires damaged by shock.
Фиг.1, 2 показывают вид в перспективе, частично в поперечном сечении, электрического кабеля 1, обычно предназначенного для использования в диапазоне среднего или высокого напряжения, который выполнен согласно способу настоящего изобретения.1, 2 show a perspective view, partially in cross section, of an
Кабель 1 включает проводник 2, внутренний полупроводящий слой 3, изоляционный слой 4, наружный полупроводящий слой 5, металлический щит 6 и защитный элемент 20.
Проводник 2 предпочтительно является металлическим стержнем. Проводник предпочтительно выполнен из меди или алюминия.The
Как вариант, проводник 2 включает, по меньшей мере, два металлических провода, предпочтительно из меди или алюминия, которые скручены вместе согласно обычным техническим приемам.Alternatively,
Площадь поперечного сечения проводника 2 определяется в зависимости от электроэнергии, передаваемой при выбранном напряжении. Предпочтительные площади поперечного сечения для кабелей согласно настоящему изобретению лежат в диапазоне от 16 мм2 до 1600 мм2.The cross-sectional area of the
В настоящем описании понятие "изоляционный материал" используется для указания материала, имеющего диэлектрическую прочность, по меньшей мере, 5 кВ/мм, предпочтительно более 10 кВ/мм. Для кабелей передачи электроэнергии при среднем - высоком напряжении (то есть напряжении более около 1 кВ) изоляционный материал предпочтительно имеет диэлектрическую прочность более 40 кВ/мм.As used herein, the term “insulating material” is used to indicate a material having a dielectric strength of at least 5 kV / mm, preferably more than 10 kV / mm. For medium-high voltage power transmission cables (i.e., voltages greater than about 1 kV), the insulation material preferably has a dielectric strength of more than 40 kV / mm.
Обычно изоляционный слой кабелей передачи электроэнергии имеет диэлектрическую постоянную (К) более 2.Typically, the insulation layer of power transmission cables has a dielectric constant (K) of more than 2.
Внутренний полупроводящий слой 3 и внешний полупроводящий слой 5 обычно получают экструзией.The inner
К основным полимерным материалам полупроводящих слоев 3, 5, которые в удобном случае выбирают из материалов, упомянутых ниже в настоящем описании со ссылкой на вспененный полимерный слой, добавляют электропроводящую углеродную сажу, например электропроводящую печную сажу или ацетиленовую сажу, так чтобы придать полупроводящие свойства полимерному материалу. В частности, поверхностная площадь углеродной сажи в общем составляет более 20 м2/г, а обычно от 40 до 500 м2/г. Может быть использована предпочтительно высокопроводящая углеродная сажа, имеющая поверхностную площадь, по меньшей мере, 900 м2/г, такая как, например, печная углеродная сажа, промышленно изготавливаемая под фирменным наименованием Ketjenblack® EC (фирма Akzo Chemie NV). Количество углеродной сажи, которое должно быть добавлено к полимерной матрице, может изменяться в зависимости от типа полимера и используемой углеродной сажи, степени расширения, которую предполагают получить, расширителя и т.д. Таким образом, количество углеродной сажи должно быть таким, чтобы придать вспененному материалу достаточные проводящие свойства, в частности таким, чтобы получить значение объемного удельного сопротивления для вспененного материала при комнатной температуре менее 500 Ом·м, предпочтительно менее 20 Ом·м. Обычно количество углеродной сажи может изменяться в диапазоне 1-50 вес.%, предпочтительно в диапазоне 3-30 вес.% относительно веса полимера.Electrically conductive carbon black, such as electrically conductive furnace black or acetylene black, is added to the base polymer materials of the
В предпочтительном воплощении настоящего изобретения внутренние и внешние полупроводящие слои 3, 5 включают несшитый полимерный материал и более предпочтительно полипропиленовый материал.In a preferred embodiment of the present invention, the inner and outer
Изоляционный слой 4 предпочтительно выполнен из термопластического материала, включающего термопластический полимерный материал, который содержит заранее заданное количество диэлектрической жидкости.The insulating
Термопластический полимерный материал предпочтительно выбирают из полиолефинов, сополимеров различных олефинов, сополимеров олефина с этилен-ненасыщенным сложным эфиром, полиэфиров, полиацетатов, полимеров целлюлозы, поликарбонатов, полисульфонов, фенольных смол, мочевинных смол, поликетонов, полиакрилатов, полиамидов, полиаминов и их смесей. Примерами подходящих полимеров являются полиэтилен (РЕ), в частности РЕ низкой плотности (LDPE), РЕ средней плотности (MDPE), РЕ высокой плотности (HDPE), линейный РЕ низкой плотности (LLDPE), РЕ сверхнизкой плотности (ULDPE), полипропилен (РР), сополимеры этилена/сложного винилового эфира, например сополимер этилена/винилацетата (EVA), сополимеры этилена/акрилата, в частности этилена/метилакрилата (ЕМА), этилена/этилакрилата (ЕЕА) и этилена/бутилакрилата (ЕВА), термопластические сополимеры этилена/α-олефина, полистирол, акрилонитрил/бутадиен/стирольные (ABS) смолы, галогенированные полимеры, в частности поливинилхлорид (PVC), полиуретан (PUR), полиамиды, ароматические полиэфиры, такие как полиэтилентерефталат (РЕТ) или полибутилентерефталат (РВТ), и их сополимеры или механические смеси.The thermoplastic polymer material is preferably selected from polyolefins, copolymers of various olefins, copolymers of olefin with ethylenically unsaturated ester, polyesters, polyacetates, cellulose polymers, polycarbonates, polysulfones, phenolic resins, urea resins, polyketones, polyacrylates, polyamides, polyamides. Examples of suitable polymers are polyethylene (PE), in particular low density PE (LDPE), medium density PE (MDPE), high density PE (HDPE), linear low density PE (LLDPE), ultra low density PE (ULDPE), polypropylene (PP ), ethylene / vinyl ester copolymers, for example ethylene / vinyl acetate (EVA) copolymer, ethylene / acrylate, in particular ethylene / methyl acrylate (EMA), ethylene / ethyl acrylate (EEA) and ethylene / butyl acrylate (EVA) copolymers, thermoplastic ethylene / ethylene / acrylate copolymers α-olefin, polystyrene, acrylonitrile / butadiene / styrene (ABS) resins, halogenated polymers, in particular polyvinyl chloride (PVC), polyurethane (PUR), polyamides, aromatic polyesters such as polyethylene terephthalate (PET) or polybutylene terephthalate (PBT), and their copolymers or mechanical mixtures.
Диэлектрическая жидкость может быть выбрана предпочтительно из минеральных масел, таких как, например, нафтеновые масла, ароматические масла, парафиновые масла, полиароматические масла, причем упомянутые минеральные масла необязательно содержат, по меньшей мере, один гетероатом, выбранный из кислорода, азота или серы, жидкие парафины, растительные масла, такие как, например, соевое масло, льняное масло, касторовое масло, олигомерные ароматические полиолефины, парафиновые воски, такие как, например, полиэтиленовые воски, полипропиленовые воски, синтетические масла, такие как, например, силиконовые масла, алкилбензолы (такие как, например, дибензилтолуол, додецилбензол, ди(октилбензил)толуол), алифатические сложные эфиры (такие как, например, тетраэфиры пентаэритритита, сложные эфиры себациновой кислоты, фталевые сложные эфиры), олефиновые олигомеры (такие как, например, произвольно гидрированные полибутены или полиизобутены) или их смеси. Ароматические, парафиновые и нафтеновые масла являются особенно предпочтительными.The dielectric fluid may preferably be selected from mineral oils, such as, for example, naphthenic oils, aromatic oils, paraffin oils, polyaromatic oils, said mineral oils optionally containing at least one heteroatom selected from oxygen, nitrogen or sulfur, liquid paraffins, vegetable oils, such as, for example, soybean oil, linseed oil, castor oil, oligomeric aromatic polyolefins, paraffin waxes, such as, for example, polyethylene waxes, polypropylene waxes, synthetic oils, such as, for example, silicone oils, alkylbenzenes (such as, for example, dibenzyltoluene, dodecylbenzene, di (octylbenzyl) toluene), aliphatic esters (such as, for example, pentaerythritol tetraesters, phthalic esters esters), olefin oligomers (such as, for example, optionally hydrogenated polybutenes or polyisobutenes) or mixtures thereof. Aromatic, paraffinic and naphthenic oils are particularly preferred.
В предпочтительных воплощениях изобретения, показанных на фиг.1 и 2, металлический щит 6 выполнен из непрерывного металлического листа, предпочтительно из алюминия или меди, который сформирован в виде трубы.In the preferred embodiments of the invention shown in figures 1 and 2, the
Металлический лист, формирующий металлический щит 6, свернут в продольном направлении вокруг внешнего полупроводящего слоя 5 с перекрывающими кромками.The metal sheet forming the
В подходящем случае между перекрывающими кромками расположен герметизирующий и связывающий материал, так чтобы сделать металлический щит водонепроницаемым. Как вариант, кромки металлического листа могут быть сварены.In a suitable case, between the overlapping edges is a sealing and bonding material, so as to make the metal shield waterproof. Alternatively, the edges of the metal sheet may be welded.
Как показано на фиг.1 и 2, металлический щит 6 охвачен наружной оболочкой 23, предпочтительно выполненной из несшитого полимерного материала, например поливинилхлорида (PVC) или полиэтилена (РЕ), толщину такой наружной оболочки можно выбрать так, чтобы придать кабелю определенную степень стойкости к механическим нагрузкам и ударам, однако без чрезмерного увеличения диаметра кабеля и его прочности. Такое решение удобно, например, для кабелей, предназначенных для использования в защищенных зонах, где ожидаются ограниченные удары, или предусмотрена защита иным образом.As shown in figures 1 and 2, the
Согласно предпочтительному воплощению изобретения, показанному на фиг.1, которое особенно удобно, когда требуется дополнительная защита от удара, кабель 1 снабжают элементом 20 защиты, размещенным в положении радиально снаружи относительно упомянутого металлического щита 6. Согласно упомянутому воплощению элемент 20 защиты включает плотный полимерный слой 21 (во внутреннем положении по радиальному направлению) и вспененный полимерный слой 22 (во внешнем положении по радиальному направлению). Согласно воплощению по фиг.1 плотный полимерный слой 21 находится в контакте с металлическим щитом 6, а вспененный полимерный слой 22 лежит между плотным полимерным слоем 21 и полимерной наружной оболочкой 23.According to the preferred embodiment of the invention shown in FIG. 1, which is particularly convenient when additional impact protection is required, the
Толщина плотного полимерного слоя 21 находится в диапазоне 0,5-5 мм.The thickness of the
Толщина вспененного полимерного слоя 22 находится в диапазоне 0,5-6 мм.The thickness of the foamed
Толщина вспененного полимерного слоя 22 в 1-2 раза больше толщины плотного полимерного слоя 21.The thickness of the foamed
Элемент 20 защиты обладает функцией обеспечения дополнительной защиты кабеля от внешних ударов посредством, по меньшей мере, частичного поглощения энергии удара.The protection element 20 has the function of providing additional protection for the cable from external impacts by at least partially absorbing impact energy.
Вспениваемый полимерный материал, который пригоден для использования во вспененном полимерном слое 22, может быть выбран из группы, включающей полиолефины, сополимеры различных олефинов, сополимеры олефина с этилен-ненасыщенным сложным эфиром, сложные полиэфиры, поликарбонаты, полисульфоны, фенольные смолы, мочевинные смолы и их смеси. Примерами подходящих полимеров являются полиэтилен (РЕ), в частности РЕ низкой плотности (LDPE), РЕ средней плотности (MDPE), РЕ высокой плотности (HDPE), линейный РЕ низкой плотности (LLDPE), РЕ сверхнизкой плотности (ULDPE), полипропилен (РР), эластомерные сополимеры этилена/пропилена (EPR) или тройные сополимеры этилена/пропилена/диена (EPDM), натуральный каучук, бутилкаучук, сополимеры этилена/сложного винилового эфира, например этилен/виниловый ацетат (EVA), сополимеры этилена/акрилата, в частности этилена/метилакрилата (ЕМА), этилена/этилакрилата (ЕЕА) и этилена/бутилакрилата (ЕВА), термопластические сополимеры этилена/α-олефина, полистирол, акрилонитрил/бутадиен/стирольные (ABS) смолы, галогенированные полимеры, в частности поливинилхлорид (PVC), полиуретан (PUR), полиамиды, ароматические полиэфиры, такие как полиэтилентерефталат (РЕТ) или полибутилентерефталат (РВТ), и их сополимеры или механические смеси.The expandable polymer material that is suitable for use in the expanded
Полимерным материалом, образующим вспененный полимерный слой 22, предпочтительно является полиолефиновый полимер или сополимер, основанный на этилене и/или пропилене, и он выбирается, в частности, из следующих сополимеров:The polymer material forming the foamed
(а) сополимеров этилена с этилен-ненасыщенным сложным эфиром, например винилацетатом или бутилацетатом, в котором количество ненасыщенного сложного эфира в общем случае составляет от 5 до 80 вес.%, предпочтительно от 10 до 50 вес.%,(a) copolymers of ethylene with an ethylenically unsaturated ester, for example vinyl acetate or butyl acetate, in which the amount of unsaturated ester is generally from 5 to 80 wt.%, preferably from 10 to 50 wt.%,
(б) эластомерных сополимеров этилена, по меньшей мере, с одним С3-С12 α-олефином, и, необязательно, диеном, предпочтительно сополимеров этилена/пропилена (EPR) или этилена/пропилена/диена (EPDM), имеющих следующий состав: 35-90 мол.% этилена, 10-65 мол.% α-олефина, 0-10 мол.% диена (например, 1,4-гексадиена или 5-этилиден-2-норборнена),(b) elastomeric copolymers of ethylene with at least one C 3 -C 12 α-olefin, and optionally a diene, preferably ethylene / propylene (EPR) or ethylene / propylene / diene copolymers (EPDM) having the following composition: 35-90 mol% of ethylene, 10-65 mol% of α-olefin, 0-10 mol% of diene (e.g. 1,4-hexadiene or 5-ethylidene-2-norbornene),
(в) сополимеров этилена, по меньшей мере, с одним С4-С12 α-олефином, предпочтительно 1-гексеном, 1-октеном и аналогичными соединениями, и, необязательно, диена, в общем случае имеющих плотность от 0,86 до 0,90 г/см3 и следующий состав: 75-97 мол.% этилена, 3-25 мол.% α-олефина, 0-5 мол.% диена,(c) copolymers of ethylene with at least one C 4 -C 12 α-olefin, preferably 1-hexene, 1-octene and the like, and optionally a diene, generally having a density of from 0.86 to 0 , 90 g / cm 3 and the following composition: 75-97 mol.% Ethylene, 3-25 mol.% Α-olefin, 0-5 mol.% Diene,
(г) сополимеров, модифицированных пропиленом, с сополимерами этилена/С3-С12 α-олефина, в которых весовое соотношение между сополимером полипропилена и этилена/С3-С12 α-олефина составляет от 90/10 до 10/90, предпочтительно от 80/20 до 20/80.(d) copolymers modified with propylene with ethylene / C 3 -C 12 α-olefin copolymers in which the weight ratio between the polypropylene and ethylene / C 3 -C 12 α-olefin copolymer is from 90/10 to 10/90, preferably from 80/20 to 20/80.
Например, промышленно изготавливаемые продукты Elvax® (фирма DuPont), Levapren® (фирма Bayer) и Lotryl® (фирмы Elf-Atochem) лежат в классе (а), продукты Dutral® (фирма Enichem) или Nordel® (фирмы Dow-DuPont) лежат в классе (б), продуктами, принадлежащими классу (в), являются Engage® (фирмы Dow-DuPont) или Exact® (фирма Exxon), тогда как сополимеры, модифицированные пропиленом, с сополимерами этилена/С3-С12 α-олефина класса (г) промышленно доступны под фирменными названиями Mophen® или Hifax® (фирма Basell) или также Fina-Pro® (фирма Fina), и тому подобное.For example, the industrial products Elvax ® (DuPont), Levapren ® (Bayer) and Lotryl ® (Elf-Atochem) are in class (a), Dutral ® (Enichem) or Nordel ® (Dow-DuPont) are in class (b), products belonging to class (c) are Engage ® (Dow-DuPont) or Exact ® (Exxon), while copolymers modified with propylene with ethylene / C 3 -C 12 α- copolymers olefin of class (d) are commercially available under the trade names Mophen ® or Hifax ® (company Basell), or also Fina-Pro ® (company Fina), and the like.
В классе (г) особенно предпочтительными являются термопластические эластомеры, включающие непрерывную матрицу термопластического полимера, например полипропилена, и мелкие частицы (в общем случае имеющие диаметр порядка 1-10 мкм) отвержденного эластомерного полимера, например сшитого EPR или EPDM, диспергированных в термопластической матрице.In class (d), thermoplastic elastomers are particularly preferred, including a continuous matrix of a thermoplastic polymer, such as polypropylene, and small particles (generally having a diameter of the order of 1-10 microns) of a cured elastomeric polymer, such as a crosslinked EPR or EPDM dispersed in a thermoplastic matrix.
Эластомерный полимер может быть внедрен в термопластическую матрицу в неотвержденном состоянии и затем динамически сшит во время обработки добавлением соответствующего количества сшивающего агента.The elastomeric polymer can be incorporated into the thermoplastic matrix in an uncured state and then dynamically crosslinked during processing by adding an appropriate amount of a crosslinking agent.
Как вариант, эластомерный полимер может быть отвержден отдельно и затем диспергирован в термопластическую матрицу в виде мелких частиц.Alternatively, the elastomeric polymer can be cured separately and then dispersed into a thermoplastic matrix in the form of small particles.
Термопластические эластомеры этого типа описаны, например, в патенте США № 4104210 или в европейской заявке на патент ЕР 324430. Эти термопластические эластомеры являются предпочтительными, поскольку они оказались особенно эффективными при упругом поглощении радиальных сил во время тепловых циклов кабеля во всем диапазоне рабочих температур.Thermoplastic elastomers of this type are described, for example, in US Pat. No. 4104210 or in European patent application EP 324430. These thermoplastic elastomers are preferred because they have been found to be particularly effective in the elastic absorption of radial forces during thermal cycles of the cable over the entire operating temperature range.
Понятие "вспененный полимер" подразумевает в настоящем описании полимер, внутри структуры которого процент объема "пустот" (то есть пространства, занятого не полимером, а газом или воздухом) обычно составляет более 10% от общего объема упомянутого полимера.The term "foamed polymer" means in the present description a polymer, within the structure of which the percentage of the volume of "voids" (that is, the space occupied not by the polymer, but by gas or air) usually comprises more than 10% of the total volume of the said polymer.
В общем случае процент свободного пространства во вспененном полимере выражается в значениях степени расширения (G). В настоящем описании понятие "степень расширения полимера" относится к расширению полимера, определяемому следующим образом:In the general case, the percentage of free space in the foamed polymer is expressed in terms of the degree of expansion (G). In the present description, the term "degree of expansion of the polymer" refers to the expansion of the polymer, defined as follows:
G (степень расширения) = (do/de -1),G (expansion ratio) = (d o / d e -1),
где do указывает плотность плотного полимера (то есть полимера со структурой, которая, по существу, свободна от объема пустот), а de указывает кажущуюся плотность, измеренную для вспененного полимера.where d o indicates the density of a dense polymer (i.e., a polymer with a structure that is substantially free of void volume), and d e indicates the apparent density measured for a foamed polymer.
Степень расширения вспененного полимерного слоя предпочтительно выбирается в диапазоне от 0,35 до 0,7 и более предпочтительно от 0,4 до 0,6.The degree of expansion of the foamed polymer layer is preferably selected in the range from 0.35 to 0.7, and more preferably from 0.4 to 0.6.
Плотный полимерный слой 21 и наружная оболочка предпочтительно выполнены из полиолефиновых материалов, обычно из поливинилхлорида или полиэтилена.The
Как показано на фиг.1 и 2, кабель дополнительно снабжен блокирующим воду слоем 8, размещенным между наружным полупроводящим слоем 5 и металлическим щитом 6.As shown in figures 1 and 2, the cable is additionally equipped with a
Блокирующий воду слой 8 предпочтительно является вспениваемым, набухающим от воды полупроводящим слоем.The
Пример вспениваемого, набухающего от воды полупроводящего слоя описан в международной заявке на патент WO 01/46965 на имя настоящего заявителя.An example of a foamable, water-swellable semiconductor layer is described in international patent application WO 01/46965 in the name of the present applicant.
Вспениваемый полимер блокирующего воду слоя 8 предпочтительно выбран из полимерных материалов, упомянутых выше, для использования во вспененном слое 22.The foamable polymer of the
Толщина блокирующего воду слоя 8 предпочтительно находится в диапазоне от 0,2 мм до 1,5 мм.The thickness of the
Упомянутый блокирующий воду слой 8 предназначен для создания эффективного барьера, предотвращающего проникновение воды внутрь кабеля вдоль его длины (в продольном направлении).Mentioned
Упомянутый набухающий от воды материал в общем случае представлен в измельченном виде, в частности в виде порошка. Частицы, образующие набухающий от воды порошок, имеют предпочтительно диаметр не более 250 мкм и средний диаметр от 10 мкм до 100 мкм. Более предпочтительно количество частиц, имеющих диаметр от 10 мкм до 50 мкм, составляет, по меньшей мере, 50% по весу относительно общего веса порошка.Said water-swellable material is generally presented in powdered form, in particular in the form of a powder. Particles forming a water-swellable powder preferably have a diameter of not more than 250 microns and an average diameter of 10 microns to 100 microns. More preferably, the number of particles having a diameter of 10 μm to 50 μm is at least 50% by weight relative to the total weight of the powder.
Набухающий от воды материал в общем случае состоит из гомополимера или сополимера, имеющего гидрофильные группы вдоль полимерной цепи, например сшитой и, по меньшей мере, частично образующей соль полиакриловой кислоты (например, продукты Cabloc® фирмы C. F. Stockhausen GmbH или Waterlock® фирмы Grain Processing Co.), крахмала или его производных, смешанных с сополимерами между акриламидом и акрилатом натрия (например, продукты SGP Absorbent Polymer® фирмы Henkel AG), карбоксиметилцеллюлозы натрия (например, продукты Blanose® фирмы Hercules Inc.).A water-swellable material generally consists of a homopolymer or copolymer having hydrophilic groups along the polymer chain, for example crosslinked and at least partially forming a salt of polyacrylic acid (for example, Cabloc ® products from CF Stockhausen GmbH or Waterlock ® from Grain Processing Co .), starch or its derivatives mixed with copolymers between acrylamide and sodium acrylate (for example, SGP Absorbent Polymer ® from Henkel AG), sodium carboxymethyl cellulose (e.g. Blanose ® from Hercules Inc.).
Количество набухающего от воды материала, которое должно быть включено во вспененный полимерный слой, составляет обычно от 5 част. мас. на 100 част. мас. до 120 част. мас. на 100 част. мас., предпочтительно от 15 част. мас. на 100 част. мас. до 80 част. мас. на 100 част. мас. (част. мас. на 100 част. мас. = частей массы относительно 100 частей массы основного полимера).The amount of water-swellable material to be included in the foam polymer layer is usually from 5 parts. wt. at 100 frequent wt. up to 120 frequent wt. at 100 frequent wt., preferably from 15 frequent. wt. at 100 frequent wt. up to 80 frequent wt. at 100 frequent wt. (part wt. per 100 part wt. = parts by weight relative to 100 parts by weight of the base polymer).
Кроме того, вспененный полимерный материал блокирующего воду слоя 8 модифицируют до полупроводящего материала добавлением соответствующей электропроводящей углеродной сажи, как упомянуто выше со ссылкой на полупроводящие слои 3, 5.In addition, the foamed polymeric material of the
Кроме того, за счет снабжения кабеля согласно фиг.1 вспененным полимерным материалом, имеющим полупроводящие свойства и включающим набухающий от воды материал (то есть полупроводящий набухающий от воды слой 8), образуют слой, который способен упруго и равномерно поглощать радиальные усилия расширения в результате тепловых циклов, которым подвергается кабель во время эксплуатации, и при этом обеспечивают необходимую электрическую целостность между кабелем и металлическим щитом.In addition, by supplying the cable of FIG. 1 with a foamed polymeric material having semiconducting properties and including a water-swellable material (i.e., a semiconducting water-swellable layer 8), they form a layer that is able to absorb radially and radially expansion forces due to thermal cycles to which the cable is exposed during operation, and at the same time provide the necessary electrical integrity between the cable and the metal shield.
Кроме того, присутствие набухающего от воды материала, диспергированного во вспененный слой, способно эффективно блокировать влагу и/или воду, и таким образом избегают использования набухающих от воды лент или свободных набухающих порошков.In addition, the presence of water-swellable material dispersed in the foam layer can effectively block moisture and / or water, and thus the use of water-swellable tapes or free swellable powders is avoided.
Кроме того, за счет снабжения кабеля по фиг.1 полупроводящим блокирующим воду слоем 8 можно эффективно снизить толщину наружного полупроводящего слоя 5, поскольку электрические свойства внешнего полупроводящего слоя 5 частично реализуются упомянутым блокирующим воду полупроводящим слоем. Поэтому упомянутый аспект успешно способствует снижению толщины внешнего полупроводящего слоя и, таким образом, общего веса кабеля.In addition, by supplying the cable of FIG. 1 with a semiconducting
Производственный процесс и установкаProduction Process and Installation
Как показано на фиг.3, установка для изготовления кабеля согласно изобретению включает агрегат 201 для подачи проводника, первую секцию 202 экструзии для получения изоляционного слоя 4 и полупроводящих слоев 3 и 5, секцию 203 охлаждения, секцию 204 для наложения металлического щита, вторую секцию 214 экструзии для наложения элемента 20 защиты, секцию 205 экструзии наружной оболочки, секцию 206 дополнительного охлаждения и приемную секцию 207.As shown in FIG. 3, the cable manufacturing apparatus according to the invention includes a
Агрегат 201 для подачи проводника включает в удобном случае устройство для прокатки металлического стержня до требуемого диаметра проводника кабеля (обеспечивая требуемую отделку поверхности).The
В случае, когда требуется соединение отрезков металлического стержня для получения непрерывного конечного отрезка кабеля, как это требует применение (или согласно другим требованиям заказчика), агрегат 201 для подачи проводника включает соответственно устройство для сварки и термообработки проводника, а также аккумулирующие агрегаты, предназначенные для обеспечения достаточного времени для операции сварки, не влияя на непрерывную подачу с постоянной скоростью самого проводника.In the case where it is necessary to connect the segments of the metal rod to obtain a continuous end of the cable, as required by the application (or according to other requirements of the customer), the
Первая секция 202 экструзии включает первый экструдер 110, предназначенный для экструзии изоляционного слоя 4 на проводнике 2, подаваемом агрегатом 201 подачи проводника, первому экструдеру 110 предшествует второй экструдер 210, если смотреть вдоль направления перемещения проводника 2, который предназначен для экструзии внутреннего полупроводящего слоя 3 на внешней поверхности проводника 2 (и ниже изоляционного слоя 4), и за ним следует третий экструдер 310, который предназначен для экструзии внешнего полупроводящего слоя 5 вокруг изоляционного слоя 4, чтобы получить жилу 2а кабеля.The
Первый, второй и третий экструдеры могут быть установлены последовательно, каждый со своей собственной головкой, или предпочтительно они все соединены с общей тройной экструзионной головкой 150, чтобы получить совместную экструзию упомянутых трех слоев.The first, second, and third extruders can be installed in series, each with its own die, or preferably they are all connected to a common triple extrusion die 150 in order to coextrude the three layers.
Пример конструкции, пригодной для экструдера 110, описан в документе WO 02/47092 на имя настоящего заявителя.An example of a structure suitable for
Второй и третий экструдеры в удобном случае имеют аналогичную конструкцию, что и первый экструдер 110 (если не требуются разные устройства, обусловленные применением специфических материалов).The second and third extruders conveniently have the same design as the first extruder 110 (unless different devices are required due to the use of specific materials).
Секция 203 охлаждения, через которую пропускается жила 2а кабеля, может состоять из удлиненной открытой трубы, вдоль которой заставляют течь охлаждающую текучую среду. Вода является предпочтительным примером такой охлаждающей среды. Длина такой секции охлаждения, а также характер, температура и скорость потока охлаждающей текучей среды определяются с учетом обеспечения конечной температуры, пригодной для последующих операций способа.The
Сушилка 208 в удобном варианте введена перед вхождением в последующую секцию, причем упомянутая сушилка является эффективной для удаления остатков охлаждающей текучей среды, таких как влажность или водяные капли, особенно в случае, когда такие остатки ухудшают общую рабочую характеристику кабеля.The
Секция 204 для наложения металлического щита включает устройство 209 доставки металлического листа, которое предназначено для подачи металлического листа 60 к агрегату 210 наложения.The metal
В предпочтительном воплощении изобретения агрегат 210 наложения включает формирователь (не показан), посредством которого металлический лист 60 сворачивают в продольном направлении в трубчатую форму, так чтобы охватить жилу 2а кабеля, продвигаясь вдоль нее, и образовывать замкнутый по окружности металлический щит 6.In a preferred embodiment of the invention, the
Соответствующий герметизирующий и связывающий агент может наноситься на зону перекрытия кромок листа 60, так чтобы образовать закрытый по периферии металлический лист 6.A suitable sealing and bonding agent can be applied to the overlapping zone of the edges of the
Как вариант, соответствующий герметизирующий и связывающий агент может наноситься на кромки листа 60, так чтобы образовать замкнутый по окружности металлический щит 6.Alternatively, a suitable sealing and bonding agent can be applied to the edges of the
Использование свернутого в продольном направлении металлического щита является особенно удобным, поскольку оно предоставляет возможность изготовления кабеля в непрерывном способе без необходимости использования сложных машин для вращения барабана, которые, иначе, были бы необходимы в случае многопроводного (или ленточного) спирально намотанного металлического щита.The use of a longitudinally rolled metal shield is particularly convenient since it provides the possibility of manufacturing a cable in a continuous manner without the need for complex machines for rotating the drum, which would otherwise be necessary in the case of a multi-wire (or tape) spirally wound metal shield.
Если это удобно для специфической конструкции кабеля, устанавливают дополнительный экструдер 211, оборудованный экструзионной головкой 212, и его устанавливают вверх по потоку от агрегата 210 наложения, вместе с охладителем 213, чтобы наложить вспененный полупроводящий слой 8 вокруг жилы 2а кабеля ниже по потоку металлического щита 6.If it is convenient for the specific cable design, an
Охладитель 213 предпочтительно является охладителем с принудительной подачей воздуха.
Если не требуется дополнительной защиты от удара, кабель получает окончательную обработку при прохождении его через секцию 205 экструзии наружной оболочки, которая включает экструдер 220 наружной оболочки и его экструзионную головку 221.If additional impact protection is not required, the cable receives final processing as it passes through the outer
После секции 206 окончательного охлаждения установка включает приемную секцию 207, посредством которой окончательно обработанный кабель наматывают на барабан 222.After the
Приемная секция 207 предпочтительно включает аккумулирующую секцию 223, которая позволяет заменить заполненный кабелем барабан на пустой барабан без прерывания производственного процесса изготовления кабеля.The receiving
Если требуется повышенная защита от удара, ниже по потоку относительно агрегата 210 наложения размещают дополнительную секцию экструзии.If increased impact protection is required, an additional extrusion section is placed downstream of the
В воплощении изобретения, показанном на фиг.3, секция 214 экструзии включает три экструдера 215, 216, 217, снабженные общей тройной экструзионной головкой 218.In the embodiment of the invention shown in FIG. 3, the
Более конкретно, секция 214 экструзии пригодна для наложения элемента 20 защиты, включающего вспененный полимерный слой 22 и плотный полимерный слой 21. Плотный полимерный слой 21 налагается экструдером 216, тогда как вспененный полимерный слой 22 налагается экструдером 217.More specifically, the
Кроме того, секция 214 экструзии включает дополнительный экструдер 215, который предназначен для наложения слоя грунтовки, подходящего для улучшения связи между металлическим щитом 6 и элементом 20 защиты (то есть плотным полимерным слоем 21).In addition, the
Секция 219 охлаждения образована соответственно ниже по потоку относительно секции 214 дополнительной экструзии.The
Фиг.4 показывает установку, аналогичную установке по фиг.3, согласно которой экструдеры 215, 216, 217 отделены друг от друга, и она содержит три отдельные независимые экструзионные головки 215а, 216а, 217а.Figure 4 shows an installation similar to the installation of figure 3, according to which the
Отдельные охлаждающие каналы или трубы 219a и 219b размещены соответственно за экструдерами 215 и 216, тогда как охлаждающий канал 219 размещен за экструдером 217.Separate cooling channels or
Согласно дополнительному воплощению изобретения (не показано) слой грунтовки и плотный полимерный слой 21 налагаются вместе посредством совместной экструзии, и впоследствии проводится экструзия вспененного полимерного слоя 22.According to a further embodiment of the invention (not shown), a primer layer and a
Согласно дополнительному воплощению изобретения (не показано) слой грунтовки и плотный полимерный слой 21 налагаются вместе посредством экструзии, и впоследствии налагаются вместе вспененный полимерный слой 22 и наружная оболочка 23 посредством совместной экструзии. Как вариант, слой грунтовки и плотный полимерный слой 21 налагаются раздельно при использовании двух отдельных экструзионных головок 215а, 216а, тогда как вспененный полимерный слой 22 и наружная оболочка 23 налагаются вместе посредством совместной экструзии.According to a further embodiment of the invention (not shown), a primer layer and a
На фиг.3 и 4 показана схема производственной установки, которая является U-образной для того, чтобы снизить продольные размеры завода. На этих фигурах показано, что продвижение кабеля реверсируется в конце секции 203 охлаждения посредством известного соответствующего устройства в данной области техники, например посредством роликов.Figure 3 and 4 shows a diagram of a production plant, which is U-shaped in order to reduce the longitudinal dimensions of the plant. In these figures, the progress of the cable is reversed at the end of the
Как вариант, схема производственной установки развивается в продольном направлении, и не происходит какого-либо реверсирования в направлении подачи кабеля.Alternatively, the production plant layout is developed in the longitudinal direction, and no reversal occurs in the cable feed direction.
Непрерывный производственный процессContinuous production process
На вышеописанной установке кабель может быть изготовлен согласно непрерывному способу.In the above installation, the cable can be manufactured according to the continuous method.
В настоящем описании понятие "непрерывный способ" подразумевает способ, в котором время, требующееся для изготовления заданного отрезка кабеля, обратно пропорционально скорости подачи кабеля в линии, так что исключены промежуточные фазы покоя между подачей кабеля и приемкой окончательно обработанного кабеля.In the present description, the term "continuous method" means a method in which the time required to produce a given length of cable is inversely proportional to the cable feed speed in the line, so that the intermediate phases of rest between the cable feed and the reception of the finished cable are eliminated.
Согласно настоящему изобретению проводник непрерывно подается от агрегата 201 подачи.According to the present invention, a conductor is continuously supplied from the
Агрегат 201 подачи предназначен для непрерывной подачи проводника.The
Проводник представляет собой элемент, выполненный соответственно в виде одного металлического стержня (обычно из алюминия или меди). В этом случае непрерывная подача проводника обеспечивается соединением доступного отрезка металлического проводника (обычно загруженного на барабане или аналогичном средстве) с дополнительным отрезком металлического стержня.The conductor is an element made respectively in the form of a single metal rod (usually aluminum or copper). In this case, the continuous supply of the conductor is ensured by connecting an accessible length of the metal conductor (usually loaded on a drum or similar means) with an additional length of the metal rod.
Такое соединение может быть выполнено, например, сваркой концов металлического проводника.Such a connection can be made, for example, by welding the ends of a metal conductor.
Согласно непрерывному способу настоящего изобретения максимальная длина изготовленного кабеля определяется требованиями заказчика или монтажника, такими как длина пролагаемой линии (между двумя промежуточными станциями), максимальный размер транспортировочного барабана, который используется (с соответствующими ограничениями транспортировки), максимальная устанавливаемая длина и аналогичные ограничения, а не доступным сырьем или длиной полуфабриката, или мощностью оборудования. Таким образом, имеется возможность устанавливать электрические линии с минимальным числом соединений между отрезками кабеля с целью увеличения надежности линии, поскольку известно, что кабельные соединения являются точками обрыва, порождающими проблемы при эксплуатации линии.According to the continuous method of the present invention, the maximum length of the cable manufactured is determined by the requirements of the customer or installer, such as the length of the laid line (between two intermediate stations), the maximum size of the transport drum that is used (with the appropriate transportation restrictions), the maximum installed length and similar restrictions, rather than available raw materials or the length of the semi-finished product, or the capacity of the equipment. Thus, it is possible to install electric lines with a minimum number of connections between cable segments in order to increase the reliability of the line, since it is known that cable connections are break points that cause problems during operation of the line.
В случае целесообразности применения скрученной жилы требуются вращающиеся машины для скрутки, и проводник изготавливается автономно соответствующим образом на требуемую длину, а операция сращивания оказывается трудоемкой. В таком случае длина изготовленных кабелей определяется доступной длиной скрученного проводника (которая может быть заранее задана на основании требований заказчика) и/или емкостью отгрузочных барабанов, тогда как в других отношениях способ остается непрерывным от подачи проводника до окончания процесса.If it is advisable to use a twisted core, rotating machines are required for twisting, and the conductor is autonomously manufactured accordingly to the required length, and the splicing operation is time-consuming. In this case, the length of the manufactured cables is determined by the available length of the twisted conductor (which can be predefined on the basis of customer requirements) and / or the capacity of the shipping drums, while in other respects the method remains continuous from the supply of the conductor to the end of the process.
Экструзия изоляционного слоя 4, полупроводящих слоев 3 и 5, наружной оболочки 23, элемента 20 защиты (если он имеется) и блокирующего воду слоя 8 (если он имеется) может быть выполнена непрерывно, поскольку различные материалы и соединения, подвергающиеся экструзии, подаются к соответствующим входам экструдеров непрерывно.The extrusion of the insulating
Поскольку не требуется операции сшивания из-за использования термопластических, несшитых материалов, в частности, для изоляционного слоя, то не требуется прерывания способа.Since a crosslinking operation is not required due to the use of thermoplastic, non-crosslinked materials, in particular for the insulating layer, an interruption of the method is not required.
В действительности, обычные способы изготовления кабелей со сшитой изоляцией включают фазу "покоя", при которой изолированный проводник выдерживается автономно в течение определенного периода времени (часов или даже дней), чтобы а) прошли реакции сшивания в случае использования силанового сшивания, или б) произошла эмиссия газов в результате реакций сшивания побочных продуктов в случае пероксидного сшивания.In fact, conventional methods for manufacturing crosslinked cables include a “dormant” phase in which the insulated conductor is maintained autonomously for a certain period of time (hours or even days) so that a) crosslinking reactions occur when silane crosslinking is used, or b) occurs gas emissions from crosslinking reactions of by-products in the case of peroxide crosslinking.
Фаза покоя случая а) может быть проведена посредством введения кабеля (намотанного на опорный барабан) в печь или посредством погружения его в воду при температуре около 80°С, так чтобы повысить скорость реакции сшивания.Case rest a) can be carried out by introducing a cable (wound on a support drum) into the furnace or by immersing it in water at a temperature of about 80 ° C, so as to increase the rate of the crosslinking reaction.
Фаза покоя в случае б), то есть фаза дегазации, может быть выполнена введением кабеля (намотанного на барабан) в печь, так чтобы снизить время дегазации.The quiescent phase in case b), that is, the degassing phase, can be performed by introducing a cable (wound on a drum) into the furnace, so as to reduce the degassing time.
Фазу "покоя" обычно проводят охлаждением полуотделанного элемента на барабанах в конце экструзии соответствующих слоев. После этого сшитый, полуотделанный элемент подают на другую, независимую линию, где завершают обработку кабеля.The “resting” phase is usually carried out by cooling the half-finished element on the drums at the end of the extrusion of the respective layers. After that, the stitched, half-finished element is fed to another, independent line, where the cable processing is completed.
Согласно способу настоящего изобретения металлический щит 6 формируют из свернутого в продольном направлении металлического листа, который удобным образом сматывают из барабана, установленного на стационарном устройстве, когда он свободно вращается вокруг его поворотной оси, так что лист может быть смотан с барабана. Таким образом, в способе настоящего изобретения металлический лист может быть подан без прерываний процесса, поскольку задний конец листа используемого барабана может быть просто соединен (например, сваркой) с передним концом листа, загруженного на новом барабане. В общем случае дополнительно используется соответствующее аккумулирующее лист устройство.According to the method of the present invention, a
Это было бы невозможно в случае использования щита спирального типа (сформированного намотанными по спирали проводами или лентами), так как в таком случае барабаны, несущие провода или ленты, должны быть загружены во вращающихся устройствах, поворачивающихся вокруг кабеля, и замена пустых барабанов новыми барабанами потребует прерывания подачи кабеля.This would not have been possible if a spiral-type shield (formed by spiral-wound wires or tapes) was used, since in this case drums carrying wires or tapes would have to be loaded in rotating devices that rotate around the cable, and replacing empty drums with new drums would require cable feed interruptions.
Однако имеется возможность снабдить кабель металлическим щитом, выполненным из проводов или лент, сохраняя при этом непрерывность производственного процесса, при использовании устройства, согласно которому упомянутые провода/ленты подают к кабелю согласно операциям S- и Z-скрутки, проводимым поочередно. В таком случае барабанам, несущим упомянутые провода/ленты, не потребуется обязательного поворота вокруг кабеля.However, it is possible to equip the cable with a metal shield made of wires or tapes, while maintaining the continuity of the production process, using a device according to which the mentioned wires / tapes are supplied to the cable according to S- and Z-twisting operations carried out alternately. In this case, the drums carrying the mentioned wires / tapes do not need to be rotated around the cable.
Однако использование металлического щита, свернутого в продольном направлении, оказалось особенно удобным в сочетании с использованием термопластических изоляционных и полупроводящих слоев.However, the use of a metal shield rolled in the longitudinal direction has proved to be particularly convenient in combination with the use of thermoplastic insulating and semiconducting layers.
В действительности, как упомянуто выше, в случае использования сшитого материала необходимо предусмотреть определенный период времени после завершения реакции сшивания, чтобы дать возможность испускания газообразных побочных продуктов. В стандартном случае это обеспечивается предоставлением полуотделанному продукту (то есть жиле кабеля) пребывать в состоянии покоя в течение определенного периода времени после завершения реакции сшивания. В случае использования не являющегося непрерывным по окружности металлического щита (как в случае проводов или лент, спирально намотанных вокруг жилы кабеля) может происходить также испускание газа посредством диффузии через металлический щит (например, через провода или зоны перекрытия лент) и через экструдированные слои, размещенные радиально внутри относительно металлического щита.In fact, as mentioned above, in the case of using crosslinked material, it is necessary to provide for a certain period of time after the completion of the crosslinking reaction in order to allow the emission of gaseous by-products. In the standard case, this is ensured by allowing the semi-finished product (i.e. cable core) to remain at rest for a certain period of time after the completion of the crosslinking reaction. In the case of using a non-continuous metal shield around the circumference (as in the case of wires or tapes spirally wound around the cable core), gas can also be emitted through diffusion through a metal shield (for example, through wires or overlapping zones of tapes) and through extruded layers placed radially inside relative to the metal shield.
Однако в случае использования металлического щита, свернутого в продольном направлении, он распространяется по окружности вокруг всего периметра жилы кабеля, тем самым образуя, по существу, непроницаемый кожух, который, по существу, предотвращает дальнейшее удаление газообразных побочных продуктов. Поэтому, когда используется металлический щит, свернутый в продольном направлении, в сочетании со сшитыми изоляционными слоями, дегазация этого материала должна быть завершена, по существу, перед наложением металлического щита.However, in the case of using a metal shield rolled in the longitudinal direction, it extends around the circumference around the entire perimeter of the cable core, thereby forming an essentially impermeable casing, which essentially prevents further removal of gaseous by-products. Therefore, when a metal shield longitudinally rolled in combination with crosslinked insulating layers is used, the degassing of this material must be completed essentially before the metal shield is applied.
Наоборот, использование для кабеля изоляционного слоя из термопластических несшитых материалов, которые не испускают сшивающие газообразные побочные продукты (и, следовательно, не требуют какой-либо фазы дегазации) в сочетании с металлическим листом, свернутым в продольном направлении и используемым в качестве металлического щита, дает возможность проводить производственный процесс в непрерывном режиме, поскольку не требуется фазы "покоя" в автономном режиме.Conversely, using an insulating layer of thermoplastic non-crosslinked materials for the cable that does not emit cross-linking gaseous by-products (and therefore does not require any degassing phase) in combination with a longitudinally rolled sheet metal used as a metal shield gives the ability to conduct the production process in a continuous mode, since the phase of "rest" in the offline mode is not required.
Для дальнейшего описания изобретения ниже приведен в качестве иллюстрации пример.To further describe the invention, an example is provided below to illustrate.
Пример 1Example 1
Нижеприведенный пример подробно описывает главные операции способа непрерывного изготовления кабеля на 20 кВ с поперечным сечением 150 мм2 согласно фиг.1. Линейная скорость установлена на 60 м/мин.The following example describes in detail the main operations of the method for the continuous manufacture of a 20 kV cable with a cross section of 150 mm 2 according to FIG. Linear speed is set to 60 m / min.
а) экструзия жилы кабеляa) cable core extrusion
Изоляционный слой кабеля получают подачей непосредственно в бункер экструдера 110 гетерофазного сополимера пропилена, имеющего точку плавления 165°С, энтальпию плавления 30 Дж/г, индекс расплава (MFI) 0,8 дг/мин и модуль упругости при изгибе 150 МПа ( Adflex® Q 200 F - промышленно изготавливаемый продукт фирмы Basell).The cable insulating layer is obtained by feeding directly into the hopper of the extruder 110 a heterophasic propylene copolymer having a melting point of 165 ° C, a melting enthalpy of 30 J / g, a melt index (MFI) of 0.8 dg / min and a bending modulus of 150 MPa (Adflex ® Q 200 F - manufactured by Basell).
После этого диэлектрическое масло Jarylec® Exp3 (промышленно изготавливаемый продукт фирмы Elf Atochem - дибензилтолуол), предварительно смешанное с антиоксидантами, инжектируют под высоким давлением в экструдер.After that, Jarylec ® Exp3 dielectric oil (dibenzyltoluene, an industrial product of Elf Atochem), pre-mixed with antioxidants, is injected under high pressure into the extruder.
Экструдер 110 имеет диаметр 80 мм и соотношение L/D (длина/диаметр) 25.The
Инжекцию диэлектрического масла выполняют во время экструзии при расстоянии около 20D от начала шнека экструдера 110 посредством трех точек инжекции одинакового поперечного сечения, отстоящих друг от друга на 120°. Диэлектрическое масло инжектируют при температуре 70°С и давлении 250 бар.The injection of dielectric oil is carried out during extrusion at a distance of about 20 D from the beginning of the screw of the
Соответствующие экструдеры используют для внутреннего и наружного полупроводящих слоев.Suitable extruders are used for the inner and outer semiconducting layers.
Стержнеобразный алюминиевый проводник 2 (с поперечным сечением 150 мм2) подают через тройную экструзионную головку 150.A rod-shaped aluminum conductor 2 (with a cross section of 150 mm 2 ) is fed through a
Жилу 2а кабеля, выходящую из экструзионной головки 150, охлаждают при пропускании через каналообразную секцию 203 охлаждения, через которую протекает холодная вода.The
Полученная в результате жила 2а кабеля имеет внутренний полупроводящий слой толщиной около 0,5 мм, изоляционный слой толщиной около 4,5 мм и наружный полупроводящий слой толщиной около 0,5 мм.The resulting
б) блокирующий воду полупроводящий вспененный слойb) a semiconducting foam blocking water layer
Блокирующий воду полупроводящий вспененный слой 8, имеющий толщину около 0,7 мм и степень расширения 0,6, налагают на жилу 2а кабеля экструдером 211, который имеет диаметр 60 мм и соотношение L/D, равное 20.A water-blocking
Материал для упомянутого вспененного слоя 8 приведен ниже в таблице 1. Материал химически расширен добавлением около 2% расширителя Hydrocerol® CF 70 (карбоновая кислота + бикарбонат натрия) в бункер экструдера.The material for the
В этой таблицеIn this table
- Elvax® 470 является сополимером этилена/винилацетата (EVA) (промышленно изготавливаемый продукт фирмы DuPont),- Elvax ® 470 is a copolymer of ethylene / vinyl acetate (EVA) (a commercially available product from DuPont),
- Ketjenblack® ЕС 300 является высокопроводящей печной углеродной сажей (промышленно изготавливаемый продукт фирмы Akzo Chemie),- Ketjenblack ® EC 300 is a highly conductive furnace carbon black (manufactured by Akzo Chemie)
- Irganox® 1010 - продукт пентаэритрил-тетракис[3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионат] (промышленно изготавливаемый продукт фирмы Ciba Specialty Chemicals),- Irganox ® 1010 - the product of pentaerythritol tetrakis [3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate] (commercially available product from Ciba Specialty Chemicals),
- Waterloock® J 550 - измельченная сшитая полиакриловая кислота (частично в форме соли) (промышленно изготавливаемый продукт фирмы Grain Processing),- Waterloock ® J 550 - ground crosslinked polyacrylic acid (partially in salt form) (manufactured by Grain Processing),
-Hydrocerol® CF 70 - расширитель - карбоновая кислота/бикарбонат натрия (промышленно изготавливаемый продукт фирмы Boeheringer Ingelheim).-Hydrocerol ® CF 70 - extender - carboxylic acid / sodium bicarbonate (manufactured by Boeheringer Ingelheim).
После экструзионной головки 212 экструдера 211 предусмотрено охлаждение посредством охладителя 213 принудительной подачи воздуха.After the
в) наложение металлического щита кабеляc) overlay of a metal cable shield
Жилу 2а кабеля, снабженную вспененным полупроводящим слоем 8, затем покрывают посредством агрегата 210 наложения свернутым в продольном направлении, покрытым лаком алюминиевым листом толщиной около 0,3 мм, используя адгезив для связи его перекрывающихся кромок. Адгезив наносят посредством экструдера 215.The
г) наложение элемента защиты кабеляd) overlay of the cable protection element
После этого внутренний полимерный слой 21, выполненный из полиэтилена, толщиной около 1,5 мм наносят посредством экструдера 216, имеющего диаметр 120 мм и соотношение L/D 25, на алюминиевый щит.After that, the
Согласно производственной установке по фиг.3 вспененный полимерный слой 22, имеющий толщину около 2 мм и степень расширения 0,55, подвергают совместной экструзии с плотным внутренним полимерным слоем 21. Вспененный полимерный слой 22 покрывают посредством экструдера 217, который имеет диаметр 120 мм и соотношение L/D 25.According to the production installation of FIG. 3, a foamed
Материал для вспененного полимерного слоя 22 приведен ниже в таблице 2.The material for the foamed
В этой таблицеIn this table
- Hifax® SD 817 - пропилен, модифицированный сополимером этилена/пропилена, промышленно изготавливаемый фирмой Basell),- Hifax ® SD 817 - propylene, modified ethylene / propylene copolymer, industrially manufactured by Basell),
- Hydrocerol® BiH40 - расширитель - карбоновая кислота + бикарбонат натрия, промышленно изготавливаемый фирмой Boeheringer Ingelheim.- Hydrocerol ® BiH40 - extender - carboxylic acid + sodium bicarbonate, industrially manufactured by Boeheringer Ingelheim.
Полимерный материал подвергается химическому расширению посредством добавления расширителя (Hydrocerol® BiH40) в бункер экструдера.The polymer material undergoes chemical expansion by adding an expander (Hydrocerol ® BiH40) to the extruder hopper.
На расстоянии около 500 мм от экструзионной головки 218 секция 219 охлаждения в виде трубы или канала, через который протекает холодная вода, останавливает расширение и охлаждает экструдированный материал перед экструзией внешнего плотного полимерного слоя 23.At a distance of about 500 mm from the
д) экструзия наружной оболочки кабеляd) extrusion of the outer sheath of the cable
После этого наружную оболочку 23, выполненную из полиэтилена, толщиной около 1,5 мм, подвергают экструзии при использовании экструдера 220, имеющего диаметр 120 мм и соотношение L/D 25.After that, the
Кабель, выходящий из экструзионной головки 221, подвергают окончательному охлаждению в секции 206 охлаждения, через которую протекает холодная вода.The cable exiting the
Охлаждение окончательно обработанного кабеля может быть выполнено с использованием многоходового охлаждающего канала, который эффективно снижает продольные размеры секции охлаждения.The cooling of the finished cable can be accomplished using a multi-pass cooling channel, which effectively reduces the longitudinal dimensions of the cooling section.
Стойкость к удару и нагрузкеResistance to shock and load
В присутствии механического напряжения, прилагаемого к кабелю, такого как удар, приложенный к внешней поверхности кабеля, или значительная местная нагрузка, способная вызвать деформацию самого кабеля, было замечено, что даже в случае, когда деформация затрагивает также изоляцию, например, из-за того, что энергия удара превышает допустимую величину, которую способен выдерживать защищающий от удара слой, или в случае, когда элемент защиты выбран сравнительно малой толщины, профиль деформации металлического щита следует непрерывной плавной линии, тем самым избегая локальных увеличений электрического поля.In the presence of mechanical stress applied to the cable, such as a shock applied to the outer surface of the cable, or a significant local load that can cause the cable to become deformed, it was noticed that even when the deformation also affects the insulation, for example, due to that the impact energy exceeds the permissible value that the shock-proof layer is able to withstand, or in the case when the protection element is selected of a relatively small thickness, the deformation profile of the metal shield follows continuously line, thereby avoiding local increases of the electric field.
В общем случае, материалы, использованные для изоляционного слоя и наружной оболочки кабеля, упруго восстанавливают лишь часть их первоначального размера и формы после удара, так что после удара, даже в случае, если он произошел перед тем, как было подано напряжение на кабель, снижается толщина изоляционного слоя, выдерживающая электрическое напряжение.In general, the materials used for the insulating layer and the outer sheath of the cable elastically restore only part of their original size and shape after impact, so that after impact, even if it occurred before voltage was applied to the cable, it decreases thickness of the insulating layer withstands electrical voltage.
Однако заявитель заметил, что когда используют металлический щит снаружи слоя, изолирующего кабель, материал такого щита необратимо деформируется ударом, дополнительно ограничивая упругое восстановление деформации, так что изоляционный слой имеет ограничения для упругого восстановления его первоначальной формы и размера.However, the applicant noted that when a metal shield is used outside the cable insulating layer, the material of such a shield is irreversibly deformed by impact, further limiting the elastic recovery of the deformation, so that the insulating layer has limitations for elastic restoration of its original shape and size.
Следовательно, деформация, вызванная ударом, или, по меньшей мере, ее часть сохраняется после удара даже тогда, когда была устранена причина самого удара.Consequently, the deformation caused by the impact, or at least part of it, persists after the impact, even when the cause of the impact itself has been eliminated.
Упомянутая деформация приводит к тому, что толщина изоляционного слоя изменяется от первоначальной величины t0 до "поврежденной" величины td (см. фиг.5).Mentioned deformation leads to the fact that the thickness of the insulating layer varies from the initial value t 0 to the "damaged" value t d (see figure 5).
Следовательно, когда кабель был запитан напряжением, то, соответственно, реальная толщина изоляционного слоя, которая выдерживает нагрузку (F) электрического напряжения в зоне удара, составляет уже не t0, а td.Therefore, when the cable was powered by voltage, then, accordingly, the real thickness of the insulating layer that can withstand the load (F) of the electric voltage in the impact zone is no longer t 0 , but t d .
Кроме того, когда удар нанесен по кабелю, имеющему металлический щит "прерывистого" типа, например выполненный из спирально намотанных проводов или лент, или в случае отсутствия защищающего от удара слоя (как показано на фиг.5), или даже при наличии защищающего от удара слоя (уплотненного или вспененного типа), неравномерная стойкость конструкции металлического щита, состоящей из проводов, обусловливает значительную деформацию провода, размещенного ближе к зоне удара, и передачу такой деформации лежащим ниже слоям, как "локальной" деформации, с минимальным воздействием на соседние зоны.In addition, when a blow is struck along a cable having a “intermittent” type metal shield, for example, made of spirally wound wires or tapes, or in the absence of a layer protecting against shock (as shown in FIG. 5), or even if there is a shock protecting layer layer (sealed or foamed type), uneven resistance of the construction of the metal shield, consisting of wires, causes a significant deformation of the wire located closer to the impact zone, and the transfer of such deformation to the underlying layers such as "local" deformation and with minimal impact on the surrounding area.
В изоляционном слое это приводит к эффекту "выброса", который обусловливает деформацию кольцевых эквипотенциальных линий электрического поля в зоне удара, как показано на фиг.5, где первоначальные кольцевые эквипотенциальные линии показаны штрихпунктирными линиями, а деформированные эквипотенциальные линии - сплошными линиями.In the insulating layer, this leads to an “ejection” effect, which causes the deformation of the ring equipotential lines of the electric field in the impact zone, as shown in FIG. 5, where the initial ring equipotential lines are shown by dash-dotted lines, and the deformed equipotential lines are shown by solid lines.
Деформация эквипотенциальных линий электрического поля заставляет их уплотняться в зоне удара, что означает существенное увеличение градиента электрического поля в этой зоне. Этот локальный рост градиента электрического поля, вероятно, вызывает электрические разряды, определяющие повреждение кабеля (подвергшегося удару) при испытании по определению частичных электрических разрядов даже в случае, если удары имеют сравнительно низкую энергию.Deformation of equipotential lines of the electric field causes them to condense in the impact zone, which means a significant increase in the gradient of the electric field in this zone. This local increase in the gradient of the electric field is likely to cause electric discharges, which determine damage to the cable (subjected to shock) when tested to determine partial electric discharges even if the shocks have a relatively low energy.
Однако в случае, когда металлический щит выполнен из свернутого в продольном направлении металлического листа, особенно когда он сочетается со вспененным элементом защиты, заявитель обнаружил, что значительно снижается локальная деформация щита или лежащего под ним изоляционного слоя.However, in the case when the metal shield is made of a longitudinally rolled metal sheet, especially when it is combined with a foamed protection element, the applicant has found that the local deformation of the shield or the insulation layer underneath is significantly reduced.
Фактически вспененный элемент защиты, непрерывно поддерживаемый лежащим ниже металлическим щитом, выполнен с возможностью распределять энергию удара по сравнительно большой зоне вокруг положения удара, как показано на фиг.6.In fact, the foamed security element, continuously supported by a metal shield lying below, is configured to distribute impact energy over a relatively large area around the position of the impact, as shown in FIG. 6.
Следовательно, снижается деформация эквипотенциальных линий электрического поля (также связанная с большей зоной), так что они уплотняются меньше, чем в случае упомянутых выше спирально намотанных проводов, если имеет место удар с той же самой энергией.Consequently, the deformation of the equipotential lines of the electric field (also associated with the larger zone) is reduced, so that they are denser less than in the case of the spiral-wound wires mentioned above, if a shock with the same energy takes place.
В результате минимизируется рост локального градиента электрического поля, вызванного ударом, и значительно увеличивается способность кабеля выдерживать испытания по определению частичных разрядов.As a result, the growth of the local gradient of the electric field caused by the shock is minimized, and the ability of the cable to withstand tests to determine partial discharges is significantly increased.
Claims (19)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006105636/09A RU2319240C2 (en) | 2003-07-25 | 2003-07-25 | Method for uninterrupted manufacture of electric cables |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006105636/09A RU2319240C2 (en) | 2003-07-25 | 2003-07-25 | Method for uninterrupted manufacture of electric cables |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006105636A RU2006105636A (en) | 2007-09-27 |
| RU2319240C2 true RU2319240C2 (en) | 2008-03-10 |
Family
ID=38953613
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006105636/09A RU2319240C2 (en) | 2003-07-25 | 2003-07-25 | Method for uninterrupted manufacture of electric cables |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2319240C2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EA021674B1 (en) * | 2010-01-07 | 2015-08-31 | Армаселл Энтерпрайз Гмбх | Tubular insulation material for low temperature insulation |
| RU2601440C1 (en) * | 2015-10-01 | 2016-11-10 | Открытое акционерное общество Всероссийский научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт кабельной промышленности (ВНИИ КП) | Method for applying insulation during manufacture of cable with conductor of sector shape |
| RU2661486C1 (en) * | 2017-09-27 | 2018-07-17 | Андрей Витальевич Андреев | Moulded polymer support element |
-
2003
- 2003-07-25 RU RU2006105636/09A patent/RU2319240C2/en active
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EA021674B1 (en) * | 2010-01-07 | 2015-08-31 | Армаселл Энтерпрайз Гмбх | Tubular insulation material for low temperature insulation |
| RU2601440C1 (en) * | 2015-10-01 | 2016-11-10 | Открытое акционерное общество Всероссийский научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт кабельной промышленности (ВНИИ КП) | Method for applying insulation during manufacture of cable with conductor of sector shape |
| RU2661486C1 (en) * | 2017-09-27 | 2018-07-17 | Андрей Витальевич Андреев | Moulded polymer support element |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006105636A (en) | 2007-09-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2003250174B2 (en) | Continuous process for manufacturing electrical cables | |
| US6455769B1 (en) | Electrical cable having a semiconductive water-blocking expanded layer | |
| AU768890B2 (en) | Electric cable resistant to water penetration | |
| RU2319240C2 (en) | Method for uninterrupted manufacture of electric cables | |
| US7816607B2 (en) | Process for the production of a multipolar cable, and multipolar cable produced therefrom | |
| CA2429985C (en) | Process for the production of a multipolar cable, and multipolar cable produced therefrom | |
| KR20060115989A (en) | Continuous process for manufacturing electrical cables | |
| PL205143B1 (en) | Continuous process for manufacturing electrical cables | |
| NZ545031A (en) | Continuous process for manufacturing electrical cables | |
| RU2336586C1 (en) | Method of cable production | |
| NZ504888A (en) | Electrical cable having a semiconductive water-blocking expanded layer |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20110415 |
|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20120328 |
|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: SUB-LICENCE Effective date: 20140717 Free format text: LICENCE Effective date: 20140717 |
|
| QC41 | Official registration of the termination of the licence agreement or other agreements on the disposal of an exclusive right |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20140717 Effective date: 20160429 Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20120328 Effective date: 20160429 |
|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20160720 |