SE417655B - Forfarande for vulkanisering av isolerskiktet pa en elektrisk kabel - Google Patents

Description

'7714979-7 i vid förhöjd tvnpvrulur i en 1ry kammnrcnhar vanligen formen av en lfingsträckt tub, vars längdaxel givits kedjelínjens form och i vilkcfi kabeln fritt hängande matas'fram längs tubens centrumlinje utan att Vidïöïadess väggar. Tubons inmatningsöppning, som är place~ rad högre än utmatningsöppningen, är direkt och trycklätï ansluten till mun- stycket på en sprutpressmaskin. Polymermassan påsprutas kabeln vid en qemperatur av ca l30°C, varefter temperaturen vid den direkt efterföljande vulkaniseringsr processen i högtryckstuben höjes till ca 200°C. Innan kabeln når utmatningsöpp- ningen, måste dess isolerskikt nedkylas till en temperatur, som,meBger att kabeln kan passera ut ur tuben utan risk för blåsbildning i isolerskiktet till följd av den trycksänkning kabeln utsättes för, när den lämnar tuben.

Under processens första skede i tryckkammaren antar polymermaterialet en halv- smält, trögflytandekonsístens innan tvärbindningsreaktionen hunnit sätta in, vilket sker vid ca l50°C. Härvid kan en besvärande formförändring av och excentri- citet hos isolerskiktet kring ledaren uppkomma. En känd metod att undvika detta problem är att låta hela processen ske i vertikalled. Mycket höga bygghöjder måste då tillgripas och detta ställer sig dyrbart. Vid en horisontell process gäller i princip att ju snabbare man kan värma isoleringen ju mindre blir den skadliga formförändringen genom flytning. Värmningen sker enligt några nu kända metoder med bl a cirkulerande gas, strålvärme, kondenserande vattenånga eller vätska under tr§ckunphettad'till över 200°C.

De senare metoderna är tveklöst effektivast vad beträffar snabbheten men har den nackdelen att vattenångaeller kondens avannan för härdníngsprocessen använd vätska under det höga trycket och den höga temperaturen det här är fråga om tränger in i isolerskiktet och där bildar s k mikroblåsor, vilka bedömes nedsätta den elektriska kvaliten på isolerskiktet, specillt för höga spänningar.

Enligt moderna metoder förses kàbelisoleringen i en och sama sprutoperation med elektriskt ledande beläggníngar av polymerplast på såväl inner- som ytteryta.

Dessa ledande ytskikt av någon míllimeters tjocklek har till uppgift att utjämna det elektriska fältet i isoleringen. Ledningsförmågan i dess skikt kan varieras inom vida gränser. Kännetecknande för skiktet är att motståndet har negativ tempe~ ratur koefficient vid temperaturer över ca l30°C. Detta råkar vara just den tem- ' peratur, vid vilken plasten lämnar sprutans munstycke.

Föreliggande uppfinning avser ett förfarande för tillföring av den för vulkani- seríng erforderliga processvärmen på ett sätt, someliminerar de ovan påtalade nack- delarna. Genom den snabbhet i värmetillförseln, som förfarandet medger,undvikes 771læ979-'7 eller reduveras formiörändringir av och cxuentricitet hos isolerskiktot och gwnum avsaknaden av vätskor och vattenånga förhindras'uppkomsten av microblåsor i isoler- skiktet. Förfarandet, som bygger på ett utnyttjande av det utanpå isolerskíklet sprutade ledande skiktet, kännetecknas därav att den erforderliga proaessvärmon helt eller delvis tillföres den genom tryckkammaren franmatade kabelns isoler- skikt i form av elektrisk motståndsvärme alstrad av elektrisk energi, som till- föres det utanpå isoleringen anbragta ledande skiktet.

Uppfínningen skall närmare förklaras under hänvisning till bifogade ritning, i vilken fig 1 visar överdelen av en tubformad tryckkammare jämte ett förfarande i enlighet med uppfinningen för överförande av elektrisk ström till det ledande ytskiktet på en genom tuben passerande kabel och fig 2 visar överdelen av en tubformad tryckkammare jämte ett andra förfarande enligt uppfinningen för överförande av elektrisk ström till en genom tuben passerande kabels ytskikt.

I fig 1, som visar överdelen av en tubformad tryckkammare, betecknar l tuben, vars ändparti övergår i en fläns och är ansluten till ett munstycke 2 på en ej visad sprutpressmaskin. Genom munstrycket 2 föres en kabel 3 in i tuben l.

Kabeln 3 omfattar en metalltrådskärna, ett tunnt närmast kärnan liggande halvledande skikt, ett tjockare isolationskikt och ytterst ett isolations- skiktet omgivande tunnt ledande ytskikt. I väggen till tuben 1 är en eller flera av isolatorer uppburna elektroder 4.5 anordnade, vilka i det visade utföríngsexemplet är utformade som mjuka metallborstar, vilka ligger an mot det ledande ytskíktet. Via elektroden 4 tillföras ytskiktet elektrisk ström, vilken ledes i skiktet fram mot munstycket3, som är jordförbundet och således fungerar som en andra elektroda Vid lämpligt vald spänning och lämpligt avstånd mellan mun- SIYCRE 0Ch 21Ektr0fl käfl en Optímäl effekt tillföras kabelkroppen, varvid den högsta effekten per längdenhet inträffar i området med det högsta motståndet per längdenhet, dvs närmast sprutan där temperaturen är lägst. Man uppnår med andra ord snabbast möjliga värmetillförsel till isolerskiktet i tidigast möjliga skede, vilket är en betydelsefull fördel vid speciellt tjocka isolerskikt. Eftersom genom- värmníngen avpolymermaterialetvid tjockare skikt tar lång tid, kan det vara fördel aktigtatt placera in ytterligare någon elektrod 5, som matar in effekt i en längre bort belägen punkt, varvid spänningen relativt mellanelektroden 4 får avpassas med hänsyn till det motståndsvärde, som gäller inom detta intervall. All värmeeffekt behöver inte tillföras genom det elektriskt belastade ytskiktet. Trycktubens vägg kan ävenledes värmas utifrån och skall i varje fall vara värmeisolerad, varigenom gastemperaturen i tuben kan förutsättas hållas vid en så hög temperatur att visst konvektionsvärme kan överföras till kabelkroppen. Temperaturkontrollen under proces sen kan ske med t ex en optisk strålningsmätare 6, som avkänner temperaturen på kabelns '7714979-7 ¿;_~ yta och lämpligun är unhlingad intill dun sista elvktrudvrna, där l når sitt högsta värde.

Fig 2 visar även den överdelen av en tubformad tryckkanmare 1, som är ansluten till ett munstycke 2 på en ej visad sprutmaskin,från vilken en kabel 3 av sanma typ som den i anslutning till fig l beskrivna kabeln matas in i tuben. Strömtill- förseln sker här via diametralt anbríngade elektrodpar 7, varvid strömbanan går transversellt från ena sidan till den andra av kabelkroppen. För att fördela värmen på tillräckligt lång sträcka krävs ett flertalytterligare elektrodpar 8-10 längs kabeln. Fördelen med detta system är att den påtryckta spänningen kan hållas betydligt lägre pga de korta strömbanorna. I figuren visas elektrodpa- ren vertikalt orienterade, men för att få en jämnare värmefördelning i isoler- skiktet kan lämpligen varannat par orientera; horisontellt.

Elektrodanordningarna kan utföras på ett flertal olika sätt. Den yta som skall mottaga den överförda strömmen är relativt högohmig, varför det är ändamåls- enligt att uppdela kontaktelementet i ett flertal delelement, ett slag borste, där varje enskilt borst svarar för en liten del av övergångsströmmen, som därvid blir fördelad på en lämpligt stor yta med motsvarande låg strömtäthet. Polymer- ytan ärdessutonlömtålig för tryck och repor vid höga temperaturer, varför materialvalet och anläggningstrycket hos elektroden måste ägnas särskild omsorg.

En gynnsam omständighet enligt anordningen i fig l är att elektroden 4 (liksom 5) arbetar i områden där polymeren hunnit tvärbinda och således antagit stabilare mekaniska egenskaper, Den "elektrod" som arbetar på icke tvärbunden polymer, dvs på halvplastiskt ytskikt, utgöres av sprutans munstycke 2,som därmed betraktas kan som problemfri. Överföringen av för uppvärmningen erforderlig elektrisk ström till det ledande ytskiktet kan även ske utan direkt galvanisk kontakt med ytan. Man kan sålunda anordna kapacitiva elektroder i närheten av ytskiktet på kabeln. Om man härvid använder förhöjd frekvens är det möjligt att överföra den effektmängd, som kräves för värmningen av polymerskiktet. Elektroderna utformas då lämpligen som ringar, vilka omger kabeln. Dessa ringar kan vara mer eller mindre integrerade i tryckkam- marens vägg. Den inmatade kapacitiva strömmen går i detta fall huvudsakligen som' kapacitiv läckström till kabelns metalledare, som har jordpotential. Värmen utvecklas i det ledande ytskíktet vid strönmæns fördelning longitudinellt från den ringformade elektroden.

Man kan även tillämpa tekniken mednmgnetisktalstrat virvelströmsvärme i det halvledande ytskiktet. Även i dessa fall sker överföringen utan direktkontakt med 7714979-7 kabulytnn. Frekvensen bör i detta fall likaledes väljas hüg.

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

Processen enligt den beskrivna anordníngen har dessutom ett par ytterligare för- delar. Den erforderliga totala energin blir den minsta möjliga eftersom värme alstras just i det område där deterfordras. Extra överföringsförluster orsakade av ofördelaktiga emissions- eller konvektionskoefficienter har eliminerats. Vida- re kan gasmedíet i området närmast sprutans munstycke hållas vid låg temperatur, vilket visat sig speciellt viktigt för att undvika förhöjd temperatur i sprutans munstycke med materialvidhäftning som följd.

Claims (4)

1. 7714979-7 10 P A T E N T K R A V 1 Förfarande för att vid en kontinuerlig process för framställning av ett vulkaniserat isolerskikt av företrädesvis plastmaterial på en kabel av den typ, som omfattar ett utanpâ och företrädesvis samtidigt med isolerskiktet sprutat Ledande skikt, i en gasfylld tryckkammare tillföra isolerskiktet för dess vulkanisering erforderlig processvärme, k ä n n e t e c k n a t därav att den erforderliga processvärmen helt eller delvis tillföres den genom tryckkammaren frammatade kabelns iso- lerskikt i form av elektrisk motstândsvärme alstrad av elektrisk ener- gi tillförd det utanpâ isoleringen anbragta ledande skiktet, varvid som material för det ledande skiktet väljes ett material vars resisti- vitet har en negativ temperaturkoefficient vid temperaturer över 13000.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav att den elektriska energin tillföres det utanpå isoleringen anbragta ledande skiktet med hjälp av mot skiktet anliggande elektroder.

3. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav att den elektriska energin tillföres det utanpå isoleringen anbragta ledande skiktet på kapacitiv väg medelst minst en intill men ej i kontakt med det ledande skiktet anordnad företrädesvis ringformad elektrod.

4. Förfarande enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t därav att den elektriska energin tillföres det ledande skiktet pâ kapacitiv väg, var- vid kabelns ledare bildar en av elektroderna. 5 _Förfarande enligt krav 2-3, k ä n n e t e c k n a t därav att en av elektroderna för tillförsel av den elektriska energin utgöres av ett i tryckkammarens inmatningsöppning anordnat munstycke. ' ANFÖRDA PußL1KAT1oNER= Sverige pefenlansakan 7310296-4, 97 304 (B29H 5/26), 131 131 (B29H 5/26) Schweiz 560 954 (Ho1B 13/24) Storbritannien 545 173 (B29H 5/23) Tyskland 2 232 693 (e29H 5/26) us 3 393 257 (264-27), 3 479 419 (264-25)