用于交聯(lián)或硫化細(xì)長元件的方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于交聯(lián)或硫化細(xì)長元件的方法和裝置，所述方法包括下述步驟：用一層交聯(lián)材料來涂覆導(dǎo)體元件（12）的擠出步驟（4）；在擠出步驟之后，在硫化管（6）中通過處理已被涂覆的導(dǎo)體元件來進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)的步驟；和冷卻已被涂覆的導(dǎo)體元件的冷卻步驟（7）。本發(fā)明進(jìn)一步包括一種感應(yīng)加熱設(shè)備（10），所述感應(yīng)加熱設(shè)備放置在硫化管（6）之后，用來加熱已被涂覆的導(dǎo)體元件。
【專利說明】用于交聯(lián)或硫化細(xì)長元件的方法和裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于交聯(lián)或硫化細(xì)長元件的方法，所述方法包括下述步驟:
[0002]用一層交聯(lián)材料來涂覆導(dǎo)體元件的擠出步驟；
[0003]在擠出步驟之后，通過在硫化管中處理已被涂覆的導(dǎo)體單元來進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)的步驟；以及
[0004]冷卻已被涂覆的導(dǎo)體元件的冷卻步驟。
[0005]本發(fā)明還涉及一種用于交聯(lián)或硫化細(xì)長元件的裝置。
【背景技術(shù)】
[0006]如上面所述，本發(fā)明涉及一種處理細(xì)長元件的方法和裝置。細(xì)長元件在實踐中是電纜，即，本發(fā)明涉及制造電線和電纜，更具體的是用于高壓(HV)電纜和超高壓(EHV)電纜。
[0007]—種針對中壓和高壓的能量傳輸電纜的廣泛應(yīng)用且眾所周知的構(gòu)造包括用一層或幾層通常是聚乙烯的塑料材料層進(jìn)行絕緣的電導(dǎo)體(銅或鋁)。這種絕緣體在本身已知的擠壓過程中被施加到導(dǎo)體上。
[0008]為了提供充分的機(jī)械強(qiáng)度和電強(qiáng)度，被擠壓的熱塑性聚合物交聯(lián)。一種用于這種目的已知方法是已知的過氧化物交聯(lián)過程。在這個過程中，催化劑(過氧化物)被加入到熱塑性材料中，在溫度的作用下，將最終引起化學(xué)反應(yīng)，從而導(dǎo)致聚合物的交聯(lián)。
[0009]一種用來改善上述加熱/交聯(lián)過程的眾所周知的方法是在內(nèi)部加熱導(dǎo)體，以使得熱也從內(nèi)部擴(kuò)散到絕緣體內(nèi)，并且因此,加速交聯(lián)反應(yīng)。導(dǎo)體的這種內(nèi)部加熱通過在導(dǎo)體內(nèi)部感應(yīng)產(chǎn)生渦電流來實現(xiàn)。這些感應(yīng)加熱元件已經(jīng)是已知的并且用了很長時間。所述感應(yīng)加熱元件已經(jīng)被用作在擠出器頭上游(即，當(dāng)沿著過程的方向看時，在擠出器頭之前)的預(yù)加熱器，以及用作在擠出器頭下游且在硫化管之前(即在擠出器頭之后且在硫化管之前)而且還沿著硫化管的后加熱器。
[0010]可以提到已知的現(xiàn)有技術(shù)的實例:專利CH644548、專利EP1839319B1和專利申請EP12185803.9。
[0011]專利CH644548示出了一種硫化管裝置，其中，電纜由壓縮氣體從外面加熱，芯部由沿著硫化管放置的感應(yīng)加熱單元而被加熱升溫。
[0012]專利EP1839319B1描述了一種感應(yīng)加熱設(shè)備裝置，所述感應(yīng)加熱設(shè)備裝置放置在擠出頭下游、在硫化管開始處。
[0013]專利申請EP12185803.9公開了一種裝置，所述裝置用于在擠壓步驟之前用放置在擠出頭上游的加熱器來感應(yīng)加熱電纜的芯部。
[0014]在上面所討論的文獻(xiàn)中描述的裝置通常用于制造低壓電纜和中壓電纜。對于這些電纜，絕緣體厚度相對于導(dǎo)體尺寸較小，絕緣材料即使在被加熱升溫時也沒有趨于在重力作用下圍繞芯部流動的明顯趨勢。
[0015]然而，對于高壓電纜和超高壓電纜的生產(chǎn)，情況則完全不同。[0016]用于HV和EHV芯部的線速非常低(在0.2m/min到5m/min范圍內(nèi))，從而導(dǎo)致在加熱段的停留時間長。為了保持外部的半導(dǎo)體層和絕緣層的質(zhì)量，不得不應(yīng)用相對低的加熱曲線，這意味著實際上較低的線速。
[0017]因為這些類型的電纜具有厚的絕緣厚度，所以由小導(dǎo)體來支承絕緣體的相當(dāng)大的重量。這里，重要的是意識到如果在HV電纜和EHV電纜制造過程中靠近導(dǎo)體的絕緣材料的熔化強(qiáng)度降低，則與下述情況一樣，在絕緣材料的熔化強(qiáng)度快速降低時，發(fā)生顯著下垂并且絕緣體將偏離中心，這是不允許的。
[0018]由于所述事實，上面所討論的已知裝置不能用來加速交聯(lián)反應(yīng)和提高線速。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019]上面討論的事項是現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。本發(fā)明的目的是獲得一種方法和裝置，通過它們，可以解決現(xiàn)有技術(shù)的問題。這通過本發(fā)明來實現(xiàn)。本發(fā)明的方法的特征在于:該方法進(jìn)一步包括在硫化管之后通過使用感應(yīng)加熱來加熱已被涂覆的導(dǎo)體元件的步驟。本發(fā)明的裝置的特征在于:該裝置進(jìn)一步包括感應(yīng)加熱設(shè)備，所述感應(yīng)加熱設(shè)備放置在硫化管之后，用來加熱已被涂覆的導(dǎo)體元件。
[0020]本發(fā)明的一種優(yōu)點(diǎn)在于它解決了上面討論的現(xiàn)有技術(shù)的問題。換句話說，本發(fā)明提供一種與現(xiàn)有技術(shù)相比可能顯著提高線速的方法和裝置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]下面，將參考附圖中示出的實施例來更加詳細(xì)地描述本發(fā)明，附圖中，
[0022]圖1示出了一種已知的硫化生產(chǎn)線的總布置圖。
[0023]圖2示出了一種本發(fā)明所使用的硫化生產(chǎn)線的總布置圖。
[0024]圖3a和3b示意性示出了朝向?qū)w并且存在于導(dǎo)體中的20kV與150kV的重力載荷。
[0025]圖4示出了在圖3a和3b中示出的電纜之間的情況的數(shù)據(jù)。
[0026]圖5示出了在線速是1.27m/min時沒有利用本發(fā)明情況下的電纜溫度和交聯(lián)的實例。
[0027]圖6示出了在線速是1.72m/min時利用本發(fā)明情況下的圖5的實例。
[0028]圖7示出了在線速是1.72m/min時沒有利用本發(fā)明情況下的圖5的實例。
[0029]圖8a示出了在線速是1.72m/min時沒有利用本發(fā)明情況下在硫化管之后的電纜溫度和父聯(lián)。
[0030]圖8b示出了與圖8a相對比的在絕緣體之后20米處的情況。
[0031]圖9a示出了在利用本發(fā)明時情況下恰好在感應(yīng)加熱設(shè)備之后的電纜溫度和交聯(lián)，以及
[0032]圖9b示出了與圖9a相對比的在絕緣體之后20米處的情況。
【具體實施方式】
[0033]圖1示出了硫化擠出生產(chǎn)線的總布置圖。硫化擠出線包括:送料器1、計量絞盤或者計量履帶2、用于導(dǎo)體元件的預(yù)加熱器3、帶有擠出器頭的擠出組件4、后加熱器5、硫化管6、冷卻管7、履帶或絞盤8和接收器9。
[0034]正如之前所討論的操作和上面描述的擠壓生產(chǎn)線的構(gòu)造對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是公知的，因此，在這里不詳細(xì)描述擠壓生產(chǎn)線的操作和/或構(gòu)造。參考在此所提及的事項，例如，預(yù)加熱器3可放置在計量絞盤2等的上游。
[0035]在上面描述的電纜制造過程中，絕緣體不得不以充分低的溫度被擠出到導(dǎo)體上，以避免在擠出裝置中過早交聯(lián)，因為這將導(dǎo)致絕緣體的缺陷。
[0036]在擠出步驟之后，材料不得不被加熱升溫到充分高的溫度，以在可能最短的時間內(nèi)啟動和完成化學(xué)反應(yīng)。
[0037]交聯(lián)反應(yīng)在硫化管(S卩，位于擠出器頭下游、環(huán)繞被擠出的電纜的管子)中進(jìn)行，在該管子內(nèi)部，通過輻射和/或?qū)α鳠醾鬟f來加熱電纜。
[0038]不論絕緣材料中的熱擴(kuò)散怎么低，靠近導(dǎo)體的聚合物層花費(fèi)最長的時間來升高溫度以及經(jīng)歷期望的化學(xué)反應(yīng)。
[0039]如上面所討論的，用來提高加熱/交聯(lián)過程的眾所周知的方法從內(nèi)部加熱導(dǎo)體，以使得熱也從內(nèi)部擴(kuò)散到所擠出的絕緣材料中，因此加速交聯(lián)反應(yīng)。通過使用感應(yīng)加熱程序來實現(xiàn)這種內(nèi)部加熱。
[0040]如之前所進(jìn)一步討論的，所述內(nèi)部加熱對于具有相對低的絕緣厚度的低壓電纜和中壓電纜來說工作得很好，但是，這種情況完全不同于具有高絕緣厚度的高壓電纜和超高壓電纜。在高壓電纜和超高壓電纜中，涉及到如前面所述的絕緣材料最終下垂的問題。
[0041]圖2示出了本發(fā)明中所使用的硫化管的總布置圖。與圖1相比，在圖2中，用相同的附圖標(biāo)記來表示相應(yīng)部件。
[0042]圖2實際上示出了硫化擠出生產(chǎn)線的一部分，S卩，僅僅示出了理解本發(fā)明所需的部分。例如，在圖2中沒有示出送料器和接收器。當(dāng)例如查尋圖1以及圖2時，本領(lǐng)域技術(shù)人員無論如何能立即理解圖2所示的生產(chǎn)線的結(jié)構(gòu)和操作。
[0043]圖2中所示的實施例具有:帶有擠出器頭4和伸縮管的擠出組件；硫化管6 ;以及冷卻管7，在本實施例中冷卻管是具有閉環(huán)氣體冷卻能力的裝置。用附圖標(biāo)記12示出被引導(dǎo)到擠出器頭4的導(dǎo)體元件。
[0044]根據(jù)本發(fā)明的基本思想，還存在感應(yīng)加熱設(shè)備10，所述感應(yīng)加熱設(shè)備放置在硫化管6之后，用來加熱已被涂覆的導(dǎo)體元件，S卩，本發(fā)明的發(fā)明點(diǎn)是通過利用感應(yīng)加熱設(shè)備在硫化管6之后加熱已被涂覆的導(dǎo)體元件。
[0045]圖2清楚地示出了感應(yīng)加熱設(shè)備10已經(jīng)放置在硫化管下游，即，在硫化管6之后且在冷卻管7之前。
[0046]正如本發(fā)明在上面所討論的，導(dǎo)體的感應(yīng)加熱設(shè)備放置在硫化管6的下游。在過程的這一位置處，交聯(lián)反應(yīng)已經(jīng)充分進(jìn)行，以使得靠近導(dǎo)體的絕緣體部分地交聯(lián)，并且剛度或粘度已增加。因此，可通過感應(yīng)加熱設(shè)備從導(dǎo)體進(jìn)行加熱升溫，進(jìn)而在沒有下垂后果的情況下加速交聯(lián)的完成。
[0047]與沒有所述感應(yīng)加熱設(shè)備相比，上面描述的事實允許增加線速。所述感應(yīng)加熱設(shè)備，即通過使用感應(yīng)加熱設(shè)備10以圖2所示的方式作為后加熱器來完成交聯(lián)過程，而且還消除之前描述的有害的下垂后果。
[0048]圖3a、3b和4描述所述下垂后果。圖3a和3b示意性示出了指向兩個不同導(dǎo)體并且存在于所述兩個不同導(dǎo)體中的重力載荷的差別，即具有相同導(dǎo)體直徑的20kV的電纜(圖3a)和150kV的電纜(圖3b)。圖3a和3b示出了由于重力所引起的絕緣體中的與剪切應(yīng)力有關(guān)的所述事項。用附圖標(biāo)記12示出導(dǎo)體元件。
[0049]在區(qū)域B中并且低于導(dǎo)體元件12的絕緣材料由于其自身重力而沿著區(qū)域A和區(qū)域B之間的分離線產(chǎn)生豎直方向的剪切應(yīng)力。靜止的熱的塑料材料將因此具有下沉趨勢，喪失絕緣體的對中性和圓度。該下沉趨勢一方面取決于剪切應(yīng)力的水平，另一方面取決于熔化強(qiáng)度，熔化強(qiáng)度進(jìn)而隨著溫度升高而降低。
[0050]上面所討論和在圖3a和3b中示出的事項在圖4中用數(shù)據(jù)示出。圖4的計算是將相同導(dǎo)體元件直徑(30.2mm)的20kV電纜情況下的數(shù)據(jù)與150kV電纜情況下的數(shù)據(jù)相比較的一個實例。明顯的是，在150kV電纜中的重力載荷幾乎是20kV電纜的三倍。因此，如果靠近150kV電纜的導(dǎo)體元件的絕緣材料在仍處于熱塑性狀態(tài)時被加熱升溫，則它將下沉到不可接受的程度。
[0051]圖5-9示出了與利用和不利用本發(fā)明的相同產(chǎn)品相比較的情況的實例。
[0052]實例的數(shù)據(jù):
[0053]銅Ac=630mm2，Uo=150kV
[0054]沒有感應(yīng)加熱，線速是1.27m/min,達(dá)到交聯(lián)96% (圖5)
[0055]沒有感應(yīng)加熱，線速是1.72m/min，交聯(lián)為40% (圖7、圖8a和圖8b)
[0056]沒有感應(yīng)加熱，線速是L 72m/min，達(dá)到交聯(lián)96% (圖6、圖9a和圖9b)
[0057]圖5、6 和 7:
[0058]曲線:b=導(dǎo)體溫度，g=絕緣溫度，r=表面溫度，bl=交聯(lián)。參數(shù)b、g、r和bl在圖
5、6和7示出。
[0059]X-軸:從十字頭到端密封
[0060]Y-軸:T=0...300°C /X=O…100%
[0061]圖5 和 6:
[0062]曲線:r=溫度，bl=交聯(lián)。在圖5和6中示出參數(shù)r和bl。
[0063]X-軸:從導(dǎo)體表面到電纜表面
[0064]Y-軸:T=0...300°C /X=O…100%
[0065]上面示出的實例證明:與現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)相比，通過應(yīng)用本發(fā)明可能達(dá)到較高的線速。
[0066] 上面已經(jīng)通過使用附圖中所述的實施例描述了本發(fā)明。所示出的實施例并沒有打算限制本發(fā)明，而是，本發(fā)明在權(quán)利要求的范圍內(nèi)可以完全自由地改變。所用的硫化生產(chǎn)線可相當(dāng)自由地形成，即，各個步驟的布置可改變而且也可以有額外的步驟。例如，如果需要的話，已被涂覆的導(dǎo)體元件也可以在冷卻步驟之前被加熱，即，非常可能在擠出步驟之前提供具有預(yù)加熱器的硫化生產(chǎn)線。所謂的預(yù)加熱器可以例如是感應(yīng)加熱設(shè)備等。
【權(quán)利要求】
1.一種用于硫化或交聯(lián)細(xì)長元件的方法，所述方法包括下述步驟: 用一層交聯(lián)材料來涂覆導(dǎo)體元件(12)的擠出步驟(4)； 在擠出步驟之后，通過在硫化管(6)中處理已被涂覆的導(dǎo)體元件來進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)的步驟；以及 冷卻所述已被涂覆的導(dǎo)體元件的冷卻步驟(7)， 其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括在硫化管(6 )之后通過使用感應(yīng)加熱設(shè)備(10 )加熱所述已被涂覆的導(dǎo)體元件的步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在冷卻步驟之前進(jìn)行加熱所述已被涂覆的導(dǎo)體元件的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括在擠出步驟之前加熱所述導(dǎo)體元件(12)的步驟。
4.一種用于硫化或交聯(lián)細(xì)長元件的裝置，在所述裝置中，導(dǎo)體元件(12)通過使用擠出器頭(4)用一層交聯(lián)材料來涂覆所述細(xì)長元件，在擠出器頭之后、在硫化管(6)中進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，通過使用冷卻管(7)來冷卻已被涂覆的導(dǎo)體元件，其特征在于，所述裝置進(jìn)一步包括感應(yīng)加熱設(shè)備(10)，所述感應(yīng)加熱設(shè)備放置在所述硫化管(6)之后，用來加熱所述已被涂覆的導(dǎo)體元件。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述感應(yīng)加熱設(shè)備(10)放置在冷卻管(7)之前。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的裝置，其特征在于，所述裝置進(jìn)一步包括預(yù)加熱器，所述預(yù)加熱器放置在擠出器頭(4)之前，用來加熱所述導(dǎo)體元件。
【文檔編號】B29C35/02GK103909638SQ201410009716
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年1月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月9日
【發(fā)明者】P·霍塔里, J·萊佩寧 申請人:梅勒菲爾股份有限公司