專利名稱：細(xì)長材料輻射交聯(lián)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及權(quán)利要求1的前序部分所述的細(xì)長材料電子束交聯(lián)方法。
為了改進(jìn)電纜或電線絕緣套的熱和機(jī)械抗力，它們要特別用高能電子照射。為此，絕緣電纜以一個(gè)單工序軸向轉(zhuǎn)動通過能量為1-3MeV(兆電子伏特)的電子加速器輻射場。雖然用于轉(zhuǎn)動這種方法在電纜周圍產(chǎn)生理想的能量分布，但需要轉(zhuǎn)動很大的繞線筒和退繞筒則是不利的。由于在這種情況下要移動大的質(zhì)量，可能達(dá)到的生產(chǎn)率受到限制。
如果使用一種更強(qiáng)的，達(dá)到約5MeV的加速器，以及使用導(dǎo)輪或?qū)L多次偏轉(zhuǎn)，則可使電纜至少兩次通過加速器的輻射場，例如，第一次電纜的預(yù)定表面線向上，第二次這個(gè)表面線向下，從而避免電纜的軸向轉(zhuǎn)動。由于改進(jìn)了輻射場的利用，也使生產(chǎn)率相應(yīng)提高。
雖然這樣一種方法本身有很大優(yōu)點(diǎn)，可以不必轉(zhuǎn)動電纜的繞線和退繞筒而實(shí)現(xiàn)，但也帶來缺點(diǎn)，由于使用較高的加速器電壓，電纜的金屬芯受到更強(qiáng)烈照射，這將導(dǎo)致更高的導(dǎo)線溫度，可能必須經(jīng)由復(fù)雜的冷卻系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)償。
此外，使用這種方法的情況下，電纜周圍輻射劑量的分布不均勻，從兩側(cè)照射的絕緣或電纜護(hù)套的兩個(gè)外圓弧形段是兩個(gè)明顯的最大劑量處，隨著直徑的增大和壁厚的增大，電纜外皮周圍能量分布的不均勻性變得更為嚴(yán)重。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種細(xì)長材料的電子束交聯(lián)方法，使電纜周圍有相對好的劑量均勻性，并可以經(jīng)過相對簡單的裝置實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的目的可通過具有權(quán)利要求1的特征部分規(guī)定的特點(diǎn)的一種方法來實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的有利結(jié)構(gòu)在從屬權(quán)利要求中規(guī)定。
下面通過實(shí)例，并參照附圖更詳細(xì)地解釋本發(fā)明，附圖中


圖1圖解說明實(shí)施本發(fā)明方法的裝置的第一變型；圖2圖解說明本發(fā)明的一個(gè)脈沖分流裝置的工作模式；圖3圖解說明實(shí)施本發(fā)明方法的裝置的第二變型；圖4和圖5圖解說明本發(fā)明一個(gè)裝置的工作模式。
按照圖1和圖3的裝置用于照射電纜12或其他細(xì)長材料的絕緣外皮，使用于生產(chǎn)電纜絕緣和護(hù)套、管子、管道等的材料，如聚烯烴類、彈性體、其他輻射交聯(lián)聚合物材料或其混合物進(jìn)行所謂的輻射化學(xué)交聯(lián)。
按照圖1的裝置包含一個(gè)電子加速器1，它本身的電子束出口管2連接到一個(gè)分流裝置3，分流裝置3上連接有兩個(gè)單獨(dú)的電子束導(dǎo)引裝置41，42，也可能連接有幾個(gè)這類裝置。在每一種情況，電子束導(dǎo)引裝置41，42都分別包含一個(gè)致偏裝置51，52和一個(gè)掃描器裝置61和62，掃描器裝置61和62分別包含一個(gè)用于加寬電子束的轉(zhuǎn)向裝置71和72以及隨后的掃描器81和82。束導(dǎo)引裝置41，42相互面對面地排列，使通過掃描器81和82的電子束出口窗91和92的兩個(gè)電子束是以60°120°之間的一個(gè)角度的方向射到產(chǎn)品面上。在裝置41和42端部的出口窗91和92之間的這個(gè)區(qū)域，在產(chǎn)品面11的下面有一個(gè)電子隔板10，被交聯(lián)產(chǎn)品12位于產(chǎn)品面11上。每個(gè)致偏裝置51，52都通過一個(gè)管形件121，122與分流裝置3連接。每個(gè)電子束導(dǎo)引裝置41和42也有一個(gè)管形件131和132，分別按圖1的方式插入在元件51和71以及52和72之間。出口窗91和92分別位于掃描器81和82的端部。
因此，按照圖1的裝置以下列方式工作電子加速器1及其分流裝置3產(chǎn)生兩個(gè)電子束流，能量范圍最好在0.5-5MeV。然而，如果合適的話，也可用適當(dāng)?shù)姆至餮b置3以相同的原理產(chǎn)生出幾個(gè)相同強(qiáng)度的電子束流。電子束流由電子束導(dǎo)引裝置41和42導(dǎo)入到兩個(gè)掃描器81和82上，如果合適的話，或許是多于兩個(gè)掃描器。電子在高真空狀態(tài)從電子源141通過加速器管151運(yùn)動到出口窗91，92它們的出口，并由電子束導(dǎo)引裝置41，42引導(dǎo)。
按照本發(fā)明，掃描器81，82以這樣一種方式安排，最好使電子束在相同平面，用相同的束強(qiáng)度，從不同的側(cè)面照射轉(zhuǎn)動產(chǎn)品，用本身具有適當(dāng)?shù)臐L子和/或滾動系統(tǒng)的輻射場裝置進(jìn)行多次偏折，其產(chǎn)品至少兩次以不同角度通過輻射區(qū)。
在按照圖1的兩掃描器系統(tǒng)的情況，兩個(gè)電子出口窗91、92的主出口軸最好在一個(gè)和相同平面內(nèi)相互偏向成90°角，然而，掃描器81，82大體上也可處于兩個(gè)不同平面S，S’(圖5)，相互成60-120°之間的一個(gè)角度。
結(jié)合本發(fā)明的試驗(yàn)已經(jīng)證明，在許多情況，可以從幾個(gè)側(cè)面在產(chǎn)品的一個(gè)和相同區(qū)域產(chǎn)生照射，而不會引起在其他情況擔(dān)心出現(xiàn)的電纜芯過熱或管子或管道內(nèi)部空氣的過份電離，因?yàn)?，必須穿透的距離H(圖4)，特別是在壁厚相對較大的時(shí)候，比僅有一個(gè)掃描器的普通工藝情況要小，因此，要求較低的加速器電壓。
按照圖2的分流裝置3包含一個(gè)具有一個(gè)中心進(jìn)口凸緣16和兩個(gè)出口凸緣171，172的高真空室，呈倒“Y”字形安裝。在外部相互反向安裝的，并由相應(yīng)的功率適配的交流電壓裝置19供電的兩個(gè)形狀相同的電磁線圈181，182在這種情況構(gòu)成一個(gè)電子束斷路器20，它影響入射電子束沿該兩個(gè)或更多出口凸緣方向的空間和時(shí)間位移。如果適合的話，在該兩股或多股分電流從中心致偏進(jìn)入束導(dǎo)引裝置41，42，并相間或交替通過產(chǎn)品面11之前，與51，52(圖1)類似的直接的下游致偏裝置可以進(jìn)一步擴(kuò)寬這個(gè)角度。
按照圖2的電子束斷路器20最好由一個(gè)經(jīng)絕緣裝置19”與脈沖電子源141的控制裝置19’同步的交流電壓裝置19驅(qū)動。因此，產(chǎn)生的電子在加速器151中成束地加束，并借助于具有電子束斷路器20的分流裝置交替進(jìn)入束導(dǎo)引裝置41，42。在圖2中，按通過分流裝置3之前(E1，E2，E3，E4)和之后(E1’，E2’，E3’，E4’)的方式圖示了四個(gè)這樣順次的電子束。
在這種情況，電子束斷路器的頻率可以處于低范圍，如1-50Hz，也可以處于高范圍，如500Hz-100KHz，以避免例如在100-200Hz頻率工作的裝置71，72(圖1)在轉(zhuǎn)向頻率時(shí)的干擾效應(yīng)和諧振效應(yīng)。
然而，在原則上這個(gè)分流裝置也可用非脈沖的連續(xù)電子束工作，因此，交流電壓裝置19的轉(zhuǎn)向功能是這樣設(shè)計(jì)的使相應(yīng)于高真空室兩個(gè)出口凸緣171，172中點(diǎn)位置的掃描電子束的兩個(gè)轉(zhuǎn)向點(diǎn)之間的時(shí)間減至最小。在這種情況兩個(gè)出口孔之間的能量損失必須指向真空室，這種能量損失必須由具有一個(gè)冷卻裝置的壁21的相應(yīng)形狀消耗。對于這種情況，兩個(gè)裝置19’和19”被省略。
按照圖3的裝置包含有一個(gè)電壓值在0.5-5MV的電子加速器的高壓零件22，它本身是人們熟知的，可以垂直安裝，或如圖所示，也可以水平22’安裝，在它的高壓端子23上，連接著具有兩個(gè)加速器管151，152的分流裝置24，每個(gè)加速器管151，152在其上部區(qū)域都分別有一個(gè)電子源141和142。分流裝置24’的殼內(nèi)用適當(dāng)?shù)慕^緣介質(zhì)27填充，如SF6氣體(六氟化硫)。
按照圖3的裝置有兩個(gè)在結(jié)構(gòu)上類似于圖1的裝置41，42的電子束導(dǎo)引裝置41，42，因此，在兩個(gè)圖中，相同零件以相同標(biāo)號示出。這特別適用于零件51，61，71，81，91，121，131和52，62，72，82，92，122，132。
在每種情況經(jīng)由電子聚焦裝置251，252分別連接到電子加速器管151，152上的是束導(dǎo)引裝置41和42中的一個(gè)，在各情況下，束導(dǎo)引裝置41，42分別有一個(gè)致偏裝置51，52和掃描器裝置61，62。裝置41和42是這樣相互對著安裝的使分別由電子出口窗91和92引出的兩股電子束的方向形成在60-120°范圍的一個(gè)角度。在裝置41和42端部出口窗91和92之間的區(qū)域，在產(chǎn)品面11，例如帶有交聯(lián)的電纜12的產(chǎn)品面11的下面，有一個(gè)電子隔板10。每個(gè)聚焦裝置251，252借助于一個(gè)管形件261，262分別連接到加速器151，152上。電子出口窗91和92分別處于掃描器的端部。
因此，按照圖3的裝置以下列方式工作高壓零件22，以及電子源141，142和加速器管151，152產(chǎn)生兩股電子束流，能量最好在0.5MeV-5MeV范圍。然而，如果合適的話，也可用適當(dāng)?shù)姆至餮b置24，24’以及相應(yīng)數(shù)量的電子源和加速器管，以相同原理產(chǎn)生大致相同強(qiáng)度的幾股束流。電子束流經(jīng)由束導(dǎo)引裝置41，42引入兩個(gè)掃描81，82，或者，如適合的話，引入多個(gè)掃描器。電子在高真空中從電子源141，142通過加速器管151，152運(yùn)動到窗91，92它們的出口，并由束導(dǎo)引裝置引導(dǎo)。按照現(xiàn)有技術(shù)，窗91， 92有極薄的箔，如鋁或鈦箔。
按照本發(fā)明，掃描器81，82(圖3)幾何上的排列與圖1的結(jié)構(gòu)類似，使發(fā)射電子束從不同側(cè)面，同時(shí)最好在相同的平面并具有大致相同的電子束強(qiáng)度照射轉(zhuǎn)動的產(chǎn)品，經(jīng)多次偏向，產(chǎn)品至少兩次以不同角度通過照射區(qū)或產(chǎn)品平面11。
按照圖3的兩掃描器系統(tǒng)有與圖1結(jié)構(gòu)類似的優(yōu)點(diǎn)，其中，兩個(gè)窗91，92的主出口軸也最好在一個(gè)和相同平面相互偏轉(zhuǎn)90°角。然而，原則上，兩個(gè)掃描器81，82也可處于兩個(gè)不同的平面S，S’(圖5)，并相互成60-120°范圍之間的一個(gè)角。
致偏裝置51，52(圖1或3)有一個(gè)高真空室，其進(jìn)、出口凸緣以相應(yīng)于所需偏轉(zhuǎn)角的一個(gè)角度安裝，它也有兩個(gè)形狀相同的，其外部相互反向固定的，由直流電壓工作的，具有芯子的電磁線圈，電磁線圈是這樣繞真空裝置定位的使同心地落入進(jìn)口凸緣的電子束基本上相應(yīng)于這個(gè)裝置的幾何偏轉(zhuǎn)半徑偏轉(zhuǎn)，并同心地通往下一個(gè)真空構(gòu)件131，132。
圖4圖示說明了一個(gè)電纜的橫截面，包住電纜芯29的絕緣外皮28的厚度為D，略小于通過掃描器81(圖1或3)引入的電子束E的必須的穿透距離H。通過掃描器82(圖1或3)引入的電子束E’也是如此，其入射方向最好與電子束E的入射方向成90°。這個(gè)圖同樣地適于管子和管道。
圖5表明，按照本發(fā)明，掃描器裝置61，62的主軸可以處于相同的對稱面S內(nèi)，它可以通過產(chǎn)品面11的一個(gè)或相同區(qū)域橫向移動。然而，本發(fā)明也可用于掃描器裝置61，62’的主軸分別處于兩個(gè)平行平面S和S’內(nèi)的一種裝置。
在電纜外徑為30mm、壁厚為5mm的情形下，使用約1.5MV的高壓電，本發(fā)明可以實(shí)施例如顯著的交聯(lián)均勻性的效果。
按照本發(fā)明的裝置的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是屏蔽不必要的電磁輻射發(fā)生所必須的隔離體尺寸比使用兩個(gè)電子加速器和偏置掃描器的裝置的要小得多。
按照本發(fā)明的這個(gè)裝置可以在例如0.5-3.0MeV，能量范圍，電流在20-100mA(毫安)數(shù)量級，輻射功率50-250KW，最好在100-150KW的情況下極好地工作。
權(quán)利要求
1.一種借助于電子加速器和輻射場裝置(產(chǎn)品處理)的細(xì)長材料的電子束交聯(lián)方法，其特征在于電子加速器產(chǎn)生的兩個(gè)或更多的電子束流至少通過兩個(gè)分別具有一個(gè)掃描器裝置(61，62)的束導(dǎo)引裝置(41，42)以不同的角度照射細(xì)長材料(12)。
2.按照權(quán)利要求1的輻射化學(xué)交聯(lián)的細(xì)長材料有導(dǎo)線絕緣體，電纜護(hù)套，管子，管道等。
3.實(shí)施按照權(quán)利要求1的方法的裝置，其特征在于所述的電子加速器(1)連接在一個(gè)分流裝置(3)上，分流裝置(3)上還連接有兩個(gè)分別具有一個(gè)掃描器裝置(61，62)的束導(dǎo)引裝置(41，42)。
4.實(shí)施按照權(quán)利1的方法的裝置，其特征在于所述的電子加速器包含一個(gè)連接在分流裝置(24，24’)上的高壓零件(22)，至少有兩個(gè)分別具有一個(gè)電子源(141，142)的加速器管(151，152)與該分流裝置(24，24’)連接；束導(dǎo)引裝置(41，42)與加速器管(151，152)連接，幾何上的排列使被交聯(lián)的，位于輻射場裝置中的細(xì)長材料(12)每次通過電子輻射場時(shí)至少從兩側(cè)被照射。
5.按照權(quán)利要求3或4所述的裝置，其特征在于所述的這些束導(dǎo)引裝置(41，42)包含一個(gè)致偏裝置(51，52)和一個(gè)掃描器裝置(61，62)。
6.按照權(quán)利要求3，4或5中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于所述的束導(dǎo)引裝置(41，42)在幾何上的排列使照射可以至少以大致相同的輻射強(qiáng)度在細(xì)長材料相同直徑面(S)或區(qū)域進(jìn)行。
7.按照權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于上述分流裝置(3)包含一個(gè)電子束斷路器(20)，以便至少以兩個(gè)電子束流交替或瞬間交替照射細(xì)長材料(12)，電子束斷路器(20)的頻率fc最好明顯低于或高于掃描器裝置(61，62)的頻率fs，頻率fc最好符合關(guān)系式1Hz＜fc＜100Hz，或fc＞200Hz。
8.按照權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于對電子源(141)起作用的一個(gè)控制裝置(191)經(jīng)由絕緣裝置(19”)與對分流裝置(3)起作用的一個(gè)交流電壓裝置(19)連接，使電子以束流集形式和以同步方式在每種情況交替導(dǎo)入一個(gè)束導(dǎo)引裝置(41，42)。
9.按照權(quán)利要求4-6中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于所述的分流裝置(24，24’)至少包含處于一個(gè)和相同壓力殼體內(nèi)的兩個(gè)加速器管(151，152)，該殼體內(nèi)以絕緣介質(zhì)(27)填充。
10.按照權(quán)利要求3-9中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于它至少包含兩個(gè)分別具有一個(gè)磁致偏裝置(51，52)和一個(gè)掃描器裝置(71，81，91，72，82，92)的束導(dǎo)引裝置(51，52)。
全文摘要
由一個(gè)電子加速器(1)產(chǎn)生兩個(gè)電子束流用于電纜(12)絕緣外皮的電子束交聯(lián)。上述電子束流通過各自的束導(dǎo)引裝置(41，42)從安排成90°的一個(gè)角度的兩側(cè)供給到電纜上。這種照射可以在電纜(12)的相同直徑面或區(qū)域以及用不引起電纜芯過熱的相同輻射劑量實(shí)現(xiàn)。進(jìn)行這種電子束交聯(lián)的裝置可以包含有一個(gè)電子束斷路器。
文檔編號H01B13/14GK1146822SQ96190109
公開日1997年4月2日 申請日期1996年2月15日 優(yōu)先權(quán)日1995年3月3日
發(fā)明者格哈德·吉倫滋 申請人:胡貝爾和茹納股份公司