用于交聯(lián)或硫化細(xì)長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)元件的方法和裝置。細(xì)長(zhǎng)元件在實(shí)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(duì)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(gè)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(shí)現(xiàn)。這些感應(yīng)加熱元件已經(jīng)是已知的并且用了很長(zhǎng)時(shí)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(shí)，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(shí)例:專利CH644548、專利EP1839319B1和專利申請(qǐng)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(qǐng)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(duì)于這些電纜，絕緣體厚度相對(duì)于導(dǎo)體尺寸較小，絕緣材料即使在被加熱升溫時(shí)也沒有趨于在重力作用下圍繞芯部流動(dòng)的明顯趨勢(shì)。
[0015]然而，對(duì)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(shí)間長(zhǎng)。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(duì)低的加熱曲線，這意味著實(shí)際上較低的線速。
[0017]因?yàn)檫@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(shí)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(shí)，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(shí)，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(xiàng)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(shí)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(shí)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(shí)沒有利用本發(fā)明情況下的電纜溫度和交聯(lián)的實(shí)例。
[0027]圖6示出了在線速是1.72m/min時(shí)利用本發(fā)明情況下的圖5的實(shí)例。
[0028]圖7示出了在線速是1.72m/min時(shí)沒有利用本發(fā)明情況下的圖5的實(shí)例。
[0029]圖8a示出了在線速是1.72m/min時(shí)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(duì)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(shí)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(duì)比的在絕緣體之后20米處的情況。
【具體實(shí)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(jì)量絞盤或者計(jì)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(duì)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(xiàng)，例如，預(yù)加熱器3可放置在計(jì)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?yàn)檫@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(shí)間內(nèi)啟動(dòng)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(zhǎng)的時(shí)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(shí)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(duì)于具有相對(duì)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(shí)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(shí)，本領(lǐng)域技術(shù)人員無(wú)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(shí)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(shí)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(shí)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(gè)不同導(dǎo)體并且存在于所述兩個(gè)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(xiàng)。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(shì)，喪失絕緣體的對(duì)中性和圓度。該下沉趨勢(shì)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(xiàng)在圖4中用數(shù)據(jù)示出。圖4的計(jì)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(gè)實(shí)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(shí)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(shí)例。
[0052]實(shí)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(shí)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(shí)施例描述了本發(fā)明。所示出的實(shí)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(gè)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?？赡茉跀D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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(hào)】B29C35/02GK103909638SQ201410009716
【公開日】2014年7月9日 申請(qǐng)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(qǐng)人:梅勒菲爾股份有限公司