用于交聯(lián)或硫化細(xì)長(zhǎng)元件的方法和裝置的制造方法
【專(zhuān)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，該方法包括擠出步驟(2)和交聯(lián)步驟(3)，在擠出步驟中，導(dǎo)體元件由可交聯(lián)的合成材料涂覆，在交聯(lián)步驟(3)中，在擠出步驟之后進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)。首先通過(guò)以550攝氏度或更高的溫度、在第一加熱區(qū)(圖3a)加熱已涂覆的導(dǎo)體元件而進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)。第一加熱區(qū)(3a)位于所述擠出步驟(2)的下游。在第一加熱區(qū)(3a)之后，通過(guò)以200－300攝氏度的溫度、在第二加熱區(qū)(3b)中加熱已涂覆的導(dǎo)體元件而進(jìn)一步進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)。
【專(zhuān)利說(shuō)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，該方法包括擠出步驟和交聯(lián)步驟，在擠出步驟中，導(dǎo)體元件由可交聯(lián)的合成材料的層涂覆，在交聯(lián)步驟中，在擠出步驟之后進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)。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)】
[0002]本發(fā)明涉及用于制造電力電纜(尤其是高壓和超高壓電纜(MV、HV和EHV電纜))的過(guò)程中使用的方法和裝置。這些電纜主要在連續(xù)硫化生產(chǎn)線(xiàn)(CV生產(chǎn)線(xiàn))中進(jìn)行塑料絕緣和交聯(lián)。上面討論的連續(xù)硫化生產(chǎn)線(xiàn)可以是干燥固化接觸網(wǎng)CV生產(chǎn)線(xiàn)(CCV生產(chǎn)線(xiàn))或豎直連續(xù)硫化生產(chǎn)線(xiàn)(VCV生產(chǎn)線(xiàn))。
[0003]電纜的芯由導(dǎo)體元件(鋁或銅，35至3500平方毫米)和三個(gè)絕緣層(內(nèi)部半導(dǎo)體0.5至2毫米、絕緣體3.5至35毫米和外部半導(dǎo)體0.5至2毫米)。
[0004]電纜的固化是在加壓管(CV管)在約10巴的壓力下實(shí)現(xiàn)的，該加壓管具有200至300毫米的內(nèi)徑和100至200米的長(zhǎng)度。在氮?dú)夥罩?、在CV管的第一部分中發(fā)生層的交聯(lián)。為了激活交聯(lián)化學(xué)反應(yīng)，絕緣層被加熱到升高的溫度(200至300°C)。該升高的溫度還產(chǎn)生熱膨脹。
[0005]上面所討論的事項(xiàng)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是公知的，并且因此在此沒(méi)有詳細(xì)描述連續(xù)硫化生產(chǎn)線(xiàn)的操作或/和構(gòu)造。作為涉及連續(xù)硫化生產(chǎn)線(xiàn)技術(shù)的現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的一個(gè)示例，可提及EP 2574439A1。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題涉及芯圓度或?qū)嶋H上缺乏芯圓度。換言之，使用現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)時(shí)的結(jié)果即電纜的橫截面并不總是完全圓形的而是例如為卵形的或一些其它形式。
[0007]缺乏芯圓度可以大致分類(lèi)為以下類(lèi)別，即:
[0008]-絕緣層接縫附近扁平
[0009]-大致卵形
[0010]-下垂(在CCV生產(chǎn)線(xiàn)中)
[0011 ]-由于流量分配器而導(dǎo)致的不規(guī)則形狀
[0012]前三個(gè)類(lèi)別是最重要的類(lèi)別。在垂直硫化生產(chǎn)線(xiàn)中下垂顯然不是問(wèn)題。絕緣層的流動(dòng)分布足夠好而不會(huì)造成任何可測(cè)量的圓度誤差。因此，在交聯(lián)階段期間形成扁平和卵形兩者。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明的目的是消除現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題。這通過(guò)本發(fā)明來(lái)獲得。本發(fā)明的方法的特征在于，首先通過(guò)以550攝氏度或更高的溫度、在第一加熱區(qū)中加熱已涂覆的導(dǎo)體元件而進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，第一加熱區(qū)位于所述擠出步驟的下游，在第一加熱區(qū)之后，通過(guò)以200 — 300攝氏度的溫度、在第二加熱區(qū)中加熱已涂覆的導(dǎo)體元件而進(jìn)一步進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)。本發(fā)明的裝置的特征在于，首先通過(guò)以550攝氏度或更高的溫度、在第一加熱區(qū)中加熱已涂覆的導(dǎo)體元件而進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，第一加熱區(qū)位于所述擠出步驟的下游，在第一加熱區(qū)之后，通過(guò)以200 — 300攝氏度的溫度、在第二加熱區(qū)中加熱已涂覆的導(dǎo)體元件而進(jìn)一步進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)。
[0014]本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，它解決了上面討論的現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題。
【附圖說(shuō)明】
[0015]下面將參照附圖來(lái)更加詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中
[0016]圖1示出一種豎直連續(xù)硫化生產(chǎn)線(xiàn)的原理布局圖，
[0017]圖2顯示了相比于現(xiàn)有技術(shù)的固化，本發(fā)明的固化對(duì)扁平(接縫深度)的影響，
[0018]圖3顯示了相比于現(xiàn)有技術(shù)的固化，本發(fā)明的固化對(duì)卵形的影響，
[0019]圖4示出了由本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)獲得的交聯(lián)滲透深度，
[0020]圖5示出了本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)的加熱區(qū)輪廓，以及
[0021]圖6示出了在電纜的橫截面中看到的交聯(lián)過(guò)程中的膨脹情況。
【具體實(shí)施方式】
[0022]通過(guò)使用豎直連續(xù)硫化生產(chǎn)線(xiàn)作為一個(gè)示例來(lái)描述本發(fā)明。圖1示出了硫化生產(chǎn)線(xiàn)的原理布局圖，特別是豎直連續(xù)硫化生產(chǎn)線(xiàn)(VCV生產(chǎn)線(xiàn))的原理布局圖。所示出的生產(chǎn)線(xiàn)包括供給部1、擠出頭裝置2、硫化管3、冷卻管4和收取部5。導(dǎo)體通過(guò)生產(chǎn)線(xiàn)從供給部I引導(dǎo)到收取部5。圖1僅示出生產(chǎn)線(xiàn)的最基本的元件。在看圖1時(shí)，本領(lǐng)域技術(shù)人員立即意識(shí)到該生產(chǎn)線(xiàn)還可以包括另外的元件，即，用于導(dǎo)體元件的預(yù)加熱器、后加熱器和計(jì)量絞盤(pán)(capstans)或計(jì)量履帶(caterpillars)等。由于之前所述的操作和圖1中所示的生產(chǎn)線(xiàn)的結(jié)構(gòu)對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是公知，因此，在此沒(méi)有詳細(xì)描述所述事項(xiàng)。這些事項(xiàng)在現(xiàn)有技術(shù)中已有廣泛描述，例如在之前涉及的EP 2574439中有描述。
[0023]在VCV生產(chǎn)線(xiàn)中，包圍電纜的結(jié)構(gòu)是徑向?qū)ΨQ(chēng)的，因此，在各層本身中(尤其是在絕緣層中)找到了導(dǎo)致圓度誤差的不對(duì)稱(chēng)現(xiàn)象。不對(duì)稱(chēng)效應(yīng)是下述的組合
[0024]-不對(duì)稱(chēng)溫度
[0025]-接縫的機(jī)械性弱點(diǎn)
[0026]-分子取向
[0027]-機(jī)械應(yīng)力
[0028]-不均勻性
[0029]這些效應(yīng)沒(méi)有一個(gè)足夠強(qiáng)以在電纜僅僅被冷卻而未經(jīng)交聯(lián)的情況下引起圓度誤差。圓度誤差源自在交聯(lián)期間芯熱膨脹時(shí)引發(fā)的內(nèi)力和位移(徑向和切向)。熱膨脹增大導(dǎo)致圓度誤差增大。接縫區(qū)的機(jī)械性弱點(diǎn)(相比于塑料層的其余部分，分子纏結(jié)少)引起扁平區(qū)(即，厚度減小)。卵形和其它的不對(duì)稱(chēng)效應(yīng)之間的關(guān)系不太明顯。
[0030]本發(fā)明的想法是使用短固化第一加熱區(qū)3a以異常高的溫度使得表面層交聯(lián)達(dá)到芯的某一滲透深度?？梢允褂眯g(shù)語(yǔ)“脈沖固化”很好地描述本發(fā)明。在一個(gè)全尺寸的CV生產(chǎn)線(xiàn)中，該特定的第一加熱區(qū)3a將位于十字頭或擠出裝置2的右側(cè)下游(例如十字頭或擠出裝置2的恰好后面)，該第一加熱區(qū)具有0.5-4米的長(zhǎng)度，設(shè)定溫度為550攝氏度或更高。在所述第一加熱區(qū)3a之后，通過(guò)以200-300攝氏度的較低溫度在第二加熱區(qū)3b中加熱所述芯來(lái)繼續(xù)進(jìn)行固化過(guò)程。
[0031]根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)工藝裝置的狀態(tài)，電纜表面溫度不應(yīng)該超過(guò)300攝氏度。這一限制不適用于脈沖固化，因?yàn)楸砻娴臒峤到馐潜┞稌r(shí)間和溫度兩者的函數(shù);對(duì)于EEA(乙烯丙烯酸乙酯)和EBA(乙烯丙烯酸丁酯)基的半導(dǎo)體材料，高得多的溫度是可接受的。
[0032]由脈沖固化早期誘導(dǎo)的交聯(lián)使得接縫區(qū)的表面加強(qiáng)，在該處，熱膨脹的影響最強(qiáng)(圖2)。它還固定了原始的圓形(圖3)。在熱膨脹之前、在恰好交聯(lián)階段開(kāi)始時(shí)施加脈沖固化是至關(guān)重要的。
[0033]滲透深度定義為從外表面在交聯(lián)程度超過(guò)80%情況下的距離。圖4針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)有技術(shù)方法d (η)的滲透深度和脈沖固化d (s)的滲透深度將所計(jì)算的沿CV管的滲透深度進(jìn)行比較。
[0034]對(duì)圖2和圖3所示的相同的電纜進(jìn)行計(jì)算。(鋁導(dǎo)體Dc = 50.0毫米，外徑0。= 98.0毫米)。顯然脈沖固化導(dǎo)致交聯(lián)材料的大部分層早期對(duì)絕緣外側(cè)賦予強(qiáng)度，以承受與熱膨脹相關(guān)的應(yīng)力。作為一個(gè)示例，在開(kāi)始形成顯著膨脹的7毫米的長(zhǎng)度處，滲透深度幾乎是雙倍。
[0035]總層厚度(所有三個(gè)層)的計(jì)算的熱膨脹量對(duì)于脈沖固化為2.2%，對(duì)于正常固化為2.6%。在圖5示出了相應(yīng)的加熱輪廓，其示出了脈沖加熱的加熱區(qū)輪廓Tz(S)和正常固化的加熱區(qū)輪廓Tz(n)。
[0036]圖5還示出如何在第一加熱區(qū)3a之后在第二加熱區(qū)3b中以較低的溫度進(jìn)行加熱。在這個(gè)示例中，使用用于將擠出頭連接到CV管的短的無(wú)源中性“電纜套管”8。電纜套管的長(zhǎng)度可以例如是2.5米。
[0037]在豎直連續(xù)硫化生產(chǎn)線(xiàn)中，第一加熱區(qū)3a可以位于電纜套管8的上游或下游。圖1示出了第一加熱區(qū)的上游位置，即第一加熱區(qū)3a在從芯6的移動(dòng)方向上看時(shí)位于電纜套管5之前。在下游位置中，第一加熱區(qū)3a在從芯6的移動(dòng)方向上看時(shí)位于電纜套管之后。在該位置處，在熱膨脹變得顯著之前交聯(lián)所擠出的表面層。在接觸網(wǎng)硫化生產(chǎn)線(xiàn)中，情況因下垂而不同。由于所述原因，在接觸網(wǎng)硫化生產(chǎn)線(xiàn)中，第一加熱區(qū)3a必須放成盡可能靠近擠出頭2，即，在電纜套管8的上游。
[0038]本發(fā)明(S卩，脈沖固化)提高圓度且降低扁平性的原因隨后可通過(guò)觀(guān)察圖6所示的電纜的橫截面而描述如下。在圖6中，導(dǎo)體用附圖標(biāo)記6示出，半導(dǎo)體絕緣材料用附圖標(biāo)記7示出。
[0039]扁平的起源是外部的半導(dǎo)體絕緣材料的切向位移。接縫(焊接線(xiàn))相比于絕緣/半導(dǎo)體的其余部分熔化強(qiáng)度弱。正常地，當(dāng)內(nèi)部部件正在膨脹(參照?qǐng)D6，碰撞a)時(shí)，周長(zhǎng)增大。因?yàn)榻涌p區(qū)較弱，它沿著切向(圖6，拉伸b)延伸并且變得更薄(圖5，變薄C)。所描述的機(jī)理首先發(fā)生在表面附近，然后滲透并且朝向?qū)w減弱。
[0040]在脈沖固化的情況下，在顯著熱膨脹之前的圓周快速交聯(lián)加強(qiáng)了接縫區(qū)而且顯著降低了扁平度。
[0041]已經(jīng)通過(guò)使用附圖中所示的實(shí)施例來(lái)描述本發(fā)明。但是，所示出的實(shí)施例決不用于限制本發(fā)明，而是本發(fā)明可以在權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)完全自由地改變。所示的實(shí)施例涉及一種豎直連續(xù)硫化生產(chǎn)線(xiàn)(VCV生產(chǎn)線(xiàn))。然而，本發(fā)明并不局限于VCV生產(chǎn)線(xiàn)，而是本發(fā)明還能夠很好地與連續(xù)接觸網(wǎng)CV生產(chǎn)線(xiàn)(CCV生產(chǎn)線(xiàn))等聯(lián)合使用。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.用于交聯(lián)或硫化細(xì)長(zhǎng)元件的方法，所述方法包括擠出步驟(2)和交聯(lián)步驟(3)，在擠出步驟中，導(dǎo)體元件由可交聯(lián)的合成材料的層涂覆，在交聯(lián)步驟中，在擠出步驟之后進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)， 其特征在于，首先通過(guò)以550攝氏度或更高的溫度、在第一加熱區(qū)中加熱已涂覆的導(dǎo)體元件而進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，第一加熱區(qū)(3a)位于所述擠出步驟(2)的下游，在第一加熱區(qū)(3a)之后，通過(guò)以200 — 300攝氏度的溫度、在第二加熱區(qū)(3b)中加熱已涂覆的導(dǎo)體元件而進(jìn)一步進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)。2.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于，在將擠出步驟(2)連接到第二加熱區(qū)(3b)的無(wú)源電纜套管(8)的上游進(jìn)行在第一加熱區(qū)(3a)中的加熱。3.如權(quán)利要求1中，其特征在于，在將擠出步驟(2)連接到第二加熱區(qū)(3b)的無(wú)源電纜套管(8)的下游進(jìn)行在第一加熱區(qū)(3a)中的加熱。4.如權(quán)利要求1-2中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，第一加熱區(qū)(3a)的長(zhǎng)度為0.5-4米。5.如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在豎直連續(xù)硫化生產(chǎn)線(xiàn)(VCV生產(chǎn)線(xiàn))中進(jìn)行所述方法。6.如權(quán)利要求1，2或4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在接觸網(wǎng)連續(xù)硫化生產(chǎn)線(xiàn)(CCV生產(chǎn)線(xiàn))中進(jìn)行所述方法。7.用于交聯(lián)或硫化細(xì)長(zhǎng)元件的裝置，在所述裝置中，導(dǎo)體元件通過(guò)使用擠出頭(2)而由可交聯(lián)的合成材料的層涂覆，在擠出頭之后、在硫化管(3)中進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)， 其特征在于，首先通過(guò)以550攝氏度或更高的溫度、在第一加熱區(qū)(3a)中加熱已涂覆的導(dǎo)體元件進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，第一加熱區(qū)(3a)位于擠出頭(2)的下游，在第一加熱區(qū)(3a)之后，通過(guò)以200 — 300攝氏度的溫度、在第二加熱區(qū)(3b)中加熱已涂覆的導(dǎo)體元件而進(jìn)一步進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)。8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，第一加熱區(qū)(3a)位于擠出頭(2)與無(wú)源電纜套管(2)之間，所述無(wú)源電纜套管將擠出頭(2)連接到硫化管(3)。9.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，第一加熱區(qū)(3a)位于無(wú)源電纜套管(8)與硫化管(3)的第二硫化區(qū)(3b)之間，所述無(wú)源電纜套管將擠出頭(2)連接到硫化管(3)。10.如權(quán)利要求7-9中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，第一加熱區(qū)(3a)的長(zhǎng)度為0.5-4米。11.如權(quán)利要求7-10中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述裝置是連續(xù)硫化生產(chǎn)線(xiàn)(VCV生產(chǎn)線(xiàn))的一部分。12.如權(quán)利要求7、8或10所述的裝置，其特征在于，所述裝置是接觸網(wǎng)連續(xù)硫化生產(chǎn)線(xiàn)(CCV生產(chǎn)線(xiàn))的一部分。
【文檔編號(hào)】H01B13/14GK105895271SQ201610087681
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年2月17日
【發(fā)明人】P·霍塔里
【申請(qǐng)人】梅勒菲爾股份有限公司