[发明专利]交联或硫化伸长元件的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种交联或硫化伸长元件的方法，在所述方法中，在挤出步骤中用可交联的合成材料层覆盖导体元件，并且在挤出步骤之后实施交联反应，而且在所述方法中，在挤出步骤之前的预热步骤中，通过在导体元件内部感应产生将加热导体元件的涡电流来预热导体元件。本发明还涉及一种用于交联或硫化伸长元件的设备。

背景技术

本发明涉及用于感应加热用于制造电线和电缆的导电体的方法和设备。其针对提高制造电缆尤其是中高压能量电缆的电缆生产线的生产率，所述电缆具有绝缘结构，所述绝缘结构具有至少一层交联聚乙烯。

用于中高压的能量传输电缆的一种广泛应用的结构由导电体（铜或铝）构成，所述导电体由一层或若干层通常为聚乙烯的塑料材料绝缘。这种绝缘材料在本身已知的挤出处理中被施加到导体上。为了提供足够的机械强度和电气强度，对挤出的热塑性聚合物材料进行交联处理。

现有技术中已知且广泛应于本领域的一种交联方法是过氧化物交联处理。在这种众所周知的处理中，将过氧化物添加到热塑性材料中，这在温度效应的作用下将最终触发导致聚合物交联的化学反应。

硫化挤出生产线的原则性布置通常由放线设备（payoff）、计量绞盘（metering capstan）、导体预热器、具有挤出头的挤出机组（extrusion group）、后加热器、硫化管、冷却管、链轨或绞盘和收线设备（take-up）构成。这种挤出生产线的操作和其部件本身已知，并且不需要进一步讨论。注意的是，在其它生产线设置中，预热器可以放置在计量绞盘的上游。

在上述制造处理中，必须在这样的温度条件下将绝缘材料挤出到导体上，所述温度足够低，以避免在挤出设备中发生过早交联，因为这将导致绝缘材料产生缺陷。在挤出步骤之后，材料必须被加热到这样的温度，所述温度高到足以在尽可能最短的时间内开始并且完成化学反应。

在硫化管（即，包围位于挤出头下游的挤出的电缆的管）中进行交联反应，在所述硫化管内部，通过辐射和/或对流传热加热电缆。然而，绝缘材料中的热扩散较低，并且靠近导体元件的聚合物层将耗费最长的时间来升高温度并且经受化学反应。

用于改进这种加热/交联处理的现有技术已知的一种方法是在挤出步骤之前预热导体。通过在导体元件内部感应产生将加热导体元件的涡电流来获得这种预热。因此，热量从电缆内部传递到绝缘结构中，并且在更短的时间内完成加热/交联处理。已知这种感应加热元件并且其已投入使用较长时间。所述感应加热元件在挤出头上游用作预热器，并且在挤出头下游用作的后加热器，并且沿着硫化管布置。以上讨论的设备的示例能够是CH专利No.644 548。

然而，因为以下原因，已知设备限制了生产率方面的有益效果和预热量。在大多数能量电缆结构中，导体是股绞电线，所述股绞电线由多层金属丝构成。用于预热导体的预热器使用7-20kHz范围内的频率。由所述预热器产生的磁场的穿透到导体中的穿透深度受到限制。尤其在具有较大横截面积的导体中，所使用的预热器仅加热导体的股绞电线的最靠外的层。由于所述事实，最靠外的层的温度迅速升高，而导体芯部处的温度升高有一定的延迟。在预热器的出口处，最靠外的层和最靠内的层之间的温度相差一定量DT。差值DT取决于涡电流的强度以及导体暴露于电场的持续时间，即，预热器长度除以生产线速度。在预热器的下游，根据导体的尺寸和温差DT，导体的横截面上的温度能够在一定时间内基本均化为平均温度Tm。

如果温差DT变得足够大，则最靠外的层和内层之间的不同的热膨胀将导致层与层之间失去接触并且最终导致导体散开。结果，不仅热量不再被传递到导体的内层金属丝，而且塑料材料可能会进入到最靠外的金属丝之间。在极端情况下，热膨胀可能会使导体卡在挤出头的导线引导件中。

发明内容

由于以上事实，限制了能够施加到导体的预热速率，并且由此限制了所获得的导体温度。

以上讨论的问题是现有技术中所存在的问题。本发明的目的是获得一种方法和一种设备，通过所述方法和设备能够解决现有技术中所存在的问题。这将利用本发明来获得。本发明的方法的特征在于，通过逐渐升高导体元件的温度来实施预热步骤，使得在预热步骤结束时，导体元件的最靠外的区域和导体元件的内层之间的温差保持低于预定水平。本发明的设备的特征在于，实施预热的装置布置成逐渐升高导体元件的温度，使得在实施预热的装置的出口处，导体元件的最靠外的区域和导体元件的内层之间的温差保持低于预定水平。