专利名称：制造高压及超高压电缆的绝缘材料的方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明属于电缆制造技术领域，用于高压及超高压电缆的制造，其绝缘材料由一种交联聚合物，尤其是交联聚乙烯组成。
在借助地下铺设的电缆传输大的电功率方面，随着带有浸油纸绝缘材料的电缆发展到尽头，人们越来越多地致力于采用可挤压合成材料，如聚乙烯、交联聚乙烯和乙烯-丙烯-共聚物。近来，带有交联聚乙烯绝缘材料的电缆被用在110KV、220KV和380/400KV的电压级别中。绝缘材料的发展目标在于，在40年的使用期下，达到尽可能高的耐交流电压强度，以便能以尽可能小的绝缘材料壁厚工作；例如，在220KV下达到约20KV/mm时，则需要24mm的绝缘厚度。达到这一电值的先决条件是尽可能高的绝缘材料纯度，即将杂质尺寸限制在最大约50μm，绝缘材料的水份含量最大约为10至30ppm。这一低的水份含量可通过“干燥”交联得以保证，为实施这一措施，采用一种电加热管，其内径实际上与电缆芯线的外径相当。在交联管前直接设有一个挤压装置，该装置由一个带有各自的绝缘材料挤压机、内传导层材料挤压机及外传导层材料挤压机的挤压头组成。在该挤压装置前设有一个用来传送待绝缘的导线的装置。对绝缘材料中杂质尺寸的限制一方面通过化学原料生产厂的供货证书，而另一方面通过在加工这些所供应的聚合物粒料时采取的措施来保证。这些措施包括，采用用来去除送料系统中可能存在的微观杂质的风力选分器和磁力选分器以及在挤压机的挤压头前采用筛网组。这意味着，对于将聚合物粒料从供应商的容纳粒料的料包通过风力选分器和磁力选分器和一个或多个管段而到达挤压机进料漏斗的送料段应给予特别的注意。在此，所采取措施的有效性取决于为保持聚合物粒料清洁所采用的装置的结构(“etz”期刊，1980年，25册第1374页；“BrownBoveri技术”期刊，10-86，598-602页；“电学”期刊，1991年，11册，589-598页；“合成材料”期刊，1992年，12册，第1318页；“etz”期刊，1994年，22/23册，第1312页)。
以权利要求1前序部分的特征所述的方法和权利要求2前序部分的特征所述的设备为出发点，本发明的目的在于，提出一种高纯度聚合物粒料的加工方法及设备，使所生产的绝缘材料具有与所供应的聚合物粒料相同的纯度。
本发明的目的是这样实现的，使聚合物材料在从材料储存室到形成电缆绝缘材料的整个送料路段上借助一种控制空气纯净度的周围环境而受到屏蔽，以避免污物进入；聚合物料在送料区段的区域内基本上垂直从上向下被输送，并在此期间定量地输入该送料区段，在该区段中，聚合物料首先被送过风力选分器，然后被送过磁力选分器；聚合物粒料被偏心送入挤压机的进料漏斗，以便在更换挤压蜗杆时能在进料漏斗的排料口区域内封闭聚合物粒料的送料通道并打开第二个输送清洗粒料的送料通道。一种挤压装置适合于实施该措施，在该装置中，首先整个送料路段和挤压机设置在一个100000级的纯净室内；其中，真正的送料区段的进料区和挤压区还可设置成1000级的纯净室或纯净带，此外，在该装置中，真正送料区段的进料区、风力选分器、磁力选分器和管段彼此塔式重叠地设置在挤压机的进料漏斗上方，其中，在送料区段的进料口与风力选分器之间设有一个中间容器和一个设置在该中间容器之后的计量装置；磁力选分器具有多个相邻设置的、垂直对齐的筛分器件，它们各自由一个井道式壳套部分组成，其内上下呈间隔设有至少三个磁棒；进料漏斗具有一个偏心设置的聚合物粒料输送套管，一个中心设置、可轴向移动的清洗粒料进料管和一个中心设置、可轴向移动的用来封闭进料漏斗排料口的封闭栓塞。在挤压区纯净带可连接一个100000级的纯净室，挤压机蜗杆及挤压头的清洗装置位于该纯净室内。
本发明提出的措施确保了-聚合物粒料加工通道的有效屏蔽，以避免外来污物，-尽可能短的聚合物粒料输送通道与尽可能少的磨擦面并由此使送料通道壁的磨损尽可能小，-缓慢通过送料通道，由此聚合物粒料中的杂质既在风力选分器区域也在磁力选分器区域被有效分离，-聚合物粒料和清洗粒料的两个输送通道即使从一个转换成另一个时也相互隔离。
下面将参照
图1至图8所示的适合实施该新方法的挤压装置的实施例进一步说明实施该“干净的”送料通道有优点的措施，权利要求4至6中也涉及这些措施。附图中图1和图2为以平面布置图和侧视图形式的总体设备示意图，图3为送料通道原理图，图4示出真正的送料区段的进料区，图5和图6为磁力选分器的原理图，图7示出挤压机上的送料漏斗，图8示出送料漏斗的排料口区域。
图1示出一设备的平面布置图，为此后制造高压电缆，将利用该设备在一电导线上涂覆一种耐高压的聚合物绝缘材料。在此，电导线1借助一出料输送机3从一电缆盘2抽出并穿过一个加热电导线的装置4被输送到一挤压头5。该挤压头为一个所谓的三格层挤压头，借助它，一内导电层、真正的绝缘层和一外导电层被同时涂覆在电导线上。在此，挤压头5设有用来涂覆导电层的两个挤压机6和7及一个用来涂覆绝缘层的挤压机8。继该挤压头5之后，设有一个加热的交联管形式的水平交联区段9。
挤压区10和与之邻接的区域借助壁11和相应的盖板与周围环境密封隔离，以便在如此围成的该空间内借助一个通风设备(产生轻微超压)和相应的过滤器能确保100000级别的空气纯净度。(每立方英尺(约281)空气体积内最多700个粒径为5μm的自由飘浮微粒和最多100000个粒径为0.5μm的自由飘浮微粒)。参见图2，该与周围环境隔绝的区域还包括一个塔式空间13，它垂直设置在挤压机8上方。在由壁11围成的空间内部还有两个特别的区域，它们中的空气纯净度保持在1000的级别(每立方英尺(约281)空气体积内最多7个5μm颗粒；最多1000个0.5μm颗粒)。它们一个是空间15，其作用将在下面参照图4进一步说明，而另一个是位于挤压头周围的挤压区10。空间15与其余内部空间隔离，而挤压区10内通过采用同方向空气流(分层流动)确保一个洁净带。
由壁11围成的洁净空间除挤压区外还包括一个储存室12，由聚合物生产厂供应的用来制造电缆绝缘材料的聚合物粒料以料包20的形式存放在该储存室内。该料包在净化之后通过一个可密封关闭的壁被放置在一平台82上并从那里(见图2)借助一个起重装置21被运送到塔式空间13的上方平面上。
按照图2，塔式空间13分为多个垂直重叠的区域，即供料区14，送料区段的加料区15、净化区16和区域17，在该区内，来自净化区的聚合物粒料被送入挤压机8。图3中示意出了构成聚合物粒料的真正的送料区段的塔式区域。按照图3，利用起重机向上输送的料包20有一个底排出口。在该排料口区22连接有一个中间容器23，料包20被不断地倒空在该容器内。在中间容器23的底排料口处设有一个计量装置24，它由一个商业通用的振动送料机(如德国AEG公司生产的；专利DE257737/EP 0278725所介绍的)组成。借助该计量装置，聚合物粒料被输送到一个商业通用的风力选分器(如德国Augsburg，Alpine AG公司制造；专利US 1,861,248/DE 2608721(图1)/DE-U8008484所介绍的)，在该风力选分器内，聚合物粒料与空气流反向地向下降落。接下来，聚合物粒料缓慢流过磁力选分器26并由该磁力选分器的出口通过一个柔韧的管道27被输送到挤压机8的进料漏斗。
图4示出了送料区段的敏感进料区。料包20(它为一种带有一内薄膜袋的纸板容器)设置在一货板30上，该货板本身放置在一个杯式底座31上。料包20和杯31被包装在一软管薄膜84内。货板30和杯31设有一个中心排出口32，它能形成一个通向薄膜袋29的折叠软管部分的入口。杯31放置在一个中间货板33上，该货板设有一个可关闭的开口34，在开口34下方设有一个漏斗35，薄膜袋29的折叠软管部分的末端可镶嵌在该漏斗上。漏斗35通向一个球形阀36，该球形阀构成通向中间容器23的入口。在漏斗35的区域内设有一个抽吸件，以便在未接通薄膜袋29时避免污物在漏斗区域内沉积。当料包20被倒空时，球形阀36在薄膜袋29的软管部分脱离漏斗35之前首先关闭。
中间容器23的底部末端以漏斗形式过渡到一个联通接管37内，如图3所示，计量装置24连同后置的风力选分器25一起连接在该接管上。
图5以示意图形式示出磁力选分器26的内部构造。在一壳体内部设有三个彼此阶联的筛选器件38。每个筛选器件由两个导流板39和40组成，在它们中间构成一个下落井道。在每个下落井道之中彼此呈间隔设有三个磁棒(与德国专利DE3218791(A)中图2相似，交替设置永久磁铁和磁极圆盘)，其中，导流板39和40在每个磁条41处形成一个直通室42。由此，在每个磁棒上方构成一个隧道式加料漏斗43及44。磁棒直径和下落井道宽度彼此这样确定，即磁棒及包围它的刮削套筒在外径上大于每个下落井道的缝隙宽度。
为能确保在清洗磁棒时没有杂质进入磁力选分器，按照图6，设有单侧封闭的外套45，它们可各自被推套到一个磁棒上，以相对于磁力选分器内腔形成密封隔绝。此后，每个磁棒41′可从磁力选分器中被抽出，其上所粘附的颗粒可被清洗掉。
聚合物粒料从磁力选分器26通过柔韧管段27(图3)到达图7所示的挤压机8的进料漏斗28。
进料漏斗28密封地嵌入挤压机8的进料口85内并由漏斗式部分46、一个盖板47、一个偏心设置的聚合物粒料输送管套48、排料管套49和一个中心设置的、可轴向移动的清洗粒料进料管50组成。可移动的进料管50借助一个波纹管52与盖板47密封。进料管50设有一个活塞驱动装置51，利用它，进料管50能被这样向下移动，以使它的底部末端伸入连接管套49内。按照图8，在进料管50的底端设有一个密封件53，它由一个外封闭部件56和一个内封闭部件57组成。外封闭部件56固定在进料管50的底端，而与之同圆心设置的内封闭部件57固定在一个活塞杆55的末端上。它们能借助一个驱动装置54沿进料管轴向移动。以这种方式，封闭元件57可上行至越过进料管50的进料口55′，以便能通过进料管50输送清洗粒料。封闭部件56和57的朝向挤压机8的内腔的表面与挤压汽缸内壁的轮廓适配。
借助上述设备确保了聚合物粒料在从料包21上的底排料口32到挤压机8的挤压头5的送料区段的区域内受到保护，以避免进入杂质，并且，由高纯颗料组成的聚合物粒料中可能存在的杂质颗粒被清除。
权利要求
1.一种用交联聚合物制造高压及超高压电缆绝缘材料的方法，其中，一个规定初始质量的聚合物粒料的大料包用其排料孔接在将粒料输送到挤压机的送料区段上，在该方法中，聚合物粒料在通过通往挤压机的送料区段时借助一个风力选分器和一个磁力选分器被清除杂质颗粒并通过一个进料漏斗被送入挤压机，在该方法中，在挤压机内借助蜗杆被挤压处理并添加了交联剂的聚合物在挤压机的挤压头前被挤过一组合筛并在挤压头内形成电缆绝缘材料并接着被交联，其特征在于，聚合物料在从供应的料包(20)的储存室(12)到形成电缆绝缘材料的整个送料路段上借助可控制空气纯净度的周围环境被屏蔽，以防止污物进入，聚合物料在送料区段的区域内基本上垂直，从上向下被输送并同时被定量地输入该送料区段，其中，聚合物粒料先被送过风力选分器(25)，然后被送过磁力选分器(26)，聚合物粒料被偏心地送到挤压机的进料漏斗(28)，以便在更换挤压机蜗杆时能在进料漏斗的排料区域内阻止聚合物粒料输送到通道并能打开输送清洗粒料的输送通道。
2.一种用于实施如权利要求1所述方法的设备，它由一个带有一个用来挤压可交联的聚合物混合料的挤压机(8)的挤压装置组成，其中，在该挤压装置前接有一个用来输送电导线的装置(1)，并且其后接有一个使挤压聚合物交联和用于卷绕由交联聚合物包覆的导线的装置(9)，在此，挤压机的进料口设有一个输送待挤压的聚合物粒料的送料通道，而该送料通道具有一个聚合物粒料料包(20)的储存区(12)、一个输送料包到真正的送料区段进料口(32)的输送装置(21)和缓慢流动聚合物粒料的真正的送料区段，其中，在该送料区段中设有一个风力选分器(25)、一个磁力选分器(26)和一个将聚合物粒料输送到挤压机的进料漏斗(28)的管段(27)，其特征在于，总的送料路段和挤压装置设置在一个100000级的纯净室(10、12、14、15、16、17)内，真正的送料区段的进料区(15)、风力选分器(25)、磁力选分器(26)和管段(27)彼此塔式重叠地设置在挤压机(8)的进料漏斗(28)上方，其中，在真正的送料区段的进料口与风力选分器之间设有一个中间容器(23)和一个置于该中间容器之后的计量装置(24)，磁力选分器(26)具有多个相邻设置的、垂直对齐的筛分器件(38)，它们各自由一个井道式壳体部分(39、40)组成，其内部彼此上下呈间隔设置有至少三个磁棒(41)，进料漏斗(28)具有一个偏心设置的聚合物粒料输送管套(48)，一个中心设置、可轴向移动的清洗粒料进料管(50)和一个中心设置、可轴向移动的封闭栓塞(53)，该栓塞用来封闭进料漏斗的排料口。
3.按照权利要求2所述的设备，其特征在于，所述真正的送料区段的进料区(15)和挤压区(10)进一步分别设置成1000级的纯净室及纯净带。
4.按照权利要求2所述的设备，其特征在于，所述计量装置(24)由一个振动式给料机组成。
5.按照权利要求2所述的设备，其特征在于，所述磁力选分器(26)的每个井道式壳体部分在各磁棒(41)上方构成一个带有隧道式装料漏斗(43、44)的下落井道(39、40)，并在各磁棒区域构成一个包围磁棒(41)的聚合物粒料直通室(42)，其中，用来包围由永久磁铁和极盘组成的磁棒的刮削套筒的外径(D)大于下落井道的缝隙宽度(S)。
6.按照权利要求2所述的设备，其特征在于，所述封闭栓塞(53)由两个同心设置的封闭部件(56、57)组成，它们中的外侧的部件设在进料管(50)的底端，而其内侧的部件设有进料管的内部，并且可与之分离地轴向移动，该封闭栓塞(53)的外形按照在进料口(85)区域内的蜗杆壳体壁的外形来仿制。
全文摘要
一种制造高压及超高压电缆绝缘材料的方法及实施该方法的设备,在将高纯度聚合物粒料加工成用于高压及超高压电缆的交联绝缘材料时,聚合物粒料被屏蔽,以避免污物从外界进入,且基本上垂直从上(22)向下(8)被输送,而此期间,当材料定量流过时,其杂质被清除(25、26)。聚合物粒料被这样输送给挤压机(8),使在挤压机蜗杆附近的送料通道可被阻塞(28),而附加的、输送清洗粒料的送料通道可被打开。
文档编号B29C47/02GK1187900SQ96194834
公开日1998年7月15日 申请日期1996年6月10日 优先权日1995年6月21日
发明者乌尔里克·特里布斯奇, 罗伯特·韦南德, 马丁·盖特雷恩, 奥托·胡思, 哈拉尔德·本德, 彼得·芬克, 克劳斯·海辛格 申请人:西门子公司