Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Füllen der Hohlräume eines Mehrleiterkabels mit einer wasserabstossenden Füllmasse, dadurch gekennzeichnet, dass manche Kabel mit ungefüllten Hohlräume durch eine Kammer einer Füllvorrichtung mit einer Eintrittsöffnung und einer Austrittsöffnung führt, dass man die Füllmasse in fliessfähigem Zustand unter einem solchen Druck dem Innenraum dieser Kammer zuführt, dass die Füllmasse in die Hohlräume eindringt, wobei man den Druck der Füllmasse in der Kammer automatisch aufrecht hält, und die Eintrittsöffnung und die Austrittsöffnung der Kammer bei einem Betriebsunterbruch, bei dem das Kabel nicht bewegt wird, derart dicht hält, dass keine Füllmasse aus der Kammer fliesst, und dass man überschüssige Füllmasse von der Oberfläche des aus der Kammer austretenden Kabels entfernt.
Seit einigen Jahren besteht grosses Interesse daran, mit Kunststoff isolierte Fernmeldekabel wasserdicht zu machen, um ein Eindringen von Feuchtigkeit in das Kabel, das bis zu 47% Hohlraum aufweisen kann, und die sich daraus ergebenden Instabilitätseffekte auf die elektrischen Kennlinien des Kabels zu vermeiden. Eine wirtschaftliche Lösung dieses Problems wurde in einigen Veröffentlichungen bechrieben; dabei handelt es sich um Füllen der Hohlräume eines Kabels mit Vaseline oder einer Vaselinemischung. Wenn dann eine Leckstelle im Kabelmantel auftritt, verhindert die Kabelfüllung das Eindringen von Wasser.
Die in den genannten Veröffentlichungen beschriebenen Verfahren zum Füllen von Kabeln fallen in zwei Kategorien: Füllen mit flüssigem Füllstoff und Füllen mit festem Füllstoff.
Bezüglich des Füllens mit festem Füllstoff sind die bisherigen Verfahren mit Nachteilen behaftet. Die feste Vaseline wird nicht dosiert in das Kabel gefüllt, sondern einfach in einen Behälter gepumpt, durch den das Kabel während des Verlitzens gezogen wird. Überschüssige Vaseline wird dann beiseitegeschoben und muss gesammelt und in einen zentralen Speicherbehälter rückgeführt werden. Ein weiterer Nachteil des Füllens mit festem Füllstoff ist, dass bei sehr hoher Viskosität des Füllstoffes der Füllvorgang nahezu unmöglich gemacht wird, wenn es sich um Kabel mit Durchmessern von mehr als 1,25 cm handelt.
Das Füllen mit flüssigem Füllstoff ist bezüglich der verwendeten Mengen etwas besser zu regeln. Auch sind eine relativ einfache Lagerhaltung und ein einfaches Rückführsystem für den Füllstoff möglich; der Hauptnachteil betrifft hier die hohen Temperaturen, auf denen die Verbindung gehalten werden muss, um flüssig zu bleiben, sowie deren Effekt auf die isolierten Leiter und die mit dem heissen flüssigen Stoff zusammenhängenden Sicherheitsrisiken; auch wird ein Teil des flüssigen Füllstoffes durch Verspritzen beim Füllen vergeudet.
Ein weiterer Nachteil betrifft die Verfestigung und die Wärmeschwindung, die sich im Zusammenhang mit der Temperatur änderung aus dem flüssigen Zustand zu Raumtemperatur ergeben. Wenn beispielsweise die Vaselineverbindung bei 115 C in flüssigem Zustand aufgebracht wird, findet eine etwa 10% betragende Schwindung statt aufgrund der Verfestigung der Verbindung sowie weitere 3-4 % Wärmeschwindung bei Abkühlen der Verbindung auf Raumtemperatur, so dass das Kabel schliesslich nicht vollständig, sondern nur bis zu etwa 85% gefüllt ist. Ausserdem ist es möglich, dass das mit flüssigem Füllstoff gefüllte Kabel für Stunden eine erhöhte Temperatur hat, während die grosse Vaselinemenge, die darauf aufgebracht ist, auf Raumtemperatur abkühlt.
Es hat sich gezeigt, dass ein Halten des Kabels auf einer so hohen Temperatur ein Anschwellen der Kunststoffisolation bewirkt und eine schlechte Verbindung zwischen dem Kunststoff und dem Kabelleiter zur Folge hat.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens und einer Einrichtung, wobei Kabel mit dosierten Mengen von Vaselineverbindungen imprägnierbar sind, und wobei die Verbindungen zwar fest sind, jedoch weich genug, um unter mässigem Druck in die Zwischenräume zwischen den Kabelleitern einzudringen.
Ein Vorteil bei der Erfindung ist, dass sie bei bereits verlitzten Fernmeldekabeln Anwendung finden kann. Der Füllstoff wird in einer Füllvorrichtung in die Zwischenräume zwischen den Kabelleitern eingebracht, die ein Teil der Dosiereinrichtung ist und durch die das verlitzte Kabel geführt wird. Ein weiterer Vorteil, der wesentlich zur Vereinfachung der Einrichtung beiträgt, ist, dass das Kabel selbst als Treibmittel für die Füllmasse in der Füllvorrichtung wirken kann.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Darstellung des ersten Schrittes bei einem absatzweise durchgeführten Verfahren, wobei die wasserabstossende Verbindung so behandelt wird, dass ihr Tropfpunkt bei einer höheren Temperatur liegt,
Fig. 2 eine Darstellung des zweiten Verfahrensschrittes, bei dem die Verbindung in der erfindungsgemässen Füllvorrichtung auf ein Kabel aufgebracht wird,
Fig. 3 eine Darstellung einer kontinuierlich arbeitenden Kabelfüllvorrichtung sowie sich daran anschliessende Arbeitsgänge zur Herstellung eines fertigen Kabels,
Fig. 4 einen stark vergrösserten Teilschnitt durch die Füllvorrichtung und
Fig. 5 einen stark vergrösserten Schnitt entlang der Schnittlinie 5-5 von Fig. 3.
Um das Eindringen von Wasser in Mehrleiter-Fernmeldekabel zu verhindern, ist es bisher üblich, die Zwischenräume solcher Kabel mit Vaseline zu füllen. Vaseline eignet sich auch zur Verwendung in den Vereinigten Staaten mit Ausnahme einiger Südstaaten, in denen die Temperaturen, denen Fernmeldekabel ausgesetzt sind, manchmal so stark ansteigen, dass sich die Vaseline so erweicht, dass sie aus dem Kabel heraustropft, wenn das Kabel eine Leckstelle hat. Daher ist Vaseline als wasserabstossendes Mittel für Fernmeldekabel in Gegenden mit warmem Klima ungeeignet.
Verbindungen mit Vaseline als Grundstoff und mit einem Kunststoff wie Polyäthylen können mit höheren Tropftemperaturen hergestellt werden. Die Erfindung kann mit Vaseline durchgeführt werden, aber die gemäss der Erfindung bevorzugt benutzte wasserabstossende Masse ist ein Erzeugnis der Western Electric Company, das als Füllstoff unter der Bezeichnung PE-PJ (Wz) vertrieben wird. Dieser Füllstoff ist eine Mischung von 85% Vaseline und 15% Polyäthylen mit niedrigem Molekulargewicht.
Diese Masse wird in Fässern geliefert und tropft stark bei 60 C. Dadurch ist sie in dem Zustand, in dem sie aus den Fässern kommt, für die Zwecke der Erfindung nicht geeignet.
Wenn jedoch eine Homogenisierung der Masse durch Schmelzen oberhalb ihrer Verflüssigungstemperatur durchgeführt und die Masse anschliessend schnell auf Raumtemperatur abgekühlt wird, erfährt sie eine Änderung ihrer Eigenschaften, wodurch ihre Tropftemperatur auf über 80" C angehoben wird.
Diese Temperatur von 80 C ist hoch genug, um ein mit dieser Masse gefülltes Fernmeldekabel zur Verwendung in den Südstaaten der Vereinigten Staaten oder anderen Gegenden mit ähnlichen klimatischen Bedingungen geeignet zu machen.
Fig. 1 veranschaulicht die Behandlung des Füllstoffes PE-PJ, zum Anheben von dessen Tropftemperatur. Die Masse 12 wird in einem Vorratsbehälter 14 erwärmt und dann von einer Pumpe 18 durch eine Leitung 16 zu einem Wärmeaustauscher 20 gepumpt.
Im Wärmeaustauscher 20 wird die Masse schnell durch ihren Verfestigungs-Temperaturbereich abgekühlt und dann aus dem Wärmeaustauscher in Fässer 22 abgegeben, in denen sie bis zum Gebrauch aufbewahrt wird. Wenn die Masse in einem kontinuierlichen Verfahren verwendet werden soll, kann der Wärmeaustauscher unmittelbar mit der Imprägniervorrichtung für das Kabel verbunden sein, wie noch in Verbindung mit Fig.
3 erläutert wird.
Gemäss Fig. 2 sind die Fässer 22 mit einer Imprägniervorrichtung verbunden zur Durchführung eines absatzweise erfolgenden Verfahrens. Die in den Fässern 22 befindliche Masse ist warm, so dass sie zwar weich, jedoch immer noch fest ist, und wird von einer Dosierpumpe 26 durch eine Leitung 24 einer Imprägniervorrichtung 28 zugeführt, durch die ein Kabel 30 geführt wird.
Die Dosierpumpe 26 wird von einem Motor 32 mit solcher Drehzahl angetrieben, dass der Imprägniervorrichtung die Masse wenigstens mit der Geschwindigkeit zugeführt wird, mit der die Masse zum Imprägnieren des durchlaufenden Kabels 30 verbraucht wird. Überschüssige Masse aus der Dosierpumpe 26 wird durch eine Rücklaufleitung 34 zur Ansaugseite der Pumpe 26 rückgeführt, wenn der Druck der von der Pumpe geförderten Masse über einen Soll-Wert ansteigt, auf den ein Druckregler 36 eingestellt ist.
Gemäss Fig. 2 lässt ein weiterer Druckregler 23 einen Teil der Masse durch eine zu den Fässern 22 führende Rückleitung 38 ab. An den Fässern 22 vorgesehene Motoren 40 treiben in die Fässer 22 eingebaute tragbare Pumpen an, die Masse aus den Fässern in die Leitung 24 fördern.
Die Imprägniervorrichtung 28 und ihr Betrieb sowie die Betriebsweise des Motors 26 werden unter Bezugnahme auf Fig. 3 erläutert.
Fig. 3 zeigt eine Kabelimprägnierungsvorrichtung für kontinuierlichen Betrieb für die Herstellung langer Kabelabschnitte.
Die Imprägniermasse 12 ist in mehreren erwärmten Speicherund Mischtanks 14' enthalten und wird von den Unterenden dieser Tanks 14' entnommen mittels Absperrorganen 42, die mit einer Verteilerleitung 43 verbunden sind, die zur Ansaugseite einer von einem Motor (nicht dargestellt) getriebenen Rückförderpumpe 44 führt. Die Rückförderpumpe 44 fördert die Masse durch einen Leitung 46 zu den Tanks 14' zurück, und die einzelnen Tanks, denen Imprägniermasse zugeführt werden soll, sind durch Öffnen oder Schliessen von Absperrorganen 48 wählbar.
Imprägniermasse 12, die verflüssigt und noch nicht zwecks Anhebung der Tropftemperatur vorbehandelt sein kann, wird von einer Pumpe 50 zu einem Wärmeaustauscher 20' gefördert, dessen automatische Wärmeregelung entsprechend den anderen Bedingungen eingestellt ist, unter denen das kontinuierliche Verfahren stattfinden soll. Im Wärmeaustauscher 20' wird die flüssige Masse schnell durch ihren Stockbereich abgekühlt und vom Wärmeaustauscher 20' durch eine Leitung 52 gefördert, die zu einer Dosierpumpe 26' führt.
Wenn die Masse zu langsam aus ihrem flüssigen Zustand abkühlt, wird die Tropftemperatur nicht angehoben; wenn die Abkühlung jedoch sehr schnell erfolgt, ergibt sich eine beträchtliche Erhöhung der Tropftemperatur, wie bereits erläutert wurde. Die Erfahrung zeigt, dass diese Abkühlung mindestens mit 1 C/min bei konstantem Mischen während des Stokkens oder Verfestigens erfolgen sollte.
Die aus dem Wärmeaustauscher 20' austretende Masse ist zwar fest, jedoch warm genug, um weich zu sein, und kann daher von der Dosierpumpe 26' durch die Leitung 52 in eine Imprägniervorrichtung 28' gefördert werden.
Als Dosierpumpe 26' sind verschiedene Pumpentypen verwendbar. Die Pumpe 26' muss in der Lage sein, die weiche Masse gegen ein beträchtliches Druckgefälle zu fördern, und sie muss auf die für die Imprägniervorrichtung 28' erforderlichen Betriebsbedingungen einstellbar sein.
Anstelle einer Druckregelungs-Nebenleitung gemäss Fig.
2 hat die Pumpe 26' eine automatische Druckregelvorrichtung 54, die auf den Druck der Masse in einer von der Pumpe 26' zur Imprägniervorrichtung 28' führenden Leitung 56 anspricht.
Dieser Druckregler 54 regelt den Druck, mit dem die Masse von der Pumpe 26' gefördert wird, auf verschiedene Weise, beispielsweise durch Ändern der Drehzahl oder des Drehmoments eines die Pumpe 26' treibenden Motors 32'. Derartige Regelvorrichtungen sind bekannt, und ihre weitere Erläuterung ist zum Verständnis der Erfindung nicht erforderlich.
Weiter ist es selbstverständlich, dass auch Pumpen mit Ein stellvorrichtungen zum Einstellen des Ausgangsdrucks verwendet werden können, die ebenfalls bekannt sind.
Der Betrieb der Imprägniervorrichtung 28' wird unter Bezugnahme auf Fig. 4 erläutert. Eine Kammer 60 grossen Durchmessers ist durch zwei Rohrstücke 62 gebildet, die in entgegengesetzte Enden eines T-Stückes 64 geschraubt sind, das einen seitlichen Auslass 66 verringerten Durchmessers hat, der als Zuführleitung für die Förderung von Imprägniermasse in die Imprägniervorrichtung dient.
An den entgegengesetzten Enden der Leitungen 62 sind Reduzierstücke 68, 68' vorgesehen, die die Enden der Leitung 62 mit Leitungen 70 und 70' kleineren Durchmessers verbinden. Durch die als Einführung dienende Leitung 70 erstreckt sich ein Kabel 72 und wird am anderen Ende der Imprägniervorrichtung durch die als Ausführung dienende Leitung 70' herausgeführt. Der Innendurchmesser der Leitungen 70 und 70' ist im wesentlichen gleich dem Aussendurchmesser des Kabels 72, wobei ein gerade ausreichender Unterschied besteht, so dass das Kabel hinreichenden Bewegungsspielraum hat, um frei durch die als Führungen dienenden Leitungen 70 und 70' zu gleiten. Dieser Spielraum um den Kabelumfang bei Durchtritt des Kabels 72 durch die Führungsleitungen 70 und 70' ist nicht so gross, dass Imprägniermasse in der Kammer 60 aus dieser durch die Führungsleitungen austreten können.
Die Leitungen 62 haben einen wesentlich grösseren Durchmesser als das Kabel, und bei der bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung ist ihr Durchmesser mindestens etwa dreimal so gross wie der des Kabels 72 und der Leitungen 70 und 70'. Dadurch erhält die Kammer 60 um den gesamten Kabelumfang herum einen beträchtlichen Querschnittsbereich für die Zirkulation von Imprägniermasse, die aus der Leitung 56 durch den Zuführkanal 66 im T-Stück 64 gepresst wird.
Die Imprägniermasse zirkuliert um alle Kabelseiten herum, und füllt den freien Raum in der Imprägniervorrichtung zwischen dem Kabel 72 und den Innenflächen der Leitungen 62 und des T-Stücks 64 vollständig aus. Während die Imprägniermasse die Kammer 60 füllt, kann in der Kammer befindliche Luft durch den Spielraum zwischen dem Kabel 72 und den Innenflächen der Führungsleitungen 70 und 70' entweichen.
Der Druck der Imprägniermasse in der Kammer 60 muss hinreichend hoch sein, um die Masse so in die freien Stellen zwischen den Kabelleitern zu drücken, dass das Kabel mit der wasserabstossenden Masse gefüllt wird. Wenn sich das Kabel nicht durch die Imprägniervorrichtung bewegt, genügt ein Druck von 1,4 kg/cm2, um die Masse zwischen die Kabelleiter zu pressen; dieser Minimaldruck ändert sich jedoch in Abhängigkeit von der Viskosität der Imprägniermasse und in gewissem Umfang auch vom Aufbau des Kabels. Bei der bevorzugten Durchführung der Erfindung ist der auf die Imprägniermasse ausgeübte Minimaldruck 1,4 kg/cm2.
Die Dosierpumpe 26' (Fig. 3) führt der Imprägniervorrichtung keine weitere Imprägniermasse zu, wenn die Vorrichtung mit der Masse gefüllt wurde und das Kabel 72 sich nicht bewegt. Sobald sich das Kabel 72 zu bewegen beginnt, wirkt es als Treibmittel und schiebt aus der Imprägniervorrichtung die Imprägniermasse heraus, die die Zwischenräume zwischen den Kabelleitern ausgefüllt hat; während diese Masse aus der Imprägniervorrichtung herausgeschoben wird, fördert die Dosierpumpe 26' weitere Masse, um die Imprägniervorrichtung ge füllt und unter Druck zu halten.
Es wird weitere Imprägniermasse in die freien Räume gepresst, um das nocht nicht gefüllte Kabel zu füllen, das sich in die Imprägniervorrichtung bewegt, während der bereits gefüllte Kabelabschnitt herausgeführt wird; solange sich das Kabel durch die Imprägniervorrichtung bewegt, wird Imprägniermasse in die Kabelzwischenräume gedrückt, um das Kabel schrittweise zu füllen, und die Dosierpumpe 26' führt weiter Imprägniermasse zu, um die Kammer der Imprägniervorrichtung gefüllt und unter Druck zu halten.
Der Betrieb der Dosierpumpe 26' muss auf die Betriebsgeschwindigkeit der Anlage abgestimmt werden. Wenn sich das Kabel 72 schneller bewegt, bleibt jeder Kabelabschnitt eine kürzere Zeit in der Imprägniervorrichtung 28'. Je nach der Länge der Imprägniervorrichtung und der Viskosität der Masse ergibt sich ein Zeitpunkt, an dem sich das Kabel zu schnell durch die Imprägniervorrichtung bewegt, so dass die Imprägniermasse nicht ausreichend Zeit hat, in sämtliche Zwischenräume des Kabels einzudringen, bevor dieses das Ende der Vorrichtung erreicht, es sei denn, der auf die Masse ausge übte Druck wird erhöht, so dass die Imprägnierung schneller durchgeführt wird.
Der automatische Druckregler 54 wird in Übereinstimmung mit der Geschwindigkeit des Kabels eingestellt, die von einem Kabelantrieb 80 mit einstellbarer Geschwindigkeit bestimmt wird. In der Praxis wird der Druck der der Vorrichtung zugeführten Imprägniermasse auf bis zu 14 kg/cm2 erhöht, während die Geschwindigkeit des Kabels auf bis zu 30 m/min erhöht wird. Damit erreicht man zufriedenstellende Ergebnisse mit einer Imprägnierkammer von etwa 40 cm Länge und 5 cm Innendurchmesser bei Behandlung eines 25 Leiterpaare aufweisenden Kabels mit einem Durchmesser von 15 mm. Diese Werte sind jedoch nur beispielhafte Angaben.
Aus der obigen Beschreibung ist ersichtlich, dass sowohl die Dosierpumpe 26' als auch die Imprägniervorrichtung 28' Teil der Dosiereinrichtung zum Bemessen der dem Kabel zugeführten Imprägniermasse sind. Die Pumpe 26' führt Imprägniermasse zu, um die Kammer der Imprägniervorrichtung 28' gefüllt zu halten und einen Druck auf die in der Kammer befindliche Masse aufrechtzuerhalten. Das Kabel 72 selbst wirkt als Treibmittel und schiebt Imprägniermasse aus der Imprägniervorrichtung heraus und schafft so Platz für weitere der Imprägnierkammer zuzuführende Imprägniermasse, wie bereits erläutert wurde.
Nach Austritt aus der Imprägniervorrichtung 28' durchläuft das Kabel 72 einen Bandwickler 84, der das imprägnierte Kabel mit Kunststoffband mit überlappenden wendelförmigen Umgängen von Polyäthylenterephthalat-Band (Mylar; Wz) umwickelt.
Auf den Bandwickler 84 folgt ein Extruder oder eine Kabelumspritzmaschine 86, der von einer von der Leitung 52 zur Kabelumspritzmaschine 86 führenden Zuführleitung 88 die gleiche wasserabstossende Masse 12 zugeführt wird. Diese Kabelumspritzmaschine 86 besitzt eine herkömmliche Schnecke 90, die die Masse dem Spritzdorn 92 mit Spritzdruck zuführt; die Kabelumspritzmaschine 86 umspritzt die vom Bandwickler 84 aufgebrachte Kunststoffwicklung mit einer Schicht der wasserabstossenden Masse.
Nach der Kabelumspritzmaschine 86 durchläuft das Kabel eine weitere Vorrichtung, die auf das Kabel einen Metallmantel aufbringt, und zwar vorzugsweise einen in Längsrichtung mit überlappender Naht umgefalteten Aluminiummantel. Dies ist ein bei der Kabelherstellung üblicher Vorgang, der nicht näher erläutert zu werden braucht. Ein Endextruder bringt in ähnlicher Weise einen Aussenmantel auf das Kabel auf, der normalerweise aus Polyäthylen beträchtlicher Dicke besteht.
Das Kabel 72 wird durch die aufeinanderfolgenden Bearbeitungsstationen von dem Kabelantrieb 80 gezogen, und dieser Kabelantrieb hat einstellbare Regelmittel, die über eine Regelsignalleitung 94 mit dem automatischen Druckregler 54 verbunden sind, um so den Druck der Imprägniermasse und die Kabelgeschwindigkeit zu koordinieren. Derartige in Wechselwirkung stehende Regeleinrichtungen sind bekannt und bilden keinen Teil der Erfindung.
PATENTANSPRUCH 1
Verfahren zum Füllen der Hohlräume eines Mehrleiterkabels mit einer wasserabstossenden Füllmasse, dadurch gekennzeichnet, dass man das Kabel mit ungefüllten Hohlräumen durch eine Kammer (60) einer Füllvorrichtung (Fig. 4) mit einer Eintrittsöffnung und einer Austrittsöffnung führt, dass man die Füllmasse (12) in fliessfähigem Zustand unter einem solchen Druck dem Innenraum dieser Kammer zuführt, dass die Füllmasse in die Hohlräume eindringt, wobei man den Druck der Füllmasse in der Kammer automatisch aufrecht hält und die Eintrittsöffnung und die Austrittsöffnung der Kammer bei einem Betriebsunterbruch, bei dem das Kabel nicht bewegt wird, derart dicht hält, dass keine Füllmasse aus der Kammer fliesst, und dass man überschüssige Füllmasse von der Oberfläche des aus der Kammer austretenden Kabels entfernt.
UNTERANSPRÜCHE
1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man der Kammer ausreichend Füllmasse zuführt, um die Kammer vollständig zu füllen, und dass man bei einer Verminderung der Kabelgeschwindigkeit und damit verbundenem Druckanstieg in der Kammer überschüssige Füllmasse mittels einer Rückführpumpe aus der Kammer entfernt, um den Druck in der Kammer konstant zu halten.
2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man den Druck in der Kammer automatisch in Funktion der Geschwindigkeit des durchlaufenden Kabels steuert, um ihn auf einem konstanten Wert zu halten.
3. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Kammer verwendet, deren Durchmesser grösser ist als derjenige des zu füllenden Kabels, wobei man die Kabelbewegung dazu benützt, überschüssige Füllmasse durch die Austrittsöffnung auf der Kabeloberfläche mitzunehmen.
4. Verfahren nach Patentanspruch I oder einem der Unteransprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass man der Kammer eine Füllmasse zuführt, welche zunächst über ihren Schmelzpunkt erhitzt und dann mit einer Geschwindigkeit von wenigstens 1" pro Minute auf viskosen Zustand abgekühlt worden ist, wobei dieses Verfahren kontinuierlich durchgeführt wird oder schrittweise, indem man nach dem Abkühlen und vor dem Zuführen der Füllmasse zur Kammer einen Unterbruch einschaltet.
5. Verfahren nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass man als Füllmasse eine Mischung aus Vaselin und Polyäthylen verwendet und dafür sorgt, dass beim Erhitzen und/oder während dem Abkühlen diese beiden Bestandteile innig gemischt werden.
6. Verfahren nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewichts-Anteil des Polyäthylens im Bereich von 15% der Füllmasse liegt.
PATENTANSPRUCH II
Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Patentanspruch I, gekennzeichnet durch eine Füllvorrichtung (28, 28') mit einer Kammer (60), durch die das Kabel (72) bewegbar ist; Führungsorgane (70, 70') an entgegengesetzten Enden der Kammer (60), die das Kabel (72) mit begrenztem Spielraum zwischen jedem Führungsorgan (70, 70') und dem Kabelumfang umgeben; eine Pumpe (26; 26') zum Fördern von Füllmasse (12) von einer Vorratsvorrichtung zur Füllvorrich
**WARNUNG** Ende DESC Feld konnte Anfang CLMS uberlappen**.
The invention relates to a method for filling the cavities of a multi-conductor cable with a water-repellent filling compound, characterized in that some cables with unfilled cavities lead through a chamber of a filling device with an inlet opening and an outlet opening so that the filling compound is in a flowable state under such a pressure The interior of this chamber feeds that the filling compound penetrates into the cavities, the pressure of the filling compound in the chamber being maintained automatically, and the inlet opening and the outlet opening of the chamber being kept so tight during an interruption in operation during which the cable is not moved, that no filler flows out of the chamber and that excess filler is removed from the surface of the cable emerging from the chamber.
For some years there has been a great deal of interest in making plastic-insulated telecommunication cables waterproof in order to prevent moisture from penetrating the cable, which can have up to 47% void space, and the resulting instability effects on the cable's electrical characteristics. An economical solution to this problem has been described in some publications; This involves filling the cavities of a cable with petroleum jelly or a petroleum jelly mixture. If a leak occurs in the cable jacket, the cable filling prevents water from entering.
The methods of filling cables described in the cited publications fall into two categories: filling with liquid filler and filling with solid filler.
With regard to filling with solid filler, the previous methods have disadvantages. The solid Vaseline is not poured into the cable in a metered manner, but simply pumped into a container through which the cable is pulled while it is being stranded. Excess petroleum jelly is then pushed aside and must be collected and returned to a central storage container. Another disadvantage of filling with solid filler is that if the filler has a very high viscosity, the filling process is made almost impossible when it comes to cables with a diameter of more than 1.25 cm.
The filling with liquid filler can be regulated somewhat better with regard to the quantities used. Relatively simple storage and a simple return system for the filler are also possible; the main disadvantage here concerns the high temperatures at which the connection must be kept in order to remain fluid, as well as their effect on the insulated conductors and the safety risks associated with the hot fluid substance; some of the liquid filler is also wasted by splashing during filling.
Another disadvantage relates to the solidification and the heat shrinkage, which result in connection with the temperature change from the liquid state to room temperature. If, for example, the vaseline compound is applied in a liquid state at 115 C, there will be around 10% shrinkage due to the solidification of the connection and a further 3-4% heat shrinkage when the connection is cooled to room temperature, so that the cable is ultimately not completely, but only is filled to about 85%. In addition, it is possible that the cable filled with liquid filler has an elevated temperature for hours while the large amount of vaseline that is applied to it cools to room temperature.
It has been shown that keeping the cable at such a high temperature causes the plastic insulation to swell and results in a poor connection between the plastic and the cable conductor.
The object of the invention is to create a method and a device in which cables can be impregnated with metered amounts of Vaseline compounds, and in which the connections are firm, but soft enough to penetrate the spaces between the cable conductors under moderate pressure.
One advantage of the invention is that it can be used with telecommunication cables that are already stranded. The filler is introduced into the spaces between the cable ladders in a filling device which is part of the metering device and through which the stranded cable is guided. Another advantage, which contributes significantly to simplifying the device, is that the cable itself can act as a propellant for the filling compound in the filling device.
The invention is explained below with reference to the drawing, for example. Show it:
1 shows a representation of the first step in a batch-wise method, the water-repellent compound being treated so that its dropping point is at a higher temperature,
2 shows a representation of the second process step in which the connection is applied to a cable in the filling device according to the invention,
3 shows a representation of a continuously operating cable filling device and subsequent operations for producing a finished cable,
4 shows a greatly enlarged partial section through the filling device and
FIG. 5 shows a greatly enlarged section along the section line 5-5 from FIG. 3.
In order to prevent water from penetrating into multi-conductor telecommunication cables, it has hitherto been customary to fill the spaces between such cables with Vaseline. Petroleum jelly is also suitable for use in the United States, with the exception of some southern states, where the temperatures to which telecommunication cables are exposed sometimes rise so much that the petroleum jelly becomes so soft that it drips out of the cable if the cable leaks . Therefore, petroleum jelly is unsuitable as a water repellent for communication cables in areas with warm climates.
Connections with petroleum jelly as a base material and with a plastic such as polyethylene can be made with higher drop temperatures. The invention can be carried out with Vaseline, but the water-repellent compound preferably used in accordance with the invention is a product of the Western Electric Company, which is sold as a filler under the name PE-PJ (TM). This filler is a blend of 85% petroleum jelly and 15% low molecular weight polyethylene.
This mass is supplied in barrels and drips heavily at 60 C. This makes it unsuitable for the purposes of the invention in the state in which it comes out of the barrels.
However, if the mass is homogenized by melting above its liquefaction temperature and the mass is then rapidly cooled to room temperature, its properties change, whereby its dropping temperature is raised to over 80 "C.
This 80 C temperature is high enough to make a telecommunications cable filled with this mass suitable for use in the southern United States or other areas with similar climatic conditions.
Fig. 1 illustrates the treatment of the filler PE-PJ to raise its dropping temperature. The mass 12 is heated in a storage container 14 and then pumped by a pump 18 through a line 16 to a heat exchanger 20.
In the heat exchanger 20, the mass is rapidly cooled through its solidification temperature range and then discharged from the heat exchanger into barrels 22 in which it is stored until it is used. If the mass is to be used in a continuous process, the heat exchanger can be connected directly to the impregnation device for the cable, as described in connection with Fig.
3 is explained.
According to FIG. 2, the barrels 22 are connected to an impregnation device for carrying out a batchwise method. The mass located in the barrels 22 is warm, so that it is soft, but still firm, and is fed by a metering pump 26 through a line 24 to an impregnation device 28 through which a cable 30 is passed.
The metering pump 26 is driven by a motor 32 at such a speed that the impregnation device is supplied with the mass at least at the rate at which the mass is used to impregnate the cable 30 passing through. Excess mass from the metering pump 26 is returned to the suction side of the pump 26 through a return line 34 when the pressure of the mass delivered by the pump rises above a setpoint value to which a pressure regulator 36 is set.
According to FIG. 2, a further pressure regulator 23 discharges part of the mass through a return line 38 leading to the barrels 22. Motors 40 provided on the barrels 22 drive portable pumps built into the barrels 22, which pump mass from the barrels into the line 24.
The impregnation device 28 and its operation as well as the operation of the motor 26 are explained with reference to FIG.
Fig. 3 shows a cable impregnation apparatus for continuous operation for the production of long lengths of cable.
The impregnation compound 12 is contained in several heated storage and mixing tanks 14 'and is removed from the lower ends of these tanks 14' by means of shut-off devices 42 which are connected to a distribution line 43 which leads to the suction side of a return pump 44 driven by a motor (not shown). The return pump 44 conveys the mass back through a line 46 to the tanks 14 ', and the individual tanks to which the impregnation mass is to be fed can be selected by opening or closing shut-off devices 48.
Impregnating compound 12, which can be liquefied and not yet pretreated to raise the drop temperature, is conveyed by a pump 50 to a heat exchanger 20 ', the automatic heat control of which is set according to the other conditions under which the continuous process is to take place. In the heat exchanger 20 ', the liquid mass is quickly cooled by its stick area and conveyed by the heat exchanger 20' through a line 52 which leads to a metering pump 26 '.
If the mass cools down too slowly from its liquid state, the dropping temperature is not raised; however, if the cooling occurs very quickly, there is a considerable increase in the drop temperature, as already explained. Experience shows that this cooling should take place at least at 1 C / min with constant mixing during stoking or solidification.
The mass emerging from the heat exchanger 20 'is solid, but warm enough to be soft, and can therefore be conveyed by the metering pump 26' through the line 52 into an impregnation device 28 '.
Various types of pumps can be used as the metering pump 26 '. The pump 26 'must be able to convey the soft mass against a considerable pressure gradient, and it must be adjustable to the operating conditions required for the impregnation device 28'.
Instead of a pressure control secondary line according to Fig.
2, the pump 26 'has an automatic pressure control device 54 which responds to the pressure of the mass in a line 56 leading from the pump 26' to the impregnation device 28 '.
This pressure regulator 54 regulates the pressure with which the mass is conveyed by the pump 26 'in various ways, for example by changing the speed or the torque of a motor 32' driving the pump 26 '. Such regulating devices are known and their further explanation is not necessary for an understanding of the invention.
Furthermore, it goes without saying that pumps can also be used with adjusting devices for adjusting the output pressure, which pumps are also known.
The operation of the impregnation device 28 'will be explained with reference to FIG. A large diameter chamber 60 is formed by two pieces of pipe 62 which are screwed into opposite ends of a T-piece 64 which has a side outlet 66 of reduced diameter which serves as a feed line for conveying impregnation compound into the impregnation device.
Reducers 68, 68 'are provided at the opposite ends of the lines 62 which connect the ends of the line 62 to lines 70 and 70' of smaller diameter. A cable 72 extends through the line 70 serving as an inlet and is led out at the other end of the impregnation device through the line 70 'serving as the embodiment. The inner diameter of the lines 70 and 70 'is essentially the same as the outer diameter of the cable 72, with just enough difference so that the cable has sufficient freedom of movement to slide freely through the lines 70 and 70' serving as guides. This clearance around the cable circumference when the cable 72 passes through the guide lines 70 and 70 'is not so great that the impregnating compound in the chamber 60 can escape through the guide lines.
The lines 62 are substantially larger in diameter than the cable, and in the preferred embodiment of the device their diameter is at least about three times that of the cable 72 and the lines 70 and 70 '. This gives the chamber 60 a considerable cross-sectional area around the entire circumference of the cable for the circulation of impregnation compound, which is pressed from the line 56 through the feed channel 66 in the T-piece 64.
The impregnation compound circulates around all cable sides and completely fills the free space in the impregnation device between the cable 72 and the inner surfaces of the lines 62 and the T-piece 64. As the impregnation compound fills the chamber 60, air in the chamber can escape through the clearance between the cable 72 and the inner surfaces of the guide lines 70 and 70 '.
The pressure of the impregnation compound in the chamber 60 must be high enough to press the compound into the free spaces between the cable ladders so that the cable is filled with the water-repellent compound. If the cable does not move through the impregnation device, a pressure of 1.4 kg / cm2 is sufficient to press the compound between the cable conductors; however, this minimum pressure changes as a function of the viscosity of the impregnation compound and to a certain extent also on the structure of the cable. In the preferred embodiment of the invention, the minimum pressure exerted on the impregnation mass is 1.4 kg / cm2.
The metering pump 26 '(FIG. 3) does not supply any further impregnation compound to the impregnation device when the device has been filled with the compound and the cable 72 is not moving. As soon as the cable 72 begins to move, it acts as a propellant and pushes the impregnation compound out of the impregnation device, which has filled the spaces between the cable conductors; while this mass is pushed out of the impregnation device, the metering pump 26 'promotes further mass to fill the impregnation device and keep it under pressure.
Further impregnating compound is pressed into the free spaces in order to fill the not yet filled cable, which moves into the impregnating device while the already filled cable section is led out; as long as the cable is moving through the impregnation device, impregnation compound is forced into the cable gaps to gradually fill the cable and the metering pump 26 'continues to supply impregnation compound to keep the chamber of the impregnation device filled and under pressure.
The operation of the metering pump 26 'must be matched to the operating speed of the system. As the cable 72 moves faster, each section of cable will remain in the impregnation device 28 'for a shorter time. Depending on the length of the impregnation device and the viscosity of the mass, there is a point in time when the cable moves too quickly through the impregnation device, so that the impregnation mass does not have enough time to penetrate into all the gaps in the cable before it reaches the end of the device achieved unless the pressure exerted on the mass is increased so that the impregnation is carried out more quickly.
The automatic pressure regulator 54 is adjusted in accordance with the speed of the cable, which is determined by an adjustable speed cable drive 80. In practice, the pressure of the impregnation compound fed to the device is increased to up to 14 kg / cm2, while the speed of the cable is increased to up to 30 m / min. This achieves satisfactory results with an impregnation chamber approximately 40 cm long and 5 cm inside diameter when treating a cable with 25 pairs of conductors and a diameter of 15 mm. However, these values are only examples.
It can be seen from the above description that both the metering pump 26 'and the impregnation device 28' are part of the metering device for measuring the impregnation compound supplied to the cable. The pump 26 'supplies impregnating compound in order to keep the chamber of the impregnating device 28' filled and to maintain a pressure on the compound located in the chamber. The cable 72 itself acts as a propellant and pushes impregnation compound out of the impregnation device and thus creates space for further impregnation compound to be supplied to the impregnation chamber, as has already been explained.
After exiting the impregnation device 28 ', the cable 72 passes through a tape winder 84 which wraps the impregnated cable with plastic tape with overlapping helical turns of polyethylene terephthalate tape (Mylar; TM).
The tape winder 84 is followed by an extruder or a cable extrusion machine 86, to which the same water-repellent compound 12 is fed from a feed line 88 leading from the line 52 to the cable extrusion machine 86. This cable extrusion machine 86 has a conventional screw 90 which feeds the compound to the extrusion mandrel 92 with spray pressure; The cable overmolding machine 86 overmoulds the plastic winding applied by the tape winder 84 with a layer of the water-repellent compound.
After the cable extrusion molding machine 86, the cable runs through a further device which applies a metal jacket to the cable, specifically preferably an aluminum jacket folded over in the longitudinal direction with an overlapping seam. This is a common process in cable manufacture that does not need to be explained in more detail. An end extruder similarly applies an outer jacket to the cable, which is usually made of polyethylene of considerable thickness.
The cable 72 is pulled through the successive processing stations by the cable drive 80, and this cable drive has adjustable control means which are connected via a control signal line 94 to the automatic pressure regulator 54 in order to coordinate the pressure of the impregnation compound and the cable speed. Such interacting control devices are known and do not form part of the invention.
PATENT CLAIM 1
Method for filling the cavities of a multi-conductor cable with a water-repellent filling compound, characterized in that the cable with unfilled cavities is passed through a chamber (60) of a filling device (Fig. 4) with an inlet opening and an outlet opening, that the filling compound (12) is in a flowable state under such a pressure to the interior of this chamber that the filling compound penetrates into the cavities, the pressure of the filling compound in the chamber is automatically maintained and the inlet opening and the outlet opening of the chamber during an interruption in operation when the cable is not is moved, holds so tight that no filling compound flows out of the chamber, and that excess filling compound is removed from the surface of the cable emerging from the chamber.
SUBCLAIMS
1. The method according to claim I, characterized in that sufficient filling compound is supplied to the chamber in order to completely fill the chamber, and that, when the cable speed is reduced and the pressure in the chamber is associated therewith, excess filling compound is removed from the chamber by means of a return pump, to keep the pressure in the chamber constant.
2. The method according to claim I, characterized in that the pressure in the chamber is automatically controlled as a function of the speed of the cable passing through in order to keep it at a constant value.
3. The method according to claim I, characterized in that a chamber is used, the diameter of which is larger than that of the cable to be filled, the cable movement being used to take away excess filling material through the outlet opening on the cable surface.
4. The method according to claim I or one of the dependent claims 1-3, characterized in that the chamber is supplied with a filling compound which is first heated above its melting point and then cooled to a viscous state at a rate of at least 1 "per minute, wherein this process is carried out continuously or in steps by switching on an interruption after cooling and before the filling compound is fed to the chamber.
5. The method according to dependent claim 4, characterized in that a mixture of vaseline and polyethylene is used as the filler and it is ensured that these two components are intimately mixed during heating and / or cooling.
6. The method according to dependent claim 5, characterized in that the weight fraction of the polyethylene is in the range of 15% of the filler mass.
PATENT CLAIM II
Device for carrying out the method according to claim 1, characterized by a filling device (28, 28 ') with a chamber (60) through which the cable (72) can be moved; Guide members (70, 70 ') at opposite ends of the chamber (60) surrounding the cable (72) with limited clearance between each guide member (70, 70') and the circumference of the cable; a pump (26; 26 ') for conveying filling material (12) from a storage device to the filling device
** WARNING ** End of DESC field could overlap beginning of CLMS **.