183367. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés szilárd dielektrikumú kábel előállítására
1 183 367 A találmány tárgya eljárás és berendezés szilárd dielektrikumú kábel előállítására, amelynek révén gazdaságosan gyártható és könnyen szerelhető alumíniumvagy rézvezetőjű kábelek állíthatók elő. A találmány szerinti eljárásban kábel központi tartományát határoló alumínium vagy réz köpenyfelületet simítunk, majd rá extrudálással szilárd dielektrikumból külső köpenyt viszünk fel. A találmány szerinti berendezés különösen a javasolt eljárás foganatosítására alkalmas és tömör vagy sodrott vezetőt előállító egységgel, a vezetőt határoló felület érdességét biztosító simító-hengerlő géppel és külső köpenyt extrudáló egységgel van ellátva. A szilárd dielektrikumú kábelek általánosan a következő lényeges szerkezeti elemekből állnak: sodrott vagy tömör fémvezető, félvezető műanyagból extrudált vezető simítóréteg, műanyagból extrudált szigetelés, félvezető műanyagból extrudált szigetelésárnyékolás, fém huzalokból és/vagy fémszalagokból álló árnyékolás, és műanyagból (dielektrikumból) extrudált köpeny. A kábel átütő feszültsége és tartós élettartama szempontjából két döntő tényező van. Az egyik a' dielektrikum minél tökéletesebb homogenitása, vagyis üregektől és szennyeződésektől való mentessége. Ezt a célt a szigetelés céljára szolgáló műanyag szárításával, az extrudálást követő hűtési technológia tökéletes beállításával, valamint az extruderbe beépített, a megolvadt műanyagból az esetleges szennyeződések eltávolítására szolgáló szitacsomag alkalmazásával érik el. A szitacsomag a szennyeződéseket részben visszatartja, részben olyan apró részecskékre töri, amelyek már nem befolyásolják károsan a szigetelés átütő feszültségét és a kábel élettartamát. A másik döntő tényező a legnagyobb villamos térerősségnek kitett vezető simítóréteg-dielektrikum határfelület hézagmentessége és minél kisebb felületi érdessége. Átütő feszültség és tartós élettartam szempontjából a két réteget határoló mértani felületből kiálló azon egyenetlenségek veszélyesek, amelyeknél a félvezető műanyag ék, csúcs vagy egyéb villamos térerősséget növelő alakzat módjára belenyúlik a műanyagszigetelésbe. Ezeken a helyeken ugyanis a villamos térerősség a határfelület egyéb helyeihez viszonyítva több százszorosára is megnövekedhet. Ezeknek az egyenetlenségeknek a jelenléte a gyártási eljárás szükségszerű következménye. Az ismert kábeleknek és azok előállítására szolgáló gyártási eljárásoknak a vezető simítóréteg alkalmazása miatt jelentkező hátrányait nagy részben kiküszöböli az 1982. március 29-én közzétett 17 9526 lajstromszámú magyar szabadalmi leírásban ismertetett tömör alumíniumvezetőjű vagy alumíniumköpenyes alumíniumsodrat vezetőjű, szilárd dielektrikumú nagyfeszültségű kábel, amelyben a dielektrikumként alkalmazott műanyag lineáris hőtágulási együtthatója a 0...100 °C hőmérséklet-tartományban legalább 150-10-6 értékű, aminek következtében megfelelő gyártási technológia alkalmazása esetén a műanyagszigetelés 20 °C hőmérsékleten legalább 0,1 MPa nyomást fejt ki a vezető felületére, amely vezető mértani felületéből kiemelkedő egyenetlenségeknek a mértani felülettől 2 yarn tűtapintó sugarú profilométerrel 80 /uN mérőerő alkalmazásával mért magassága legfeljebb 5 /Um. Ez a kábel és az előállítására szolgáló eljárás lényegesen egyszerűbb, és következésképpen gazdaságosabb, mint a megelőzően ismert kábelek és gyártási eljárások, mivel ez a kábel nem tartalmaz vezető simítóréteget, ami a kábel szerelésénél is előnyt jelent. Teljesíti továbbá azt a követelményt is, 2 hogy a kábelvégeken át ne kerülhessen nedvesség a vezető és a szigetelés közé. A 179 526 lajstromszámú magyar szabadalmi leírás szerinti kábelnek ismertetett előnyei mellett két, alkalmazási körét korlátozó hátránya van. Az egyik hátránya az, hogy alumíniumvezetőjű kábelekre korlátozódik, jóllehet egyrészről bizonyos alkalmazási területekre követelmény rézvezetőjű kábelek használata, másrészről a réz nagyobb villamos vezetőképessége következtében bizonyos feladatokat csak rézvezetőjű kábelekkel lehet megoldani. A másik hátránya az, hogy a szabványosnál erősebb mechanikai — elsősorban hajlító - igénybevétel esetén a vezető felülete és a szigetelés felülete között hézag keletkezhet, ami azután villamos kisülések forrása, és a kábelre jellemző élettartam megrövidülésének oka lehet. A jelen találmány célja ezeknek a hátrányoknak a kiküszöbölése és egyúttal azoknak az előnyöknek a megtartása, amelyeket az egyszerű kábelszerkezet eredményez. A találmány azon a felismerésen alapul, hogy a kábelgyártás során célszerű folyadékhártya alkalmazása, amely egyrészt a súrlódást csökkenti, másrészt pedig biztosítja az extrudált külső köpeny alatt a szükséges felületi minőséget, s lehetőséget teremt a hézagok kialakulásának megelőzésére. Találmányunk feladata olyan eljárás és berendezés kidolgozása, amellyel a dielektrikumból készült külső köpeny és a kábel központi részének kapcsolódási tartományában megfigyelhető kedvezőtlen jelenségek kiküszöbölhetők. A kitűzött feladat megoldására olyan eljárást dolgoztunk ki szilárd dielektrikumú kábel előállítására, amikoris kábel központi energiatovábbító részét tömör vezetőből vagy fémes vezetők sodratából kialakítjuk rajta azonos fémből határoló köpenyfelületet hozunk létre és azt simítjuk, majd a simított felületre extrudálással szilárd dielektrikumból külső köpenyt viszünk fel és a találmány szerint a határoló fém köpenyfelületet rézből vagy ismert módon alumíniumból alakítjuk ki, majd simítás előtt a köpenyfelületen folyadékhártyát alakítunk ki olyan folyadékból, amelynek forráspontja az extrudálás hőmérséklete felett van, előnyösen legalább 250 °C. A tapasztalat szerint a vonatkozó előírásokkal összhangban átlagosan legfeljebb 2,5 /um felületi érdességű kábeleket a találmány szerinti eljárással létrehozva lehetővé válik a villamos kisülések mennyiségének és intenzitásának jelentős csökkentése. Ily módon a kábel élettartama is növekszik. A találmány szerinti eljárást előnyösen úgy foganatosítjuk, hogy a folyadékhártyát paraffinolajból, vagy szilikonolajból, vagy dodekanolból (C12H25OH) alakítjuk ki, és törekszünk arra, hogy a folyadékhártya vastagsága 15 /urn alatt maradjon. Ezt a folyadék esetleges feleslegének törlésével jól el lehet érni. Előnyös az említett folyadékok és rajtuk túlmenően minden olyan folyadék alkalmazása, amely beépül az extrudálással felviendő külső köpeny anyagába. Számos alkalmazásban és különösen a vezető anyagú köpenyfelület és a külső köpeny közötti rések kialakulásának megelőzésére célszerű a fémköpeny felületén vezető tulajdonságú képlékeny réteget létrehozni. Ebből a célból a külső köpeny extrudálása előtt a folyadékhártyába a felületi minőséget nem befolyásoló, ezért előnyösen legfeljebb 20 nm átlagos szemcsenagyságú vezető 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
