способ и установка для введения жидкости в расплавленную массу под давлением

Классы МПК:B29C45/18 подача материала в устройства для инжекционного формования
H01B3/20 жидкости, например масла
Автор(ы):, , ,
Патентообладатель(и):ПРИЗМИАН КАВИ Э СИСТЕМИ ЭНЕРГИА С.Р.Л. (IT)
Приоритеты:
подача заявки:
2003-10-31
публикация патента:

Настоящее изобретение относится к способу для введения жидкости в расплавленную массу под давлением. Техническим результатом заявленной группы изобретений является создание способа введения жидкости в расплавленную массу под давлением способного гарантировать по существу непрерывную подачу и введение жидкости в расплавленную массу технологически простым способом и при низких затратах и обеспечивать распределение жидкости внутри расплавленной массы под давлением так равномерно, как возможно. Технический результат достигается способом введения жидкости в расплавленную массу под давлением, который включает приведение жидкости к заданному давлению большему, чем давление расплавленной массы. Далее осуществляют подачу жидкости при заданном давлении ко множеству накопительных баков. Затем проводится впрыск жидкости в упомянутую массу при давлении впрыска, равном заданному давлению посредством множества инжекторов в соответствующем жидкостном взаимодействии с упомянутым множеством накопительных баков. 2 н. и 31 з.п. ф-лы, 2 ил. способ и установка для введения жидкости в расплавленную массу   под давлением, патент № 2335396

способ и установка для введения жидкости в расплавленную массу   под давлением, патент № 2335396 способ и установка для введения жидкости в расплавленную массу   под давлением, патент № 2335396

Формула изобретения

1. Способ введения жидкости в расплавленную массу под давлением, включающий этапы, на которых осуществляют:

a) приведение жидкости к заданному давлению большему, чем давление расплавленной массы,

b) подачу жидкости при заданном давлении ко множеству накопительных баков (12),

c) впрыск жидкости в упомянутую массу при давлении впрыска, равном заданному давлению посредством множества инжекторов (13) в соответствующем жидкостном взаимодействии с упомянутым множеством накопительных баков (12).

2. Способ по п.1, в котором соотношение по весу между жидкостью и расплавленной массой находится от 1:99 до 25:75.

3. Способ по п.1, в котором жидкость является жидким диэлектриком.

4. Способ по п.1, в котором расплавленная масса содержит по меньшей мере один термопластичный полимер.

5. Способ по п.4, в котором термопластичный полимер содержит по меньшей мере один полиолефин.

6. Способ по п.1, в котором давление расплавленной массы находится от около 10 до около 1400 бар.

7. Способ по п.1 или 6, в котором заданное давление, к которому приводится упомянутая жидкость и при котором она впрыскивается, находится внутри интервала 30-1500 бар.

8. Способ по п.1, в котором упомянутый этап а) приведения жидкости к заданному давлению осуществляют посредством по меньшей мере одного насоса (10).

9. Способ по п.8, в котором насос (10) является возвратно-поступательным насосом с постоянным перемещением, содержащим множество насосных агрегатов (14) в соответствующем жидкостном взаимодействии с упомянутым множеством накопительных баков (12) через множество подающих линий (11).

10. Способ по п.1, в котором этап b) подачи жидкости осуществляют подачей упомянутой жидкости к каждому накопительному баку (12) упомянутого множества накопительных баков (12) через по меньшей мере одну пару подающих жидкость линий (11).

11. Способ по п.1, в котором этап с) впрыска жидкости выполняют механически.

12. Способ по п.1, в котором этап с) впрыска жидкости осуществляют в прессе (2) для выдавливания, внутрь которого поступает расплавленная масса.

13. Способ по п.12, дополнительно содержащий этап перемешивания жидкости с расплавленной массой внутри пресса (2) для выдавливания.

14. Способ по п.12, в котором пресс (2) для выдавливания предназначается для выдавливания слоя расплавленной массы на элемент (3) электрического кабеля для транспортировки и/или распределения электрической мощности, причем элемент (3) электрического кабеля содержит по меньшей мере один проводящий элемент (4).

15. Способ по п.14, в котором этап с) впрыска жидкости осуществляют через множество точек впрыска, расположенных в шахматном порядке под углом по заданному углу в области пресса (2) для выдавливания, в которой упомянутая масса находится в расплавленном состоянии.

16. Способ по п.14 или 15, в котором этап с) впрыска жидкости осуществляют через множество точек впрыска, расположенных в шахматном порядке продольно на заданном расстоянии в области пресса (2) для выдавливания, в которой упомянутая масса находится в расплавленном состоянии.

17. Способ по п.1, дополнительно содержащий предварительный этап фильтрации жидкости.

18. Способ по п.1, дополнительно содержащий этап поддержания жидкости при заданной температуре.

19. Установка (1) для введения жидкости в расплавленную массу под давлением, содержащая:

a) по меньшей мере один насос (10) для приведения жидкости к заданному давлению, большему, чем давление расплавленной массы,

b) множество накопительных баков (12) жидкости при заданном давлении с жидкостным сообщением и вниз по потоку с по меньшей мере одним насосом (10),

c) множество инжекторов (13) с соответствующим жидкостным взаимодействием с упомянутым множеством накопительных баков (12) для впрыска жидкости в расплавленную массу при давлении впрыска, равном заданному давлению.

20. Установка (1) по п.19, в которой насос (10) является возвратно-поступательным насосом с постоянным перемещением, содержащим множество насосных агрегатов (14) с жидкостным взаимодействием с упомянутым множеством накопительных баков (12) через соответствующее множество подающих линий (11).

21. Установка (1) по п.20, в которой подающие линии (11) скомпонованы во множество пар, каждая из которых находится в жидкостном сообщении с соответствующей парой насосных агрегатов (14) и с баком (12) упомянутого множества накопительных баков (12).

22. Установка (1) по п.19, в которой инжекторы (13) являются инжекторами механического вида.

23. Установка (1) по п.22, в которой инжекторы (13) приводятся в действие пружиной, калиброванной при давлении впрыска.

24. Установка (1) по п.19, в которой множество инжекторов (13) выполнены с возможностью впрыскивания упомянутой жидкости в пресс для выдавливания.

25. Установка (1) по п.24, в которой инжекторы (13) скомпонованы со множеством точек впрыска, расположенных в шахматном порядке под углом по заданному углу в области пресса (2) для выдавливания, в которой упомянутая масса находится в расплавленном состоянии.

26. Установка (1) по п.25, содержащая три инжектора (13), расположенных в шахматном порядке под углом 120° один от другого.

27. Установка (1) по п.24 или 25, в которой инжекторы (13) скомпонованы со множеством точек впрыска, расположенных в шахматном порядке продольно на заданном расстоянии в области пресса (2) для выдавливания, в которой упомянутая масса находится в расплавленном состоянии.

28. Установка (1) по п.19, дополнительно содержащая бак (16) для питания насоса (10), поддерживаемого при заданном давлении.

29. Установка (1) по п.28, в которой заданное давление питающего бака (16) находится в диапазоне 1-5 бар.

30. Установка (1) по п.28, дополнительно содержащая фильтр, расположенный между питающим баком (16) и насосом (10).

31. Установка (1) по п.28, дополнительно содержащая заранее загружаемый бак (18) с жидкостным сообщением с баком (16) для питания насоса (10).

32. Установка (1) по п.31, дополнительно содержащая фильтр на входном отверстии заранее загружаемого бака.

33. Установка (1) по п.19, дополнительно содержащая нагревающие устройства, находящиеся в теплообменной взаимосвязи с по меньшей мере одним насосом (10), множеством накопительных баков (12) и множеством инжекторов (13).

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к способу для введения жидкости в расплавленную массу под давлением.

В настоящем описании и в формуле изобретения термин "жидкость" используется для обозначения однородного или разнородного продукта, содержащего по меньшей мере один жидкий компонент, такой как, например, разнородная смесь по меньшей мере одного твердого компонента, распределенного в по меньшей мере одной жидкости, такой продукт способен течь в циркуляционном контуре, не вызывая осадков до такой степени, чтобы засорять контур или в любом случае, например, подвергать опасности его функционирование чрезмерным уменьшением скорости потока продукта. В случае адсорбционной разнородной смеси, другими словами, твердый компонент присутствует в количестве, таком, чтобы не существенно изменять гидродинамические свойства жидкого компонента, и таком, чтобы не влечь явления чрезмерного осаждения.

Настоящее изобретение также относится к установке для введения жидкости в расплавленную массу под давлением.

Для пояснения, условия расплавленной массы, подверженной давлению (обычно больше, чем по меньшей мере около 10 бар), могут быть обнаружены, например, в процессе выдавливания слоя покрытия кабеля для транспортировки и/или распределения электрической мощности так называемого типа низкого напряжения (где низкое напряжение обозначает напряжение ниже, чем около 1кВ), типа среднего напряжения (где среднее напряжение обозначает напряжение от около 1кВ до около 30кВ) или типа высокого напряжения (где высокое напряжение обозначает напряжение больше, чем около 30кВ).

Для пояснения, вышеупомянутый слой покрытия может быть слоем изоляции и/или одним или двумя полупроводниковыми слоями, компонованными в радиально внутреннее и, соответственно, внешнее положение по отношению к слою изоляции электрического кабеля.

В случае, в котором слой покрытия является слоем изоляции, слой покрытия осаждается или на проводнике, или на полупроводниковом слое, покрывая проводник в радиально внешнем положении по отношению к последнему. Ссылаясь на слой изоляции, он может, например, состоять или из выдавленного термопластичного полимера, формирующего непрерывную фазу, включающую жидкий диэлектрик, или из выдавленного полимера, например, радикально с поперечными связями посредством добавления органического пероксида. Ссылаясь на полупроводниковые слои, они могут иметь такой же состав, как вышеупомянутый слой изоляции и дополнительно включать подходящий проводящий наполнитель, чтобы придавать слою требуемую полупроводниковую функцию.

Электрические кабели для транспортировки и/или распределения мощности известны, те кабели выполняют с по меньшей мере одним слоем изоляции, например сделанным из изоляционного материала, выдавленного непоперечно-связанного вида, содержащего термопластичный полимер и жидкость, такую как, например, жидкий диэлектрик, подходящий для придания слою изоляционного материала адекватных электрических свойств - в особенности диэлектрической прочности.

В случае, в котором покрытие является изолирующим и жидкость является жидким диэлектриком, одно из требований, которое следует удовлетворить, как известно, равномерное распределение жидкого диэлектрика через всю толщину слоя изоляции электрического кабеля для транспортировки, и/или распределения электрической мощности среднего, и/или низкого напряжения. Если жидкий диэлектрик не распределен равномерно через полимерную массу, фактически, получающийся кабель имеет области, имеющие более низкий потенциал по отношению к тому, что планировался, то есть области, в которых диэлектрическая прочность является ниже, чем та требуемая, такие области соответственно становятся возможными местами удара электрических разрядов. Кроме того, неравномерное распределение жидкого диэлектрика в полимерной массе влечет неравномерное распределение также антиоксидантного реагента, обычно присутствующего в жидком диэлектрике. В таком случае, следовательно, кабель является более подверженным явлениям старения и не способен гарантировать существенную стабильность эксплуатационных качеств во времени, и таким образом требуемую надежность, особенно при высоких рабочих температурах (обычно больше, чем около 80-90°C).

В патентной заявке WO 99/13477 раскрыт слой покрытия кабеля, выполненный из изоляционного материала, состоящего из термопластичного полимера, формирующего непрерывную фазу, включающую жидкий диэлектрик, который формирует взаимопроникающую фазу, подвижную в твердой полимерной структуре. Весовое соотношение между термопластичным полимером и жидким диэлектриком находится между 95:5 и 25:75. Изоляционный материал может быть произведен посредством способа, который обеспечивает этап горячего перемешивания массы термопластичного полимера и жидкого диэлектрика прерывистым или непрерывным способом, например посредством пресса для выдавливания. В особенности, после этапа горячего перемешивания такого полимера с такой жидкостью получающаяся смесь охлаждается, гранулируется при комнатной температуре и вводится в пресс для выдавливания. Слой изоляционного материала, компонованный в радиально внешнем положении по отношению к радиально внутреннему полупроводниковому слою, таким образом производится выдавливанием. Слой изоляционного материала является последовательно покрытым радиально внешним полупроводниковым слоем, металлическим экранированием и внешней оболочкой для образования электрического кабеля.

Материал, из которого состоит полимерная масса, может быть использован как в термопластичной форме, так и в форме с поперечными связями. Среди термопластичных полимеров следующие полимеры обозначаются: полиолефины, ацетатные полимеры, целлюлозные полимеры, полиэстеры, поликетоны, полиакрилаты, полиамиды и полиамины. В особенности, предполагается использование полимеров, имеющих низкую кристалличность. Жидкий диэлектрик является предпочтительно синтетическим или минеральным маслом, имеющим низкую или высокую вязкость, в особенности полиизобутиленовым, нафтеновым, полиароматическим, альфа-олефиновым или силиконовым маслом.

В патентной заявке WO 02/47092 раскрыт способ для производства кабеля с по меньшей мере одним полимерным слоем покрытия, включающим в себя жидкий диэлектрик. Такой кабель получается посредством способа, который обеспечивает выдавливание массы термопластичного материала, содержащего термопластичный полимер, перемешанный с жидким диэлектриком, и последующее прохождение термопластичного материала, сложенного с жидким диэлектриком посредством статического смесителя.

В патентной заявке US 2002/0167103 раскрыт способ и установка для введения жидкой добавки, такой как, например, отвердитель, краситель, размягчитель, наполнитель или упрочняющая добавка, в расплавленную массу, состоящую из жидкой среды под давлением, такой как, например, расплавленный термопластичный материал. В особенности, в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления, описанным в этой патентной заявке, жидкость приводится к заданному давлению, большему, чем давление расплавленной термопластичной массы, затем подается в линию для подачи жидкости и отсюда накапливается в накопительном баке под давлением в жидкостном сообщении с линией для подачи жидкости. В заключение, жидкость впрыскивается в расплавленную термопластичную массу при давлении впрыска, равном вышеупомянутому заданному давлению. В особенности, масса принимается в пресс для выдавливания и жидкость впрыскивается туда посредством множества инжекторов с электроприводом посредством серворегулируемой системы привода с электронным управлением. Введение жидкости в расплавленную термопластичную массу под давлением, следовательно, бывает посредством впрыска и создает возможность распыления жидкости и последующего эффективного перемешивающего действия между ней и расплавленной массой. Кроме того, благодаря присутствию накопительного бака получается разделение между генерацией давления и впрыском жидкости, с последующим гашением колебаний давления в жидкости для впрыска.

Несмотря на получение таких эффектов, способ и установка, раскрытые в патентной заявке US2002/0167103, обладают рядом недостатков, таких как, например, сложности и стоимости серворегулируемой системы привода с электронным управлением, которая является основной, чтобы гарантировать непрерывную доставку жидкости посредством инжекторов.

Для устранения недостатков уровня техники, описанного выше, был предложен способ и установка для введения жидкости в расплавленную массу под давлением, которые способны гарантировать по существу непрерывную подачу и введение жидкости в расплавленную массу технологически простым способом и при низких затратах, в то же время обеспечивая распределение жидкости внутри расплавленной массы под давлением так равномерно, как возможно.

В настоящем описании и последующей формуле изобретения, выражение "по существу непрерывная подача и введение жидкости в расплавленную массу под давлением" употребляется, чтобы обозначать тот факт, что жидкость подают или, соответственно, вводят в расплавленную массу без ощутимых перерывов. Например, временной интервал, прошедший между двумя последовательными подачами посредством того же самого инжектора, является как правило ниже, чем несколько десятых секунды.

Было обнаружено, что можно вводить жидкость в расплавленную массу под давлением, как правило от около 10 бар до около 1400 бар, по существу непрерывно, посредством подачи жидкости к множеству накопительных баков, предпочтительно под давлением, и посредством впрыска жидкости при давлении впрыска большем, чем давление расплавленной массы, предпочтительно при давлении впрыска от около 30 бар до около 1500 бар.

Другими словами, было обнаружено, что можно обеспечить ввод жидкости в расплавленную массу под давлением по существу непрерывно и без необходимости использования сложного и дорогостоящего средства привода благодаря обеспечению по меньшей мере двух накопительных баков под давлением и по меньшей мере такого множества инжекторов, то есть не только посредством выполнения этапа формирования давления жидкости и этапа впрыска жидкости независимо один от другого (для такого эффекта было бы достаточно иметь единственный накопительный бак), но посредством выполнения также по меньшей мере двух инжекторов независимо один от другого.

В соответствии с первой его особенностью, настоящее изобретение касается, следовательно, способа введения жидкости в расплавленную массу под давлением, включающего этапы, на которых:

a) приводят жидкость к заданному давлению большему, чем давление расплавленной массы;

b) подают жидкость к множеству накопительных баков;

c) впрыскивают жидкость в упомянутую массу при давлении впрыска большем, чем заданное давление посредством множества инжекторов в соответственном жидкостном сообщении с множеством накопительных баков.

Благодаря тому, что жидкость для впрыска в расплавленную массу под давлением накапливается во множестве накопительных баков до этапа впрыска самой жидкости, этап формирования давления жидкости для введения в расплавленную массу и этап впрыска жидкости в расплавленную массу являются независимыми, что преимущественно создает возможность жидкости быть впрыснутой в расплавленную массу при высоких давлениях, например, порядка 700 бар или больше, в зависимости от значения давления, которому подвергается расплавленная масса.

При таких значениях давления впрыска жидкости она преимущественно подвержена распылению, то есть превосходно распределена в виде мелких капелек, с преимущественным улучшением последующего этапа перемешивания жидкости с расплавленной массой, этап перемешивания, который обеспечивается в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления способа по изобретению, описанного более подробно далее.

Кроме того, благодаря обеспечению множества жидкостных накопительных баков, действующих как резервуары жидкости под давлением для введения в расплавленную массу и для обеспечения соответствующего множества инжекторов в соответственном жидкостном сообщении с теми, преимущественно возможно ввести жидкость в расплавленную массу под давлением по существу непрерывным и хорошо дозированным образом, без необходимости обеспечения сложных средств привода, таких как средств привода электронного вида, примененных в установке, раскрытой в патентной заявке US 2002/0167103. Способ и установка, раскрытые в патентной заявке US 2002/0167103, фактически могут только работать благодаря обеспечению системы привода электронного вида. Если бы такая система привода электронного вида была заменена менее сложной системой привода механического вида, основанной на простой калибровке при заданном пороговом давлении, инжекторы тогда бы все ощущали то же самое давление и, следовательно, в заданное время они бы все были открыты или все были закрыты в зависимости от того, что значение давления жидкости, накопленной в накопительном баке является больше или, соответственно, меньше, чем значение заданного порогового давления, с возможным отсутствием доставки жидкости в некоторые временные интервалы и прерыванием непрерывности процесса впрыска в термопластичную массу и, следовательно, с последующим недостаточным и неоднородным распределением жидкой добавки в расплавленной массе под давлением. Способ и установка по настоящему изобретению, с другой стороны, благодаря наличию множества накопительных баков под давлением, преимущественно создает возможность приведения в действие впрыска жидкости технологически простым способом, например, механически посредством использования для каждого инжектора, в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления способа по изобретению, пружины, калиброванной при заданном пороговом давлении большем, чем давление, которому подвергается расплавленная масса под давлением. Кроме того, благодаря обеспечению этапа впрыска жидкости посредством множества инжекторов, независимых один от другого, способ по изобретению создает возможность, что давление жидкости внутри по меньшей мере одного накопительного бака упомянутого множества накопительных баков является больше, чем заданное пороговое давление, по существу непрерывно. Таким образом, существенно в каждый момент, по меньшей мере один инжектор находится в рабочем состоянии впрыска жидкости в расплавленную массу.

Весовое соотношение между жидкостью и вышеупомянутой расплавленной массой находится предпочтительно от около 1:99 до около 25:75, более предпочтительно от около 2:98 до около 20:80 и все еще более предпочтительно от около 3:97 до около 15:85.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления способа по изобретению вышеупомянутая жидкость является жидким диэлектриком, который преимущественно дает массе, например полимерной, необходимую диэлектрическую прочность, свойство, особенно необходимое в случае, когда масса, включающая диэлектрик, предназначается для формирования слоя покрытия электрического кабеля. Кроме того, благодаря химико-физическим его свойствам жидкий диэлектрик проявляет преимущественное самосмазывающее действие вдоль всего контура, через который течет жидкость.

Следовательно, предпочтительный вариант осуществления изобретения обеспечивает введение жидкого диэлектрика в расплавленную массу под давлением для образования слоя покрытия электрического кабеля для транспортировки и/или распределения электрической мощности низкого, среднего или высокого напряжения, причем упомянутый слой предпочтительно содержит полимер, более предпочтительно термопластичный полимер, формирующий непрерывную фазу, включающую жидкий диэлектрик.

Вышеупомянутый слой покрытия может быть также слоем изоляции кабеля или, добавлением подходящего проводящего наполнителя, одного или обоих полупроводниковых слоев, компонованных в радиально внутреннем и, соответственно, внешнем положении по отношению к слою изоляции кабеля.

Например, жидкий диэлектрик может быть выбран из группы, содержащей: минеральные масла, такие, например, как алифатические масла (например, парафиновое), нафтеновые масла, ароматические масла, полиароматические масла, перемешанные алифатические и ароматические масла, упомянутые минеральные масла, по выбору содержащие по меньшей мере один гетероатом, выбранный из кислорода, азота и серы; вазелиновые масла; растительные масла, такие как, например, соевое масло, льняное масло, касторовое масло; олигомерные ароматические полиолефины; парафиновые воска, такие как, например, полиэтиленовые воска, полипропиленовые воска; синтетические масла, такие как, например, силиконовые масла, алкилбензолы (например, дибензилтолуол, додецилбензол, диоктилбензилтолуол), алифатические сложные эфиры (например, тетраэстеры или пентаэритрол, эстеры себациновой кислоты, фталевые эстеры), олефиновые олигомеры (например, по выбору гидрированные полибутены или полиизобутены) и смеси из этого.

Ароматические, парафиновые и нафтеновые масла особенно предпочтительны.

Жидкий диэлектрик, предпочтительно использованный для осуществления настоящего изобретения, является ароматическим и/или алифатическим маслом, предпочтительно имеющим диэлектрическую проницаемость менее чем или равную 8 и, более предпочтительно, менее чем 3,5. Такие предпочтительные значения диэлектрической проницаемости относятся к диэлектрической проницаемости, измеренной при 25°C, в соответствии со стандартом IEC 247 (1978 г. издания).

Предпочтительно, жидкий диэлектрик выбирается из группы, содержащей:

(I) алкилариловый углеводород, имеющий по меньшей мере два, предпочтительно по меньшей мере три нерастворимых ароматических кольца с соотношением между числом углеродных атомов арила и общим числом углеродных атомов больше или равным 0,6, предпочтительно больше или равным 0,7, как описано в Европейской патентной заявке EP 1295301;

(II) дифениловый эфир, незамещенный или замещенный по меньшей мере одним линейным или разветвленным углеводородным радикалом, имеющим от 1 до 30 углеродных атомов, предпочтительно от 1 до 24 углеродных атомов, как описано в патентной заявке WO 02/27731;

(III) смесь из (I) и (II).

Еще более предпочтительно, жидкий диэлектрик содержит по меньшей мере один алкилариловый углеводород, имеющий по меньшей мере два, предпочтительно по меньшей мере три нерастворимых ароматических кольца в количестве не менее, чем 10% по весу, по отношению к общему весу жидкого диэлектрика.

Примеры алкилариловых углеводородов, принадлежащих к классу (I), которые могут быть использованы в соответствии с настоящим изобретением есть: бензилтолуол, бензилксилол, (метилбензил)толуол, (метилбензил)ксилол, дибензилтолуол, дибензилксилол, ди(метилбензил)толуол, ди(метилбензил)ксилол, и подобное, или их смеси.

Примеры дифениловых эфиров, принадлежащих к классу (II), которые могут быть использованы в соответствии с настоящим изобретением, есть: фениловый толуиловый эфир, 2,3'-дитолуиловый эфир, 2,2'-дитолуиловый эфир, 2,4'-дитолуиловый эфир, 3,3'-дитолуиловый эфир, 3,4'-дитолуиловый эфир, 4,4'-дитолуиловый эфир, октадециловый дифениловый эфир, и подобное, или их смеси.

Жидкий диэлектрик, предпочтительно использованный для осуществления способа по настоящему изобретению, имеет заданную вязкость, так чтобы предотвратить быструю диффузию жидкости через расплавленную массу под давлением и таким образом направленного наружу ее перемещения, и в то же время так, чтобы гарантировать жидкости быть легко поданной и перемешанной в полимерном материале. Предпочтительно, жидкий диэлектрик имеет кинематическую вязкость, измеренную при 20°C в соответствии со стандартом ISO 3104 (ISO 3104/AC1 июля 1997), от около 1 до около 500 мм2/с, более предпочтительно от около 5 до около 100 мм2/с.

В соответствии с дополнительным предпочтительным вариантом осуществления изобретения, жидкий диэлектрик имеет водородно-поглощательную способность, измеренную в соответствии со стандартом IEC 628 (12-тое издание 1985), больше или равную около 5 мм 3/мин, более предпочтительно больше или равную около 50 мм3/мин.

Предпочтительно, для жидкого диэлектрика, подходящего для осуществления способа по настоящему изобретению, могла бы быть добавлена эпоксидная смола, предпочтительно в количестве ниже или равном 1% по весу по отношению к весу жидкости, та смола рассматривается, чтобы осуществлять основную функцию уменьшения скорости перемещения ионов под электрическим полем и, следовательно, диэлектрических потерь изоляционного материала.

Для осуществления способа в соответствии с изобретением, когда масса содержит полимерный материал, другие традиционные компоненты могут быть добавлены к этому материалу, такие как, например, антиоксидантного предназначения при противодействии нежелательным явлениям старения массы, технологические активирующие добавки, добавки, замедляющие водные дендритные образования, и подобное.

Традиционные антиоксиданты, подходящие для этих целей есть, например, дистеарилпропионат и пентаэрифрил-тетракис [3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидрокси-фенил)пропионат] и подобное, или их смеси.

Технологические активирующие добавки, которые могут быть добавлены к полимерной основе, есть, например, стеарат кальция, стеарат цинка, стеариновая кислота, парафиновый воск, и подобное, или их смеси.

В случае, когда полупроводниковый слой должен быть сделан, в полимерном материале распределяется проводящий наполнитель, такой как, например, сажа, в таком количестве, чтобы сильно воздействовать на полупроводниковые характеристики полимерного материала, то есть для того, чтобы получать удельное сопротивление ниже, чем 5 Ом .м при комнатной температуре. Такое количество предпочтительно составляет между около 5% и около 80% по весу, более предпочтительно между около 10% и около 50% по весу, по отношению к общему весу смеси.

Когда тот же самый вид полимерного материала используется как для изоляционного слоя, так и для полупроводниковых слоев, достигается преимущество при производстве кабелей среднего или высокого напряжения, так как использование того же самого вида полимерного материала гарантирует оптимальное сцепление между примыкающими слоями и, следовательно, лучший электрический режим работы, особенно на контактной поверхности между слоем изоляции и внутренним полупроводниковым слоем, где электрическое поле и, следовательно, риск частичного разряда являются выше.

Хотя настоящее описание в основном касается производства кабелей для транспортировки и/или распределения электрической мощности среднего или высокого напряжения, способ в соответствии с настоящим изобретением может быть осуществлен для получения слоя изоляции электрических устройств вообще. В особенности, способ может быть осуществлен для производства различных видов кабеля, например кабелей низкого напряжения, телекоммуникационных кабелей, смешанных энергетических/телекоммуникационных кабелей, или для производства компонентов или приспособлений, используемых в производстве линий электропередач, таких как, например, эластичные рукава для терминалов или шарниров.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления способа по настоящему изобретению расплавленная масса под давлением содержит по меньшей мере один полимер, такой как, например, термопластичный полимер, и более предпочтительно такой термопластичный полимер содержит по меньшей мере один полиолефин в расплавленном состоянии и под давлением.

Предпочтительно, такой полиолефин имеет изгибный модуль упругости, измеренный в соответствии со стандартом ASTM D790-91 при комнатной температуре, от около 30 до около 1400 МПа, более предпочтительно от около 60 до около 1000 МПа.

Предпочтительно, вышеупомянутый полиолефин имеет показатель текучести расплава (MFI), измеренный при 230°C с нагрузкой 21,6 N в соответствии со стандартом ASTM D1238-90b (декабря 1990), от около 0,05 до около 10,0 дг/мин, более предпочтительно от около 0,5 до около 5,0 дг/мин.

Полиолефины, подходящие для этой цели могут предпочтительно быть выбраны из группы, содержащей:

(a) полиэтилен высокой плотности (HDPE), имеющий плотность как правило, содержащуюся между около 0,93 г/см 3 и около 0,96 г/см3;

(b) пропиленовый гомополимер или пропиленовый сополимер с по меньшей мере одним олефиновым сомономером, выбранным из группы, содержащей этилен и способ и установка для введения жидкости в расплавленную массу   под давлением, патент № 2335396 -олефин, отличный от пропилена, упомянутый гомополимер или сополимер, имеющий температуру плавления больше или равную около 140°C, предпочтительно содержащуюся между около 145°C и около 170°C, и теплосодержание плавления от около 30 до около 100 Дж/г, предпочтительно от около 30 до около 85 Дж/г.

В случае, когда используется полипропиленовый сополимер с олефиновым сомономером, последний предпочтительно присутствует в количестве меньшем или равном около 15 мол.%, более предпочтительно меньшем чем или равном около 10 мол.%. Олефиновый мономер является предпочтительно или этиленом, или способ и установка для введения жидкости в расплавленную массу   под давлением, патент № 2335396 -олефином формулы CH2=CH-R, где R является алкилом, линейным или разветвленным, имеющим от 2 до 10 углеродных атомов, выбранных, например, из группы, содержащей: 1-бутен, 1-пентен, 4-мтил-1-пнтен, 1-гексен, 1-октен, 1-децен, 1-додецен, и подобное, или сочетания из этого. Пропиленовые/этиленовые сополимеры особенно предпочтительны.

В соответствии с особенно предпочтительным вариантом осуществления способа по изобретению, термопластичный полимер является полиолефином, выбранным из группы, содержащей:

(1) пропиленовый гомополимер или пропиленовый сополимер с по меньшей мере одним олефиновым сомономером, выбранным из группы, содержащей этилен и способ и установка для введения жидкости в расплавленную массу   под давлением, патент № 2335396 -олефин другой, чем пропилен, имеющий изгибный модуль упругости, предпочтительно содержащийся между около 30 и около 900 МПа, более предпочтительно между 50 и 400 МПа;

(2) разнородный сополимер, содержащий термопластичную фазу пропиленовой основы и сополимеризованную эластомерную фазу этиленовой основы с способ и установка для введения жидкости в расплавленную массу   под давлением, патент № 2335396 -олефином, предпочтительно с пропиленом, где эластомерная фаза присутствует в количестве по меньшей мере 45% по весу по отношению к общему весу разнородного сополимера.

Гомополимеры или сополимеры, попадающие в класс (1), показывают монофазную микроструктуру, то есть существенно без разнородных фаз, распределенных в молекулярных доменах размера большего, чем один микрон. Такие материалы, фактически, не подвергаются оптическим явлениям, типичным для разнородных полимерных материалов, и в особенности такие материалы отличаются большей прозрачностью и меньшим убеливанием от напряжения материала из-за локализованных механических напряжений.

Внутри вышеупомянутого класса (1), пропиленовый гомополимер или пропиленовый сополимер с по меньшей мере одним олефиновым сомономером, выбранным из этилена и способ и установка для введения жидкости в расплавленную массу   под давлением, патент № 2335396 -олефина, отличного от пропилена, особенно предпочтителен, причем гомополимер или сополимер, имеющий:

- температуру плавления от около 140°C до около 165°C;

- теплосодержание плавления от около 30 Дж/г до около 80 Дж/г;

- долю, растворимую в кипящем диэтиловом эфире, в количестве ниже или равном около 12% по весу, предпочтительно содержащуюся между 1% и 10% по весу, имеющую теплосодержание плавления ниже или равное около 4 Дж/г, предпочтительно ниже или равное около 2 Дж/г;

- долю, растворимую в кипящем н-гептане, в количестве, содержащемся между около 15% и около 60% по весу, предпочтительно между 20% и около 50% по весу, имеющую теплосодержание плавления от около 10 Дж/г до около 40 Дж/г, предпочтительно от около 15 Дж/г до около 30 Дж/г; и

- долю, нерастворимую в кипящем н-гептане, в количестве, содержащемся между около 40% и около 85% по весу, предпочтительно между около 50% и около 80% по весу, имеющую теплосодержание плавления большее чем или равное около 45 Дж/г, предпочтительно от около 50 Дж/г до около 95 Дж/г.

Дополнительная информация по этим материалам и по использованию этого для покрытия кабелей приведена в Европейской патентной заявке EP 1230647.

Разнородные сополимеры, попадающие в класс (2), являются термопластичными эластомерами, полученными блочной сополимеризацией: (I) пропилена, по выбору содержащего меньшие количества по меньшей мере одного олефинового сомономера, выбранного из этилена и способ и установка для введения жидкости в расплавленную массу   под давлением, патент № 2335396 -олефина, отличного от пропилена, и затем: (II) смеси этилена с способ и установка для введения жидкости в расплавленную массу   под давлением, патент № 2335396 -олефином, в особенности пропилена, и по выбору с меньшими дозами диена. Этот класс продуктов является также общеизвестным под термином "реакторные термопластичные эластомеры".

Внутри вышеупомянутого класса (2) особенно предпочтительным является разнородный сополимер, в котором эластомерная фаза состоит из эластомерного сополимера между этиленом и пропиленом, который содержит от около 15% до около 50% по весу этилена и от около 50% до около 85% по весу пропилена по отношению к весу эластомерной фазы. Дополнительная информация по этим материалам и по использованию этого для покрытия кабелей показываются в патентной заявке WO 00/41187.

Продукты из класса (1) являются коммерчески доступными, например, под торговой маркой Rexflex® из Huntsman Polymer Corp (полимерная корпорация Хантсмана).

Продукты из класса (2) являются коммерчески доступными, например, под торговой маркой Hifax® из Montell (Монтеля).

Основной термопластичный полимер, как описано выше, может быть использован в механической смеси с полимером, имеющим низкую кристалличность, как правило, с теплосодержанием плавления ниже, чем около 30 Дж/г, который проявляет основную функцию возрастания гибкости материала. Количество полимера, имеющего низкую кристалличность, является предпочтительно ниже, чем около 70% по весу, более предпочтительно содержится между около 20% и около 60% по весу по отношению к общему весу термопластичного материала.

Предпочтительно, полимер, имеющий низкую кристалличность является этиленовым сополимером с способ и установка для введения жидкости в расплавленную массу   под давлением, патент № 2335396 -олефином, имеющим от 3 до 12 углеродных атомов, и по выбору с диеном. Предпочтительно способ и установка для введения жидкости в расплавленную массу   под давлением, патент № 2335396 -олефин выбирается из группы, содержащей: пропилен, 1-гексен и октен. В случае, в котором присутствует диеновый сомономер, он как правило, имеет от 4 до 20 углеродных атомов и является предпочтительно выбранным из группы, содержащей: сопряженный и несопряженный линейные диолефины, такие как, например, 1,3-бтадиен, 1,4-гексадиен или 1,6-октадиен, и подобное или их смеси; моноциклический или полициклический диены, такие как, например 1,4-циклогексадиен, 5-этилден-2-норборнен, 5-мтилен-2-норборнен, 5-винил-2-норборнен, и подобное или их смеси.

Среди особенно предпочтительных этиленовых сополимеров имеются:

(I) сополимеры, имеющие следующий мономерный состав: 35-90 мол.% этилена; 10-65 мол.% способ и установка для введения жидкости в расплавленную массу   под давлением, патент № 2335396 -олефина, предпочтительно пропилена; 0-10 мол.% диена, предпочтительно 1,4-гексадиена или 5-этилдиен-2-норборнена (EPR и EPDM каучуки попадают внутрь такого класса);

(II) сополимеры, имеющие следующий мономерный состав: 75-97 мол.%, предпочтительно 90-95 мол.% этилена; 3-25 мол.%, предпочтительно 5-10 мол.% способ и установка для введения жидкости в расплавленную массу   под давлением, патент № 2335396 -олефина; 0-5 мол.%, предпочтительно 0-2 мол.% диена (такого как, например, этиленового/октенового сополимеров, таких как, например, продукты Engage® от "Эластомеры Доу-Дюпона"(Dow-Dupont Elastomers)).

В соответствии с альтернативным вариантом осуществления способа по изобретению жидкость является органическим пероксидом (таким как, например, дикумил пероксид), предназначенным для того, чтобы радикально поперечно связывать выдавленный полимер.

Таким образом, преимущественно можно производить слой покрытия электрического кабеля для транспортировки и/или распределения электрической мощности низкого, среднего или высокого напряжения по существу непрерывно, причем такой слой покрытия состоит из выдавленного полимера, включающего органический пероксид для последующего радикального образования поперечных связей полимера. Предпочтительно, в случае, когда этап образования поперечных связей выполняют после этапа выдавливания, полимерный материал с поперечными связями является предпочтительно полиолефиновой основы, в особенности полиэтиленом с поперечными связями (XLPE) или этиленовыми/пропиленовыми эластомерными сополимерами (EPR) или этилен/пропилен/диенами (EPDM), которые также являются поперечно связанными.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления способа по изобретению, давление расплавленной массы находится между около 10 бар и около 1400 бар.

Предпочтительно, вышеупомянутый этап a) приведения жидкости к заданному давлению, большему, чем давление расплавленной массы, осуществляют посредством по меньшей мере одного насоса, более предпочтительно возвратно-поступательного насоса с постоянным перемещением, содержащего множество насосных агрегатов, например поршневых агрегатов, в соответственном жидкостном сообщении с множеством накопительных баков под давлением, предпочтительно через соответствующее множество линий для подачи жидкости.

Таким образом, изменяя число оборотов насоса и/или положение ускоряющего устройства, дает возможность менять количество жидкости, входящей в насосные агрегаты, что позволяет осуществлять способ по изобретению в широком диапазоне применений, которые являются изменяемыми как функция природы и вязкости жидкости для введения в полимер.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления способа по изобретению, этап расположения в шахматном порядке вышеупомянутых насосных агрегатов может быть обеспечен таким образом, что жидкость накачивается различными насосными агрегатами в отдельные моменты, в зависимости от требований применения.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления способа по изобретению, вышеупомянутый этап b) подачи жидкости осуществляют подачей жидкости к каждому накопительному баку из множества накопительных баков под давлением через по меньшей мере одну пару линий для подачи жидкости. Другими словами, подающие линии являются предпочтительно сгруппированными в пары, и каждая пара подающих линий относится к соответствующему накопительному баку. Каждый накопительный бак, следовательно, предпочтительно оснащен двумя входными отверстиями для жидкостного взаимодействия с соответствующей парой подающих линий и по меньшей мере одним выходным отверстием для жидкостного взаимодействия с по меньшей мере одним инжектором. Таким образом, преимущественно можно сгруппировывать насосные агрегаты насоса в пары, которые позволяют двум поршням, принадлежащим к сгруппированным насосным агрегатам, действуя одновременно, питать накопительные баки, даже когда давление жидкости падает. Следовательно, всегда имеется достаточное количество жидкости в накопительных баках для последующего впрыска, которое создает возможность обеспечивать по существу непрерывную подачу и последующее по существу непрерывное введение жидкости в расплавленную массу.

Предпочтительно, вышеупомянутый этап c) впрыска жидкости в расплавленную массу осуществляют при давлении впрыска, находящемся между около 30 бар и около 1500 бар, если расплавленная масса подвергается давлению, находящемуся между около 10 бар и около 1400 бар, при давлении впрыска, находящемся между около 400 бар и около 1000 бар, если расплавленная масса подвергается давлению, находящемуся между около 300 бар и около 900 бар, и при давлении впрыска, находящемся между около 500 бар и около 750 бар, если расплавленная масса подвергается давлению, находящемуся между около 400 бар и около 650 бар.

Предпочтительно, этап c) впрыска жидкости в расплавленную массу под давлением осуществляют механически.

Благодаря этому открытие каждого инжектора преимущественно приводится в действие простым и экономически эффективным образом, таким образом, что жидкость вводится в расплавленную массу под давлением, когда давление жидкости в заданном накопительном баке под давлением превышает заданное пороговое давление, большее чем давление, которому подвергается расплавленная масса, и предпочтительно такое, чтобы создавать возможность распыления жидкости.

Предпочтительно, этап c) впрыска жидкости осуществляют посредством множества инжекторов механического типа, чье открытие приводится в действие пружиной, калиброванной при заданном пороговом давлении, равном требуемому давлению впрыска.

В соответствии с альтернативным вариантом осуществления способа по изобретению, вышеупомянутый этап c) впрыска жидкости осуществляют электронным управлением, например, обеспечением множества распределителей с электрическим управлением, запускаемых электронным блоком управления, подходящим для приведения в действие распределителей с электрическим управлением, в особенности, чтобы устанавливать момент и продолжительность их открытия, на каждом накопительном баке.

Предпочтительно, способ по изобретению дополнительно содержит этап перемешивания жидкости с расплавленной массой под давлением.

Предпочтительно, жидкость вводят в полимерную расплавленную массу под давлением и этап впрыска жидкости осуществляют внутри пресса для выдавливания, в который поступает расплавленная масса под давлением. В соответствии с таким предпочтительным вариантом осуществления способа по изобретению, жидкость вводят в полимерную массу впрыском в пресс для выдавливания, в области пресса для выдавливания, где полимерная масса находится в расплавленном состоянии, то есть уже пластифицирована.

Предпочтительно, впрыск жидкости бывает в концевой области пресса для выдавливания по отношению к траектории полимерной массы вдоль пресса для выдавливания. Это решение создает возможность как перемешивания жидкости с расплавленной массой, в которую жидкость вводят на этапе выдавливания, так и точного дозирования жидкости и достижения оптимального распределения последней внутри полимера вследствие того, что масса находится в полностью расплавленном состоянии в концевой области пресса для выдавливания.

В то же время, добавление жидкости к уже пластифицированному полимеру не действует на стабильность процесса выдавливания. Наоборот, то есть в случае, когда введение жидкости осуществляют на первых этапах выдавливания, когда полимер еще не расплавлен, там могли бы быть неравномерности при перемещении материала внутри пресса для выдавливания вследствие смазывающего действия, определенного жидкостью.

Предпочтительно, вышеупомянутый этап c) впрыска жидкости осуществляют множеством точек впрыска, расположенных в шахматном порядке под углом при заданном угле в области пресса для выдавливания, в котором масса находится в расплавленном состоянии.

Альтернативно или в комбинации с вышеупомянутым расположением в шахматном порядке под углом точек впрыска, вышеупомянутый этап c) впрыска жидкости осуществляют множеством точек впрыска, расположенных в шахматном порядке продольно на заданном расстоянии в области пресса для выдавливания, в которой масса находится в расплавленном состоянии.

Другими словами, упомянутые расположенные в шахматном порядке продольно точки впрыска могут принадлежать той же самой образующей стенке цилиндрической поверхности, образующей корпус пресса для выдавливания, или различным образующим стенкам цилиндрической поверхности, образующей корпус пресса для выдавливания.

Таким образом, преимущественно можно вводить жидкость в расплавленную массу под давлением по меньшей мере в двух отдельных точках массы, разнесенных соответствующим образом, способствуя, тем самым, распределению жидкости внутри расплавленной массы.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления способ по изобретению дополнительно содержит предварительный этап фильтрации жидкости для удаления возможных внешних загрязняющих реагентов, присутствующих в жидкости, которые могут, например, вызывать образование осадков, способных к повреждению насосных устройств и/или к засорению циркуляционного контура жидкости.

Предпочтительно, способ дополнительно содержит этап поддерживания жидкости при заданной температуре, предпочтительно между около 70°C и около 80°C.

Этот предпочтительный температурный интервал является в особенности - даже если не исключительно - подходящим для случая, когда жидкость является жидким диэлектриком. Обычно, фактически, жидкий диэлектрик содержит минеральное масло, к которому добавляются антиоксидантные вещества или другие добавки в виде твердых порошков при комнатной температуре. Чтобы создавать возможность расплавления антиоксидантных порошков и избегать нежелательных последующих осаждений из этого, жидкость предпочтительно предварительно нагревают и впоследствии поддерживают выше температуры осаждения антиоксидантных порошков, предпочтительно при температуре внутри вышеупомянутого предпочтительного температурного интервала 70-80°C.

В случае, когда жидкость является пероксидом, в добавление к антиоксидантным веществам или в любом случае веществам, которые находятся в твердом состоянии при комнатной температуре, пероксид сам является твердым при комнатной температуре. Также в таком случае, следует предпочтительно увеличивать температуру, чтобы поддерживать как пероксид, так и возможные добавки в жидком состоянии.

Независимо от природы жидкости для введения в расплавленную массу, этап нагревания жидкости преимущественно дает возможность уменьшать вязкость жидкости и, следовательно, улучшать ее текучие свойства.

В соответствии со вторым аспектом настоящее изобретение касается установки для введения жидкости в расплавленную массу под давлением, содержащей:

a) по меньшей мере один насос для приведения упомянутой жидкости к заданному давлению, большему, чем давление расплавленной массы;

b) множества жидкостных накопительных баков для жидкостного сообщения с вышеупомянутым по меньшей мере одним насосом; и

c) множество инжекторов для соответствующего жидкостного сообщения со множеством накопительных баков для впрыска жидкости в массу при давлении впрыска, равном заданному давлению.

Предпочтительно, насос является возвратно-поступательным насосом с постоянным перемещением, содержащим множество насосных агрегатов для жидкостного сообщения со множеством накопительных баков через соответствующее множество подающих линий.

Предпочтительно, подающие линии компонуются во множество пар, каждая из таких пар подающих линий имеет жидкостное сообщение с соответствующей парой насосных агрегатов насоса и с каждым накопительным баком из множества накопительных баков, предпочтительно под давлением.

Для пояснения, насос может содержать шесть насосных агрегатов для жидкостного сообщения, через столько же подающих линий, предпочтительно сдвоенных в пары, с тремя независимыми накопительными баками под давлением с соответствующим жидкостным сообщением с тремя инжекторами.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления каждый инжектор содержит по меньшей мере одно нагнетательное сопло. Когда по меньшей мере один инжектор содержит множество нагнетательных сопел, число точек доставки жидкости в расплавленную массу под давлением преимущественно увеличивается.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления установки по изобретению, благодаря обеспечению множества накопительных баков под давлением, инжекторы могут преимущественно быть механического вида. Благодаря этому установка по изобретению является способной к введению жидкости в расплавленную массу под давлением технологически простым и экономичным способом.

Предпочтительно, инжекторы приводятся в действие пружиной, калиброванной при заданном давлении, равном требуемому давлению впрыска, предпочтительно находящемуся между около 30 бар и около 1500 бар.

Благодаря такому признаку, инжекторы открываются, чтобы вводить жидкость в расплавленную массу под давлением, когда давление жидкости превышает вышеупомянутое заданное давление большее, чем давление, которому подвергается расплавленная масса.

В соответствии с альтернативным вариантом осуществления установки по изобретению, вышеупомянутые инжекторы являются инжекторами электронного вида, например, в виде распределителей с электрическим управлением. Когда инжекторы являются электронного вида, они предпочтительно приводятся в действие электронным блоком управления.

Предпочтительно, множество инжекторов относится к прессу для выдавливания в области пресса для выдавливания, где масса находится в расплавленном состоянии, то есть уже пластифицирована, предпочтительно в концевой области пресса для выдавливания по отношению к траектории полимера вдоль пресса для выдавливания.

Предпочтительно, установка по изобретению содержит множество инжекторов, расположенных в шахматном порядке под углом один от другого. Таким образом, жидкость может быть введена в расплавленную массу в отдельных точках.

Еще более предпочтительно, установка по изобретению содержит три инжектора, расположенных в шахматном порядке под углом 120° один от другого.

Альтернативно, или в комбинации с расположением инжекторов в шахматном порядке под углом, инжекторы могут быть продольно разнесенными на заданное расстояние, которое следует определять в соответствии с продольным удлинением пресса для выдавливания, в особенности как функцию продольного удлинения участка пресса для выдавливания, вдоль которого масса находится в расплавленном состоянии.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления, установка по изобретению дополнительно содержит, вверх по потоку насоса, бак для питания насоса, поддерживаемый под заданным давлением, предпочтительно равным около 1-5 бар, посредством подходящих устройств повышения давления, таким образом, чтобы преимущественно гарантировать адекватный минимум подающего давления насоса установки по изобретению.

В настоящем описании и последующей формуле изобретения, термины "вверх по потоку" и "вниз по потоку" используются для обозначения тех частей установки по изобретению, которые первично и, соответственно, окончательно проходятся насквозь компонентами, используемыми в установке по изобретению, то есть расплавленной массой или жидкостью для введения туда в зависимости от обстоятельств.

Предпочтительно, установка по изобретению дополнительно содержит фильтр, помещенный между питающим баком и насосом для того, чтобы предохранять насос от нежелательных явлений засорения, вызванных порошками, добавленными к жидкости, которые возможно осаждаются вследствие недостаточного нагрева жидкости или вследствие внешних реагентов, возможно присутствующих в питающем баке, или чтобы гарантировать, таким образом, регулярное функционирование насоса.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления, установка по изобретению дополнительно содержит, вверх по потоку бака для питания насоса, заранее загружаемый бак, оснащенный устройствами повышения давления и в жидкостном сообщении с баком для питания насоса.

Таким образом, посредством подходящей процедуры подачи жидкости в бак для питания насоса, преимущественно можно поддерживать бак для питания насоса постоянно под давлением и таким образом обеспечивать правильное питание насоса. Предпочтительно, такая процедура подачи жидкости включает этапы введения жидкости в заранее загружаемый бак, закрытия такого бака, подвергания его же заданному давлению, например, находящемуся между около 2 и около 2,5 бар посредством устройств повышения давления, введения заранее загружаемого бака в жидкостное сообщение с баком для питания насоса, передачи содержимого заранее загружаемого бака баку для питания насоса, прерывания жидкостного сообщения между двумя баками, освобождения давления заранее загружаемого бака и подвергания бака для питания насоса давлению, например, между около 2 и около 2,5 бар.

Как альтернатива использованию вышеупомянутых двух баков под давлением вверх по потоку насоса, может быть использован предварительный насос вверх по потоку насоса, который способен обеспечивать непрерывную и эффективную подачу жидкости к насосу. Преимущественно, использование предварительного насоса как альтернативы бакам под давлением вверх по потоку насоса создает возможность использовать баки при атмосферном давлении, которые, как таковые, являются менее дорогостоящими.

Чтобы избежать присутствия нежелательных внешних загрязняющих реагентов в жидкости, вводя заранее загружаемый бак или, в соответствии с последним альтернативным вариантом осуществления, вводя предварительный насос, установка предпочтительно дополнительно содержит фильтр на входном отверстии заранее загружаемого бака или, соответственно, предварительного насоса.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления, установка дополнительно содержит нагревающие устройства в теплообменной взаимосвязи с по меньшей мере одним насосом, множеством подающих линий, множеством накопительных баков и множеством инжекторов и, если присутствуют, также с заранее загружаемым баком и баком для питания насоса.

Например, бак для питания насоса и заранее загружаемый бак могут оснащаться соответственными обшивками, в которых размещаются нагревательные спирали, тогда как насос, насосные агрегаты и линии контура и инжекторы могут быть компонованы в термостатической окружающей среде.

Дополнительные признаки и преимущества изобретения станут более очевидными из описания некоторых предпочтительных вариантов осуществления способа для впрыска жидкости в расплавленную массу под давлением в соответствии с изобретением, которое сделано в дальнейшем со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых, для изобразительных и не ограничивающих целей, представлена установка для осуществления упомянутого способа.

На чертежах:

- фигура 1 является видом в перспективе, частично в поперечном разрезе, установки для впрыска жидкости в расплавленную массу под давлением в соответствии с настоящим изобретением;

- фигура 2 является видом в перспективе кабеля для транспортировки и/или распределения электрической мощности, оснащенного слоем покрытия, произведенного установкой с фигуры 1.

На фигуре 1 изображена установка 1 для введения жидкости в расплавленную массу под давлением в соответствии с изобретением. Для пояснения, установка 1, относящаяся к прессу для выдавливания 2, как лучше описано в дальнейшем, предназначается, чтобы формировать слой покрытия электрического кабеля для транспортировки и/или распределения электрической мощности.

На фигуре 2 изображен такой электрический кабель, вообще обозначенный как 3, особенно подходящий для среднего или высокого напряжения. На этой фигуре кабель 3 содержит от радиально наиболее внутреннего положения до радиально самого дальнего от середины положения проводник 4, радиально внутренний полупроводниковый слой 5, слой 6 изоляции, радиально внешний полупроводниковый слой 7, металлическое экранирование 8 и внешнюю защитную оболочку 9.

Проводник 4, изображенный на фигуре 2 состоит из компактного металлического элемента (прутка), предпочтительно выполненного из меди или алюминия. Альтернативно, проводник 4 может содержать по меньшей мере два металлических провода, предпочтительно выполненных из меди или алюминия, скрученных вместе в соответствии с традиционной технологией. Площадь поперечного сечения проводника 4 определяется в соответствии с электрическим током, который должен транспортироваться при заданном напряжении. Предпочтительно, для кабеля для транспортировки и/или распределения мощности низкого, среднего или высокого напряжения, такая площадь содержится между 16 мм2 и 1000 мм2 .

По меньшей мере один слой покрытия, выбранный из слоя 6 изоляции и радиально внутреннего 5 и радиально внешнего 7 полупроводниковых слоев, содержит выдавленный термопластичный полимер, формирующий непрерывную фазу, включающую жидкий диэлектрик. В соответствии с вариантом осуществления кабеля 3, изображенного на фигуре 2, все три таких слоя 5, 6 и 7 по существу содержат термопластичный полимерный материал, предпочтительно полипропилен, содержащий жидкий диэлектрик, распределенный там, такой как, например, дибензилтолуол. В добавление к полипропилену и дибензилтолуолу, радиально внутренний 5 и радиально внешний 7 полупроводниковые слои дополнительно содержат проводящий наполнитель, такой как, например, сажа, в количестве таком, чтобы придавать полупроводниковые характеристики упомянутым слоям.

Экранирование 8 состоит из электрически проводящего материала, компонованного в радиально внешнем положении по отношению к радиально внешнему полупроводниковому слою 7 и, в соответствии с изображенным предпочтительным вариантом осуществления фигуры 2, предпочтительно состоит из непрерывного металлического тонколистового материала, предпочтительно сделанного из алюминия или альтернативно меди, профилированного в виде трубки, периметрические концы которой свариваются или склеиваются вместе, чтобы обеспечивать необходимую герметичность самого кабеля. Альтернативно, металлическое экранирование может состоять из множества металлических проводов или металлических лент, намотанных по спирали в радиально внешнем положении по отношению к внешнему полупроводниковому слою 7.

Экранирование 8 является таким образом покрытым защитной оболочкой 9, предпочтительно состоящей из термопластичного материала, такого как, например, непоперечно-связанный полиэтилен (PE).

Кабель 3 может также быть оснащен защитной структурой, компонованной в радиально внутреннем положении по отношению к защитной оболочке 9, не показанной на фигуре 2, предназначенной, чтобы осуществлять основную функцию механической защиты кабеля 3 от соударений и/или сжатий. Такая защитная структура, например, может быть или металлической оплеткой или слоем пенополимерного материала, как описано в патентной заявке WO 98/52197.

Установка 1 для впрыска жидкости в расплавленную массу под давлением в качестве пояснения описана в дальнейшем со ссылкой на впрыск жидкого диэлектрика, такого как, например, дибензилтолуола, в расплавленную массу под давлением, такую как, например, полипропилен, предназначенный, чтобы формировать слой 6 изоляции электрического кабеля 3, показанного на фигуре 2.

В соответствии с изобретением установка 1 содержит насос, схематично изображенный и обозначенный как 10, для приведения жидкости к заданному давлению большему, чем давление расплавленной массы. Когда расплавленная масса подвергается давлению, содержащемуся между около 100 бар и около 600 бар, жидкость предпочтительно приводится к давлению, содержащемуся между около 200 бар и около 700 бар.

Кроме того, в соответствии с изобретением, установка 1 дополнительно содержит множество жидкостных накопительных баков 12 - упомянутые накопительные баки находятся под давлением и в жидкостном взаимодействии с насосом 10 - и множество инжекторов 13 для соответствующего жидкостного взаимодействия со множеством накопительных баков 12 для впрыска жидкости в массу при давлении впрыска, равном вышеупомянутому заданному давлению, то есть равному, например, около 200-700 бар.

Жидкость может быть преимущественно впрыснута при таких значениях давления впрыска или больших значениях - в любом случае больших, чем давление, которому подвергается расплавленная масса - благодаря обеспечению накопительных баков 12 под давлением, которые преимущественно составляют резервуар жидкости под давлением.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления, изображенным на фигуре 1, насос 10 является возвратно-поступательным насосом с постоянным перемещением, содержащим множество насосных агрегатов 14, в изображенном варианте осуществления числом шесть, компонованных в три пары, которые находятся в жидкостном взаимодействии, через шесть подающих линий 11, соответственно компонованных в три пары, с тремя накопительными баками 12, соединенными с тремя соответствующими инжекторами 13. Каждый насосный агрегат 14 содержит обычно по существу: a) поршень, не показанный, движение которого определяется эксцентриком, составляющим одно целое со штоком 10 насоса; b) всасывающий канал, не показанный, размер которого является подходяще регулируемым; и c) впускной канал, не показанный, заданного размера.

Насос 10 выполнен с возможностью накачивания жидкости при заданном давлении, например, находящемся между около 200 бар и около 700 бар, и при скорости потока, находящейся между около 0,5 кг/ч и около 100 кг/ч.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления с фигуры 1, инжекторы 13 являются инжекторами механического вида. Каждый инжектор 13 содержит по меньшей мере одно нагнетательное сопло 15 для впрыска жидкого диэлектрика в расплавленную массу под давлением.

Предпочтительно, инжекторы 13 приводятся в действие пружиной - традиционной по сути и не изображенной - калиброванной при заданном давлении, равном вышеупомянутому давлению впрыска с тем, чтобы приводить в действие открытие инжекторов 13, как только такое заданное давление было превышено.

Как изображено на фигуре 1, чтобы производить слой 6 изоляции электрического кабеля 3 с фигуры 2, три инжектора 13 компонованы таким образом, чтобы впрыскивать жидкость в пресс 2 для выдавливания в его области, где полимерная масса находится в расплавленном состоянии, то есть уже пластифицирована. Для этого, как схематично показано на фигуре 1, три инжектора 13 компонованы в концевой области пресса 2 для выдавливания, ссылаясь на траекторию расплавленной массы вдоль пресса 2 для выдавливания, предпочтительно расположены в шахматном порядке под углом 120° один от другого.

В соответствии с изображенным предпочтительным вариантом осуществления установки 1, последняя дополнительно содержит, вверх по потоку насоса 10 бак 16 для питания насоса 10, поддерживаемый при заданном давлении, например равном около 1-5 бар, посредством использования подходящих устройств повышения давления (таких как, например, традиционный азотный цилиндр) и в жидкостном сообщении с насосом 10 через линию 17 для подачи жидкости.

Кроме того, установка 1 предпочтительно дополнительно содержит фильтр, традиционный по сути и не показанный, расположенный между питающим баком 16 и насосом 10.

Установка 1, в варианте осуществления, изображенном на фигуре 1, дополнительно содержит, вверх по потоку питающего бака 16, заранее загружаемый бак 18 в жидкостном сообщении с питающим баком 16 через соединительную линию 19, оснащенную прерывающим клапаном 23.

Чтобы избегать прохода нежелательных веществ, таких как внешние загрязняющие реагенты, на входном отверстии заранее загружаемого бака 18 компонуется фильтр, традиционный по сути и не показанный.

Предпочтительно, каждый из вышеупомянутых компонентов установки 1 изобретения находится в теплообменной взаимосвязи с подходящими нагревающими устройствами, традиционными по сути и не показанными, предназначенными, чтобы нагревать жидкость вдоль контура установки 1 и избегать нежелательных осаждений антиоксидантов, обычно добавленных к жидкому диэлектрику, которые могли бы засорять заранее загружаемый бак 18, и/или бак 16 для питания насоса 10, и/или насос 10, и/или подающие линии 11, и/или инжекторы 13.

Например, бак 16 для питания насоса 10 и заранее загружаемый бак 18 может быть оснащен соответственными обшивками, в которых нагревательные спирали, не показанные, размещаются, тогда как насос 10, насосные агрегаты 14, линии 11 контура, и инжекторы 13 могут быть размещены в термостатической камере, традиционной по сути и не показанной.

Пресс 2 для выдавливания, традиционный по сути, изображается схематическим путем и частично в разрезе, чтобы схематически показывать выдавливаемый материал, в целом обозначенный как 30, принятый участком 2 пресса для выдавливания вверх по потоку инжекторов 13, так же как материал, уже выдавленный, подверженный впрыску жидкого диэлектрика, вообще обозначенного как 40, который принимается в участок пресса для выдавливания вниз по потоку из инжекторов 13.

В особенности, пресс 2 для выдавливания содержит по существу цилиндрический корпус 20, внутри которого посредством подходящего средства двигателя 21 вращается винт, не показанный, предназначенный чтобы обрабатывать и пластифицировать полимерную массу, подверженную давлению, например находящемуся между около 100 бар и около 600 бар.

Пресс 2 для выдавливания также содержит накопитель, также не показанный для подачи полимерного материала в сам пресс 2 для выдавливания, и головка выдавливания 22 на выходе из которой, в соответствии с изображенным вариантом осуществления, получается слой 6 изоляции электрического кабеля 3. В изображенном предпочтительном варианте осуществления, головка 22 выдавливания оснащается каналом 25, предназначенным чтобы принимать проводник 4, покрытый внутренним полупроводниковым слоем 5. Упомянутый канал 25 компонуется в направлении, по существу перпендикулярном к продольному направлению пресса 2 для выдавливания, то есть перпендикулярно к направлению перемещения массы в прессе 2 для выдавливания.

Ссылаясь на установку, описанную выше, первый вариант осуществления способа в соответствии с изобретением для введения жидкости в расплавленную массу под давлением включает следующие этапы.

Для предотвращения нежелательного поступления внешних загрязняющих реагентов, жидкость предпочтительно предварительно фильтруется на входном отверстии заранее загружаемого бака 18, тогда как чтобы создать возможность плавления возможных твердых добавок, например, имеющих антиоксидантную функцию, добавленных к жидкости, и чтобы избегать нежелательных осаждений из этого, жидкость предпочтительно поддерживается при заданной температуре, например, между около 70°C и около 80°C, посредством вышеупомянутых нагревательных спиралей, обеспеченных в обшивках бака 16 для питания насоса 10 и заранее загружаемого бака 18 и посредством вышеупомянутой термостатической камеры, размещающей насос 10, насосные агрегаты 14, линии 11 контура и инжекторы 13.

Предварительно до этапов способа по изобретению, кроме того, предпочтительно осуществляется следующая процедура загрузки жидкости в установку 1, такая процедура предназначается для гарантированного адекватного минимума подающего давления на входном отверстии насоса 10. После того как жидкость введена в заранее загружаемый бак 18, он закрывается и подвергается заданному давлению, например, между около 2 и 2,5 бар. Впоследствии, заранее загружаемый бак 18 вводится в жидкостное сообщение с баком 16 для питания насоса 10 открытием прерывающего клапана 23. Содержимое заранее загружаемого бака 18 передается к баку 16 для питания насоса 10, жидкостное сообщение между двумя баками 18 и 16 прерывается закрытием прерывающего клапана 23, давление заранее загружаемого бака 18 освобождается, и бак 16 для питания насоса 10 подвергается давлению, например, находящемуся между около 2 и 2,5 бар.

На первом этапе способа по изобретению жидкость приводится к заданному давлению, например, между около 200 бар и около 700 бар, посредством насоса 10, и в особенности посредством насосных агрегатов 14 из него.

На втором этапе способа по изобретению жидкость подают к трем накопительным бакам 12 под давлением через шесть подающих линий 11.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления, изображенным на фигуре 1, жидкость подают к каждому накопительному баку 12 под давлением через пару подающих линий 11. Жидкость, поданная к накопительным бакам 12, накапливается там.

Благодаря тому, что давление, генерированное насосом 10, накапливается во множестве накопительных баков 12 под давлением, этап формирования давления жидкости и этап впрыска жидкости являются преимущественно независимыми. Благодаря независимости этапа формирования давления жидкости по отношению к этапу впрыска жидкости, как колебания давления, порождаемые из накачивания насоса 10, так и колебания давления, порождаемые из открытия инжекторов 13 преимущественно гасятся, таким образом создавая возможность, как лучше описано в дальнейшем, впрыскивать накопленную жидкость при высоком давлении.

В дополнительном этапе способа по изобретению жидкость впрыскивается в расплавленную массу под давлением и при давлении впрыска большем, чем давление массы и в особенности при давлении впрыска, предпочтительно находящемся между около 200 бар и около 700 бар, посредством множества инжекторов 13 и благодаря вышеупомянутым пружинам, калиброванным при давлении, содержащемся внутри такого интервала предпочтительных значений.

Благодаря обеспечению множества накопительных баков 12 и обеспечению соответствующего множества инжекторов 13 инжекторы 13 также являются преимущественно независимыми один от другого, что создает возможность осуществлять по существу непрерывную подачу жидкости к по меньшей мере одному инжектору 13 и по существу непрерывное дозирование жидкости внутри расплавленной массы, в то же время поддерживая вышеупомянутые значения высокого давления без необходимости использования сложных и дорогостоящих устройств с электроприводом.

Впоследствии к вышеупомянутому этапу впрыска жидкости в расплавленную массу под давлением, благодаря присутствию винта пресса 2 для выдавливания, жидкость перемешивается с массой, и масса, включающая жидкость, перемешанную там, выдавливается на внутренний полупроводниковый слой 5, кабель, произведенный до сих пор, содержащий проводник 4 и внутренний полупроводниковый слой 5, предварительно перемещаемый вдоль канала 25 головки 22 выдавливания.

В соответствии с изображенным примером способ по изобретению, следовательно, создает возможность формировать слой 6 изоляции на радиально внутреннем полупроводниковом слое 5 электрического кабеля 3 по существу непрерывным образом.

Впоследствии способ по изобретению может также быть осуществлен, чтобы формировать радиально внешний полупроводниковый слой 7 на изоляционном слое 6 элемента 3 электрического кабеля, полученного ранее.

Электрический кабель 3 с фиг.2 тогда комплектуется обеспечением металлического экранирования 8 и внешней оболочки 9 в соответствии с традиционными рабочими способами, которые, как таковые, не описываются подробно.

Для пояснения, в соответствии со способом по изобретению, описанным выше, изоляционный слой покрытия, выполненный из полипропилена (в особенности HIFAX 7320 XEP, поставляемый Basell S.p.A.), включая дибензилтолуол в пропорции, равной 6%, был произведен по существу непрерывным образом. Кабель содержал проводящий элемент, выполненный из меди, имеющий площадь поперечного сечения, равную около 150 мм 2, и радиально внутренний полупроводниковый слой, выполненный из материала, основанного на полимерном полипропилене, имеющего толщину, равную около 0,5 мм.

Вышеупомянутый слой изоляции был произведен при скорости около 3 м/мин впрыском дибензилтолуола в пресс для выдавливания, в который была принята масса расплавленного полипропилена при около 200 бар, посредством трех инжекторов при скорости потока около 60 г/мин и при давлении впрыска около 300 бар. Чтобы получать такие значения скорости потока и давление впрыска жидкого диэлектрика, был использован 90 см 3 возвратно-поступательный насос с постоянным перемещением, имеющий 6 насосных агрегатов, установленных при 340 об/мин.

Пресс для выдавливания, использованный, чтобы делать слой изоляции, имел диаметр цилиндра, равный 45 мм и соотношение L/D (длина/диаметр), равное 20. Число оборотов винта пресса для выдавливания было равно 44,4 об/мин.

Толщина изолятора, полученного таким образом, была равна 4,5 мм.

Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2335396

patent-2335396.pdf

Класс B29C45/18 подача материала в устройства для инжекционного формования

Класс H01B3/20 жидкости, например масла

Наверх