Способ изготовления кабеля

Способ изготовления кабеля

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к способу изготовления кабеля.

В частности, настоящее изобретение относится к способу изготовления электрического кабеля для передачи или распределения электрической энергии на среднем или высоком напряжении.

Более конкретно, настоящее изобретение относится к способу изготовления электрического кабеля, имеющего структуру с очень компактной конструкцией.

В настоящем описании термин «среднее напряжение» применяется в отношении напряжения обычно от примерно 10 до примерно 60 кВ, а термин «высокое напряжение» относится к напряжению свыше 60 кВ. Обычно термин «низкое напряжение» относится к напряжению ниже 10 кВ, в типичном случае больше 100 В. Термин «очень высокое напряжение» также иногда используется в данной области техники для определения напряжений выше, чем примерно 150 или 220 кВ, до 500 кВ или больше.

Кабели для передачи или распределения электроэнергии при среднем или высоком напряжении обычно имеют металлический проводник, который окружен, соответственно, внутренним полупроводящим слоем, изолирующим слоем и внешним полупроводящим слоем. В нижеследующем настоящем описании упомянутая заданная последовательность элементов будет обозначаться термином «кабельная жила».

В радиально внешнем по отношению к упомянутой жиле положении кабель снабжают металлической оболочкой (или экраном), обычно изготавливаемой из алюминия, свинца или меди. Обычно металлическая оболочка состоит из непрерывной трубки или металлической ленты, свернутой в соответствии с трубчатой формой и сваренной или запаянной для обеспечения герметичности. Альтернативно, металлическую оболочку формируют из множества металлических проволок.

Металлическая оболочка выполняет электрическую функцию путем создания внутри кабеля, в результате непосредственного контакта между металлической оболочкой и внешним полупроводящим слоем кабельной жилы, однородного электрического поля радиального типа, в то же время устраняя внешнее электрическое поле упомянутого кабеля.

Металлическая оболочка может также обеспечивать герметичность в отношении внешнего окружения кабеля путем установления барьера для проникновения воды в радиальном направлении.

Дополнительная функция металлической оболочки заключается в противостоянии токам короткого замыкания.

В конфигурации униполярного типа кабель снабжают полимерной наружной оболочкой в положении, радиально внешнем по отношению к упомянутой выше металлической оболочке.

Кроме того, кабели для передачи и распределения электроэнергии обычно снабжают одним или более слоями для защиты упомянутых кабелей от случайных ударов, которые могут происходить на их внешней поверхности.

Случайные удары по кабелю могут происходить, например, во время его транспортировки или во время этапа укладки кабеля в траншее в землю. Упомянутые случайные удары могут вызывать ряд конструктивных повреждений кабеля, включая деформацию изолирующего слоя и отслоение изолирующего слоя от полупроводящих слоев, повреждения, которые могут вызывать изменения градиента электрического напряжения в изолирующем слое с последующим уменьшением изолирующей способности упомянутого слоя.

В кабелях, которые в настоящее время доступны на рынке, например в кабелях для передачи и распределения электроэнергии на низком и среднем напряжении, обычно предусматривают металлические бронепокровы, способные выдерживать упомянутые удары, чтобы защищать упомянутые кабели от возможных повреждений, вызванных случайными ударами. Обычно упомянутые бронепокровы выполняют в форме лент или проволок (предпочтительно выполненных из стали), или, альтернативно, в форме металлических оболочек (предпочтительно выполненных из свинца или алюминия). Пример такой конструкции кабеля описан в патенте США 5153381.

Европейский патент № 981821 на имя Заявителя описывает кабель, который снабжен слоем вспененного полимерного материала с тем, чтобы придать упомянутому кабелю высокую устойчивость к случайным ударам, причем упомянутый слой вспененного полимерного материала предпочтительно наносят радиально внешним по отношению к кабельной жиле. Это предложенное техническое решение исключает применение традиционных металлических бронепокровов, тем самым снижая вес кабеля, а также делая способ его изготовления более простым.

Заявитель осознал необходимость обеспечения кабеля с компактной кабельной жилой, т.е. с конструкцией кабельной жилы, имеющей уменьшенную толщину полупроводящих слоев и изолирующего слоя по сравнению с обычными кабелями, чтобы уменьшить размер и массу кабеля для преимущественного облегчения обращения с ним, улучшения его гибкости и транспортировки без снижения общих электрических и механических свойств кабеля.

Однако Заявитель установил, что производство такой компактной кабельной жилы невозможно осуществлять - при желаемой скорости изготовления - путем использования известных в данной области техники способов изготовления, которые не подходят для обеспечения желаемых результатов.

Чтобы получить компактную кабельную жилу, которая снабжена очень тонким внутренним полупроводящим слоем (т.е. с толщиной, меньшей или равной 0,4 мм), Заявитель установил, что известные технологии экструзии, согласно которым потоки различных материалов, образующих составляющие кабельную жилу слои, поддерживаются отдельными друг от друга и отдельно экструдируются на формируемую кабельную жилу, вызывают множество недостатков, которые не позволяют получать желаемую кабельную жилу при разумной скорости.

Например, в случае, когда желательно получить существенное снижение толщины внутреннего полупроводящего слоя, известные способы изготовления кабеля приводят к образованию неоднородной толщины внутреннего полупроводящего слоя либо в продольном, либо в радиальном направлениях, а также его разрывов во время экструзии внутреннего полупроводящего слоя на проводник кабеля. Это происходит вследствие того, что при движении вдоль экструзионной головки проводник прилагает тянущее усилие к очень тонкому экструдированному внутреннему полупроводящему слою, тем самым вызывая вышеуказанные дефекты. Данная особенность даже усиливается, когда проводник кабеля двигается вдоль экструзионной головки с предварительно заданной скоростью подачи, которая является достаточно высокой (например, с обычной скоростью подачи примерно 30 м/мин) для того, чтобы позволить достичь промышленной производительности. Поэтому сочетание относительно высокой скорости подачи проводника кабеля с очень тонким экструдируемым внутренним полупроводящим слоем обычно дает дефектную кабельную жилу, которая является неприемлемой и, таким образом, выбрасывается.

Кроме того, в соответствии с известными способами изготовления кабеля в случае, когда требуется получить уменьшенную толщину внутреннего полупроводящего слоя, длина экструзионного канала, который используется для экструзии внутреннего полупроводящего слоя, является заметно большей, чем его средняя высота (высота канала измеряется в плоскости, перпендикулярной продольным стенкам канала). Данная особенность вызывает заметное увеличение давления экструзии внутри экструзионной головки, которое обусловлено снижением сечения экструзионного канала и, как следствие, увеличением скорости движения экструдируемого материала вдоль экструзионного канала. Поэтому, чтобы уменьшить давление в экструзионной головке, производительность экструдера в отношении внутреннего полупроводящего слоя устанавливают на меньшую величину с тем, чтобы уменьшить скорость внутреннего полупроводящего материала в экструзионном канале, тем самым отрицательно влияя на производительность способа изготовления кабеля в целом.

Кроме того, в соответствии с известными способами изготовления кабеля в случае, когда требуется получить уменьшенную толщину внутреннего полупроводящего слоя, точное изготовление и/или сборка фильер, которые образуют канал экструзии внутреннего полупроводящего слоя, заметно влияет на стабильность потоков экструдируемого материала. В результате может возникать неоднородное распределение экструдированного материала и неоднородная толщина внутреннего полупроводящего слоя на проводнике кабеля.

Также известны обычные способы изготовления кабеля, согласно которым на проводник кабеля соэкструдируют многослойный элемент кабеля, принуждая одиночные слои упомянутого многослойного элемента контактировать друг с другом перед экструзией на проводник, так что многослойный элемент образуется в положении, которое находится выше по потоку относительно точки контакта между проводником кабеля и многослойным элементом кабеля.

Например, документ US-3737490 описывает способ изготовления экструдированного композитного покрытия электрического кабеля на непрерывно продвигающейся жиле посредством «плавающего» (от англ. float-down) способа, причем упомянутое покрытие содержит два или более слоя различных покрывающих материалов. Данный способ содержит прохождение жилы через жильную трубку экструзионной машины, которая подает экструдируемые, периферийно непрерывные слои покрывающих материалов одновременно в направлении выходного конца экструзионной машины; приведение экструдированных слоев в полный и тесный граничный контакт выше по потоку относительно выходного конца экструзионной машины; осуществление непрерывной обработки сформированного таким образом композитного покрытия посредством прохождения покрытой жилы через камеру, герметично присоединенную к выходному концу экструзионной машины и содержащую текучую среду с давлением выше атмосферного; и, в то же время, нагнетание флюида под давлением вовнутрь жильной трубки и поддержание данного флюида под давлением, которое меньше давления текучей среды на такую величину, что разность давлений поперек экструдированного композитного покрытия у экструзионного сопла достаточна для того, чтобы заставить экструдированное композитное покрытие крепко садиться на жилу по мере ее появления из экструзионной машины, но не достаточна для того, чтобы загонять экструдированное композитное покрытие обратно вдоль жильной трубки. Кроме того, упомянутый документ описывает поперечную головку экструзионной машины, имеющую у своего выходного конца кольцевое экструзионное сопло, ограниченное внешней фильерой и внутренней фильерой, которое крепится к переднему концу жильной трубки, проходящей через головку. Выше по потоку относительно экструзионного сопла находится промежуточная фильера. Полупроводящий полиэтилен в пластическом состоянии подается в кольцевое пространство между внутренней фильерой и промежуточной фильерой через канал подачи, и изолирующий полиэтилен в пластическом состоянии подается в кольцевое пространство между промежуточной фильерой и внешней фильерой через канал подачи. Промежуточная фильера располагается по отношению к внешней фильере и внутренней фильере так, что экструдированные слои полупроводящего полиэтилена и изолирующего полиэтилена приходят в полный и тесный граничный контакт выше по потоку относительно экструзионного сопла. С помощью данного способа на секторный проводник может быть нанесено композитное покрытие, содержащее внутренний полупроводящий сшиваемый полиэтиленовый слой с радиальной толщиной 0,5 мм и внешний изолирующий сшиваемый полиэтиленовый слой с радиальной толщиной 2,8 мм.

Документ US-4093414 описывает фильеру, с помощью которой термопластические изолирующие составы могут быть соэкструдированы для нанесения пенной/пленочной изоляции поверх проводника кабеля, в частности, в способе изготовления телефонного провода. Согласно упомянутому документу применяются только один наконечник и одна экструзионная фильера для нанесения двух слоев изолирующего материала (первый ячеистый изолирующий слой и второй сплошной изолирующий слой поверх упомянутого ячеистого слоя) с сепаратором потока расплава между подводами изоляции по мере их приближения к концу наконечника, через который проходит проводник. Сепаратор потока расплава предохраняет изолирующие материалы от «слияния» до того, как они приблизятся к выпускному концу единственного наконечника, причем упомянутый сепаратор потока расплава оканчивается на некотором расстоянии сзади от конца наконечника, так что можно избежать разрушения ячеистой структуры внутреннего слоя.

Документ ЕР-534208 описывает экструзионную головку для соэкструзии по меньшей мере двух различных пластических материалов, которые обеспечиваются посредством двух каналов подачи, которые открываются в общее выходное сопло и в щелевидную зону гомогенизации, которая служит для гомогенизации потока материала. Зона гомогенизации внутреннего материала простирается по существу в осевом направлении, тогда как зона гомогенизации внешнего материала простирается по существу в радиальном направлении. Упомянутыми по меньшей мере двумя пластическими материалами может быть покрыта вытянутая деталь.

Заявитель обнаружил, что в случае, когда экструдированный внутренний полупроводящий слой контактирует с экструдированным изолирующим слоем в положении, которое располагается выше по потоку относительно точки контакта между проводником кабеля и внутренним полупроводящим слоем, тянущее действие, оказываемое на внутренний полупроводящий слой (при экструдировании) проводником кабеля (при движении вдоль экструзионной головки) преимущественно распространяется по всей толщине, которая состоит из суммы толщин внутреннего полупроводящего слоя и изолирующего слоя соответственно.

Следовательно, благодаря тому факту, что при контакте с проводником внутренний полупроводящий слой ограничивается - у его радиально внешней части - посредством присутствия изолирующего слоя, уже экструдированного на него, а не неподвижной стенкой фильеры, подходящей для экструдирования внутреннего полупроводящего слоя (как в случае, когда внутренний полупроводящий слой и изолирующий слой отдельно экструдируют на формируемую кабельную жилу), растягивающее действие, оказываемое проводником кабеля на внутренний полупроводящий слой, уже соединенный с изолирующим слоем, не вызывает образования неоднородностей толщины и/или разрывов на границе раздела проводник/внутренний полупроводящий слой.

Заявитель дополнительно установил, что для того, чтобы изготавливать компактную кабельную жилу, которая снабжена очень тонким внутренним полупроводящим слоем, необходимо заставить внутренний полупроводящий слой контактировать с изолирующим слоем в положении, которое находится выше по потоку относительно точки контакта между проводником кабеля и внутренним полупроводящим слоем, и, кроме того, осуществлять этап смыкания внутреннего полупроводящего материала с изолирующим материалом - в точке их контакта - таким образом, что в экструдируемых материалах во время их контакта и смыкания не возникают нестабильности потоков вдоль экструзионной головки.

Другими словами, Заявитель установил, что условия экструзии двух материалов (условия проведения процесса, например, течение материала, а также геометрические условия, например, взаимное расстояние и конфигурация фильер) влияют на реологические свойства у поверхности раздела внутреннего полупроводящего слоя и изолирующего слоя.

Поэтому, для того чтобы гарантировать, что достигаются желаемая толщина внутреннего полупроводящего слоя и его продольная однородность, Заявитель обнаружил, что вблизи точки контакта внутреннего полупроводящего слоя и изолирующего слоя разность касательного напряжения внутреннего полупроводящего материала и касательного напряжения изолирующего материала должна быть как можно меньше с тем, чтобы избежать нестабильностей потоков экструдируемых материалов, или, по меньшей мере, заметно снижена, и смыкание двух материалов не должно приводить к образованию деформаций в двух контактирующих слоях.

Более конкретно, Заявитель обнаружил, что вблизи точки контакта внутреннего полупроводящего слоя и изолирующего слоя отношение между касательным напряжением внутреннего полупроводящего слоя и касательным напряжением изолирующего слоя должно составлять между 0,5 и 4.

Согласно одному своему аспекту настоящее изобретение касается способа изготовления кабеля, содержащего:

- проводник;

- внутренний полупроводящий слой, окружающий упомянутый проводник и имеющий толщину, меньшую или равную 0,4 мм, и

- изолирующий слой, окружающий упомянутый полупроводящий слой, причем упомянутый способ содержит этапы:

- подачи проводника с предварительно заданной скоростью подачи в экструзионную головку, содержащую первый экструзионный канал для экструзии внутреннего полупроводящего слоя и второй экструзионный канал для экструзии изолирующего слоя, причем упомянутый первый экструзионный канал и упомянутый второй экструзионный канал отделены друг от друга первой экструзионной фильерой, и

- соэкструзии внутреннего полупроводящего слоя и изолирующего слоя, причем упомянутый этап соэкструзии включает в себя:

• обеспечение первого кольцевого потока внутреннего полупроводящего материала и второго кольцевого потока изолирующего материала;

• контактирование внешней поверхности упомянутого первого кольцевого потока и внутренней поверхности упомянутого второго кольцевого потока на некотором осевом расстоянии от точки контакта, где внутренняя поверхность упомянутого первого кольцевого потока контактирует с проводником;

• выбор в сочетании упомянутой предварительно заданной скорости и упомянутой точки контакта как функции динамической вязкости внутреннего полупроводящего материала и изолирующего материала так, что отношение между касательным напряжением внутреннего полупроводящего слоя у радиально внутренней стенки упомянутой первой экструзионной фильеры и касательным напряжением изолирующего слоя у радиально внешней стенки упомянутой первой экструзионной фильеры вблизи упомянутой точки контакта составляет от примерно 0,5 до 4;

- компрессионной экструзии изолирующего слоя и внутреннего полупроводящего слоя на проводник.

Предпочтительно, упомянутое осевое расстояние, которое измеряется вдоль направления продвижения проводника кабеля, больше или равно 0,5 диаметра проводника. Более предпочтительно, упомянутое расстояние лежит в диапазоне от примерно 0,6 до примерно 10 диаметров проводника.

В настоящем описании и последующей формуле изобретения термин «вблизи точки контакта» означает, что касательное напряжение двух экструдируемых слоев (т.е. внутреннего полупроводящего слоя и изолирующего слоя) вычисляется у соответствующей стенки экструзионной фильеры (радиально внутренней стенки и радиально внешней стенки соответственно) непосредственно перед тем, как упомянутые два слоя войдут во взаимный контакт, т.е. непосредственно перед тем, как упомянутые два слоя оставят соответствующие стенки экструзионной фильеры.

Предпочтительно, отношение между касательным напряжением внутреннего полупроводящего слоя у радиально внутренней стенки первой экструзионной фильеры и касательным напряжением изолирующего слоя у радиально внешней стенки первой экструзионной фильеры вблизи точки контакта составляет от примерно 0,7 до примерно 3,0.

Более предпочтительно, упомянутое отношение равно примерно 1, т.е. касательное напряжение внутреннего полупроводящего слоя у радиально внутренней стенки первой экструзионной фильеры по существу равно касательному напряжению изолирующего слоя у радиально внешней стенки первой экструзионной фильеры.

В настоящем описании и последующей формуле изобретения термин «компрессионная экструзия» слоя, выполненного из полимерного материала, означает, что внутри экструзионной головки давление упомянутого материала выше, чем атмосферное давление, и что у выхода из экструзионной головки диаметр экструдированного полимерного слоя больше или равен внутреннему диаметру экструзионной фильеры, отвечающей за формирование упомянутого полимерного слоя (это означает, что у выхода экструзионной головки диаметр экструдированного полимерного слоя существенно не снижается).

Согласно настоящему изобретению способ изготовления кабеля позволяет получать очень тонкий внутренний полупроводящий слой, т.е. внутренний полупроводящий слой с толщиной, меньшей или равной 0,4 мм.

Предпочтительно, толщина внутреннего полупроводящего слоя находится в диапазоне от примерно 0,05 мм до примерно 0,4 мм.

Более предпочтительно, толщина внутреннего полупроводящего слоя находится в диапазоне от примерно 0,2 мм до примерно 0,3 мм.

Как описано в документе WO 04/003940, Заявитель дополнительно наблюдал, что посредством снабжения кабеля защитным элементом, содержащим вспененный полимерный слой, подходящий для придания кабелю предварительно заданной устойчивости к случайным ударам, можно сделать конструкцию кабеля более компактной, чем конструкция обычного кабеля.

Фактически Заявитель обнаружил, что посредством снабжения кабеля защитным элементом, содержащим вспененный полимерный слой, можно выгодным образом уменьшить толщину изолирующего слоя кабеля до электрической нагрузки, сравнимой с электрической прочностью изолирующего материала. Кроме того, можно уменьшать толщину внутреннего и внешнего полупроводящих слоев, окружающих изолирующий слой, получая более компактную конструкцию кабельной жилы без снижения свойств ее электрического и механического сопротивления.

Предпочтительно, способ изготовления по настоящему изобретению подходит для получения электрического кабеля, который снабжен сплошным стержневым проводником, профиль внешнего контура которого имеет правильное круглое сечение.

Альтернативно, проводник кабеля может быть выполнен из скрученных металлических проволок, при том условии, что профиль внешнего контура скрученной структуры не содержит неоднородностей из-за составного строения проводника, совокупность которых не может быть сглажена с электрической точки зрения внутренним полупроводящим слоем.

Предпочтительно, способ изготовления кабеля по настоящему изобретению представляет собой непрерывный способ, т.е. кабель производится в отсутствие промежуточных фаз покоя или хранения.

В настоящем описании и последующей формуле изобретения под «непрерывным способом» подразумевается способ, в котором время, требуемое для изготовления заданной длины кабеля, обратно пропорционально скорости продвижения кабеля в линии, так что исключаются промежуточные фазы покоя между подачей проводника и выходом готового кабеля.

Предпочтительно, скорость линии в способе согласно настоящему изобретению составляет от примерно 30 до примерно 100 м/мин.

Способ по настоящему изобретению дополнительно содержит этап обеспечения внешнего полупроводящего слоя, окружающего изолирующий слой, с получением кабельной жилы.

Затем способ по настоящему изобретению дополнительно содержит этап охлаждения кабельной жилы, например, путем прохождения кабеля через вытянутый открытый канал, в котором течет охлаждающая текучая среда. Вода представляет собой предпочтительный пример такой охлаждающей текучей среды.

Предпочтительно, способ по настоящему изобретению дополнительно содержит этап сушки охлажденной кабельной жилы с тем, чтобы удалить остатки охлаждающей текучей среды, такие как влага или капли воды, особенно в случае, когда такие остатки оказываются вредными для общих рабочих характеристик кабеля.

Кроме того, способ по настоящему изобретению дополнительно содержит этап обеспечения металлической оболочки вокруг кабельной жилы, которая может быть сформирована из сложенного в длину металлического листа или из спирально наматываемых проволок или лент.

Кроме того, предпочтительно способ по настоящему изобретению содержит этап нанесения ударозащитного элемента вокруг металлической оболочки. Предпочтительно, упомянутый ударозащитный элемент наносят путем экструзии. Предпочтительно, упомянутый ударозащитный элемент содержит невспененный полимерный слой и вспененный полимерный слой. Предпочтительно, вспененный полимерный слой располагается радиально снаружи по отношению к невспененному полимерному слою. Предпочтительно, невспененный полимерный слой и вспененный полимерный слой наносят путем соэкструзии.

Обычно способ по изобретению дополнительно содержит этап нанесения наружной оболочки вокруг металлической оболочки. Предпочтительно, наружную оболочку наносят путем экструзии.

Наконец, способ по настоящему изобретению содержит дополнительный этап охлаждения и затем этап сматывания для сбора готового кабеля на катушку.

Настоящее изобретение выгодным образом применимо не только к электрическим кабелям для передачи или распределения электроэнергии, но также к кабелям смешанного силового/телекоммуникационного типа, которые включают в себя жилу оптического волокна. В данном смысле, следовательно, в оставшейся части настоящего описания и последующей формуле изобретения термин «проводник» означает металлический проводник или проводник смешанного электрического/оптического типа.

Дополнительные подробности будут проиллюстрированы в последующем подробном описании со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

• Фиг.1 представляет собой вид в перспективе электрического кабеля, полученного с помощью способа изготовления по настоящему изобретению;

• Фиг.2 представляет собой частный вид в продольном разрезе экструзионной головки согласно обычному способу изготовления униполярного электрического кабеля;

• Фиг.3 представляет собой частный вид в продольном разрезе экструзионной головки согласно способу изготовления по настоящему изобретению, и

• Фиг.4 и 5 представляют собой схематичные частные виды распределения скоростей и распределения касательных напряжений ньютоновской и неньютоновской жидкости соответственно, текущей через кольцевой канал.

Фиг.1 показывает вид в перспективе, частично в сечении, электрического кабеля 1, который преимущественным образом получают способом изготовления по настоящему изобретению, в типичном случае предназначенный для применения в диапазоне среднего и высокого напряжения.

Кабель 1 имеет кабельную жилу, которая содержит проводник 2, внутренний полупроводящий слой 3, изолирующий слой 4 и внешний полупроводящий слой 5.

Согласно предпочтительному варианту осуществления, показанному на фигуре 1, проводник 2 представляет собой металлический стержень, предпочтительно выполненный из меди или алюминия. Альтернативно (не показано на фиг.1), проводник 2 содержит по меньшей мере две металлических проволоки, предпочтительно из меди или алюминия, которые скручены вместе согласно любым обычным технологиям с образованием сердцевины.

Площадь сечения проводника 2 определяется в соотношении с передаваемой мощностью при выбранном напряжении. Предпочтительные площади сечения для компактных кабелей, произведенных способом по настоящему изобретению, составляют в диапазоне от 16 до 1000 мм².

Обычно изолирующий слой 4 выполнен из сшитой или несшитой полимерной композиции, например, выбранной из: полиолефинов (гомополимеров или сополимеров разных олефинов), сополимеров олефина/этиленоненасыщенного сложного эфира, сложных полиэфиров, простых полиэфиров, сополимеров простого полиэфира/сложного полиэфира и их смесей. Примеры упомянутых полимеров представляют собой: полиэтилен (ПЭ), в частности линейный ПЭ низкой плотности (ЛПЭНП); полипропилен (ПП); термопластические сополимеры пропилена/этилена; этилен-пропиленовые каучуки (ЭПК) или каучуки на основе сополимера этилена, пропилена и диенового мономера (ЭПДМ); натуральные каучуки; бутилкаучуки; сополимеры этилена/винилацетата (ЭВА); сополимеры этилена/метилакрилата (ЭМА); сополимеры этилена/этилакрилата (ЭЭА); сополимеры этилена/бутилакрилата (ЭБА); сополимеры этилена/α-олефина и им подобные.

Предпочтительно, упомянутый изолирующий слой 4 выполнен из несшитого основного полимерного материала.

В настоящем описании термин «изолирующий материал» применяется для обозначения материала, имеющего диэлектрическую прочность по меньшей мере 5 кВ/мм, предпочтительно - больше, чем 10 кВ/мм. Для кабелей передачи электроэнергии среднего-высокого напряжения изолирующий материал имеет диэлектрическую прочность больше, чем 40 кВ/мм.

Предпочтительно, изолирующий материал изолирующего слоя 4 представляет собой невспененный полимерный материал. В настоящем изобретении термин «невспененный» полимерный материал используется для обозначения материала, который по существу свободен от пустого объема внутри его структуры, т.е. материала, имеющего по существу нулевую степень расширенности, как лучше объясняется в следующей части настоящего описания. В частности, упомянутый изолирующий материал имеет плотность 0,85 г/см³ или более.

Обычно изолирующий слой кабелей передачи электроэнергии имеет диэлектрическую постоянную (К) больше, чем 2.

Внутренний полупроводящий слой 3 и внешний полупроводящий слой 5, оба невспененные, получают согласно способу по настоящему изобретению (как подробно описывается в следующей части настоящего описания), причем основной полимерный материал и углеродную сажу (последняя используется для того, чтобы сделать упомянутые слои электрически полупроводящими) выбирают из указанных в следующей части настоящего описания.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения внутренний и внешний полупроводящие слои 3, 5 содержат несшитый основной полимерный материал, более предпочтительно - полипропиленовое соединение.

Кроме того, кабель 1 дополнительно содержит металлическую оболочку 6, которая окружает кабельную жилу. Согласно варианту осуществления, показанному на фиг.1, металлическая оболочка 6 выполнена из непрерывного металлического листа, которому придана форма трубки. Предпочтительно, металлическая оболочка выполнена из алюминия или, альтернативно, из меди. В некоторых случаях также можно использовать свинец.

Металлическая оболочка 6 свернута вокруг внешнего полупроводящего слоя 5, причем перекрывающиеся кромки имеют проложенный уплотняющий материал с тем, чтобы сделать металлическую оболочку водонепроницаемой. Альтернативно, металлическая оболочка сварена.

Альтернативно, металлическая оболочка 6 выполнена из спирально навитых металлических проволок или полос, расположенных вокруг упомянутого внешнего полупроводящего слоя 5.

Обычно металлическая оболочка покрыта наружной оболочкой (не показана на фигуре 1), состоящей из сшитого или несшитого полимерного материала, например, поливинилхлорида (ПВХ) или полиэтилена (ПЭ).

Согласно варианту осуществления, показанному на фиг.1, в положении, радиально внешнем по отношению к металлической оболочке 6, кабель 1 снабжен защитным элементом 7. Согласно упомянутому варианту осуществления защитный элемент 7 содержит вспененный полимерный слой 9, который заключен между двумя невспененными полимерными слоями, внешним (первым) невспененным полимерным слоем 10 и внутренним (вторым) невспененным полимерным слоем 8 соответственно. Защитный элемент 7 выполняет функцию защиты кабеля от любого внешнего удара, случающегося с кабелем, посредством по меньшей мере частичного поглощения упомянутого удара.

Согласно европейскому патенту № 981821 на имя Заявителя полимерный материал, составляющий вспененный полимерный слой 9, может быть вспениваемым полимером любого типа, таким как, например: полиолефины, сополимеры разных олефинов, сополимеры олефина с этиленоненасыщенным сложным эфиром, сложные полиэфиры, поликарбонаты, полисульфоны, фенольные смолы, смолы мочевины и их смеси. Примеры подходящих полимеров представляют собой: полиэтилен (ПЭ), в частности ПЭ низкой плотности (ПЭНП), ПЭ средней плотности (ПЭСП), ПЭ высокой плотности (ПЭВП), линейный ПЭ низкой плотности (ЛПЭНП), полиэтилен сверхнизкой плотности (ПЭСНП; полипропилен (ПП); эластомерные сополимеры этилена/пропилена (ЭПР) или тройные сополимеры этилена/пропилена/диенового мономера (ЭПДМ); натуральный каучук; бутилкаучук; сополимеры этилена/винилового сложного эфира, например, этилена/винилацетата (ЭВА); сополимеры этилена/акрилата, в частности, этилена/метилакрилата (ЭМА), этилена/этилакрилата (ЭЭА) и этилена/бутилакрилата (ЭБА); термопластические сополимеры этилена/α-олефина; полистирол; сополимеры акрилонитрила/бутадиена/стирола (АБС); галогенированные полимеры, в частности, поливинилхлорид (ПВХ); полиуретан (ПУР); полиамиды; ароматические сложные полиэфиры, такие как полиэтилентерефталат (ПЭТ) или полибутилентерефталат (ПБТ); и их сополимеры или их механические смеси.

Для целей настоящего изобретения под термином «вспененный» полимер понимается полимер, в структуре которого процент «пустого» объема (то есть пространство, занятое не полимером, а газом или воздухом) обычно составляет больше, чем 10% от всего объема упомянутого полимера.

Обычно процент свободного пространства во вспененном полимере выражается в единицах степени расширения (G). В настоящем описании под термином «степень расширения полимера» понимается расширение полимера, определяемое следующим образом:

G(степень расширения)=(d₀/d_e-1)·100,

где d₀ обозначает плотность невспененного полимера (то есть полимера со структурой, которая по существу не имеет пустого объема), и d_e обозначает наблюдаемую плотность, измеренную для вспененного полимера.

Предпочтительно, степень расширения упомянутого вспененного полимерного слоя 9 выбирают в диапазоне от 25% до 160%, более предпочтительно - от 40% до 140%.

Предпочтительно, два невспененных полимерных слоя 8, 10 упомянутого защитного элемента 7 выполнены из полиолефиновых материалов.

Два невспененных полимерных слоя 8, 10 могут быть выполнены из полимерного материала, выбранного из группы, содержащей: полиэтилен низкой плотности (ПЭНП) (d=0,910-0,926 г/см³); сополимеры этилена с α-олефинами; полипропилен (ПП); каучуки на основе сополимера этилена/α-олефина, в частности - этилен-пропиленовые каучуки (ЭПР), каучуки на основе сополимера этилена/пропилена/диенового мономера (ЭПДМ); натуральный каучук; бутилкаучук и их смеси.

Предпочтительно, два невспененных полимерных слоя 8, 10 выполнены из термопластического материала, предпочтительно полиолефина, такого как несшитый полиэтилен (ПЭ); альтернативно может быть использован поливинилхлорид (ПВХ).

В варианте осуществления, показанном на фиг.1, кабель 1 дополнительно снабжен блокирующим воду слоем 11, расположенным между внешним полупроводящим слоем 5 и металлической оболочкой 6.

Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения блокирующий воду слой 11 представляет собой вспененный водонабухающий полупроводящий слой, как описывается в WO 01/46965 на имя Заявителя.

Предпочтительно, упомянутый блокирующий воду слой 11 выполнен из вспененного полимерного материала, в который внедрен или в котором диспергирован водонабухающий материал.

Предпочтительно, вспениваемый полимер упомянутого блокирующего воду слоя 11 выбран среди указанных выше полимерных материалов.

Упомянутый блокирующий воду слой 11 предназначен для обеспечения эффективного барьера продольному проникновению воды внутрь кабеля.

Водонабухающий материал обычно состоит из гомополимера или сополимера, имеющего гидрофильные группы вдоль полимерной цепи, например: сшитая и по меньшей мере частично превращенная в соль полиакриловая кислота (например, продукты Cabloc® от C. F. Stockhausen GmbH или Waterlock® от Grain Processing Co.); крахмал или его производные, смешанные с сополимерами акриламида и акрилата натрия (например, продукты SGP Absorbent Polymer® от Henkel AG); натрийкарбоксиметилцеллюлоза (например, продукты Blanose® от Hercules Inc.).

Кроме того, вспененный полимерный материал блокирующего воду слоя 11 может быть модифицирован, чтобы быть полупроводящим.

Количество углеродной сажи, добавляем