Extrusion de conduites flexibles grâce à la technologie de vide sec

Nordenham, Germany La fabrication de câbles sous-marins est le cœur de métier de l'entreprise Norddeutsche Seekabelwerke, appartenant au groupe General Cable. La couche d'isolation et le gelcoat (enduit gélifié) enveloppant les torons sont réalisés en polyéthylène (PE). Ces revêtements PE sont appliqués directement sur les torons par extrusion de tuyaux. Pour ce procédé, l'entreprise s'appuie sur la technologie de vide sec à becs Mink, en utilisant uniquement des pompes à vide à becs Mink MV, avec système de commande à la demande. En effet, ces dernières sont en mesure de maintenir de manière fiable le niveau de vide souhaité, tout au long du procédé de production, et de contribuer ainsi de manière significative à la haute qualité du produit.
Ill. 1 : les sites de production de la société Norddeutsche Seekabelwerke (NSW) sont situés directement sur les rives de la Weser à Nordenham. Source : Norddeutsche Seekabelwerke. Source: Busch Dienste GmbH
Ill. 1 : les sites de production de la société Norddeutsche Seekabelwerke (NSW) sont situés directement sur les rives de la Weser à Nordenham. Source : Norddeutsche Seekabelwerke. Source: Busch Dienste GmbH

La société Norddeutsche Seekabelwerke (NSW) a été fondée en 1899. Le premier câble sous-marin d'une longueur de 7 993 kilomètres a été posé en 1904. Entièrement détenue par la General Cable Corporation depuis 2007, la société NSW, installée sur son site d'origine à Nordenham/Weser (ill. 1), est le centre de compétence pour les câbles sous-marins de ce groupe d'entreprises international. Dotée de son propre quai et de ses propres câbliers, NSW peut « enrouler » les câbles sous-marins directement depuis l'usine sur ses navires pour les acheminer jusqu'à la zone d'opération et les poser. Actuellement, NSW produit des câbles sous-marins d'une longueur pouvant atteindre 10 000 kilomètres. Les principaux produits fabriqués par NSW sont des câbles sous-marins de moyenne et haute tension. La gamme s'étend de la pose de câbles transatlantiques jusqu'au câblage de parcs éoliens en mer, en passant par la pose de câbles permettant la connexion entre les îles et le continent, et la pose de câbles à travers des lacs ou des rivières. Les câbles de télécommunication ou fibre optique ainsi que les câbles en cuivre pour enroulements de moteurs font également partie de la gamme.

Pour l'extrusion des tuyaux, NSW utilise actuellement trois extrudeuses monovis d'un diamètre de vis de 45 à 150 millimètres. Elles sont principalement utilisées pour fabriquer des produits intermédiaires, par exemple des câbles qui sont assemblés ultérieurement avec d'autres câbles pour former un câble sous-marin. Selon le type de produit (ill. 2), trois revêtements PE différents sont appliqués simultanément autour d'un toron en cuivre à l'aide d'un moule. La première couche est composée d'un fin revêtement PE permettant de rendre plus lisse la surface du toron en cuivre. La couche d'isolation proprement dite est constituée d'un autre type de plastique PE. Le troisième revêtement, constitué d'une couche supplémentaire en plastique PE extrudée sur le conducteur en cuivre, sert de protection mécanique. Durant ce procédé, le vide est appliqué en permanence directement dans le moule, dans la cavité entre le toron et le revêtement. Ce vide garantit que les trois couches adhèrent directement au toron, ou les unes aux autres, sans inclusions d'air.
 


Ill. 2 : câbles d'alimentation sous-marins en deux variantes différentes avec revêtements PE. Source: Busch Dienste GmbH

Par le passé, la NSW avait équipé ses extrudeuses de pompes à vide à anneau liquide, une solution qui s'est avérée extrêmement exigeante en termes de maintenance et peu fiable. Ces pompes à vide étaient chacune entraînées par un moteur de 7,5 kW et ne pouvaient pas être ajustées. Il était seulement possible de définir manuellement le niveau de vide à l'aide d'une vanne d'air imprécise. De plus, l'eau utilisée pour faire fonctionner les pompes à vide causait des problèmes. Un réservoir a été installé dans le circuit d'eau afin de maintenir la quantité d'eau aussi élevée que possible. Lorsque les produits fondus sont extrudés à des températures situées entre 200 et 210 degrés Celsius, l'eau continuait à chauffer, dans certains cas, jusqu'à presque 100 degrés Celsius. Un plus grand réservoir a donc été installé, et la quantité d'eau a donc été augmentée, sans toutefois permettre de résoudre le problème. Le niveau de vide atteignable en utilisant des pompes à vide à anneau liquide dépend directement de la température de l'eau. La pression finale la plus basse est atteinte à des températures d'approximativement 15 degrés Celsius. Des températures plus élevées ont un impact négatif sur la pression finale. Autre complication : l'eau devait souvent être changée en raison d'une accumulation de monomères et de particules. Ils ont eu un effet agressif à la fois sur les pompes à vide et sur le matériau utilisé pour l'ensemble du circuit d'eau, ce qui signifie que certaines pièces ont dû être remplacées à plusieurs reprises. Les dysfonctionnements des pompes à vide ont également entraîné des temps d'arrêt dans le procédé d'extrusion.

Désormais, deux pompes à vide à becs Mink MV 0080 C (ill. 3) sont installées sur chacune des trois extrudeuses. NSW a opté pour cette technologie de vide, car elle avait déjà été utilisée avec succès pendant de nombreuses années dans l'alimentation pneumatique des extrudeuses en matériaux. Les pompes à vide à becs Mink sont utilisées dans ce procédé pour générer le vide nécessaire au transport pneumatique par aspiration du granulat. Cela a permis de démontrer à quel point les pompes à vide Mink étaient fiables et économiques. Les pompes Mink MV utilisées pour l'extrusion des tuyaux sont complètement redondantes et sont commandées de manière à fonctionner en alternance. En raison de la longueur des câbles fabriqués, le processus d'extrusion peut durer jusqu'à une semaine. Cela signifie que pendant ce temps, le vide est maintenu en permanence et la pression finale prédéfinie est maintenue avec précision. Les fuites lors de l'alimentation des torons dans le moule d'extrusion peuvent provoquer des infiltrations d'air plus ou moins importantes. Les entraînements avec variateur de vitesse des pompes à vide Mink MV garantissent, en modifiant la vitesse, que le point de consigne est maintenu. La régulation manuelle n'est plus nécessaire. Un séparateur est monté en amont de chacune des pompes à vide afin de garantir qu'aucune particule de plastique ne puisse pénétrer dans les pompes à vide. La puissance d'entraînement de chacune des pompes à vide Mink MV est de 2,1 kW, ce qui est bien inférieur aux 7,5 kW utilisés par chacune des pompes à vide à anneau liquide.
 


Ill. 3 : pompe à vide sèche à becs Mink MV avec variateur de vitesse intégré pour une régulation de la pression finale et de la vitesse de pompage à la demande. Source : Busch Dienste GmbH

La décision d'installer les nouvelles pompes à vide Mink MV en mai 2017 s'est avérée être la bonne. Les six pompes à vide à becs Mink MV fonctionnent impeccablement et efficacement. La maintenance se limite à vider et à nettoyer les séparateurs en amont et à une vidange annuelle de l'huile d'engrenages des pompes à vide.


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