A másodlagos bevonógép primer bevonatú optikai szálak folyamatos adagolása révén működik egy precíziós extrudáló szerszámon, ahol az olvadt hőre lágyuló anyagból védő puffercső alakul ki a szálak körül. Az eljárás egyetlen szinkronizált gyártósorba integrálja a szálfeszesség szabályozását, a kétrétegű extrudálást, a tixotróp gél befecskendezést, a vízfürdős hűtést és a valós idejű dimenziós monitorozást. A kész kimenet egy méretstabil laza csöves puffer – a legtöbb távközlési hálózatban világszerte használt száloptikai kábel központi szerkezeti eleme.
Gyakorlatilag a gép az egyik végén csupasz szálakat vesz fel a kifizető orsókról, a másik végén pedig tekercselt, géllel töltött, pontosan méretezett puffercsöveket szállít – mindezt olyan sebességgel, amely elérheti 300 méter percenként nagy teljesítményű gyártórendszereken. Az olvadékhőmérséklettől a szálfeszességig minden paramétert felügyelnek és beállítanak zárt hurkú módon, hogy biztosítsák, hogy minden csőméter ugyanazon szigorú előírásoknak feleljen meg.
Az egyes alrendszerek részletes vizsgálata előtt segít megérteni a gépet, mint folyamatos, lineáris folyamatot. Az anyag és a rost a felfelé irányuló végén lép be, és fokozatosan átalakul, ahogy lefelé haladnak. A műveletek sorrendje ezt a logikai folyamatot követi:
Ezen szakaszok mindegyike kölcsönösen függ egymástól. Például a vezeték sebességének változása a hajtóműnél egyszerre befolyásolja a csőfal vastagságát, a szál EFL-t, a gél kitöltési arányát és a hűtési hatékonyságot – ezért a modern gépek a PLC-alapú zárt hurkú vezérlőrendszerekre támaszkodnak, nem pedig a manuálisan beállított beállításokra.
A másodlagos bevonógép működési pontossága a fizikai felépítésével kezdődik. A gépváz nagyfeszültségű A3-as acéllemez hegesztéssel, szerkezeti típusú acél megmunkálással kombinálva készül. Az A3 acél (összehasonlítható a Q235 minőséggel) körülbelül 370-500 MPa szakítószilárdságot, kiváló hegeszthetőséget és alacsony megmunkálás utáni maradékfeszültséget biztosít – minden lényeges tulajdonság a kerethez, amelynek méretstabilnak kell maradnia folyamatos termikus és mechanikai terhelések mellett.
A keretnek támogatnia kell és be kell állítania az összes fő alrendszert – extrudereket, hűtővályúkat, hajtóművet és felfogót – a milliméter töredékén belül. Bármilyen hajlítás vagy vibráció a keretben közvetlenül a cső átmérőjének változását vagy a szál helyzetének eltérését jelenti a cső belsejében. Emiatt a hegesztett acélszerkezetet jellemzően gyártás után feszültségmentesítik, és az összeszerelés előtt minden kritikus rögzítési felületet precíziós megmunkálásnak vetnek alá.
A gyártási minőségű másodlagos bevonatsor általában átnyúlik 15-30 méter teljes hossza , és a keretnek meg kell tartania az igazítást ezen a teljes fesztávon, még akkor is, amikor az extruder hordói 250–280 °C-ra melegednek fel, a hűtővályúk pedig 15–40 °C-on működnek a szomszédos zónákban. A hőtágulási hézagokat és a merev keresztmerevítést a vázszerkezetbe úgy alakították ki, hogy ezeket az igényeket a pozicionálási pontosság veszélyeztetése nélkül kezeljék.
A folyamat a szálas kifizető állomáson kezdődik, ahol az elsődleges bevonattal ellátott optikai szál orsóit motoros kifizető bölcsőkre szerelik. Mindegyik orsót hordozhat 20-25 km rost , és egyszerre több orsót töltenek be a többszálas csőgyártáshoz – általában 2, 4, 6, 8, 12 vagy 24 szál csövönként.
A szálfeszesség a másodlagos bevonat egyik legkritikusabb paramétere. Ha a feszültség túl nagy, a szálak előfeszítve lehetnek a kész cső belsejében, ami megnövekedett optikai csillapítást okoz. Ha a feszültség túl alacsony, a szálak összegabalyodhatnak vagy egyenetlen hurkokat képezhetnek, ami csőgeometriai hibákhoz vezethet. Az üzemi feszültség általában 30 és 80 gramm között van szálonként , amelyet egy táncos-kar visszacsatoló rendszer vagy szervo-vezérelt kifizetés tart fenn valós idejű feszültségméréssel.
A szálakat kerámia vagy rozsdamentes acél vezetékeken vezetik át, amelyek fokozatosan konvergálják őket az extrudáló szerszám bemeneténél szükséges pontos távolságba és elrendezésbe. Ezek a vezetők szubmikron felületi érdességre vannak polírozva, hogy elkerüljék a szálak finom elsődleges bevonatának karcolódását.
Az extrudáló rendszer a másodlagos bevonógép szíve. A legtöbb gyártósor kettős extruder konfigurációt használ a puffercső anyagának két különálló rétegben történő felhordásához. A szabványos elrendezésben az arcbevonat extruder a gép elején, az alsó bevonat extruder pedig hátul van elhelyezve. Ez az elrendezés lehetővé teszi az egyes rétegek független szabályozását az anyagtípus, az olvadékhőmérséklet és az áteresztőképesség tekintetében.
Az arcbevonó extruder olyan anyagot szállít, amely a puffercső belső felületét képezi – az optikai szálakkal és a töltőgéllel közvetlenül érintkező felületet. Ennek a rétegnek kémiailag kompatibilisnek kell lennie a gélvegyülettel, és hűtéskor nagyon csekély zsugorodást kell mutatnia, hogy elkerülje a szálak mechanikai igénybevételét. A PBT (polibutilén-tereftalát) a domináns anyagválasztás, amely 0,5%-nál kisebb lineáris zsugorodást és -40°C és 85°C közötti üzemi hőmérséklet-tartományt kínál.
Az arcbevonó extruder általában a 30 mm vagy 45 mm átmérőjű egycsavaros 2,5:1 és 3,5:1 közötti kompressziós aránnyal, 200°C és 270°C közötti hordóhőmérsékleten működik. Az adagolózóna hőmérséklete a legszigorúbban szabályozott, mivel az olvadék viszkozitásának a szerszámban egy keskeny ablakon belül kell maradnia az egyenletes falvastagság eléréséhez.
A fenékbevonatú extruder felhordja a puffercső külső falrétegét, amely meghatározza a cső külső átmérőjét és mechanikai tulajdonságait. Ez a réteg biztosítja a kábelsodráshoz szükséges szerkezeti szilárdságot – a csőnek torzítás nélkül el kell viselnie a sodróberendezés oldalsó nyomását, és meg kell őriznie kör keresztmetszetét egy központi szilárdsági elem körüli sodrás után.
Az alsó bevonatréteg vastagsága jellemzően között van 0,3 mm és 0,9 mm , a kábel tervezési követelményeitől függően. Egyes konfigurációkban az alsó bevonat anyaga egy módosított PBT vegyület lehet hozzáadott UV-stabilizátorokkal, színezékekkel vagy ütésmódosítókkal – ez lehetővé teszi a színkódolt csőazonosítást a többcsöves kábelkonstrukciókban anélkül, hogy külön színezési átvizsgálásra lenne szükség.
A két olvadékáram a homlok- és az alsó bevonat extruderből összefolyik egy koextrudáló szerszámfejnél, ahol koncentrikusan alakulnak ki a szálköteg körül. A szerszámfej egy szálvezető csúcsból, egy két olvadékbemenettel rendelkező szerszámtestből és egy szerszámnyílásból áll, amely a kész cső külső átmérőjét alakítja. A szerszám nyílásának átmérője és a felület hossza határozza meg a cső külső átmérőjét és a nyomásesést, amely állandó ömledékáramlást eredményez.
A matrica koncentrikusságát – a vágószerszám csúcsának középpontját a vágószerszám nyílás középpontjához igazítva – ±0,02 mm-es pontossággal kell tartani hogy megakadályozzuk a fal excentricitását. A legtöbb modern vágófej finombeállító csavarokat vagy termikus központosító mechanizmusokat tartalmaz, amelyek lehetővé teszik a kezelők számára, hogy a gyártás során a koncentrikusságot korrigálják a sor leállítása nélkül.
A másodlagos bevonási folyamat kritikus funkciója, hogy a puffercső belsejét tixotróp vízzáró vegyülettel töltik fel – ezt általában töltőgéllel vagy elárasztó anyagnak nevezik. Ez a gél megakadályozza, hogy a kábelszakadási pontba kerülő víz hosszirányban áthaladjon a csövön, és elérje az érzékeny toldási vagy csatlakozóhelyeket.
A géltöltő rendszer egy fűtött tárolótartályból, egy precíziós adagolószivattyúból (általában fogaskerekes szivattyúból vagy progresszív üreges szivattyúból) és egy vékony, rozsdamentes acél injekciós tűből áll, amely áthalad a szerszám hegyén, és közvetlenül a formázó cső belsejében helyezi el a gélt. A gél befecskendezési sebességét pontosan szinkronizálni kell a vonal sebességével – jellemzően térfogat/méter arányban kifejezve – a teljes feltöltés biztosítására felesleges gél nélkül, amely ellennyomást hozna létre és torzítaná a szálelrendezést.
A töltőgélt emelt hőmérsékleten (általában 60-80°C-on) tartják a tárolótartályban, hogy csökkentsék a viszkozitást a szivattyúzáshoz, de a kész csőben történő lehűlés után félig szilárd tixotróp állapotba gélesedik. A töltés közbeni folyóképesség és az üzem közbeni stabilitás kombinációja teszi a tixotróp gélt a standard választássá a laza csöves kábelek esetében, amelyek a legtöbb távközlési szabvány által megkövetelt teljes -40°C és 70°C közötti környezeti tartományban működnek.
Közvetlenül az extrudáló szerszám után a frissen kialakított cső belép a hűtőrendszerbe. A hűtést gondosan ellenőrizni kell – a túl gyors kioltás felületi feszültséget és esetleges repedést okoz; A túl lassú hűtés lehetővé teszi a cső megereszkedését vagy deformálódását, mielőtt teljesen megszilárdul, különösen nagy vezetéksebességek esetén.
Egy tipikus másodlagos bevonatsoron a hűtőrendszer több sorba rendezett vízvályúból áll. Az első vályú (a matricához legközelebb) meleg vizet használ 40-60°C fokozatos lehűlés indításához hősokk nélkül. A következő vályúk fokozatosan csökkentik a víz hőmérsékletét – a végső vályúk általában a következő helyen működnek 15-25°C — a cső stabil, teljesen megszilárdult állapotba hozása, mielőtt elérné a hajtóművet.
A teljes hűtővályú hossza a 6-15 méter a vezeték sebességétől és a cső falvastagságától függően. Egy 300 m/perc sebességű, 2,0 mm-es külső átmérőjű csövet készítő vezetéknél a cső csak körülbelül 1,5-3 másodpercet tölt a hűtőrendszerben – ami azt jelenti, hogy a vízhőmérséklet gradienst a vályúkon keresztül pontosan be kell állítani, hogy megfelelő megszilárduljon ebben a rövid ablakban.
Mindegyik vályúzóna hőmérséklete egymástól függetlenül szabályozott egy hőcserélős keringtető vízrendszeren keresztül. A kezelők megtekinthetik és beállíthatják az egyes zónák alapjeleit a központi HMI-ről, és néhány fejlett rendszer tartalmaz olyan automatikus zónakompenzációt, amely a vezetéksebesség változásaihoz igazítja a hűtővíz áramlási sebességét.
A hűtővályúk után a cső egy vagy több érintésmentes lézermikrométeren halad át, amelyek folyamatosan és valós időben mérik a külső átmérőjét. Ezek a mérőeszközök lézeres háromszögelési vagy árnyék-szkennelési technológiát alkalmaznak, és akár kisebb átmérőkülönbségeket is képesek feloldani ±0,001 mm teljes vonalsebességgel.
Az OD mérési adatok visszakerülnek a PLC vezérlőrendszerbe, amely automatikusan beállít egy vagy több folyamatváltozót, hogy korrigálja a célátmérőtől való esetleges eltolódást:
Ez a zárt hurkú visszacsatoló hurok jellemzően egy másodpercnél rövidebb válaszidővel működik, lehetővé téve a rendszer számára, hogy a kezelő beavatkozása nélkül kompenzálja a nyersanyag viszkozitásának ingadozásait, a környezeti hőmérséklet változásait vagy a kisebb mechanikai ingadozásokat. A modern rendszerek a cső külső átmérőjét a céltól ±0,03 mm-en belül tartják a teljes, 25 km-es vagy annál hosszabb gyártás során.
Az OD mérésen kívül egyes fejlett vonalakban az excentricitás mérése (falvastagság egyenletessége) forgó mérőeszközök vagy röntgenrendszerek használatával, valamint a szálak helyzetének detektálása soron belüli optikai érzékelők segítségével történik, amelyek ellenőrzik, hogy a szálak a cső közepén vannak-e, nem pedig az egyik oldalra tolva.
A kapaszkodó az egész vonal sebességszabályozó eleme. Egy vagy több motoros kerékből vagy szíjból áll, amelyek a hűtött csövet markolják, és pontosan szabályozott, egyenletes sebességgel húzzák keresztül a gépen. Mivel a hajtótengely sebessége határozza meg, hogy milyen gyorsan szívódik ki az anyag az extrudáló szerszámból, közvetlenül szabályozza mind a cső külső átmérőjét (a lehúzási arányon keresztül), mind a csőben lévő felesleges szálhosszt.
A túlzott szálhossz (EFL) azt a százalékos arányt jelenti, amellyel az adott csőhosszon belüli szálhossz meghaladja magát a csőhosszt. Például a 0,3%-os EFL azt jelenti, hogy minden 1000 méteres csőben a benne lévő szál 1003 méter hosszú. Ez a kis száltöbblet alapvető fontosságú: lehetővé teszi, hogy a kábel elviselje a húzóterhelést anélkül, hogy maguk a szálak feszültséget tapasztalnának, ami növelné az optikai csillapítást.
Az EFL-t a szálak kifizetési sebességének és a kapaszkodó sebességének aránya határozza meg:
A szabványos laza csöves kábelek EFL értékei általában a közé esnek 0,2% és 0,5% , szigorúbb tűréshatárokkal a közvetlen betemetésre vagy tenger alatti alkalmazásokra szánt kábeleknél, ahol a hőciklus és a mechanikai terhelés súlyosabb.
Az összes fent leírt alrendszert – a kifizetői feszültséget, az extruder hőmérsékletét és sebességét, a gélszivattyú sebességét, a hűtővíz hőmérsékletét, az OD mérő visszacsatolását és a hajtómű sebességét – egy központi programozható logikai vezérlő (PLC) rendszer koordinálja. A kezelő egy érintőképernyős HMI-n (Human-Machine Interface) kommunikál ezzel a rendszerrel, amely valós idejű folyamatadatokat, riasztási körülményeket és trendgrafikonokat jelenít meg.
A legfontosabb PLC vezérlési funkciók a következők:
A fejlett rendszerek integrálhatók a gyári szintű MES-sel (Manufacturing Execution Systems) is, hogy valós időben jelentsék a termelési mennyiségeket, az anyagfelhasználást és a minőségi adatokat az üzemirányító szoftvernek.
A kulcsfontosságú folyamatparaméterek egymásra hatásának megértése elengedhetetlen azon kezelők számára, akiknek minőségi problémákat kell elhárítaniuk vagy optimalizálniuk kell a termelési hatékonyságot. Az alábbi táblázat összefoglalja a legfontosabb paraméter-kimenet kapcsolatokat:
| Folyamat paraméter | Ha túl magas | Ha túl alacsony | Céltartomány (tipikus) |
|---|---|---|---|
| Extruder hengerének hőmérséklete | Polimer lebomlás, elszíneződés | Magas olvadéknyomás, felületi érdesség | 200–280°C (PBT) |
| Capstan vonal sebessége | Vékony fal, csökkentett OD, alacsony EFL | Vastag fal, magas OD, többlet EFL | 40-300 m/perc |
| A rost kifizetési feszültsége | Fiber előfeszítés, csillapítás növelése | Szálak összegabalyodása, csődeformáció | 30-80 g rostonként |
| A gél befecskendezési sebessége | Ellennyomás, szálelmozdulás | Hiányos feltöltés, nedvesség behatolásának veszélye | A vonalsebességhez szinkronizálva (ml/m) |
| A hűtővíz hőmérséklete | Hiányos megszilárdulás, cső megereszkedése | Hősokk, felületi repedés | 15–60°C (osztályozott zónák) |
| A csavar forgási sebessége | Túlmelegedés, olvadékromlás | Nem megfelelő áteresztőképesség, OD esés | 10-120 ford./perc |
Azok az operátorok, akik mélyen megértik ezeket a kölcsönhatásokat, a legtöbb minőségi eltérést egyetlen paraméter beállításával tudják megoldani, ahelyett, hogy egyszerre több változtatást hajtanának végre – ez a leggyorsabb út a stabil, specifikációnak megfelelő termelés helyreállításához.
A másodlagos bevonási folyamat utolsó szakasza a kész puffercső feltekerése a felvevő orsókra tárolás és utólagos feldolgozás céljából. A felvevő rendszernek ellenőrzött, egyenletes feszültséget kell kifejtenie a csövön a tekercselés során, hogy megakadályozza a deformációt vagy a szálfeszültséget az egyenetlen orsónyomás miatt.
A felcsévélő orsón lévő átmenő mechanizmus egyenletes, egymást átfedő rétegekben helyezi el a csövet az orsó peremének szélességében, megakadályozva a helyi nyomási pontokat, amelyek benyomhatják a cső falát, és megváltoztathatják a benne lévő szálak geometriáját. A tekercs kapacitása jellemzően a 2 km-től 25 km-ig a kész cső mennyisége a cső átmérőjétől és a tekercs méretétől függően.
Amikor egy orsó megtelt, a gép orsócserét hajt végre – akár manuálisan, akár automatikusan. E rövid váltás során egy olyan csövet, amely nem tekerhető fel sem a teljes, sem az új tekercsre, általában levágják és eldobják gyártási átmeneti darabként. Az átállási átmenet hosszának minimalizálása fontos hatékonysági mérőszám a nagy volumenű kábelgyártók számára, mivel közvetlenül befolyásolja a tekercsenkénti anyaghozamot.
Minden elkészült tekercset felcímkéznek a gyártási adatokkal – a cső specifikációja, a tekercs hossza, a gyártás dátuma és az OD mérési napló –, és továbbítják a sodrási területre, ahol több puffercsövet szerelnek össze egy központi szilárdsági elem köré a teljes száloptikai kábel kialakításához.
A munkasorozat a másodlagos bevonógép nem korlátozódik az állandósult állapotú termelésre – az indítási és leállítási szakaszok ugyanolyan fontosak, és rendszeres figyelmet igényelnek a selejt keletkezésének és a berendezések károsodásának elkerülése érdekében.
Még a jól karbantartott másodlagos bevonatsorok is visszatérő működési kihívásokba ütköznek. A leggyakoribb problémák mögött rejlő kiváltó okok megértése lehetővé teszi a gyártócsapatok számára, hogy hatékonyan megoldják azokat.
Lépjen kapcsolatba velünk
Ajánlott termékek
Lépjünk be
Érintés
A Yitong Environmental Technology (Nantong) Co., Ltd. impregnáló berendezésekre szakosodott gyártó.
Lépjen kapcsolatba velünk
Phone: +86-19555016088
Email: [email protected]
Add：A Haiyan úttól délre, a Nanhai úttól nyugatra, a Tongzhou-öböl Jangce folyó-tenger közös fejlesztési demonstrációs övezete, Jiangsu, Kína
