A toissijainen päällystyskone toimii syöttämällä jatkuvasti primääripinnoitettuja optisia kuituja tarkkuusekstruusiosuuttimen läpi, jossa sula termoplastinen materiaali muodostetaan suojaavaksi puskuriputkeksi kuitujen ympärille. Prosessi yhdistää kuidun jännityksen hallinnan, kaksikerroksisen suulakepuristuksen, tiksotrooppisen geelin ruiskutuksen, vesihauteen jäähdytyksen ja reaaliaikaisen mittavalvonnan yhdeksi synkronoiduksi tuotantolinjaksi. Valmis tulos on mitoiltaan vakaa irtoputkipuskuri – useimpien televiestintäverkoissa maailmanlaajuisesti käytettyjen valokuitukaapeleiden ydinrakenneelementti.
Käytännössä kone ottaa paljaita kuituja voittokeloilta toisesta päästä ja toimittaa kelattuja, geelitäytteisiä, tarkasti mitoitettuja puskuriputkia toisesta päästään – kaikki linjanopeuksilla, jotka voivat saavuttaa 300 metriä minuutissa korkean suorituskyvyn tuotantojärjestelmissä. Jokaista parametria sulamislämpötilasta kuidun kireyteen tarkkaillaan ja säädetään suljetussa kierrossa sen varmistamiseksi, että jokainen putkimetri täyttää samat tiukat vaatimukset.
Ennen kuin tarkastellaan yksittäisiä osajärjestelmiä yksityiskohtaisesti, se auttaa ymmärtämään koneen jatkuvana, lineaarisena prosessina. Materiaali ja kuitu tulevat sisään ylävirran päästä ja muuttuvat asteittain liikkuessaan alavirtaan. Toimintojen järjestys noudattaa tätä loogista kulkua:
Jokainen näistä vaiheista on riippuvainen toisistaan. Esimerkiksi linjanopeuden muutos vetoketjussa vaikuttaa putken seinämän paksuuteen, kuidun EFL:ään, geelin täyttösuhteeseen ja jäähdytystehokkuuteen samanaikaisesti – minkä vuoksi nykyaikaiset koneet luottavat PLC-pohjaisiin suljetun silmukan ohjausjärjestelmiin manuaalisesti säädettävien asetusten sijaan.
Toissijaisen päällystyskoneen työskentelytarkkuus alkaa sen fysikaalisesta rakenteesta. Koneen runko on valmistettu korkeajännitteisellä A3-teräslevyhitsauksella yhdistettynä rakenteelliseen teräskäsittelyyn. A3-teräs (verrattavissa laatuun Q235) tarjoaa noin 370–500 MPa:n vetolujuuden, erinomaisen hitsattavuuden ja alhaisen jäännösjännityksen koneistuksen jälkeen – kaikki olennaiset ominaisuudet rungolle, jonka on pysyttävä mittavakaina jatkuvassa lämpö- ja mekaanisessa kuormituksessa.
Kehyksen tulee tukea ja kohdistaa kaikki tärkeimmät osajärjestelmät - suulakepuristimet, jäähdytyskaukalot, vetoputki ja imuputki - millimetrin murto-osien tarkkuudella. Kaikki rungon jousto tai tärinä muuttuu suoraan putken halkaisijan vaihteluksi tai kuidun sijainnin poikkeamaksi putken sisällä. Tästä syystä hitsattu teräsrakenne on tyypillisesti vapautettu jännityksestä valmistuksen jälkeen ja tarkkuustyöstetty kaikilla kriittisillä asennuspinnoilla ennen asennusta.
Tuotantoluokan toissijainen pinnoituslinja yleensä ulottuu Kokonaispituus 15-30 metriä , ja rungon on säilytettävä kohdistus koko tällä välillä, vaikka ekstruuderin tynnyrit lämpenevät 250–280 °C:seen ja jäähdytyskaukalot toimivat 15–40 °C:ssa viereisillä vyöhykkeillä. Lämpölaajenemissaumat ja jäykkä poikittaisjäykistys on suunniteltu runkorakennetta hallitsemaan näitä vaatimuksia sijainnin tarkkuudesta tinkimättä.
Prosessi alkaa kuitujen maksuasemalta, jossa ensisijaisesti päällystetyn optisen kuidun kelat asennetaan moottoroituihin maksutelineisiin. Jokainen kela voi kantaa 20-25 km kuitua , ja useita keloja ladataan samanaikaisesti monikuituisen putken tuotantoa varten – tyypillisesti 2, 4, 6, 8, 12 tai 24 kuitua putkessa.
Kuidun jännitys on yksi kriittisimmistä parametreista toissijaisessa pinnoituksessa. Jos jännitys on liian suuri, kuidut voivat olla esijännittyneet valmiin putken sisällä, mikä aiheuttaa kohonnutta optista vaimennusta. Jos jännitys on liian pieni, kuidut voivat sotkeutua tai muodostaa epätasaisia silmukoita, mikä johtaa putken geometrian virheisiin. Käyttöjännitys asetetaan tyypillisesti välille 30-80 grammaa kuitua kohden , jota ylläpitää tanssijavarren palautejärjestelmä tai servokäyttöinen voitto reaaliaikaisella jännitysmittauksella.
Kuidut johdetaan sarjan keraamisten tai ruostumattomasta teräksestä valmistettujen ohjaimien läpi, jotka vähitellen yhtyvät suulakepuristussuuttimen sisäänmenoon vaadittavaan tarkkaan etäisyyteen ja järjestelyyn. Nämä ohjaimet on kiillotettu alle mikronin pinnan karheuteen, jotta vältetään kuitujen herkän primääripinnoitteen naarmuuntuminen.
Ekstruusiojärjestelmä on toissijaisen päällystyskoneen sydän. Useimmat tuotantolinjat käyttävät kaksoisekstruuderin kokoonpanoa puskuriputkimateriaalin levittämiseksi kahteen erilliseen kerrokseen. Vakioasetelmassa kasvojen pinnoiteekstruuderi on sijoitettu koneen etuosaan ja pohjapinnoitekstruuderi on sijoitettu taakse. Tämän järjestelyn avulla jokaista kerrosta voidaan ohjata itsenäisesti materiaalityypin, sulamislämpötilan ja suoritusnopeuden suhteen.
Pintapinnoiteekstruuderi toimittaa materiaalia, joka muodostaa puskuriputken sisäpinnan – pinnan, joka on suorassa kosketuksessa optisten kuitujen ja täytegeelin kanssa. Tämän kerroksen on oltava kemiallisesti yhteensopiva geeliyhdisteen kanssa ja sen tulee kutistua hyvin vähän jäähtyessään, jotta vältetään kuitujen mekaaninen rasitus. PBT (polybuteenitereftalaatti) on hallitseva materiaalivalinta, joka tarjoaa lineaarisen muotin kutistumisen alle 0,5 % ja käyttölämpötila-alueen -40°C - 85°C.
Kasvopinnoiteekstruuderissa käytetään tyypillisesti a Halkaisijaltaan 30 mm tai 45 mm yksiruuvi puristussuhde 2,5:1 - 3,5:1, toimii tynnyrin lämpötiloissa välillä 200 °C - 270 °C. Annostelualueen lämpötila on tiukimmin säädelty, koska suulakkeen sulaviskositeetin on pysyttävä kapeassa ikkunassa tasaisen seinämän paksuuden saavuttamiseksi.
Pohjapinnoiteekstruuderi levittää puskuriputken ulkoseinäkerroksen, joka määrää putken ulkohalkaisijan ja mekaaniset ominaisuudet. Tämä kerros tarjoaa kaapelin kertymiseen tarvittavan rakenteellisen lujuuden – putken on kestettävä kertauslaitteiston aiheuttama sivupaine ilman vääristymiä, ja sen on säilytettävä pyöreä poikkileikkauksensa sen jälkeen, kun se on kierretty keskeisen lujuusosan ympärille.
Pohjakerroksen paksuus on tyypillisesti välillä 0,3 mm ja 0,9 mm , riippuen kaapelin suunnitteluvaatimuksista. Joissakin kokoonpanoissa pohjapinnoitemateriaali voi olla modifioitua PBT-yhdistettä, johon on lisätty UV-stabilisaattoreita, väriaineita tai iskunvaimennusaineita. Tämä mahdollistaa värikoodatun putken tunnistamisen moniputkisissa kaapelirakenteissa ilman erillistä värjäyspassia.
Pinta- ja pohjapinnoiteekstruudereista tulevat kaksi sulavirtaa yhtyvät koekstruusiosuuttimen päähän, jossa ne muodostuvat samankeskisesti kuitukimmun ympärille. Muottipää koostuu kuidun ohjauskärjestä, suutinrungosta, jossa on kaksi sulatteen sisääntuloa, ja suuttimen aukosta, joka muotoilee valmiin putken ulkohalkaisijan. Suulakkeen aukon halkaisija ja pinnan pituus määräävät putken ulkohalkaisijan ja painehäviön, joka ohjaa tasaista sulavirtaa.
Suulakkeen samankeskisyys – suuttimen kärjen keskikohdan kohdistus suuttimen aukon keskipisteeseen – on säilytettävä ±0,02 mm:n tarkkuudella seinän epäkeskisyyden estämiseksi. Useimmat nykyaikaiset suutinpäät sisältävät hienosäätöruuvit tai lämpökeskitysmekanismit, joiden avulla käyttäjät voivat korjata samankeskisyyttä tuotannon aikana pysäyttämättä linjaa.
Toissijaisen päällystysprosessin kriittinen toiminto on puskuriputken sisäosan täyttäminen tiksotrooppisella vettä estävällä yhdisteellä – jota kutsutaan yleisesti täytegeeliksi tai tulvivaksi yhdisteeksi. Tämä geeli estää kaapelin katkeamiskohtaan tulevan veden kulkemisen pituussuunnassa putken läpi ja pääsemästä herkkiin jatko- tai liitinkohtiin.
Geelitäyttöjärjestelmä koostuu lämmitetystä varastosäiliöstä, tarkkuusannostelupumpusta (yleensä hammaspyöräpumppu tai progressiivinen ontelopumppu) ja ohuesta ruostumattomasta teräksestä valmistetun ruiskun neulasta, joka kulkee suuttimen kärjen läpi ja kerää geeliä suoraan muodostusputken sisään. Geelin ruiskutusnopeus on synkronoitava tarkasti linjan nopeuden kanssa — ilmaistaan tyypillisesti tilavuus/metri-suhteena — jotta varmistetaan täydellinen täyttö ilman liiallista geeliä, joka aiheuttaisi vastapainetta ja vääristäisi kuitujärjestelyä.
Täytegeeliä pidetään kohotetussa lämpötilassa (tyypillisesti 60–80°C) varastosäiliössä viskositeetin vähentämiseksi pumppausta varten, mutta se geeliytyy puolikiinteään tiksotrooppiseen tilaan jäähtyessään valmiissa putkessa. Tämä täytön aikana tapahtuvan juoksevuuden ja käytön stabiilisuuden yhdistelmä tekee tiksotrooppisesta geelistä vakiovalinnan irtoputkikaapeleihin, jotka toimivat useimpien televiestintästandardien edellyttämällä alueella -40 °C - 70 °C.
Heti suulakepuristussuuttimen jälkeen vasta muodostettu putki menee jäähdytysjärjestelmään. Jäähdytystä on valvottava huolellisesti – liian nopea jäähdytys aiheuttaa pintajännitystä ja mahdollista halkeilua; liian hidas jäähdytys mahdollistaa putken painumisen tai muotoaan ennen kuin se jähmettyy kokonaan, erityisesti suurilla linjanopeuksilla.
Tyypillisen toissijaisen pinnoituslinjan jäähdytysjärjestelmä koostuu useista sarjaan järjestetyistä vesialtaista. Ensimmäinen kaukalo (lähimpänä suulaketta) käyttää lämmintä vettä klo 40-60°C käynnistää asteittainen jäähdytys ilman lämpöshokkia. Seuraavat kaukalot alentavat asteittain veden lämpötilaa – viimeiset kourut toimivat tyypillisesti lämpötilassa 15-25°C — saatetaan putki vakaaseen, täysin jähmettyneeseen tilaan ennen kuin se saavuttaa vetolaitteen.
Jäähdytysaukon kokonaispituus vaihtelee 6-15 metriä riippuen linjan nopeudesta ja putken seinämän paksuudesta. 300 m/min linjalla, joka tuottaa 2,0 mm:n ulkohalkaisijan putken, putki viettää vain noin 1,5-3 sekuntia jäähdytysjärjestelmässä – mikä tarkoittaa, että veden lämpötilagradientti kaukaloiden poikki on asetettava tarkasti, jotta saavutetaan riittävä jähmettyminen tässä lyhyessä ikkunassa.
Kutakin kouruvyöhykettä ohjataan itsenäisesti lämpötilaa kiertovesijärjestelmän kautta, jossa on lämmönvaihdin. Käyttäjät voivat tarkastella ja säätää kunkin vyöhykkeen asetusarvoa keskuskäyttöliittymästä, ja joissakin kehittyneissä järjestelmissä on automaattinen vyöhykekompensointi, joka säätää jäähdytysveden virtausnopeutta linjan nopeuden muutosten mukaan.
Jäähdytyskaukaloiden jälkeen putki kulkee yhden tai useamman kosketuksettoman lasermikrometrimittarin läpi, jotka mittaavat sen ulkohalkaisijaa jatkuvasti ja reaaliajassa. Nämä mittarit käyttävät laserkolmio- tai varjoskannaustekniikkaa ja voivat ratkaista halkaisijaerot niinkin pienet kuin ±0,001 mm täydellä linjanopeudella.
OD-mittaustiedot syötetään takaisin PLC-ohjausjärjestelmään, joka säätää automaattisesti yhtä tai useampaa prosessimuuttujaa korjatakseen mahdollisen poikkeaman tavoitehalkaisijasta:
Tämä suljetun silmukan takaisinkytkentäsilmukka toimii tyypillisesti alle sekunnin vasteajalla, jolloin järjestelmä voi kompensoida raaka-aineen viskositeetin vaihtelut, ympäristön lämpötilan muutokset tai pienet mekaaniset vaihtelut ilman käyttäjän väliintuloa. Nykyaikaiset järjestelmät pitävät putken ulkohalkaisijan ±0,03 mm:n sisällä tavoitteesta koko 25 km:n tai pidemmän tuotantoajon aikana.
OD-mittauksen lisäksi jotkin edistyneet linjat sisältävät epäkeskisyyden mittauksen (seinämän paksuuden tasaisuus) pyörivien mittareiden tai röntgenjärjestelmien avulla ja kuidun sijainnin havaitsemisen käyttämällä inline-optisia antureita, jotka varmistavat, että kuidut on keskitetty putkeen sen sijaan, että ne siirretään toiselle puolelle.
Vetoakseli on koko linjan nopeutta säätelevä elementti. Se koostuu yhdestä tai useammasta moottoroidusta pyörästä tai hihnasta, jotka tarttuvat jäähdytettyyn putkeen ja vetävät sen koneen läpi tarkasti ohjatulla, tasaisella nopeudella. Koska vetoakselin nopeus määrittää, kuinka nopeasti materiaalia vedetään suulakepuristussuuttimesta, se ohjaa suoraan sekä putken ulkohalkaisijaa (vetosuhteen kautta) että ylimääräistä kuidun pituutta putken sisällä.
Ylimääräinen kuidun pituus (EFL) määritellään prosenttiosuutena, jolla kuidun pituus tietyssä putken pituudessa ylittää itse putken pituuden. Esimerkiksi 0,3 %:n EFL tarkoittaa, että jokaista 1 000 metriä kohti putken sisällä oleva kuitu on 1 003 metriä pitkä. Tämä pieni kuituylijäämä on olennainen: sen avulla kaapeli kestää vetokuormituksia ilman, että kuidut itse kokevat jännitystä, mikä lisäisi optista vaimennusta.
EFL asetetaan kuidun palautusnopeuden ja vetonopeuden suhteella:
Tavallisten löysäputkikaapeleiden EFL-arvot ovat tyypillisesti näiden välillä 0,2 % ja 0,5 % , joissa vaaditaan tiukempia toleransseja kaapeleille, jotka on tarkoitettu suoraan hautaamiseen tai vedenalaisiin sovelluksiin, joissa lämpökierto ja mekaaninen kuormitus ovat vakavampia.
Kaikki yllä kuvatut osajärjestelmät - syöttöjännitys, suulakepuristimen lämpötila ja nopeus, geelipumpun nopeus, jäähdytysveden lämpötila, OD-mittarin palaute ja vetoketjun nopeus - koordinoidaan keskusohjelmoitavan logiikkaohjaimen (PLC) avulla. Käyttäjä on vuorovaikutuksessa tämän järjestelmän kanssa kosketusnäytöllisen käyttöliittymän (Human-Machine Interface) kautta, joka näyttää reaaliaikaiset prosessitiedot, hälytysolosuhteet ja trendikaaviot.
Tärkeimmät PLC-ohjaustoiminnot sisältävät:
Kehittyneet järjestelmät voivat myös integroitua tehdastason MES-järjestelmään (Manufacturing Execution Systems) raportoidakseen tuotantomäärät, materiaalinkulutuksen ja laatutiedot reaaliajassa tehtaanhallintaohjelmistoon.
Keskeisten prosessiparametrien vuorovaikutuksen ymmärtäminen on välttämätöntä käyttäjille, jotka tarvitsevat laatuongelmien vianmäärityksen tai tuotannon tehokkuuden optimoinnin. Alla olevassa taulukossa on yhteenveto tärkeimmistä parametrien ja tulosten välisistä suhteista:
| Prosessiparametri | Jos liian korkea | Jos liian matala | Kohdealue (tyypillinen) |
|---|---|---|---|
| Ekstruuderin tynnyrin lämpötila | Polymeerin hajoaminen, värimuutos | Korkea sulapaine, pinnan karheus | 200–280°C (PBT) |
| Capstan linjan nopeus | Ohut seinämä, alennettu OD, alhainen EFL | Paksu seinä, korkea OD, ylimääräinen EFL | 40-300 m/min |
| Kuitujen palautusjännitys | Kuitu esijännitys, vaimennuksen lisäys | Kuitujen sotkeutuminen, putken muodonmuutos | 30-80 g per kuitu |
| Geelin ruiskutusnopeus | Vastapaine, kuidun siirtymä | Epätäydellinen täyttö, kosteuden sisäänpääsyriski | Synkronoitu linjanopeuteen (ml/m) |
| Jäähdytysveden lämpötila | Epätäydellinen jähmettyminen, putken painuminen | Lämpöshokki, pinnan halkeilu | 15–60°C (luokitetut vyöhykkeet) |
| Ruuvin pyörimisnopeus | Ylikuumeneminen, sulan hajoaminen | Riittämätön suoritusteho, OD pudotus | 10-120 RPM |
Operaattorit, jotka ymmärtävät näitä vuorovaikutuksia syvästi, voivat ratkaista useimmat laatupoikkeamat säätämällä yhtä parametria sen sijaan, että tekisivät useita muutoksia samanaikaisesti – mikä on nopein tapa palauttaa vakaa, spesifikaatioiden mukainen tuotanto.
Toissijaisen päällystysprosessin viimeinen vaihe on valmiin puskuriputken kelaaminen keloille varastointia ja jatkokäsittelyä varten. Imujärjestelmän on kohdistettava hallittu, tasainen jännitys putkeen kelauksen aikana, jotta estetään epätasaisesta kelan paineesta johtuva muodonmuutos tai kuitujännitys.
Vastakelalla oleva poikittaismekanismi asettaa putken tasaisin, limittäin kerroksiin rullan laipan leveydelle, mikä estää paikallisia painepisteitä, jotka voisivat painaa putken seinämää ja muuttaa sisällä olevien kuitujen geometriaa. Kelan kapasiteetti vaihtelee tyypillisesti 2 km - 25 km valmiista putkesta riippuen putken halkaisijasta ja kelan koosta.
Kun kela on täynnä, kone suorittaa kelan vaihdon – joko manuaalisesti tai automaattisesti. Tämän lyhyen vaihdon aikana tyypillisesti leikataan ja hylätään tuotannon siirtymäkappaleena sellainen putken pituus, jota ei voi rullata täyteen tai uuteen kelaan. Vaihtovaiheen pituuden minimoiminen on tärkeä tehokkuusmittari suuria määriä valmistaville kaapelivalmistajille, koska se vaikuttaa suoraan materiaalin saantoon kelaa kohden.
Jokainen valmis kela merkitään tuotantotiedoilla – putken spesifikaatio, rullan pituus, valmistuspäivämäärä ja OD-mittausloki – ja siirretään kertausalueelle, jossa useita puskuriputkia kootaan keskeisen lujuusosan ympärille täydellisen valokaapelin muodostamiseksi.
Työjärjestys a toissijainen päällystyskone ei rajoitu vakaaseen tuotantoon – käynnistys- ja sammutusvaiheet ovat yhtä tärkeitä ja vaativat järjestelmällistä huomiota, jotta vältetään romun syntyminen ja laitevauriot.
Myös hyvin hoidetut toissijaiset pinnoituslinjat kohtaavat toistuvia toiminnallisia haasteita. Yleisimpien ongelmien taustalla olevien perimmäisten syiden ymmärtäminen antaa tuotantotiimille mahdollisuuden ratkaista ne tehokkaasti.
Ota yhteyttä
Suositellut tuotteet
Mennään sisään
Kosketa
Yitong Environmental Technology (Nantong) Co., Ltd on kyllästyslaitteisiin erikoistunut valmistaja.
Ota yhteyttä
Phone: +86-19555016088
Email: [email protected]
Add：Haiyan Roadin eteläpuolella, Nanhai Roadin länsipuolella, Tongzhou Bayn Jangtse-joen ja meren yhteinen kehitysesittelyalue, Jiangsu, Kiina
