A sekundárny lakovací stroj funguje tak, že kontinuálne privádza primárne potiahnuté optické vlákna cez presnú vytláčaciu hubicu, kde sa roztavený termoplastický materiál formuje do ochrannej nárazníkovej trubice okolo vlákien. Proces integruje riadenie napätia vlákna, dvojvrstvovú extrúziu, vstrekovanie tixotropného gélu, chladenie vo vodnom kúpeli a monitorovanie rozmerov v reálnom čase do jedinej synchronizovanej výrobnej linky. Konečným výstupom je rozmerovo stabilná vyrovnávacia pamäť s voľnými rúrkami – základný konštrukčný prvok väčšiny káblov z optických vlákien používaných v telekomunikačných sieťach na celom svete.
Z praktického hľadiska stroj na jednom konci naberá holé vlákna z odvíjacích cievok a na druhom konci dodáva navinuté, gélom naplnené, presne dimenzované vyrovnávacie trubice – to všetko pri rýchlostiach linky, ktoré môžu dosiahnuť 300 metrov za minútu na vysokovýkonných výrobných systémoch. Každý parameter od teploty taveniny po napätie vlákna sa monitoruje a upravuje v uzavretej slučke, aby sa zabezpečilo, že každý meter rúry spĺňa rovnaké prísne špecifikácie.
Pred podrobným preskúmaním jednotlivých podsystémov pomôže pochopiť stroj ako kontinuálny, lineárny proces. Materiál a vlákno vstupujú na hornom konci a postupne sa transformujú, keď sa pohybujú po prúde. Postupnosť operácií sleduje tento logický tok:
Každá z týchto fáz je vzájomne závislá. Zmena rýchlosti linky na navijaku napríklad ovplyvňuje hrúbku steny rúrky, EFL vlákna, pomer plnenia gélu a účinnosť chladenia súčasne – preto sa moderné stroje spoliehajú skôr na systémy riadenia s uzavretou slučkou založené na PLC než na manuálne nastavované nastavenia.
Pracovná presnosť sekundárneho lakovacieho stroja začína jeho fyzikálnou štruktúrou. Rám stroja je skonštruovaný vysokonapäťovým zváraním oceľového plechu A3 v kombinácii so spracovaním konštrukčnej ocele. Oceľ A3 (porovnateľná s triedou Q235) poskytuje pevnosť v ťahu približne 370–500 MPa, vynikajúcu zvárateľnosť a nízke zvyškové napätie po obrábaní – to sú všetko podstatné vlastnosti pre rám, ktorý musí zostať rozmerovo stabilný pri nepretržitom tepelnom a mechanickom zaťažení.
Rám musí podopierať a zarovnávať všetky hlavné podsystémy – extrudéry, chladiace žľaby, navijak a navíjač – s presnosťou na zlomok milimetra. Akýkoľvek ohyb alebo vibrácie v ráme sa premietnu priamo do zmeny priemeru rúrky alebo odchýlky polohy vlákna vo vnútri rúrky. Z tohto dôvodu je zváraná oceľová konštrukcia po výrobe typicky zbavená napätia a pred montážou je presne opracovaná na všetkých kritických montážnych povrchoch.
Sekundárna lakovacia linka výrobnej triedy bežne pokrýva Celková dĺžka 15 až 30 metrov a rám musí udržiavať zarovnanie v celom tomto rozpätí, aj keď sa sudy extrudéra zahrievajú na 250–280 °C a chladiace žľaby pracujú pri teplote 15–40 °C v susedných zónach. Tepelné dilatačné škáry a pevné priečne vystuženie sú navrhnuté do konštrukcie rámu tak, aby zvládali tieto požiadavky bez kompromisov v presnosti polohy.
Proces začína na odvíjacej stanici vlákna, kde sú cievky primárneho potiahnutého optického vlákna namontované na motorizované odvíjacie kolísky. Každá cievka môže niesť 20 až 25 km vlákniny a súčasne sa vkladá viacero cievok na výrobu trubíc z viacerých vlákien – zvyčajne 2, 4, 6, 8, 12 alebo 24 vlákien na trubicu.
Napätie vlákna je jedným z najdôležitejších parametrov sekundárneho povlaku. Ak je napätie príliš vysoké, vlákna môžu byť predpäté vo vnútri hotovej trubice, čo spôsobí zvýšený optický útlm. Ak je napätie príliš nízke, vlákna sa môžu zamotať alebo vytvárať nerovnomerné slučky, čo vedie k poruchám geometrie trubice. Prevádzkové napätie je zvyčajne nastavené medzi 30 a 80 gramami na vlákno , udržiavaný systémom spätnej väzby tanečnice-ramena alebo servoriadením s meraním napätia v reálnom čase.
Vlákna sú vedené cez sériu keramických alebo nerezových vodidiel, ktoré ich postupne zbiehajú do presného rozstupu a usporiadania požadovaného na vstupe vytláčacej hubice. Tieto vodidlá sú vyleštené na submikrónovú drsnosť povrchu, aby sa zabránilo poškriabaniu jemného primárneho povlaku na vláknach.
Vytláčací systém je srdcom sekundárneho lakovacieho stroja. Väčšina výrobných liniek používa konfiguráciu duálneho extrudéra na nanášanie materiálu vyrovnávacej rúrky v dvoch odlišných vrstvách. V štandardnom usporiadaní je extrudér na povrchové poťahovanie umiestnený v prednej časti stroja a extrudér na spodné poťahovanie je umiestnený vzadu. Toto usporiadanie umožňuje, aby bola každá vrstva nezávisle riadená z hľadiska typu materiálu, teploty taveniny a rýchlosti prietoku.
Extrudér na nanášanie povrchovej vrstvy dodáva materiál, ktorý tvorí vnútorný povrch vyrovnávacej trubice - povrch v priamom kontakte s optickými vláknami a výplňovým gélom. Táto vrstva musí byť chemicky kompatibilná s gélovou zlúčeninou a musí vykazovať veľmi nízke zmrštenie po ochladení, aby sa zabránilo vyvolaniu mechanického namáhania vlákien. Prevládajúcim materiálom je PBT (polybutyléntereftalát), ktorý ponúka lineárne zmršťovanie formy menšie ako 0,5 % a rozsah prevádzkových teplôt od -40 °C do 85 °C.
Extrudér na nanášanie povrchovej vrstvy typicky používa a Jednoskrutka s priemerom 30 mm alebo 45 mm s kompresným pomerom 2,5:1 až 3,5:1, pracujúci pri teplotách valca medzi 200 °C a 270 °C. Teplota dávkovacej zóny je najprísnejšie kontrolovaná, pretože viskozita taveniny v matrici musí zostať v úzkom okne, aby sa dosiahla konzistentná hrúbka steny.
Extrudér spodnej vrstvy nanáša vrstvu vonkajšej steny vyrovnávacej trubice, ktorá určuje vonkajší priemer a mechanické vlastnosti trubice. Táto vrstva poskytuje štrukturálnu pevnosť potrebnú na splietanie kábla – rúrka musí odolávať bočnému tlaku splietacieho zariadenia bez deformácie a musí si zachovať svoj kruhový prierez po navinutí okolo centrálneho pevnostného člena.
Hrúbka spodnej vrstvy náteru je typicky medzi 0,3 mm a 0,9 mm v závislosti od požiadaviek na dizajn kábla. V niektorých konfiguráciách môže byť materiál spodnej vrstvy modifikovaná zmes PBT s pridanými UV stabilizátormi, farbivami alebo modifikátormi nárazu – čo umožňuje farebne odlíšenú identifikáciu rúr v konštrukciách s viacerými rúrkami bez potreby samostatného farbenia.
Dva prúdy taveniny z extrudéra s čelným a spodným povlakom sa zbiehajú v koextrúznej vytláčacej hlave, kde sa vytvárajú sústredne okolo zväzku vlákien. Vytláčacia hlava sa skladá z vodiaceho hrotu vlákna, tela matrice s dvomi vstupmi taveniny a otvoru matrice, ktorý tvaruje vonkajší priemer hotovej rúrky. Priemer otvoru matrice a dĺžka povrchu určujú vonkajší priemer rúrky a pokles tlaku, ktorý poháňa konzistentný tok taveniny.
Sústrednosť nástroja – zarovnanie stredu hrotu nástroja so stredom otvoru nástroja – sa musí udržiavať v rozmedzí ± 0,02 mm aby sa zabránilo excentricite steny. Väčšina moderných závitorezných hláv obsahuje skrutky s jemným nastavením alebo tepelné centrovacie mechanizmy, ktoré operátorom umožňujú opraviť sústrednosť počas výroby bez zastavenia linky.
Kritickou funkciou procesu sekundárneho poťahovania je naplnenie vnútrajšku pufrovacej trubice tixotropnou vodou blokujúcou zlúčeninou – bežne označovanou ako plniaci gél alebo zaplavovacia zmes. Tento gél zabraňuje akejkoľvek vode, ktorá sa dostane do bodu zlomu kábla, aby prešla pozdĺžne cez rúrku a dostala sa do citlivých miest spojov alebo konektorov.
Gélový plniaci systém pozostáva z vyhrievanej zásobnej nádrže, presného dávkovacieho čerpadla (zvyčajne zubového čerpadla alebo progresívneho dutinového čerpadla) a tenkej injekčnej ihly z nehrdzavejúcej ocele, ktorá prechádza cez hrot matrice a ukladá gél priamo do tvarovacej trubice. Rýchlosť vstrekovania gélu musí byť presne synchronizovaná s rýchlosťou linky — zvyčajne vyjadrené ako pomer objemu na meter — na zabezpečenie úplného naplnenia bez prebytočného gélu, ktorý by vytváral protitlak a deformoval usporiadanie vlákien.
Plniaci gél sa udržiava pri zvýšenej teplote (zvyčajne 60–80 °C) v zásobnej nádrži, aby sa znížila viskozita na čerpanie, ale po ochladení v hotovej skúmavke géluje do polotuhého tixotropného stavu. Táto kombinácia tekutosti počas plnenia a stability v prevádzke je to, čo robí tixotropný gél štandardnou voľbou pre konštrukcie káblov s voľnými rúrkami, ktoré pracujú v celom rozsahu prostredia -40 °C až 70 °C, ktorý vyžaduje väčšina telekomunikačných noriem.
Ihneď za vytláčacou hubicou vstupuje čerstvo vytvorená rúrka do chladiaceho systému. Chladenie musí byť starostlivo kontrolované – príliš rýchle ochladzovanie spôsobuje povrchové napätie a potenciálne praskanie; príliš pomalé ochladzovanie umožňuje, aby sa rúrka prehýbala alebo deformovala pred úplným stuhnutím, najmä pri vysokých rýchlostiach linky.
Chladiaci systém na typickej sekundárnej nanášacej linke pozostáva z viacerých vodných žľabov usporiadaných v sérii. Prvý žľab (najbližšie k matrici) používa teplú vodu pri 40 až 60 °C na spustenie postupného ochladzovania bez tepelného šoku. Nasledujúce žľaby postupne znižujú teplotu vody – posledné žľaby zvyčajne fungujú pri 15 až 25 °C — uvedenie rúrky do stabilného, úplne stuhnutého stavu predtým, ako dosiahne navijak.
Celková dĺžka chladiaceho žľabu sa pohybuje od 6 až 15 metrov v závislosti od rýchlosti linky a hrúbky steny rúry. V prípade linky 300 m/min, ktorá produkuje trubicu s vonkajším priemerom 2,0 mm, trubica strávi v chladiacom systéme len asi 1,5 až 3 sekundy – čo znamená, že gradient teploty vody cez žľaby musí byť presne nastavený, aby sa v tomto krátkom okne dosiahlo primerané tuhnutie.
Každá zóna žľabu je nezávisle regulovaná teplotou pomocou systému cirkulačnej vody s výmenníkom tepla. Operátori môžu zobraziť a upraviť každú nastavenú hodnotu zóny z centrálneho HMI a niektoré pokročilé systémy zahŕňajú automatickú kompenzáciu zóny, ktorá upravuje prietok chladiacej vody v reakcii na zmeny rýchlosti linky.
Po chladiacich žľaboch trubica prechádza jedným alebo viacerými bezkontaktnými laserovými mikrometrickými meracími prístrojmi, ktoré merajú jej vonkajší priemer nepretržite a v reálnom čase. Tieto meradlá využívajú laserovú trianguláciu alebo technológiu tieňového skenovania a dokážu vyriešiť tak malé rozdiely v priemere ±0,001 mm pri plnej rýchlosti linky.
Údaje o meraní OD sa privádzajú späť do riadiaceho systému PLC, ktorý automaticky upravuje jednu alebo viacero procesných premenných tak, aby korigoval akýkoľvek posun od cieľového priemeru:
Táto spätnoväzbová slučka s uzavretou slučkou zvyčajne pracuje s dobou odozvy kratšou ako jedna sekunda, čo umožňuje systému kompenzovať zmeny viskozity suroviny, zmeny okolitej teploty alebo menšie mechanické výkyvy bez zásahu operátora. Moderné systémy udržujú vonkajší priemer trubice v rozmedzí ±0,03 mm od cieľa počas celej výrobnej série 25 km alebo viac.
Okrem merania OD niektoré pokročilé linky zahŕňajú meranie excentricity (rovnomernosť hrúbky steny) pomocou rotačných meradiel alebo röntgenových systémov a detekciu polohy vlákna pomocou inline optických senzorov, ktoré overujú, že vlákna sú v trubici vycentrované a nie posunuté na jednu stranu.
Kotúč je prvkom, ktorý riadi rýchlosť celej linky. Skladá sa z jedného alebo viacerých motorizovaných kolies alebo pásov, ktoré uchopia chladenú rúrku a ťahajú ju cez stroj presne kontrolovanou, stálou rýchlosťou. Pretože rýchlosť navijaka určuje, ako rýchlo sa materiál vyťahuje z vytláčacej hubice, priamo riadi vonkajší priemer rúrky (prostredníctvom pomeru ťahania) a nadbytočnú dĺžku vlákna vo vnútri rúrky.
Nadmerná dĺžka vlákna (EFL) je definovaná ako percento, o ktoré dĺžka vlákna vnútri danej dĺžky trubice presahuje samotnú dĺžku trubice. Napríklad EFL 0,3 % znamená, že na každých 1 000 metrov trubice je vnútorné vlákno dlhé 1 003 metrov. Tento malý prebytok vlákna je nevyhnutný: umožňuje káblu vydržať ťahové zaťaženie bez toho, aby samotné vlákna boli namáhané, čo by zvýšilo optický útlm.
EFL sa nastavuje pomerom rýchlosti odvádzania vlákna k rýchlosti navijaka:
Hodnoty EFL pre štandardné káble s voľnými rúrkami zvyčajne spadajú medzi 0,2 % a 0,5 % s užšími toleranciami požadovanými pre káble určené na priame zakopanie alebo podmorské aplikácie, kde sú tepelné cykly a mechanické zaťaženie závažnejšie.
Všetky vyššie opísané podsystémy – odvíjacie napätie, teplota a rýchlosť extrudéra, rýchlosť gélového čerpadla, teplota chladiacej vody, spätná väzba OD meradla a rýchlosť navijaka – sú koordinované systémom centrálneho programovateľného logického regulátora (PLC). Operátor komunikuje s týmto systémom prostredníctvom dotykového rozhrania HMI (Human-Machine Interface), ktoré zobrazuje procesné dáta v reálnom čase, stavy alarmov a grafy trendov.
Medzi kľúčové riadiace funkcie PLC patria:
Pokročilé systémy sa môžu tiež integrovať s MES (Manufacturing Execution Systems) na úrovni továrne, aby v reálnom čase hlásili objem výroby, spotrebu materiálu a údaje o kvalite do softvéru pre riadenie závodu.
Pochopenie interakcie kľúčových parametrov procesu je nevyhnutné pre operátorov, ktorí potrebujú riešiť problémy s kvalitou alebo optimalizovať efektivitu výroby. V tabuľke nižšie sú zhrnuté najdôležitejšie vzťahy medzi parametrami a výstupmi:
| Procesný parameter | Ak je príliš vysoká | Ak je príliš nízka | Cieľový rozsah (typický) |
|---|---|---|---|
| Teplota valca extrudéra | Degradácia polyméru, zmena farby | Vysoký tlak taveniny, drsnosť povrchu | 200–280 °C (PBT) |
| Rýchlosť linky | Tenká stena, znížená OD, nízka EFL | Hrubá stena, vysoký vonkajší priemer, prebytok EFL | 40–300 m/min |
| Výplatné napätie vlákna | Predpätie vlákna, zvýšenie útlmu | Zamotanie vlákien, deformácia trubice | 30 – 80 g na vlákno |
| Rýchlosť vstrekovania gélu | Protitlak, posunutie vlákna | Neúplná výplň, riziko vniknutia vlhkosti | Synchronizované s rýchlosťou linky (ml/m) |
| Teplota chladiacej vody | Neúplné stuhnutie, priehyb rúrky | Tepelný šok, praskanie povrchu | 15–60 °C (triedené zóny) |
| Rýchlosť otáčania skrutky | Prehrievanie, degradácia taveniny | Nedostatočná priepustnosť, pokles OD | 10-120 ot./min |
Operátori, ktorí hlboko rozumejú týmto interakciám, môžu vyriešiť väčšinu odchýlok kvality úpravou jedného parametra namiesto vykonávania viacerých zmien súčasne – čo je najrýchlejšia cesta k obnoveniu stabilnej výroby podľa špecifikácií.
Konečným stupňom procesu sekundárneho poťahovania je navinutie hotovej vyrovnávacej trubice na navíjacie cievky na uskladnenie a následné spracovanie. Navíjací systém musí počas navíjania aplikovať kontrolované, konzistentné napätie na rúrku, aby sa zabránilo deformácii alebo namáhaniu vlákna nerovnomerným tlakom cievky.
Priečny mechanizmus na navíjacej cievke ukladá rúrku v rovnomerných, prekrývajúcich sa vrstvách po celej šírke príruby cievky, čím zabraňuje akýmkoľvek lokalizovaným tlakovým bodom, ktoré by mohli pretlačiť stenu rúrky a zmeniť geometriu vlákien vo vnútri. Kapacita cievky sa zvyčajne pohybuje od 2 km až 25 km hotovej rúrky v závislosti od priemeru rúrky a veľkosti kotúča.
Keď je cievka plná, stroj vykoná výmenu cievky – buď manuálne alebo automaticky. Počas tejto krátkej výmeny sa dĺžka rúrky, ktorú nemožno navinúť ani na plnú, ani na novú cievku, zvyčajne odreže a vyhodí ako výrobný prechodový kus. Minimalizácia prechodovej dĺžky prechodu je dôležitou metrikou efektívnosti pre výrobcov káblov s veľkým objemom, pretože priamo ovplyvňuje výnos materiálu na kotúč.
Každá dokončená cievka je označená výrobnými údajmi – špecifikácia trubice, dĺžka cievky, dátum výroby a záznam o meraní OD – a prenesená do oblasti splietania, kde sa okolo centrálneho pevnostného člena zostaví niekoľko vyrovnávacích trubíc, aby sa vytvoril kompletný kábel z optických vlákien.
Pracovná postupnosť a sekundárny lakovací stroj sa neobmedzuje len na výrobu v ustálenom stave – fázy spúšťania a odstavovania sú rovnako dôležité a vyžadujú si systematickú pozornosť, aby sa predišlo vzniku odpadu a poškodeniu zariadenia.
Dokonca aj dobre udržiavané sekundárne lakovacie linky sa stretávajú s opakujúcimi sa prevádzkovými problémami. Pochopenie základných príčin najbežnejších problémov umožňuje výrobným tímom ich efektívne vyriešiť.
Kontaktujte nás
Odporúčané produkty
Poďme dnu
Dotknite sa
Yitong Environmental Technology (Nantong) Co., Ltd je výrobca špecializujúci sa na impregnačné zariadenia.
Kontaktujte nás
Phone: +86-19555016088
Email: [email protected]
Add：Južne od Haiyan Road, Západne od Nanhai Road, Tongzhou Bay Yangtze River-Sea Spoločná demonštračná rozvojová zóna, Jiangsu, Čína
