A mașină de acoperire secundară funcționează prin alimentarea continuă a fibrelor optice acoperite primar printr-o matriță de extrudare de precizie, unde materialul termoplastic topit este format într-un tub tampon de protecție în jurul fibrelor. Procesul integrează controlul tensiunii fibrelor, extrudarea cu două straturi, injecția de gel tixotrop, răcirea în baie de apă și monitorizarea dimensională în timp real într-o singură linie de producție sincronizată. Ieșirea finală este un tampon cu tub liber stabil dimensional - elementul structural de bază al majorității cablurilor de fibră optică utilizate în rețelele de telecomunicații din întreaga lume.
În termeni practici, mașina preia fibre goale de la bobinele de plată la un capăt și furnizează tuburi tampon bobinate, umplute cu gel și dimensionate precis la celălalt - toate la viteze de linie care pot atinge 300 de metri pe minut pe sisteme de producţie performante. Fiecare parametru, de la temperatura de topire la tensiunea fibrei, este monitorizat și ajustat în buclă închisă pentru a se asigura că fiecare metru de tub îndeplinește aceleași specificații stricte.
Înainte de a examina în detaliu subsistemele individuale, vă ajută să înțelegeți mașina ca un proces continuu, liniar. Materialul și fibra intră la capătul din amonte și se transformă progresiv pe măsură ce se deplasează în aval. Secvența de operații urmează acest flux logic:
Fiecare dintre aceste etape este interdependentă. O modificare a vitezei liniei la cabestan, de exemplu, afectează simultan grosimea peretelui tubului, EFL a fibrei, raportul de umplere cu gel și eficiența răcirii - de aceea mașinile moderne se bazează pe sisteme de control în buclă închisă bazate pe PLC, mai degrabă decât pe setările ajustate manual.
Precizia de lucru a unei mașini de acoperire secundară începe cu structura sa fizică. Cadrul mașinii este construit utilizând sudarea plăcilor de oțel A3 de înaltă tensiune combinată cu prelucrarea oțelului de tip structural. Oțelul A3 (comparabil cu clasa Q235) oferă o rezistență la tracțiune de aproximativ 370–500 MPa, sudabilitate excelentă și efort rezidual scăzut după prelucrare - toate proprietățile esențiale pentru un cadru care trebuie să rămână stabil dimensional sub sarcini termice și mecanice continue.
Cadrul trebuie să susțină și să alinieze toate subsistemele majore - extrudere, jgheaburi de răcire, capstan și preluare - la câteva fracțiuni de milimetru. Orice flexie sau vibrație a cadrului se traduce direct în variația diametrului tubului sau abaterea poziției fibrei în interiorul tubului. Din acest motiv, structura de oțel sudată este de obicei eliberată de tensiune după fabricare și prelucrată cu precizie pe toate suprafețele critice de montare înainte de asamblare.
De obicei, se întinde o linie de acoperire secundară de calitate 15 până la 30 de metri lungime totală , iar cadrul trebuie să mențină alinierea pe toată această deschidere, chiar dacă butoaiele extruderului se încălzesc la 250–280°C, iar jgheaburile de răcire funcționează la 15–40°C în zonele adiacente. Rosturile de dilatare termică și contravântuirile rigide sunt proiectate în designul cadrului pentru a gestiona aceste cerințe fără a compromite precizia poziției.
Procesul începe la stația de amortizare a fibrei, unde bobinele de fibră optică acoperită primar sunt montate pe suporturi motorizate de compensare. Fiecare bobină poate transporta 20 până la 25 km de fibră , iar bobinele multiple sunt încărcate simultan pentru producția de tuburi cu mai multe fibre - de obicei 2, 4, 6, 8, 12 sau 24 de fibre per tub.
Tensiunea fibrelor este unul dintre cei mai critici parametri ai acoperirii secundare. Dacă tensiunea este prea mare, fibrele pot fi pretensionate în interiorul tubului finit, provocând o atenuare optică ridicată. Dacă tensiunea este prea scăzută, fibrele se pot încurca sau forma bucle inegale, ducând la defecte de geometrie a tubului. Tensiunea de funcționare este de obicei setată între 30 și 80 de grame per fibră , menținută de un sistem de feedback al brațului dansatorului sau a plății servo-acționate cu măsurarea tensiunii în timp real.
Fibrele sunt dirijate printr-o serie de ghidaje ceramice sau din oțel inoxidabil care le converg treptat către distanța și aranjamentul precis necesar la intrarea matriței de extrudare. Aceste ghidaje sunt lustruite până la o rugozitate submicroană a suprafeței pentru a evita orice zgâriere a stratului primar delicat de pe fibre.
Sistemul de extrudare este inima mașinii de acoperire secundară. Majoritatea liniilor de producție folosesc o configurație cu extruder dublu pentru a aplica materialul tubului tampon în două straturi distincte. În aspectul standard, extruderul de acoperire a feței este poziționat în partea din față a mașinii, iar extruderul de acoperire inferioară este poziționat în spate. Acest aranjament permite fiecărui strat să fie controlat independent în ceea ce privește tipul de material, temperatura de topire și viteza de debit.
Extruderul pentru acoperirea feței furnizează material care formează suprafața interioară a tubului tampon - suprafața în contact direct cu fibrele optice și gelul de umplere. Acest strat trebuie să fie compatibil chimic cu compusul de gel și trebuie să prezinte o contracție foarte scăzută la răcire pentru a evita inducerea unui stres mecanic asupra fibrelor. PBT (tereftalat de polibutilenă) este alegerea predominantă a materialului, oferind o contracție liniară a mucegaiului de mai puțin de 0,5% și un interval de temperatură de serviciu de la -40°C la 85°C.
Extruderul de acoperire a feței utilizează de obicei a Un singur șurub cu diametrul de 30 mm sau 45 mm cu un raport de compresie de 2,5:1 până la 3,5:1, funcționând la temperaturi în butoi între 200°C și 270°C. Temperatura zonei de dozare este controlată cel mai bine, deoarece vâscozitatea topiturii din matriță trebuie să rămână într-o fereastră îngustă pentru a obține o grosime constantă a peretelui.
Extruderul de acoperire inferioară aplică stratul de perete exterior al tubului tampon, care determină diametrul exterior și proprietățile mecanice ale tubului. Acest strat asigură rezistența structurală necesară pentru torarea cablului - tubul trebuie să reziste la presiunea laterală a echipamentului de torsionare fără distorsiuni și trebuie să-și mențină secțiunea transversală circulară după torarea în jurul unui element de rezistență central.
Grosimea stratului de strat inferior este de obicei între 0,3 mm și 0,9 mm , în funcție de cerințele de proiectare a cablurilor. În unele configurații, materialul de acoperire inferioară poate fi un compus PBT modificat cu stabilizatori UV, coloranți sau modificatori de impact suplimentar - permițând identificarea tubului cu coduri de culoare în construcțiile de cabluri cu mai multe tuburi, fără a necesita o trecere separată de colorare.
Cele două fluxuri de topitură de la extruderele de acoperire frontală și inferioară converg către un cap de matriță de coextruziune, unde sunt formate concentric în jurul mănunchiului de fibre. Capul matriței constă dintr-un vârf de ghidare a fibrei, un corp matriță cu două orificii de intrare pentru topitură și un orificiu matriță care modelează diametrul exterior al tubului finit. Diametrul orificiului matriței și lungimea terenului determină diametrul exterior al tubului și căderea de presiune care conduce la un flux consistent de topitură.
Concentricitatea matriței — alinierea centrului vârfului matriței cu centrul orificiului matriței — trebuie menținută la ±0,02 mm pentru a preveni excentricitatea peretelui. Cele mai multe capete de matriță moderne includ șuruburi de reglare fină sau mecanisme de centrare termică care permit operatorilor să corecteze concentricitatea în timpul producției fără a opri linia.
O funcție critică a procesului de acoperire secundară este umplerea interiorului tubului tampon cu un compus de blocare a apei tixotrop - denumit în mod obișnuit gel de umplere sau compus de inundare. Acest gel împiedică orice apă care intră într-un punct de rupere a cablului să se deplaseze longitudinal prin tub și să ajungă la locații sensibile de îmbinare sau conector.
Sistemul de umplere cu gel constă dintr-un rezervor de stocare încălzit, o pompă de dozare de precizie (de obicei o pompă cu angrenaje sau o pompă cu cavitate progresivă) și un ac subțire de injecție din oțel inoxidabil care trece prin vârful matriței și depune gelul direct în interiorul tubului de formare. Viteza de injectare a gelului trebuie să fie precis sincronizată cu viteza liniei — exprimat de obicei ca raport volum-pe-metru — pentru a asigura umplerea completă, fără exces de gel, care ar crea contra-presiune și ar distorsiona aranjamentul fibrelor.
Gelul de umplere este menținut la o temperatură ridicată (de obicei 60–80°C) în rezervorul de stocare pentru a reduce vâscozitatea pentru pompare, dar se gelifică într-o stare tixotropă semi-solidă după răcire în tubul finit. Această combinație de fluiditate în timpul umplerii și stabilitatea în exploatare este ceea ce face ca gelul tixotrop să fie alegerea standard pentru modelele de cabluri cu tuburi libere care operează în intervalul de mediu între -40°C și 70°C cerut de majoritatea standardelor de telecomunicații.
Imediat după matrița de extrudare, tubul proaspăt format intră în sistemul de răcire. Răcirea trebuie controlată cu atenție – o stingere prea rapidă provoacă stres la suprafață și posibilă fisurare; o răcire prea lentă permite tubului să se încline sau să se deformeze înainte de a se solidifica complet, în special la viteze mari ale liniei.
Sistemul de răcire pe o linie de acoperire secundară tipică constă din mai multe jgheaburi de apă dispuse în serie. Primul jgheab (cel mai apropiat de matriță) folosește apă caldă la 40–60°C pentru a iniția răcirea treptată fără șoc termic. Jgheaburile ulterioare reduc progresiv temperatura apei - jgheaburile finale funcționează de obicei la 15–25°C — aducerea tubului într-o stare stabilă, complet solidificată înainte de a ajunge la cabestan.
Lungimea totală a jgheabului de răcire variază de la 6 până la 15 metri în funcţie de viteza liniei şi grosimea peretelui tubului. Pentru o linie de 300 m/min care produce un tub de 2,0 mm OD, tubul petrece doar aproximativ 1,5 până la 3 secunde în sistemul de răcire - ceea ce înseamnă că gradientul de temperatură a apei de-a lungul jgheaburilor trebuie setat cu precizie pentru a obține o solidificare adecvată în această fereastră scurtă.
Fiecare zonă a jgheabului este controlată independent de temperatură printr-un sistem de circulație a apei cu un schimbător de căldură. Operatorii pot vizualiza și ajusta fiecare punct de referință de zonă din HMI-ul central, iar unele sisteme avansate includ compensarea automată a zonei care ajustează debitul de apă de răcire ca răspuns la modificările vitezei liniei.
După jgheaburile de răcire, tubul trece printr-unul sau mai multe instrumente micrometrice laser fără contact care măsoară diametrul exterior continuu și în timp real. Aceste calibre utilizează tehnologia de triangulare cu laser sau de scanare a umbrelor și pot rezolva diferențe de diametru cât mai mici ±0,001 mm la viteza maximă a liniei.
Datele de măsurare OD sunt reintroduse în sistemul de control PLC, care ajustează automat una sau mai multe variabile de proces pentru a corecta orice deviere de la diametrul țintă:
Această buclă de feedback în buclă închisă funcționează de obicei cu un timp de răspuns mai mic de o secundă, permițând sistemului să compenseze variațiile de vâscozitate a materiilor prime, schimbările de temperatură ambientală sau fluctuațiile mecanice minore fără intervenția operatorului. Sistemele moderne mențin diametrul exterior al tubului în ± 0,03 mm față de țintă pe un întreg ciclu de producție de 25 km sau mai mult.
În plus față de măsurarea OD, unele linii avansate încorporează măsurarea excentricității (uniformitatea grosimii peretelui) folosind instrumente rotative sau sisteme cu raze X și detectarea poziției fibrelor folosind senzori optici în linie care verifică că fibrele sunt centrate în interiorul tubului, mai degrabă decât deplasate într-o parte.
Cabstanul este elementul care guvernează viteza întregii linii. Se compune din una sau mai multe roți sau curele motorizate care prind tubul răcit și îl trag prin mașină la o viteză constantă și controlată cu precizie. Deoarece viteza capstanului determină cât de repede este extras materialul din matrița de extrudare, aceasta controlează direct atât diametrul exterior al tubului (prin raportul de tragere) cât și lungimea în exces a fibrei din interiorul tubului.
Excesul de lungime a fibrei (EFL) este definit ca procentul cu care lungimea fibrei din interiorul unei anumite lungime a tubului depășește lungimea tubului în sine. De exemplu, un EFL de 0,3% înseamnă că pentru fiecare 1.000 de metri de tub, fibra din interior are 1.003 de metri lungime. Acest mic surplus de fibră este esențial: permite cablului să susțină sarcini de tracțiune fără ca fibrele înseși să sufere o tensiune, ceea ce ar crește atenuarea optică.
EFL este stabilit de raportul dintre viteza de amortizare a fibrei și viteza capstanului:
Valorile EFL pentru cablurile standard cu tub liber se încadrează de obicei între 0,2% și 0,5% , cu toleranțe mai strânse necesare pentru cablurile destinate pentru îngropare directă sau aplicații submarine unde ciclul termic și încărcarea mecanică sunt mai severe.
Toate subsistemele descrise mai sus - tensiunea de amortizare, temperatura și viteza extruderului, viteza pompei de gel, temperatura apei de răcire, feedback-ul indicatorului OD și viteza capstanului - sunt coordonate de un sistem central de control logic programabil (PLC). Operatorul interacționează cu acest sistem printr-un ecran tactil HMI (Interfață om-mașină) care afișează în timp real date de proces, condiții de alarmă și grafice de tendințe.
Funcțiile cheie de control PLC includ:
Sistemele avansate se pot integra, de asemenea, cu MES (sisteme de execuție de fabricație) la nivel de fabrică pentru a raporta volumele de producție, consumul de materiale și datele de calitate în timp real către software-ul de management al fabricii.
Înțelegerea modului în care parametrii cheie ai procesului interacționează este esențială pentru operatorii care trebuie să depaneze problemele de calitate sau să optimizeze eficiența producției. Tabelul de mai jos rezumă cele mai importante relații dintre parametru și ieșire:
| Parametrul de proces | Dacă este prea mare | Dacă Prea Scăzut | Interval țintă (tipic) |
|---|---|---|---|
| Temperatura cilindrului extruderului | Degradarea polimerului, decolorare | Presiune mare de topire, rugozitate a suprafeței | 200–280°C (PBT) |
| Viteza liniei de caban | Perete subțire, OD redus, EFL scăzut | Perete gros, OD mare, exces EFL | 40–300 m/min |
| Tensiune de profit al fibrei | Pretensionarea fibrelor, creșterea atenuării | Încurcarea fibrelor, deformarea tubului | 30-80 g per fibră |
| Viteza de injectare a gelului | Contrapresiunea, deplasarea fibrei | Umplere incompletă, risc de pătrundere a umezelii | Sincronizat cu viteza liniei (ml/m) |
| Temperatura apei de răcire | Solidificare incompletă, tub sag | Soc termic, fisurare a suprafetei | 15–60°C (zone gradate) |
| Viteza de rotație a șurubului | Supraîncălzire, degradarea topiturii | Debit inadecvat, scădere OD | 10-120 RPM |
Operatorii care înțeleg profund aceste interacțiuni pot rezolva majoritatea abaterilor de calitate prin ajustarea unui singur parametru, mai degrabă decât să facă mai multe modificări simultan - care este calea cea mai rapidă pentru a restabili o producție stabilă, conform specificațiilor.
Etapa finală a procesului de acoperire secundară este înfășurarea tubului tampon finit pe role de preluare pentru depozitare și procesare în aval. Sistemul de preluare trebuie să aplice o tensiune controlată și constantă tubului în timpul înfășurării pentru a preveni deformarea sau solicitarea fibrelor din cauza presiunii neuniforme a bobinei.
Mecanismul transversal de pe bobina de preluare așează tubul în straturi uniforme, suprapuse de-a lungul lățimii flanșei bobinei, prevenind orice puncte de presiune localizate care ar putea intapa peretele tubului și ar putea modifica geometria fibrelor din interior. Capacitatea bobinei variază de obicei de la 2 km până la 25 km a tubului finit în funcție de diametrul tubului și dimensiunea bobinei.
Când o bobină este plină, mașina efectuează o schimbare a bobinei - fie manual, fie automat. În timpul acestei scurte schimbări, o lungime de tub care nu poate fi înfășurată nici pe bobina completă, nici pe cea nouă este de obicei tăiată și aruncată ca piesă de tranziție a producției. Minimizarea lungimii de tranziție de schimbare este o măsură importantă a eficienței pentru producătorii de cabluri de mare volum, deoarece afectează direct randamentul materialului pe bobină.
Fiecare bobină finalizată este etichetată cu date de producție - specificația tubului, lungimea bobinei, data producției și jurnalul de măsurare OD - și transferată în zona de eșuare, unde mai multe tuburi tampon vor fi asamblate în jurul unui element de rezistență central pentru a forma cablul complet de fibră optică.
Secvența de lucru a a mașină de acoperire secundară nu se limitează la producția în stare de echilibru – fazele de pornire și oprire sunt la fel de importante și necesită o atenție sistematică pentru a evita generarea deșeurilor și deteriorarea echipamentului.
Chiar și liniile secundare de acoperire bine întreținute se confruntă cu provocări operaționale recurente. Înțelegerea cauzelor principale din spatele celor mai frecvente probleme permite echipelor de producție să le rezolve eficient.
Contactaţi-ne
Produse recomandate
Să intrăm
Atingere
Yitong Environmental Technology (Nantong) Co., Ltd este un producător specializat în echipamente de impregnare.
Contactaţi-ne
Phone: +86-19555016088
Email: [email protected]
Add：La sud de Haiyan Road, la vest de Nanhai Road, Tongzhou Bay Yangtze River-Sea Joint Development Demonstration Zone, Jiangsu, China
