A sekundær belegningsmaskin fungerer ved kontinuerlig å mate primærbelagte optiske fibre gjennom en presisjonsekstruderingsdyse, hvor smeltet termoplastmateriale formes til et beskyttende bufferrør rundt fibrene. Prosessen integrerer fiberspenningskontroll, dobbeltlags ekstrudering, tiksotrop gelinjeksjon, vannbadkjøling og dimensjonsovervåking i sanntid i en enkelt synkronisert produksjonslinje. Den ferdige utgangen er en dimensjonsstabil løsrørbuffer - kjernestrukturen i de fleste fiberoptiske kabler som brukes i telekommunikasjonsnettverk over hele verden.
Rent praktisk tar maskinen inn bare fibre fra utbetalingsspoler i den ene enden og leverer spolede, gelfylte, nøyaktig dimensjonerte bufferrør i den andre - alt med linjehastigheter som kan nå 300 meter i minuttet på høyytelses produksjonssystemer. Hver parameter fra smeltetemperatur til fiberspenning overvåkes og justeres i lukket sløyfe for å sikre at hver meter med rør oppfyller de samme stramme spesifikasjonene.
Før du undersøker individuelle delsystemer i detalj, hjelper det å forstå maskinen som en kontinuerlig, lineær prosess. Materiale og fiber kommer inn i oppstrømsenden og transformeres gradvis når de beveger seg nedstrøms. Sekvensen av operasjoner følger denne logiske flyten:
Hvert av disse stadiene er avhengig av hverandre. En endring i linjehastighet ved kapstan, for eksempel, påvirker rørets veggtykkelse, fiber EFL, gelfyllingsforhold og kjøleeffektivitet samtidig - og det er grunnen til at moderne maskiner er avhengige av PLS-baserte lukkede sløyfekontrollsystemer i stedet for manuelt justerte innstillinger.
Arbeidsnøyaktigheten til en sekundær belegningsmaskin begynner med dens fysiske struktur. Maskinrammen er konstruert ved hjelp av høyspennings A3 stålplatesveising kombinert med strukturell stålbehandling. A3-stål (sammenlignbar med Q235-kvalitet) gir en strekkfasthet på omtrent 370–500 MPa, utmerket sveisbarhet og lav restspenning etter maskinering – alle vesentlige egenskaper for en ramme som må forbli dimensjonsstabil under kontinuerlige termiske og mekaniske belastninger.
Rammen må støtte og justere alle viktige undersystemer – ekstrudere, kjølekar, kapstan og oppsamling – til innenfor brøkdeler av en millimeter. Enhver bøyning eller vibrasjon i rammen oversettes direkte til rørdiametervariasjon eller fiberposisjonsavvik inne i røret. Av denne grunn er den sveisede stålkonstruksjonen typisk stressavlastet etter fabrikasjon og presisjonsmaskinert på alle kritiske monteringsoverflater før montering.
En sekundær belegglinje i produksjonskvalitet spenner vanligvis over 15 til 30 meter i total lengde , og rammen må opprettholde innretting over hele dette spennet selv når ekstruderfat varmes opp til 250–280°C og kjølekar opererer ved 15–40°C i tilstøtende soner. Termiske ekspansjonsfuger og stive tverravstivninger er konstruert i rammedesignet for å håndtere disse kravene uten å gå på kompromiss med posisjonsnøyaktigheten.
Prosessen starter ved fiberutbetalingsstasjonen, hvor spoler av primærbelagt optisk fiber er montert på motoriserte utbetalingsholdere. Hver spole kan bære 20 til 25 km fiber , og flere spoler lastes samtidig for produksjon av multifiberrør - typisk 2, 4, 6, 8, 12 eller 24 fibre per rør.
Fiberspenning er en av de mest kritiske parameterne i sekundærbelegg. Hvis spenningen er for høy, kan fibrene være forspent inne i det ferdige røret, noe som forårsaker forhøyet optisk dempning. Hvis spenningen er for lav, kan fibrene filtre seg eller danne ujevne løkker, noe som kan føre til defekter i rørgeometrien. Driftsspenningen er vanligvis satt mellom 30 og 80 gram per fiber , vedlikeholdt av et danser-arm-tilbakemeldingssystem eller servodrevet utbetaling med sanntids spenningsmåling.
Fibrene føres gjennom en serie med keramiske eller rustfrie stålføringer som gradvis konvergerer dem til den nøyaktige avstanden og arrangementet som kreves ved ekstruderingsdyseinngangen. Disse føringene er polert til en overflateruhet under mikrometer for å unngå riper av det delikate primærbelegget på fibrene.
Ekstruderingssystemet er hjertet i den sekundære belegningsmaskinen. De fleste produksjonslinjer bruker en dobbel ekstruderkonfigurasjon for å påføre bufferrørmaterialet i to forskjellige lag. I standardoppsettet er ansiktsbeleggekstruderen plassert foran på maskinen, og bunnbeleggekstruderen er plassert på baksiden. Dette arrangementet gjør at hvert lag kan kontrolleres uavhengig når det gjelder materialtype, smeltetemperatur og gjennomstrømningshastighet.
Ansiktsbeleggekstruderen leverer materiale som danner den indre overflaten av bufferrøret - overflaten i direkte kontakt med de optiske fibrene og fyllingsgelen. Dette laget må være kjemisk forenlig med gelforbindelsen og må ha svært lav krymping ved avkjøling for å unngå å indusere mekanisk stress på fibrene. PBT (polybutylentereftalat) er det dominerende materialvalget, og tilbyr en lineær formkrymping på mindre enn 0,5 % og et driftstemperaturområde på -40 °C til 85 °C.
Ansiktsbeleggekstruderen bruker vanligvis en 30 mm eller 45 mm diameter enkeltskrue med et kompresjonsforhold på 2,5:1 til 3,5:1, som opererer ved tønnetemperaturer mellom 200°C og 270°C. Målesonetemperaturen er den mest kontrollerte, da smelteviskositeten i dysen må forbli innenfor et smalt vindu for å oppnå jevn veggtykkelse.
Bunnbeleggekstruderen påfører det ytre vegglaget til bufferrøret, som bestemmer rørets ytre diameter og mekaniske egenskaper. Dette laget gir den strukturelle styrken som er nødvendig for kabeltråding - røret må tåle sidetrykk fra strandingsutstyr uten forvrengning, og må opprettholde sitt sirkulære tverrsnitt etter stranding rundt et sentralt styrkeelement.
Tykkelsen av bunnbelegget er vanligvis mellom 0,3 mm og 0,9 mm , avhengig av krav til kabeldesign. I noen konfigurasjoner kan bunnbeleggmaterialet være en modifisert PBT-blanding med tilsatte UV-stabilisatorer, fargestoffer eller slagmodifikatorer – noe som muliggjør fargekodet røridentifikasjon i flerrørskabelkonstruksjoner uten å kreve en separat fargelegging.
De to smeltestrømmene fra front- og bunnbeleggekstruderne konvergerer ved et ko-ekstruderingsdysehode, hvor de dannes konsentrisk rundt fiberbunten. Dysehodet består av en fiberlederspiss, et dyselegeme med to smelteinnløp og en dyseåpning som former den ytre diameteren til det ferdige røret. Dyseåpningens diameter og landlengde bestemmer rørets OD og trykkfallet som driver konsistent smeltestrøm.
Dysekonsentrisitet – innretting av dysespissens senter med dyseåpningens senter – må opprettholdes innenfor ±0,02 mm for å hindre veggeksentrisitet. De fleste moderne dysehoder inkluderer finjusteringsskruer eller termiske sentreringsmekanismer som lar operatørene korrigere konsentrisiteten under produksjonen uten å stoppe linjen.
En kritisk funksjon av den sekundære belegningsprosessen er å fylle det indre av bufferrøret med en tiksotropisk vannblokkerende forbindelse - ofte referert til som fyllingsgel eller flommasse. Denne gelen forhindrer vann som kommer inn i et kabelbruddpunkt fra å bevege seg i lengderetningen gjennom røret og nå følsomme skjøte- eller koblingssteder.
Gelfyllingssystemet består av en oppvarmet lagringstank, en presisjonsdoseringspumpe (vanligvis en tannhjulspumpe eller progressiv hulromspumpe), og en tynn injeksjonsnål i rustfritt stål som passerer gjennom dysespissen og legger gel direkte inne i formingsrøret. Gelinjeksjonshastigheten må være nøyaktig synkronisert med linjehastigheten – typisk uttrykt som et volum-per-meter-forhold – for å sikre fullstendig fylling uten overflødig gel som vil skape mottrykk og forvrenge fiberarrangementet.
Fyllingsgelen holdes ved en forhøyet temperatur (typisk 60–80 °C) i lagringstanken for å redusere viskositeten for pumping, men den gelerer til en halvfast tiksotropisk tilstand etter avkjøling i det ferdige røret. Denne kombinasjonen av flytbarhet under fylling og stabilitet under bruk er det som gjør tiksotropisk gel til standardvalget for kabeldesign med løse rør som opererer over hele -40 °C til 70 °C miljøområdet som kreves av de fleste telekommunikasjonsstandarder.
Umiddelbart etter ekstruderingsdysen kommer det nyformede røret inn i kjølesystemet. Avkjøling må kontrolleres nøye - for rask bråkjøling forårsaker overflatespenning og potensiell sprekkdannelse; for sakte avkjøling gjør at røret synker eller deformeres før det stivner helt, spesielt ved høye linjehastigheter.
Kjølesystemet på en typisk sekundær malingslinje består av flere vannkar arrangert i serie. Det første trauet (nærmest dysen) bruker varmt vann kl 40–60°C for å starte gradvis avkjøling uten termisk sjokk. Påfølgende trau reduserer vanntemperaturen gradvis - de siste trauene opererer vanligvis ved 15–25°C — bringe røret til en stabil, fullstendig størknet tilstand før det når kapstanen.
Total kjølekarlengde varierer fra 6 til 15 meter avhengig av linjehastighet og rørveggtykkelse. For en 300 m/min linje som produserer et 2,0 mm OD-rør, tilbringer røret bare ca. 1,5 til 3 sekunder i kjølesystemet - noe som betyr at vanntemperaturgradienten over trauene må stilles inn nøyaktig for å oppnå tilstrekkelig størkning i dette korte vinduet.
Hver rennesone er uavhengig temperaturstyrt via et sirkulerende vannsystem med varmeveksler. Operatører kan se og justere hvert sonesettpunkt fra den sentrale HMI, og noen avanserte systemer inkluderer automatisk sonekompensasjon som justerer kjølevannets strømningshastighet som svar på endringer i linjehastighet.
Etter kjølekarene passerer røret gjennom en eller flere berøringsfrie lasermikrometermålere som måler dens ytre diameter kontinuerlig og i sanntid. Disse målerne bruker lasertriangulering eller skyggeskanningsteknologi og kan løse diameterforskjeller så små som ±0,001 mm med full linjehastighet.
OD-måledataene føres tilbake til PLS-kontrollsystemet, som automatisk justerer en eller flere prosessvariabler for å korrigere eventuell drift fra måldiameteren:
Denne tilbakemeldingssløyfen med lukket sløyfe fungerer vanligvis med en responstid på mindre enn ett sekund, slik at systemet kan kompensere for variasjoner i råmaterialets viskositet, endringer i omgivelsestemperaturen eller mindre mekaniske svingninger uten operatørintervensjon. Moderne systemer opprettholder rørets OD innenfor ±0,03 mm fra målet over en hel produksjonsserie på 25 km eller mer.
I tillegg til OD-måling, inkluderer noen avanserte linjer eksentrisitetsmåling (veggtykkelsesuniformitet) ved hjelp av roterende målere eller røntgensystemer, og fiberposisjonsdeteksjon ved bruk av inline-optiske sensorer som bekrefter at fibrene er sentrert inne i røret i stedet for å forskyves til den ene siden.
Kapstanen er det hastighetsregulerende elementet på hele linjen. Den består av ett eller flere motoriserte hjul eller belter som griper det avkjølte røret og trekker det gjennom maskinen med en nøyaktig kontrollert, jevn hastighet. Fordi kapstanhastigheten bestemmer hvor raskt materiale trekkes fra ekstruderingsdysen, kontrollerer den direkte både rørets ytre diameter (gjennom nedtrekksforholdet) og overflødig fiberlengde inne i røret.
Overflødig fiberlengde (EFL) er definert som prosentandelen som fiberlengden inne i en gitt rørlengde overstiger selve rørlengden. For eksempel betyr en EFL på 0,3 % at for hver 1000 meter med rør er fiberen inni 1003 meter lang. Dette lille overskuddet av fiber er essensielt: det lar kabelen tåle strekkbelastninger uten at fibrene i seg selv opplever belastning, noe som vil øke optisk demping.
EFL er satt av forholdet mellom fiberutbetalingshastighet og kapstanhastighet:
EFL-verdier for standard løse rørkabler faller vanligvis mellom 0,2 % og 0,5 % , med strengere toleranser som kreves for kabler beregnet for direkte nedgraving eller ubåtapplikasjoner der termisk sykling og mekanisk belastning er mer alvorlig.
Alle delsystemene beskrevet ovenfor - utbetalingsspenning, ekstrudertemperatur og -hastighet, gelpumpehastighet, kjølevannstemperatur, OD-måler-tilbakemelding og kapstanhastighet - koordineres av et sentralt programmerbar logikkkontroller (PLC)-system. Operatøren samhandler med dette systemet gjennom en berøringsskjerm HMI (Human-Machine Interface) som viser sanntids prosessdata, alarmforhold og trendgrafer.
Viktige PLS-kontrollfunksjoner inkluderer:
Avanserte systemer kan også integreres med MES (Manufacturing Execution Systems) på fabrikknivå for å rapportere produksjonsvolumer, materialforbruk og kvalitetsdata i sanntid til programvare for anleggsadministrasjon.
Å forstå hvordan nøkkelprosessparametrene samhandler er avgjørende for operatører som trenger å feilsøke kvalitetsproblemer eller optimalisere produksjonseffektiviteten. Tabellen nedenfor oppsummerer de viktigste parameter-til-utdata-relasjonene:
| Prosessparameter | Hvis for høy | Hvis for lavt | Målområde (typisk) |
|---|---|---|---|
| Ekstruder tønne temperatur | Polymer nedbrytning, misfarging | Høyt smeltetrykk, overflateruhet | 200–280 °C (PBT) |
| Capstan linjehastighet | Tynnvegg, redusert OD, lav EFL | Tykk vegg, høy OD, overskytende EFL | 40–300 m/min |
| Fiberutbetalingsspenning | Fiberforspenning, dempningsøkning | Fiber sammenfiltring, rørdeformasjon | 30–80 g per fiber |
| Gelinjeksjonshastighet | Mottrykk, fiberforskyvning | Ufullstendig fylling, risiko for inntrengning av fukt | Synkronisert til linjehastighet (ml/m) |
| Kjølevannstemperatur | Ufullstendig størkning, rørnedbøyning | Termisk sjokk, overflatesprekker | 15–60 °C (graderte soner) |
| Skrue rotasjonshastighet | Overoppheting, smeltedegradering | Utilstrekkelig gjennomstrømning, OD-fall | 10–120 RPM |
Operatører som har dyp forståelse for disse interaksjonene kan løse de fleste kvalitetsavvik ved å justere en enkelt parameter i stedet for å gjøre flere endringer samtidig – som er den raskeste veien til å gjenopprette stabil produksjon i henhold til spesifikasjonene.
Det siste trinnet i den sekundære belegningsprosessen er å vikle det ferdige bufferrøret på oppsamlingsspoler for lagring og nedstrømsbehandling. Oppsamlingssystemet må påføre en kontrollert, konsekvent spenning på røret under vikling for å forhindre deformasjon eller fiberspenning fra ujevnt spoletrykk.
Traverseringsmekanismen på oppsamlingsspolen legger røret i jevne, overlappende lag på tvers av spoleflensbredden, og forhindrer eventuelle lokaliserte trykkpunkter som kan ryke inn rørveggen og endre geometrien til fibrene på innsiden. Spolekapasiteten varierer vanligvis fra 2 km til 25 km av ferdig rør avhengig av rørdiameter og snellestørrelse.
Når en snelle er full, utfører maskinen et spolebytte - enten manuelt eller automatisk. Under denne korte overgangen blir en rørlengde som ikke kan vikles på verken den fulle eller nye spolen typisk kuttet og kastet som et produksjonsovergangsstykke. Minimering av overgangslengden er en viktig effektivitetsmåling for kabelprodusenter med høyt volum, siden det direkte påvirker materialutbyttet per spole.
Hver fullførte snelle er merket med produksjonsdata - rørspesifikasjon, spolelengde, produksjonsdato og OD-målelogg - og overføres til strandingsområdet, hvor flere bufferrør vil bli satt sammen rundt et sentralt styrkeelement for å danne den komplette fiberoptiske kabelen.
Arbeidssekvensen til en sekundær belegningsmaskin er ikke begrenset til steady-state produksjon – oppstarts- og nedleggelsesfasene er like viktige og krever systematisk oppmerksomhet for å unngå skrapgenerering og utstyrsskade.
Selv godt vedlikeholdte sekundære beleggslinjer møter tilbakevendende driftsutfordringer. Å forstå årsakene bak de vanligste problemene gjør at produksjonsteam kan løse dem effektivt.
Kontakt oss
Anbefalte produkter
La oss komme inn
Røre
Yitong Environmental Technology (Nantong) Co., Ltd er en produsent som spesialiserer seg på impregneringsutstyr.
Kontakt oss
Phone: +86-19555016088
Email: [email protected]
Add：Sør for Haiyan Road, vest for Nanhai Road, Tongzhou Bay Yangtze River-Sea Joint Development Demonstration Zone, Jiangsu, Kina
