專利名稱：生產(chǎn)電纜用紫外光交聯(lián)設備的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于生產(chǎn)電線電纜用絕緣層或護層的交聯(lián)設備。
目前電線電纜的高聚物絕緣層或護層的交聯(lián)方法主要有化學法、高能電子束輻射法、硅烷法和紫外光交聯(lián)法。化學法、高能電子束輻射法存在著設備復雜、造價高、一次性投資大等缺陷；硅烷法則存在著須采用進口原料，成本高，交聯(lián)時間長，工藝操作較為復雜，產(chǎn)品耐溫等級不高等缺陷。相比較前三種方法，紫外光交聯(lián)法設備簡單，效率高，投資少，易于操作實施，產(chǎn)品成本低、質(zhì)量好。我們以前的專利《生產(chǎn)電線電纜用紫外光交聯(lián)設備》(專利號91208158.9)試生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)其在光能的利用率、光照的均勻性、溫度控制和均勻性等方面還存在一些問題。譬如，由于僅在光源背面裝一般的弧型反光罩，不能將光源所發(fā)出的光很好地匯聚在待交聯(lián)電纜上，特別是射向電纜方向的光中有很大一部分散失掉，不能被充分地利用；盡管采用了光源在360°空間圓周上的均勻分布配置，但在有限光源數(shù)目的情況下，對于較粗的電力電纜，在光源間隙方向上、特別是背對光源的部分所接受的光照仍然不夠均勻；另外由于反光罩與紫外燈管相距很近，燈管開啟時，其間溫度非常高，導致光照區(qū)溫度不均勻，不僅影響交聯(lián)電纜的熱老化穩(wěn)定性，同時也嚴重影響燈管和反光罩的壽命，這反過來又限制了所用紫外燈管的功率不能太高，從而使該設備不能適用于直徑較粗的電力電纜光交聯(lián)；由于光照箱內(nèi)溫度的控制僅靠調(diào)節(jié)風機轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)，箱體內(nèi)風道只起到部分引導氣流的作用，整個光照箱內(nèi)溫度分布仍不夠均勻，且溫度也難于控制。
此外，原設備僅考慮了臥式設置。由于紫外光交聯(lián)是在待交聯(lián)高聚物材料熔融狀態(tài)下進行的，對于橫截面積較大、絕緣層較厚的粗電纜，其高聚物絕緣層或護層會因重力作用而下垂，從而造成絕緣層或護層的偏心；同時電纜在牽引過程中本身也會下垂而不能準確地通過光照箱內(nèi)的紫外光聚焦光照區(qū)，因而難于保證截面積較大的粗電纜的交聯(lián)質(zhì)量。這也是該設備不能適用于生產(chǎn)截面積較大的粗電纜的原因之一。
本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術的上述缺陷，對原生產(chǎn)電線電纜用紫外光交聯(lián)設備作進一步改進，提供一種功率更高、光照效率更好、光照與溫度更為均勻的生產(chǎn)電纜用的紫外光交聯(lián)設備。
附圖1為本實用新型生產(chǎn)電纜用的紫外光交聯(lián)設備之紫外光照箱結(jié)構單元的原理示意圖；圖2是其A-A剖面?zhèn)纫晥D。
圖3為本實用新型用于紫外光源的每組反光罩的形狀、配置關系示意圖。
圖4和圖5分別為平板形活動擋板的側(cè)視圖和俯視圖。
圖6和圖7分別為弧形活動擋板的側(cè)視圖和俯視圖。
這種生產(chǎn)電纜用的紫外光交聯(lián)設備，包括電源、冷卻介質(zhì)流量調(diào)節(jié)器、控制器和一個或多個紫外光照箱結(jié)構單元組成；所述控制器包括紫外燈管電源和風機的電源控制開關、電源電壓顯示、燈管電流顯示以及各測溫點的溫度顯示等；每個結(jié)構單元紫外光照箱的兩個端面上分別開有供待交聯(lián)電纜進出的孔1和2；紫外光源3由一組或多組沿待交聯(lián)電纜中心軸線4方向依次排列的紫外高壓汞燈及其反光罩在圍繞中心軸線360°空間圓周上均勻分布設置組成；其特征在于所述紫外光源3的每個紫外燈管兩側(cè)分別裝有兩個反光罩5、6，其橫截面組成橢圓形，靠近燈管一側(cè)反光罩5的橫截面是半個或大半個橢圓形，相應另一側(cè)反光罩6的橫截面是該橢圓的一小部分，其間留有方便通風和操作用的縫隙；紫外燈管安裝在該橢圓的一個焦點處，而使另一個焦點正好落在待交聯(lián)電纜通過的位置即中心軸線4上；反光罩5的頂部開有孔或槽7；光源和反光罩固定在與外殼不直接接觸的支架12上；紫外光照箱的冷卻介質(zhì)進口8和/或出口9處分別裝有至少一個用于控制冷卻介質(zhì)流量的活動擋板10；在箱體內(nèi)靠近光照區(qū)的冷卻介質(zhì)通道上裝有用于分配冷卻介質(zhì)流量分布的開孔隔板11。
根據(jù)待交聯(lián)電線電纜的粗細規(guī)格，所述兩個反光罩5、6的橫截面組成的橢圓焦距一般可在3-30cm范圍內(nèi)選擇，長半軸一般可在10-40cm范圍內(nèi)選擇。
所述活動擋板10可設計為插入冷卻介質(zhì)流經(jīng)風道內(nèi)的金屬板，通過改變金屬板插入的深度來改變冷卻介質(zhì)的流量。也可設計成如圖4和圖5所示、由固定和活動的兩塊大小相同、互相平行重疊的平板組成，在兩塊板上開有完全相同的數(shù)個孔洞；當兩塊板重合時，所有的孔也完全重合，此時該通道處于全開啟狀態(tài)；當將活動的一塊板部分抽出時，兩塊板上的孔部分重合，該通道部分開啟；當將活動板抽至最大位置時，所有的孔完全不重合，該通道完全關閉?；顒訐醢?0還可設計成如圖6和圖7所示、由兩塊開有完全相同數(shù)個孔洞的、弧形重疊方式的弧形板組成，其擋板控制原理與平板的一樣，只是固定和活動的兩塊板都采用圓弧形，它適用于與圓筒形箱體或管道器壁相配合。
分配冷卻介質(zhì)流量分布用的開孔隔板11一般可安裝在上蓋板內(nèi)靠近光照區(qū)上方的冷卻介質(zhì)通道上，也可以安裝在冷卻介質(zhì)進口內(nèi)或其它能控制溫度分布的地方；可以根據(jù)各處溫度的不同分布，在隔板11上開孔徑大小或密度不同的孔，溫度較高處開較大或較密的孔，溫度較低處開較小或較稀的孔，以此來分配冷卻介質(zhì)流量的合理分布，使光照區(qū)內(nèi)溫度更為均勻。
本實用新型生產(chǎn)電纜用紫外光交聯(lián)設備，一般紫外光照箱可采用臥式放置；但當待交聯(lián)電纜的線徑超粗、線體很重時，則整個箱體采用垂直立式設置更為有利，此時將其進風口8設置在箱體下部靠近下端面的箱壁或下端面上，出風口9設置在箱體上部靠近上端面的箱壁或上端面上；光照箱的箱體可采用圓柱體或其它形狀，豎直立放于生產(chǎn)線中。
由于本實用新型紫外光源的反光罩由分別安裝在紫外燈管兩側(cè)的兩個橫截面合起來呈橢圓形的反光罩5、6組成，紫外燈管安裝在該橢圓的一個焦點處，而另一個焦點正好落在待交聯(lián)電纜通過的位置上，使光源發(fā)出的紫外光更好地匯聚在處于橢圓另一焦點處的待交聯(lián)電纜上(光路如圖3中箭頭所示)，從而使光源得到更充分地利用，且光照的均勻性更加提高；反光罩6的使用不僅充分利用了原散失浪費的光，而且由于該反光罩反射的光可照在待交聯(lián)電纜的背面，保證了電纜背面的光照強度和均勻性，提高了光交聯(lián)的質(zhì)量，提高了光交聯(lián)電纜的交聯(lián)度和機械力學性能以及電氣性能，使本設備能適用于生產(chǎn)截面積較大的粗電纜。
由于本實用新型在冷卻介質(zhì)進、出口處分別增設了用于控制冷卻介質(zhì)流量的活動擋板10和分配冷卻介質(zhì)流量分布用的開孔隔板11，可方便地調(diào)節(jié)控制冷卻介質(zhì)流量和分布；反光罩5頂部開的孔或槽7可散發(fā)光源和反光罩區(qū)間的熱，從而可使反光罩的溫度不致太高；上述措施可使本裝置在提高光交聯(lián)功率的情況下箱體內(nèi)溫度易于控制不致太高(可控制在室溫--250℃之內(nèi))，且溫度分布更均勻，不僅延長了燈管和反光罩的使用壽命，而且提高了電纜的交聯(lián)質(zhì)量，使本設備能適用于生產(chǎn)截面積超大的粗規(guī)格電纜。
本實用新型紫外光交聯(lián)設備，當待交聯(lián)電纜的線徑較粗、線體較重時，整個箱體采用豎直立式放置，其優(yōu)點是由于電纜是垂直進入光照箱通過中心軸線，擠塑在線芯外熔融態(tài)的高聚物材料也呈垂直狀態(tài)，從而不易造成因重力而偏心；避免了臥式光照箱中由于電纜過重下垂而引起的絕緣層或護層的偏心以及電纜待光照交聯(lián)部分不能準確通過紫外光聚焦光照區(qū)而影響電纜的交聯(lián)質(zhì)量等問題，為生產(chǎn)大規(guī)格紫外光交聯(lián)電力電纜提供了適用的工業(yè)設備。
經(jīng)過重新改造的本實用新型紫外光交聯(lián)設備不僅保持了原先的設備簡單、體積小、能耗省、效率高、機動性好、不需專用廠房、投資少、易操作實施等特點，還極大地提高了光源的利用率和光照的均勻性，可使光交聯(lián)電纜生產(chǎn)速度提高1-2倍；由于提高了光照箱內(nèi)溫度的控制性能和溫度分布的均勻性，從而極大地提高了光交聯(lián)產(chǎn)品的熱老化性能。經(jīng)過重新改造的本實用新型紫外光交聯(lián)設備不僅可適用于原有的電線電纜生產(chǎn)線生產(chǎn)各種小尺寸光交聯(lián)電線(如控制電纜)，而且還適用于原來不能生產(chǎn)的大尺寸、厚絕緣層的光交聯(lián)電力電纜新線種。
以下結(jié)合
本實用新型的實施例。
實施例1本實用新型電纜紫外光交聯(lián)設備，包括電源、冷卻介質(zhì)流量調(diào)節(jié)器、控制器，并根據(jù)所需待交聯(lián)電線電纜規(guī)格和生產(chǎn)速度，采用一個或多個紫外光照箱結(jié)構單元組合而成；所述控制器包括紫外燈管電源和風機的電源控制開關、電源電壓顯示、燈管電流顯示以及各測溫點的溫度顯示等。每個紫外光照箱結(jié)構單元的兩個端面上分別開有供待交聯(lián)電纜進出的孔1和2。
本實施例中，每個紫外光照箱內(nèi)的紫外光源3由沿待交聯(lián)電纜運動方向4(即中心軸線方向)依次排列、并與中心軸線相互平行的三支直管狀紫外高壓汞燈組成，以支架12固定，安置在與中心軸線4相距9cm的空間圓周上，三支燈管在空間圓周上相互錯過120度角，均勻分布在空間圓周上，從側(cè)面看，如圖2A-A剖面?zhèn)纫晥D所示。
每支直管狀紫外高壓汞燈燈管3的前后兩側(cè)分別裝有兩個反光罩5、6，這兩個反光罩的橫截面合起來呈橢圓形，靠近燈管一側(cè)反光罩5的橫截面為大半個橢圓形，相應另一側(cè)反光罩6的橫截面是該橢圓的一小部分，使兩個反光罩橫截面落在同一橢圓上，其間留有為方便通風和操作用的相距3.5cm的縫隙；該橢圓的焦距為9cm，長半軸為8.8cm，紫外燈管3安裝在該橢圓的一個焦點處，而使待交聯(lián)電纜通過的位置4正好落在另一個焦點上，這樣可以保證光源所發(fā)出的紫外光聚焦在待交聯(lián)的電纜上(光路如圖3中箭頭所示)；反光罩5的頂部開有用于通風散熱的孔槽7；這樣既不影響光的利用又可以通風除去燈管與反光罩之間的熱量。
光源和反光罩一般不直接固定在外殼上，而固定在與外殼不直接接觸的支架12上，以免風機工作時引起外殼振動，帶動光源振動。
紫外光照箱的冷卻介質(zhì)進口8和/或出口9處裝有用于控制冷卻介質(zhì)流量的活動擋板10。本實施例中入口8處可設計為在光照箱底板上開數(shù)十個橢圓型長孔的活動擋板，并排三塊(對應于每支燈管下有一塊)，從而可根據(jù)需要調(diào)節(jié)入口的大??；出口9處采用插入風道內(nèi)的金屬板，通過改變金屬板插入的深度來改變冷卻介質(zhì)的流量。
本實施例中，均勻分配氣流用的開孔隔板11裝在上箱蓋13的內(nèi)側(cè)，靠近箱體中間部分的隔板上開有較大且較密的孔洞，靠近兩側(cè)的隔板上則開較小較稀的孔，使之與箱壁形成引導冷卻介質(zhì)合理流向的風道、且使冷卻介質(zhì)在箱體內(nèi)分布更為均勻合理。
測控溫探頭14安置在接近待交聯(lián)電纜而又不妨礙其運動的位置上，其測得的溫度信號傳出并顯示，并據(jù)此調(diào)節(jié)冷卻介質(zhì)進、出口的擋板的位置，以保持通過光照區(qū)冷卻介質(zhì)適當流量，控制箱體內(nèi)的溫度，從而使光照區(qū)穩(wěn)定在合適的光交聯(lián)溫度范圍內(nèi)。冷卻介質(zhì)的出口9在光照箱上蓋13的頂部，與排風機軟連接，以盡量減少風機震動對光照區(qū)的影響。
可直接利用空氣作冷卻介質(zhì)。當排風機開啟時，冷卻介質(zhì)從光照區(qū)下方進風口8進入，穿過整個光照區(qū)和均勻分配氣流的開孔隔板11、風道，再經(jīng)由排風口9排出，達到冷卻效果。冷卻介質(zhì)通過光照箱，除可保持光照區(qū)合適的溫度外，同時還可帶走光照區(qū)產(chǎn)生的臭氧或其它揮發(fā)物，凈化光照區(qū)環(huán)境。
底座15的高度按使中心軸線與擠塑機頭在同一水平高度而定。
紫外光照箱外殼可用白鐵皮或鋁合金等對紫外光有屏蔽作用的材料制作，其內(nèi)層可附有絕熱材料，以防外殼太熱時引起燙傷事故。在反光罩及外殼上可安裝導熱夾套或管道，通入水、油或其它介質(zhì)，進行間接冷卻，傳出的熱量可加以利用。當冷卻介質(zhì)采用氣體時，流量調(diào)節(jié)器可以是風機；冷卻介質(zhì)采用液體時，流量調(diào)節(jié)器可以是泵。箱體內(nèi)的溫度可控制在室溫--250℃之內(nèi)。紫外光照箱殼的一部分可做成活動箱蓋13，以便更換燈管或檢修操作。
實施例2本實施例提供的是一種可適用于生產(chǎn)截面積超大的粗規(guī)格交聯(lián)電力電纜的紫外光交聯(lián)立式設備。
附圖8給出了這種立式紫外光照箱的一種實施方式示意圖，圖9是其B-B剖面俯視圖。
這種光照箱采用豎直立式結(jié)構，其進風口8設置在箱體底部下端面上，出風口8設置在箱體上部靠近上端面的箱壁上；光照箱的箱體采用圓柱體，豎直立置于生產(chǎn)線中。待交聯(lián)電纜沿光照箱中心軸線4豎直通過紫外光照區(qū)光交聯(lián)后，可直接纏繞到設置于底下的電纜盤上，或經(jīng)輪盤16轉(zhuǎn)為水平方向被牽引纏繞到電纜盤上。
本實施例中光照箱的紫外光源由沿電纜運動方向4依次排列的三支直管狀紫外高壓汞燈組成，以支架12均勻安置在與中心軸線4相距11cm的空間圓周上，三支燈管在空間圓周上相互錯過120度角，均勻分布在空間圓周上；從橫截面看，如圖9 B-B剖面俯視圖所示。每支紫外燈管兩側(cè)分別安裝兩個反光罩5、6，其橫截面組成橢圓形，靠近燈管一側(cè)反光罩5的橫截面是半個或大半個橢圓形，相應另一側(cè)反光罩6的橫截面是該橢圓的一小部分，紫外燈管3安裝在該橢圓的一個焦點處，而使另一個焦點正好落在待交聯(lián)電纜通過的位置上；該橢圓的焦距為11cm，長半軸為10cm，反光罩的橢圓形頂部開有小孔7，以散去反光罩與燈管之間的熱量。
本實施例中，均勻分配氣流用的開孔隔板11安裝在箱體底部的端面上進風口8的上方。
該進風口8(即冷卻介質(zhì)的入口)為開在光照箱底端端面上的數(shù)十個橢圓型長孔，裝有活動擋板10，擋板上開有同樣的橢圓形長孔，可根據(jù)需要調(diào)節(jié)入口的大小。出風口9(即冷卻介質(zhì)的出口)設置在箱體上部靠近上端面的箱壁上，與排風機軟連接；集中在箱內(nèi)上部的熱氣流可及時被抽走。在連接處亦可裝有活動擋板10以調(diào)節(jié)出風量的大小。當排風機開啟時，冷卻介質(zhì)從光照區(qū)下方進風口8進入，經(jīng)過均勻分配氣流用的開孔隔板11，穿過整個光照區(qū)，再經(jīng)由排風口9排出，達到冷卻效果，同時帶走光照區(qū)的臭氧和其它揮發(fā)物以凈化光照區(qū)環(huán)境。
測控溫探頭14安置在接近待交聯(lián)電線電纜而又不妨礙其運動的位置上，其測得的溫度信號傳出并顯示。根據(jù)所顯示的溫度調(diào)節(jié)裝在進風口8和/或出風口9處的活動擋板10，以保持通過光照區(qū)冷卻介質(zhì)適當流量，從而使光照區(qū)穩(wěn)定在合適的光交聯(lián)溫度范圍內(nèi)。
紫外光照箱體外包有起防護作用的紫外屏蔽外殼，可用白鐵皮或鋁合金等對紫外光有屏蔽作用的材料制成，在屏蔽外殼內(nèi)層附有隔熱的夾套，夾套內(nèi)可通入水或油等冷卻介質(zhì)，以控制箱體內(nèi)的溫度和防止外殼太熱造成燙傷事故。
這種立式紫外光照箱由于電纜是豎直進入光照箱通過中心軸線，擠塑在線芯外熔融態(tài)的高聚物材料也呈豎直狀態(tài)，因而不易造成偏心；克服了臥式光照箱中由于電纜過重下垂而引起的一系列問題，為生產(chǎn)大規(guī)格紫外光交聯(lián)電力電纜提供了更合適的工業(yè)設備。
權利要求1.一種生產(chǎn)電纜用紫外光交聯(lián)設備，包括電源、冷卻介質(zhì)流量調(diào)節(jié)器、控制器和一個或多個紫外光照箱結(jié)構單元組成，紫外光照箱的兩個端面上分別開有供待交聯(lián)電纜進出的孔；紫外光源由一組或多組沿待交聯(lián)電纜中心軸線方向依次排列的紫外高壓汞燈及其反光罩在圍繞中心軸線360°空間圓周上均勻分布設置組成，其特征在于所述紫外光源每個紫外燈管的兩側(cè)分別裝有兩個反光罩，其橫截面組成橢圓形，靠近燈管一側(cè)反光罩的橫截面是半個或大半個橢圓形，相應另一側(cè)反光罩的橫截面是該橢圓的一小部分，其間留有方便通風和操作用的縫隙；紫外燈管安裝在該橢圓的一個焦點處，而使另一個焦點正好落在待交聯(lián)電纜通過的位置上；靠近燈管一側(cè)反光罩的頂部開有孔或槽；紫外光照箱的冷卻介質(zhì)進口和/或、出口處裝有至少一個用于控制冷卻介質(zhì)流量的活動擋板；在箱體內(nèi)靠近光照區(qū)的冷卻介質(zhì)通道上裝有用于分配冷卻介質(zhì)流量分布的開孔隔板。
2.如權利要求1所述生產(chǎn)電纜用紫外光交聯(lián)設備，特征在于所述兩個反光罩橫截面組成橢圓的焦距在3-30cm范圍內(nèi)選擇，長半軸在10-40cm范圍內(nèi)選擇。
3.如權利要求1所述生產(chǎn)電纜用紫外光交聯(lián)設備，特征在于所述冷卻介質(zhì)進、出口處的活動擋板由固定和活動的兩塊大小相同、互相平行重疊的板組成，兩塊板上開有孔徑大小相同、密度均勻的完全相同的孔。
4.如權利要求3所述生產(chǎn)電纜用紫外光交聯(lián)設備，特征在于所述由固定和活動的兩塊大小相同、互相平行重疊的板組成的擋板可以是平板，也可以是弧形板。
5.如權利要求1所述生產(chǎn)電纜用紫外光交聯(lián)設備，特征在于所述冷卻介質(zhì)通道上用于分配冷卻介質(zhì)流量分布的開孔隔板上開有孔徑大小或密度不同的孔，溫度分布較高處開較大或較密的孔，溫度分布較低處開較小或較稀的孔。
6.如權利要求1所述生產(chǎn)電纜用紫外光交聯(lián)設備，其特征在于當待交聯(lián)電纜的線徑超粗、線體很重時，整個箱體采用豎直立式設置，其進風口設置在箱體下部靠近下端面的箱壁上或下端面上，而出風口設置在箱體上部靠近上端面的箱壁或上端面上。
專利摘要本實用新型生產(chǎn)電纜用紫外光交聯(lián)設備,特征在于每個紫外燈管兩側(cè)分別裝有兩個反光罩,其橫截面組成橢圓形,紫外燈管處于該橢圓的一個焦點處,而另一焦點落在待交聯(lián)電纜通過的位置上;冷卻介質(zhì)進出口處裝有活動擋板,箱體內(nèi)裝有均勻分配冷卻介質(zhì)的開孔隔板;本設備提高了光源的利用率、光照的均勻性、溫度的控制性能和溫度分布的均勻性,提高了電纜的交聯(lián)質(zhì)量和生產(chǎn)速度,能適用于生產(chǎn)截面積超大的電纜。
文檔編號H01B13/00GK2358531SQ98250180
公開日2000年1月12日 申請日期1998年12月12日 優(yōu)先權日1998年12月12日
發(fā)明者瞿保鈞, 梁任又, 徐云華, 施文芳, 閻石, 金志芳, 張克雄, 丁惠民 申請人:中國科學技術大學, 焦作鐵路電纜工廠