лекцииТПК. 1. 1 Классификация и конструкция тпж

• Название: 1. 1 Классификация и конструкция тпж
• Анкор: лекцииТПК.doc
• Дата: 29.03.2018
• Размер: 4.38 Mb.
• Имя файла: лекцииТПК.doc
• Тип: Документы; #17352
• Категория: Промышленность. Энергетика
• страница: 8 из 13

Полипропилен обладает схожими характеристиками ПНД , но у него выше электрическая прочность, лучше антикоррозионные свойства, рабочая температура = 110⁰. основным недостатком является низкая морозостойкость

(- 5 - 15⁰) и чувствительность к действию кислорода воздуха при высоких температурах.

• 
  Блок-сополимер = этилен + пропилен. ТИ = 140 ⁰С. Тплав = 150-153. после охлаждения частично кристаллизуется
  
• 
  ПВХ Отсутствие двойной связи и наличие атома Cl дает ПВХ стойкость к кислотам, щелочам, озоностойкость, негорючесть. Но плохая гибкость , плохие электрические характеристики (ε = 4,2 , tgδ = 0.01) Механические и электрические характеристики с увеличение температуры ушудшаются, при увеличении частоты характеристики тоже ухудшаются.
  

Тплав = 137, Траб = 70

Но дешевый материал

3.2 Агрегат наложения пластмассовой изоляции и оболочек


Червячный пресс является основным технологическим узлом агрегата для наложения изоляции или оболочки из полимерных материалов. Кроме пресса, в агрегат входят отдающее (1), охлаждающее (7), тяговое (9)и приемное (12)устройства, а также ряд дополнительных узлов, наличие которых вызвано спецификой переработки конкретного полимера или кабельного изделия. Токопроводящие жилы (особенно однопроволочные) после отдающего устройства обычно проходят через систему роликов (3)для выпрямления. Перед головкой пресса имеется подогревное устройство (4), выполненное в виде контактных роликов, обеспечивающих пропускание тока по жиле, или обогреваемой трубы. Нагрев заготовки необходим как для лучшей адгезии жилы с изоляцией, так и для обеспечения стабильного температурного режима в головке пресса.

ШНЕК длиной 20-24 Dшнека. Бывают:

1. 
   с постоянным сечением нарезки,
   
2. 
   с изменяющейся шириной канала
   
3. 
   изменяется площадь при изменяемой
   

глубине

4. 
   комбинированные
   
5. 
   барьерные
   

ДЛЯ увеличенич кристалличности накладывают изоляции. с вытяжкой D_M = d_ИЗД + ∆ (для ПВХ D_M = d_ИЗД)
После выхода из червячного пресса (5)изолированная жила проходит через измеритель диаметра (6)бесконтактного типа и поступает в охлаждающее устройство, которое обычно выполняется в виде одной или нескольких ванн с водой в зависимости от материала изоляции.

После ванны стоит сушильное устройство (5), где изделие сушится с помощью обдува воздухом.

Тяговое устройство (9)может быть колесного или гусеничного типов, причем последнее применяется для изделий большого диаметра или с пластичной изоляцией.

Для выявления дефектов в изоляции применяется аппарат сухого испытания (АСИ) (10), в котором между поверхностью изоляции и жилой прикладывается переменное напряжение промышленной или повышенной частоты. В последнем случае аппарат носит название ЗАСИ (звуковой) или ВАСИ (высокочастотный). Затем провод проходит счетчик длины (11). Компенсаторы (2)применяются для обеспечения постоянного натяжения провода по мере заполнения приемного барабана (12)и изменения линейной скорости провода. Это достигается путем регулирования частоты вращения приемного барабана.


3.3 Вспенивание полиэтилена

В головку под высоким давлением подается азот происходит растворение азота в расплаве полимера с образованием микро-пустот. При выходе из формующего инструмента происходит расширение газа и образуются поры заполненные азотом. Первая секция охлаждающей ванны раздвижная, чем ближе к головке тем меньше вспенивание. Применяется для радиочастотных кабелей связи.

3.4 Температурный режим наложения полимерной изоляции

1. 
   подогрев тпж из условия недопущения окислительных процессов
   
2. 
   по зонам пресса
   
   • 
     начальная температура чуть больше температуры полимера
     
   • 
     конечная на 20-30 ⁰ ниже температуры термической деструкции
     
3. 
   температура матрицы больше на 10⁰ чем температура расплава, для предания гладкости поверхности.
   
4. 
   Шнек имеет охлаждение
   

• 
  Воздушное (конвекция с окружающей средой)
  
• 
  Жидкостное (циркуляция масла по сердечнику шнека)
  

охлаждение→↑вязкости → ↑ диссипативный источник тепла → ↑ интенсивность плавления.

5. 
   охлаждающее устройство.Для ПЭ – градированное так как могут возникнут высокие внутренние напряжения, и ПЭ дает усадку. Для ПВХ проточная вода.
   

3.5 Расчет технологического режима наложения полимерной изоляции

1. 
   Уточнение геометрических размеров
   
2. 
   Рассчитать размеры технологического инструмента (дорнов и матриц).
   
3. 
   выбрать температурный режим
   
4. 
   Выбрать агрегат для наложения изоляции
   
   • 
     Производительность по изоляции – 600 кг/час
     
   • 
     Производительность шланг – 1500 кг
     
5. 
   Рассчитать скорость изолирования
   

, м/мин,

где - производительность пресса, кг/час;

К – коэффициент, учитывающий технологические особенности ПЭ,

К=0,7-0,8, Р_из – в кг/км.

6. 
   температуру на внутреннем слое после выхода из охлаждающего устройства.
   

Должна бать ниже 50⁰С. Если изоляция не успела охладится, то уменьшаем скорость либо увеличиваем длину ванны (либо делаем ванну двухзаходную: минус есть точка перегиба).

7. 
   рассчитать обороты шнека исходя из производительности и линейной скорости, удовлетворяющей пункту 6.
   
8. 
   ПЭ накладываем с вытяжкой Vлин > Vопрес. ПВХ без вытяжки.
   
9. 
   Рассчитать длину кабеля на приемном барабане
   

, м

где l – длина шейки барабана, мм

- диаметр шейки барабана, мм

- диаметр по намотке на барабане ,мм

, где

d- диаметр изолированного провода

- диаметр щеки барабана, мм

3.6 Ионизационная сшивка

НЕ ИСПОЛЬЗУЕТСЯ

Сущность: облучение заготовки частицами высокой энергии (электроны) → происходит образование свободного радикала, которые связываются между собой, образую поперечные связи между макромолекулами.

Гольфракции – сшитые малекулы (70 – 90 %).

Установки для сшивки ОПАСНЫ и находятся в отдельном здании




1- ускоритель

2- корпус

3- отдающее устройство

4- приемное устройство

• 
  Для обеспечения равномерности бомбардирования частицами кабель делает несколько заходов.
  
• 
  Мощность излучения подбирается из эксперимента на гольфракцию.
  
• 
  Доза излучения регулируется временем нахождения под излучателем (ограничивается деструкцией материала).
  
• 
  Создается пучек 1 – 1,5 см
  
• 
  Скорость нагрева 450-500 ⁰С/сек
  
• 
  Время пребывания под лучем 0,5 сек
  
• 
  Линейная скорость: низкая L = 0.01 м, V = L/ t = 0,01/0,5 = 0,02 м/сек = 1,2 м/мин
  

3.7 Пероксидная сшивка (дикумил). Агрегат.

Химическая реакция образования связи под действием перекиси (дикумил)

Если сшивка произойдет в агрегате то по выходу из формующего устройства получим неоднородные свойства изоляции.

Сшивка происходит в середе:

• 
  пара : МИНУС - возможно проникновение паров в материал и образование водных включений, низкая температура среды, что увеличивает время прогрева и уменьшает производительность. ПЛЮС - технологичность и дешевизна.
  
• 
  инертных газов: ПЛЮС – нет воздушных включений, больший срок службы. Минус - дорого
  

Агрегат:



1- сдвоенное отдающее устройство;

2- устройство подогрева тпж (для убыстрения реакции вулканизации);

3- эксрузионный агрегат с формующей головкой;

4- захолаживающее устройство (для фиксации изоляции, что бвы не было стекания изоляции, подают азот низкой температуры);

5- вулканизационная труба многосекционная ( электрический нагрев, также нагревают тпж через к.з.);

6- многосекционная охлаждающая труба( охлаждающая среда газ – азот);

7- релаксационное устройство (для снятия механических напряжений после охлаждения);

8- охлаждающее устройства (градированное охлаждение);

9- устройство обдува;

10- контрольно-измерительная аппаратура;

11 – тяговое устройство гусеничного типа

12- сдвоенное приемное устройство с раскладчикам;
В присутствии дикумила скорость вулканизации увеличивается, но при большом содержании ухудшает качкство. Его содержание 2-3 %. Может добавлятся в экструдер (зона смешивания)

3.8 Технологический режим вулканизации ПЭ дикумилом

1. 
   Уточнить геометрические размеры.
   
2. 
   Рассчитать размеры технологического инструмента (дорнов и матриц).
   
3. 
   Привести рецептуру изоляционного и электропроводящего ПЭ для химического сшивания
   
4. 
   Выбрать агрегат для наложения изоляции и вулканизации. Если стандартом предусмотрены экраны, то следует выбрать V-образный (двухшнековый) пресс Рассчитать расход ПЭ на изоляцию
   

, где - плотность ПЭ, г/см³; [1]

, - диаметры по изоляции и внутреннему экрану, мм.

5. 
   Рассчитать массу ТПЖ и экранов на длине 1 км.
   

где - диаметр проволок, мм; N – число проволок в жиле; - плотность материалов ТПЖ и экранов, г/см³

К_у – коэффициент укрутки проволок в жилу см./1/; К₅ - коэффициент, учитывающий технологический фактор ; - толщина экранов, мм.

6. 
   Расчет стрелы провиса изолированной жилы в вулканизационной трубе.
   

, где - длина вулканизационной трубы, м; - масса изделия (жилы, экранов, изоляции); кг/м; g – ускорение свободного падения, м/с²; Т – усилие натяжения, Н;

, S – сечение ТПЖ, м²; - предел прочности при растяжении материала ТПЖ, Па; - коэффициент запаса прочности. =2-3.

Стрела провиса должна быть меньше внутреннего радиуса вулканизационной трубы (во избежание касания изолированной жилы поверхности трубы).

7. 
   Рассчитать скорость изолирования
   

, м/мин, где - производительность пресса, кг/час/2, с. 224/; К – коэффициент, учитывающий технологические особенности ПЭ, К=0,7-0,8,

8. 
   Выбрать температурный режим переработки ПЭ (с дикумилом)
   
9. 
   Выбрать температуру нагрева жилы
   
10. 
    Построить кривые нагрева внутреннего и внешнего слоев изоляции (экранов). Ввиду интенсивного теплообмена на поверхности изделия (в среде пара, циркулирующей жидкости, инфракрасный нагрев в среде циркулирующего азота) внешние слои изоляции практически мгновенно приобретают температуру среды.
    
11. 
    Изоляция считается прогретой ,когда С.
    

Время нагрева можно определить по графику или рассчитать по формуле

, с

12. 
    Рассчитать время полураспада дикумила /7/.
    

, с где Т – температура внутреннего слоя первого экрана (изоляции) в конце нагрева, К. Т=Т_с-(15-20)+273

13. 
    Рассчитать время вулканизации /7/.
    

где А – коэффициент, учитывающий наличие процесса вулканизации во внутренних слоях изоляции при охлаждении до 145С. А – зависит от толщины изоляции.

, мм	1,6	4,0	9,0
А	0,9	0,86	0,88

14. 
    Рассчитать скорость вулканизации
    

Скорость должна быть равна скорости опрессования ().

Если , то скорость совмещенного процесса ограничивается скоростью вулканизации. Скорости можно выравнить либо увеличением температуры (если это возможно), либо увеличением (при условии ).

Если , то следует выбрать пресс с меньшей производительностью.

Если , следует выбрать пресс с большей производительностью или снизить Т_с.

15. 
    Рассчитать необходимое давление охлаждающей среды (газ, жидкость), которое необходимо для получения беспористой изоляции .
    

где - давление в головке пресса, Па;

Е – модуль упругости ПЭ в интервале температур 90-120С, Е=7.10⁷ Па ;

- суммарная усадка изоляции в интервале температур 90-120С (т.к. в этом диапазоне происходит основная усадка – фазовый переход), (т.е. 0,04-0,05).

16. 
    Рассчитать допустимый радиус изгиба изделия и выбрать номер приемного барабана .
    
17. 
    Рассчитать длину кабеля на приемном барабане
    

, м

где l – длина шейки барабана, мм

- диаметр шейки барабана, мм

- диаметр по намотке на барабане ,мм

, d – радиус по изоляции

- диаметр щеки барабана, мм

18. 
    Составление технологической карты.