CN105469904B - 一种用于阻燃电源线的芯线挤出生产线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于阻燃电源线的芯线挤出生产线，包括依次排列的电动动力放线机、立式张力架、导线预热器、塑料挤出机构、冷却干燥机构、牵引机构、火花试验机、激光打标机、储线张力架、收线机构和PLC电控平台，塑料挤出机构包括自动给料装置和双螺杆挤出机，冷却干燥机构包括第一段冷却水槽、第二段冷却回转箱和吹风干燥机，在双螺杆挤出机和第一段冷却水槽之间设有热端外径测量仪，在火花试验机和激光打标机之间设有冷端外径测量仪，收线机构包括收线计米器和双轴卷取收线机，PLC电控平台设置在双轴卷取机的末端，与生产线上的各设备通过现场总线进行通信连接，对整个生产线进行智能化全自动控制，实现阻燃电源线的高速高质生产。

Description

一种用于阻燃电源线的芯线挤出生产线

技术领域

本发明涉及一种塑料电力电缆的挤出成套生产设备，具体地说是一种用于生产阻燃电源线缆的芯线挤出生产线，尤其涉及一种高速高质芯线挤出生产线。

背景技术

电线电缆是电能传输、信息传递不可或缺的基础线材，塑料绝缘线缆是其中应用最广泛的一类产品。其中，塑料电力电缆主要用在发、配、输、变、供电线路中的强电电能传输，通过的电流大（几十安至几千安）、电压高（220V至35kV及以上），因此，其绝缘性能比较重要。阻燃电源线为一种塑料绝缘电力电缆，其广泛应用于输配电、电气控制、报警和消防系统等耐高温场合。用于阻燃电源线的芯线是在裸铜导线表面包覆一层绝缘塑料而成，其工艺复杂、变化多，且生产流程较长，所采用的设备对所生产的阻燃电源线的质量和产量均有着较大的影响。随着阻燃电源线需求量的日益增长，加之电线电缆市场竞争激烈，电线电缆行业对高速高质芯线生产线的需求也越来越大。

发明内容

本发明是针对现有生产线中如放线机构、张力控制机构、冷却机构等影响生产效率的设备中所存在的技术问题，提出一种用于阻燃电源线的高速高质的芯线挤出生产线，该生产线的自动化程度高，操作方便，且智能化控制精度高，能够实现阻燃电源线芯线的高效高质挤出生产。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为，一种用于阻燃电源线的芯线挤出生产线，包括依次排列的电动动力放线机、立式张力架、导线预热器、绝缘塑料挤出机构、冷却干燥机构、牵引机构、火花试验机、激光打标机、储线张力架、收线机构和PLC电控平台。

所述电动动力放线机上设有放线电机和放线控制器，所述立式张力架上设置的多个张力轮安装在支承轴上，并在张力轮之间连接有平衡电位器，所述平衡电位器、放线电机均与放线控制器电连接，放线控制器与PLC电控平台电连接。

所述导线预热器采用高频感应预热器，在预热器上设有能够使导线通过的上下金属导轮、发热器和温度控制器，金属导轮设置在发热器内，所述发热器和温度控制器电连接，温度控制器与PLC电控平台电连接。

所述绝缘塑料挤出机构包括自动给料装置和双螺杆挤出机，所述自动给料装置包括真空吸料器和烘料斗，真空吸料器和烘料斗之间通过输料管道相连，烘料斗固定安装在双螺杆挤出机的进料口上，双螺杆挤出机的两根螺杆连接变频调速减速机的输出轴，变频调速减速机的输入轴通过联轴器与驱动马达传动连接，所述双螺杆挤出机采用PLC+触摸屏+控制器的精密智能控制系统，该控制系统与PLC电控平台电连接。

所述冷却干燥机构包括依次设置的第一段冷却水槽、第二段冷却回转箱和吹风干燥机，所述第一段冷却水槽采用恒温活动水槽，它包括循环水箱、抽水电机、移动水槽和电加热器，所述第二段冷却回转箱采用双层冷却回转箱；

在双螺杆挤出机和第一段冷却水槽之间设有用于控制线芯线径的热端外径测量仪，所述热端外径测量仪与牵引控制器电连接，通过牵引速度的微调来控制芯线绝缘层的外径，以适用不同的绝缘要求。

所述牵引机构包括牵引基座、牵引轮、牵引电机、变频调速器和牵引控制器，所述牵引轮通过转动支承与牵引电机传动连接，牵引支承设置在牵引基座上，牵引电机与变频调速器电连接，变频调速器与牵引控制器相连，牵引控制器与PLC电控平台电连接；牵引机构用于拉动芯线通过挤出机，其速度可认为是生产线的生产速度。

所述火花试验机采用高频火花试验机并设置在牵引基座的顶端，高频火花试验机用于检测芯线绝缘层的耐压特性，当芯线经过火花试验机时，其四周为一千伏级高频电压区，如果电压区芯线外表存在缺陷，则会被高压击穿，产生击穿点告警。

所述激光打标机设有可调换激光器，激光打标机能够克服油墨印字机所存在的字迹不清晰，印字效率低等问题。

在火花试验机和激光打标机之间设有冷端外径测量仪，用于测定芯线的最终稳定外径，根据测量值可得知芯线的外径是否符合要求，并可与设定值进行比较，根据经验及实际值来调整热端外径测量仪的设定值，以使产品的最终外径满足要求。

在冷端外径测量仪的末端依次设有静电容测试仪和偏心检测纠正装置，所述冷端外径测量仪、静电容测试仪和偏心检测纠正装置均与PLC电控平台电连接。

所述储线张力架采用水平式储线架且并排设置在冷却干燥机构和牵引机构的后方，在储线张力架上设有多个储线导轮，所有储线导轮采用磁粉离合器进行制动控制，并在储线张力架的右侧竖梁上设有张力控制器，所述磁粉离合器与张力控制器电连接。

所述收线机构包括依次设置的收线计米器和双轴卷取收线机，所述收线计米器和双轴卷取收线机均与PLC电控平台电连接，采用双轴卷取收线机不仅效率高，也便于进行下道工序，具有较高的生产效率。

所述PLC电控平台设置在双轴卷取机的末端，与生产线上的各设备通过现场总线进行通信连接，进而对整个生产线进行智能化全自动控制。

作为本发明的一种改进， 所述热端外径测量仪和冷端外径测量仪均采用镭射外径测量仪。

作为本发明的一种改进， 所述双螺杆挤出机由挤压装置、驱动装置和加热冷却装置组成，其中挤压装置包括机筒、主从螺杆、机头和眼膜，主从螺杆设置在机筒内部，机头和眼膜设置在机筒的挤出端，所述眼膜设置在机头内。

作为本发明的一种改进，所述机头采用免调偏式机头，采用该种机头可保证眼膜的内外模具有良好的同轴度，挤出的芯线不会产生偏心的现象；所述眼膜采用挤压式眼膜，通过该眼膜挤出的芯线绝缘层与导线间结合紧密，二者之间附着力大，不易剥离。

作为本发明的一种改进，由于在阻燃电源线的绝缘塑料中存在含量较高的阻燃添加剂，其在塑化温度下具有较高的粘度，因此，为了改进挤出机机筒内物料温度分布，利于绝缘塑料的混合和塑化，将主从螺杆的长径比均设为20-25，这样能保证挤出的芯线表面具有更好的光洁度，并且主从螺杆与机筒内壁间的间隙至少保持为主从螺杆计量段螺槽深的15%，从而能避免阻燃添加剂在螺杆中长时间受热而产生分解的问题。

作为本发明的一种改进， 所述张力轮、金属导轮和储线导轮上均开设有供导线或芯线通过的U型线槽，且U型线槽的槽宽比导线或芯线的外径大5-10mm，不仅能防止导线或芯线在传输过程中出现打滑或跑偏的现象，同时也有效减少导线或芯线与轮子之间产生的摩擦力，有效提高了传输速度。

作为本发明的一种改进，所述张力轮和储线导轮均采用合金铝材料制作而成，具有加工后不产生变形、耐磨性好且质量轻等优点。

相对于现有技术，本发明的优点如下，1）整体结构设计巧妙，拆卸组装维修更换方便，成本较低，自动化智能化程度高，能够实现阻燃电源线的连续高速高质生产；2）由于在所述双螺杆挤出机与第一段冷却水槽之间设置有热端外径测量仪，且热端外径测量仪靠近双螺杆挤出机机头较近，在所述火花试验机和激光打标机之间设有冷端外径测量仪，热端外径测量仪与牵引控制器电连接，冷端外径测量仪与PLC电控平台电连接，则热端外径测量仪设置在冷却水槽之前，与挤出机近，使芯线在挤出成形后立即得到检测，与设置于牵引张力机构之后的冷端外径测量仪所检测出的的线缆成品检测的外径数据进行对比，能获得最佳的反馈控制效果， 将冷端外径测量仪设置在激光打标机之前，还避免了将设置在冷端外径测量仪打标印字之前可能出现的芯线表面的水膜对测量精度的影响，这样可以保证芯线高速生产条件下的产品质量；3）整个生产线采用PLC电控平台通过现场总线对所有电控设备进行实时监控，实现了生产线的智能化无人管理，调节的精度较高且实时性好。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图中：1-电动动力放线机，2-立式张力架，3-导线预热器，4-真空吸料器，5-烘料斗，6-双螺杆挤出机，7-第一段冷却水槽，8-第二段冷却回转箱，9-吹风干燥机，10-牵引机构，11-火花试验机，12-储线张力架，13-激光打标机，14-收线计米器，15-双轴卷取收线机，16-PLC电控平台。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解和认识，下面结合附图对本发明作进一步描述和介绍。

如图1所示，一种用于阻燃电源线的芯线挤出生产线，包括依次排列的电动动力放线机1、立式张力架2、导线预热器3、绝缘塑料挤出机构、冷却干燥机构、牵引机构10、火花试验机11、储线张力架12、激光打标机13、收线机构和PLC电控平台16。

所述电动动力放线机1上设有放线电机和放线控制器，所述立式张力架2上设置的多个张力轮安装在支承轴上，并在张力轮之间连接有平衡电位器，所述平衡电位器、放线电机均与放线控制器电连接，放线控制器与PLC电控平台16电连接；立式张力架2的作用是为导线提供一定量的张力防止发生抖动并且也为放线机提供一个平衡信号，此外，立式张力架2也能起到储存导线的作用；所述电动动力放线机1能够根据立式张力架2上的平衡电位器所提供的一个平衡信号使放线电机实现自动给线、收线以及停止等动作，其张力稳定性好。

所述导线预热器3采用高频感应预热器，在预热器上设有能够使导线通过的上下金属导轮、发热器和温度控制器，金属导轮设置在发热器内，所述发热器和温度控制器电连接，温度控制器与PLC电控平台16电连接。导线预热器3的作用包括：1）去除导线上的水份、油份和杂质，使导线保持干燥和清洁，避免导线通过挤出机构时因表面残留水分受热在绝缘层产生气泡而影响其绝缘性能既耐压指标；2）加热导线到一个合适的温度从而使绝缘塑料能很好地附着在导线上，增加绝缘的附着力，提高伸长率；3）有助于如SR-PVC、PE等塑料抗张力、伸长和防止回缩。

所述绝缘塑料挤出机构是整个挤出生产线中最主要的部分，其作用是：将颗粒状的塑料胶粒通过挤出机上设置的螺杆的剪切和电热片的加热使之成为具有可塑性的熔融材料，经过机头和眼膜等部件的作用使绝缘塑料能均匀地附着在导线上。所述绝缘塑料挤出机构包括自动给料装置和双螺杆挤出机6，所述自动给料装置包括真空吸料器4和烘料斗5，真空吸料器4和烘料斗5之间通过输料管道相连，烘料斗5固定安装在双螺杆挤出机6的进料口上，双螺杆挤出机6的两根螺杆连接变频调速减速机的输出轴，变频调速减速机的输入轴通过联轴器与驱动马达传动连接，所述双螺杆挤出机6采用PLC+触摸屏+控制器的精密智能控制系统，该控制系统与PLC电控平台16电连接。所述双螺杆挤出机6由挤压装置、驱动装置和加热冷却装置组成，其中挤压装置包括机筒、主从螺杆、机头和眼膜，主从螺杆设置在机筒内部，机头和眼膜设置在机筒的挤出端，所述眼膜设置在机头内。所述机头采用免调偏式机头，采用该种机头可保证眼膜的内外模具有良好的同轴度，挤出的芯线不会产生偏心的现象；所述眼膜采用挤压式眼膜，通过该眼膜挤出的芯线绝缘层与导线间结合紧密，二者之间附着力大，不易剥离。由于在阻燃电源线的绝缘塑料中存在含量较高的阻燃添加剂，其在塑化温度下具有较高的粘度，因此，为了改进挤出机机筒内物料温度分布，利于绝缘塑料的混合和塑化，将主从螺杆的长径比均设为20-25，这样能保证挤出的芯线表面具有更好的光洁度，并且主从螺杆与机筒内壁间的间隙至少保持为主从螺杆计量段螺槽深的15%，从而能避免阻燃添加剂在螺杆中长时间受热而产生分解的问题。

所述冷却干燥机构包括依次设置的第一段冷却水槽7、第二段冷却回转箱8和吹风干燥机9，所述第一段冷却水槽7采用恒温活动水槽，它包括循环水箱、抽水电机、移动水槽和电加热器，所述第二段冷却回转箱8采用双层冷却回转箱。在双螺杆挤出机6和第一段冷却水槽7之间设有用于控制线芯线径的热端外径测量仪，所述热端外径测量仪与牵引控制器电连接，通过牵引速度的微调来控制芯线绝缘层的外径，以适用不同的绝缘要求。

所述牵引机构10包括牵引基座、牵引轮、牵引电机、变频调速器和牵引控制器，所述牵引轮通过转动支承与牵引电机传动连接，牵引支承设置在牵引基座上，牵引电机与变频调速器电连接，变频调速器与牵引控制器相连，牵引控制器与PLC电控平台16电连接。牵引机构10用于拉动芯线通过挤出机，其速度可认为是生产线的生产速度。

所述火花试验机11采用高频火花试验机11并设置在牵引基座的顶端，高频火花试验机11用于检测芯线绝缘层的耐压特性，当芯线经过火花试验机11时，其四周为一千伏级高频电压区，如果电压区芯线外表存在缺陷，则会被高压击穿，产生击穿点告警。所述激光打标机13设有可调换激光器，激光打标机13能够克服油墨印字机所存在的字迹不清晰，印字效率低等问题。

在火花试验机11和激光打标机13之间设有冷端外径测量仪，用于测定芯线的最终稳定外径，根据测量值可得知芯线的外径是否符合要求，并可与设定值进行比较，根据经验及实际值来调整热端外径测量仪的设定值，以使产品的最终外径满足要求。所述热端外径测量仪和冷端外径测量仪均采用镭射外径测量仪。此外，在冷端外径测量仪的末端依次设有静电容测试仪和偏心检测纠正装置，所述冷端外径测量仪、静电容测试仪和偏心检测纠正装置均与PLC电控平台16电连接。

所述储线张力架12采用水平式储线架且并排设置在冷却干燥机构和牵引机构10的后方，在储线张力架12上设有多个储线导轮，所有储线导轮采用磁粉离合器进行制动控制，并在储线张力架12的右侧竖梁上设有张力控制器，所述磁粉离合器与张力控制器电连接。所述收线机构包括依次设置的收线计米器14和双轴卷取收线机15，所述收线计米器14和双轴卷取收线机15均与PLC电控平台16电连接，采用双轴卷取收线机15不仅效率高，也便于进行下道工序，具有较高的生产效率。

所述PLC电控平台16设置在双轴卷取机的末端，与生产线上的各设备通过现场总线进行通信连接，进而对整个生产线进行智能化全自动控制。整个生产线采用PLC电控平台16通过现场总线对所有电控设备进行实时监控，实现了生产线的智能化无人管理，调节的精度较高且实时性好。

优选的是，所述张力轮、金属导轮和储线导轮上均开设有供导线或芯线通过的U型线槽，且U型线槽的槽宽比导线或芯线的外径大5-10mm，不仅能防止导线或芯线在传输过程中出现打滑或跑偏的现象，同时也有效减少导线或芯线与轮子之间产生的摩擦力，有效提高了传输速度。所述张力轮和储线导轮均采用合金铝材料制作而成，具有加工后不产生变形、耐磨性好且质量轻等优点。

需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。在权利要求中，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件。

Claims (7)

1.一种用于阻燃电源线的芯线挤出生产线，其特征在于：包括依次排列的电动动力放线机、立式张力架、导线预热器、绝缘塑料挤出机构、冷却干燥机构、牵引机构、火花试验机、激光打标机、储线张力架、收线机构和PLC电控平台，所述电动动力放线机上设有放线电机和放线控制器，所述立式张力架上设置的多个张力轮安装在支承轴上，并在张力轮之间连接有平衡电位器，所述平衡电位器、放线电机均与放线控制器电连接，放线控制器与PLC电控平台电连接；所述导线预热器采用高频感应预热器，在预热器上设有能够使导线通过的上下金属导轮、发热器和温度控制器，金属导轮设置在发热器内，所述发热器和温度控制器电连接，温度控制器与PLC电控平台电连接；所述绝缘塑料挤出机构包括自动给料装置和双螺杆挤出机，所述自动给料装置包括真空吸料器和烘料斗，真空吸料器和烘料斗之间通过输料管道相连，烘料斗固定安装在双螺杆挤出机的进料口上，双螺杆挤出机的两根螺杆连接变频调速减速机的输出轴，变频调速减速机的输入轴通过联轴器与驱动马达传动连接，所述双螺杆挤出机采用PLC+触摸屏+控制器的精密智能控制系统，该控制系统与PLC电控平台电连接；所述冷却干燥机构包括依次设置的第一段冷却水槽、第二段冷却回转箱和吹风干燥机，所述第一段冷却水槽采用恒温活动水槽，它包括循环水箱、抽水电机、移动水槽和电加热器，所述第二段冷却回转箱采用双层冷却回转箱，在双螺杆挤出机和第一段冷却水槽之间设有用于控制线芯线径的热端外径测量仪，所述牵引机构包括牵引基座、牵引轮、牵引电机、变频调速器和牵引控制器，所述牵引轮通过转动支承与牵引电机传动连接，牵引支承设置在牵引基座上，牵引电机与变频调速器电连接，变频调速器与牵引控制器相连，牵引控制器与PLC电控平台电连接；所述火花试验机采用高频火花试验机并设置在牵引基座的顶端，所述激光打标机设有可调换激光器，在火花试验机和激光打标机之间设有冷端外径测量仪，在冷端外径测量仪的末端依次设有静电容测试仪和偏心检测纠正装置，所述冷端外径测量仪、静电容测试仪和偏心检测纠正装置均与PLC电控平台电连接；所述储线张力架采用水平式储线架且并排设置在冷却干燥机构和牵引机构的后方，在储线张力架上设有多个储线导轮，所有储线导轮采用磁粉离合器进行制动控制，并在储线张力架的右侧竖梁上设有张力控制器，所述磁粉离合器与张力控制器电连接，所述收线机构包括依次设置的收线计米器和双轴卷取收线机，所述收线计米器和双轴卷取收线机均与PLC电控平台电连接，所述PLC电控平台设置在双轴卷取机的末端，与生产线上的各设备通过现场总线进行通信连接，进而对整个生产线进行智能化全自动控制。

2.如权利要求1所述的一种用于阻燃电源线的芯线挤出生产线，其特征在于，所述双螺杆挤出机由挤压装置、驱动装置和加热冷却装置组成，其中挤压装置包括机筒、主从螺杆、机头和眼膜，主从螺杆设置在机筒内部，机头和眼膜设置在机筒的挤出端，所述眼膜设置在机头内。

3.如权利要求2所述的一种用于阻燃电源线的芯线挤出生产线，其特征在于，所述机头采用免调偏式机头，所述眼膜采用挤压式眼膜。

4.如权利要求3所述的一种用于阻燃电源线的芯线挤出生产线，其特征在于，主从螺杆的长径比均设为20-25，主从螺杆与机筒内壁间的间隙至少保持为主从螺杆计量段螺槽深的15%。

5.如权利要求1所述的一种用于阻燃电源线的芯线挤出生产线，其特征在于，所述张力轮、金属导轮和储线导轮上均开设有供导线或芯线通过的U型线槽，且U型线槽的槽宽比导线或芯线的外径大5-10mm。

6.如权利要求1所述的一种用于阻燃电源线的芯线挤出生产线，其特征在于，所述热端外径测量仪和冷端外径测量仪均采用镭射外径测量仪。

7.如权利要求5所述的一种用于阻燃电源线的芯线挤出生产线，其特征在于，所述张力轮和储线导轮均采用合金铝材料制作而成。