CN214672004U - 一种石墨烯屏蔽电缆用导体绞合张力控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种石墨烯屏蔽电缆用导体绞合张力控制装置，包括张力放线系统、张力测量系统、绞合单线、绞笼、支架、气动刹车、底座、紧压模具、模座架九个部分组成；通过结构创新设计，张力测量系统可检测到每根绞合单线的张力水平，并对张力进行智能化评估和控制，指导张力电机调整张力控制，通过对应的张力传动轴、摩擦橡胶垫、放线盘侧板传递到放线盘上，达到张力实时调整功能，实现单线绞合均匀受力，导体外观圆整、紧密和光滑的效果；以适应石墨烯半导电屏蔽高流动性挤出工艺要求，优化导体高压电场的均匀分布；同时可提高该导体外石墨烯半导电屏蔽层、绝缘厚度及偏心的控制，提高产品质量，降低材料浪费。

Description

一种石墨烯屏蔽电缆用导体绞合张力控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种石墨烯屏蔽电缆用导体绞合张力控制装置，特别是提供一种能满足石墨烯半导电屏蔽层高流动性挤出工艺要求，优化高电压电场均匀分布的导体绞合加工装置，提高导体绞合圆整、光滑、紧密的表观质量，满足市场对绝缘厚度和绝缘偏心度越来越高的要求。

背景技术

导体绞合是最为常用的一种电缆导体生产工序，绝大部分低压、中压、高压、及超高压电缆的导体均采用此方式生产导体；导体绞合是将多根圆形单丝，以绞线中心线为轴线，分层有序地绞合在其周围，形成类似麻绳一样的结构；导体绞合现有技术均采用框绞设备进行绞合，框绞设备绞合时采用的是统一张力控制，由于每盘绞合单线的机械性能、装丝容量，每盘的摩擦张力等均达不到完全一致，生产过程中也无法时时对放线张力进行调整，最终体现到绞合张力不一致，这样的绞合导体，容易造成单丝之间缝隙，即使经过圆形紧压模具紧压变形后，仍无法彻底消除单丝之间间隙问题，最终无法做到导体绞合表观的紧密、光滑高质量效果。

石墨烯具有优异的电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。电缆半导电材料使用石墨烯优异的电气、力学性能，大大提高了半导电材料的电气、机械性能，不仅产品20℃时的体积电阻率得到优化，而且产品20℃与90℃时的体积电阻率变化率大大减小；机械性能断裂伸长率达650％以上；确保了电缆在允许最高温度下长期运行时屏蔽层对电场均化效果，减少了电缆运行中可能产生的局部放电；对保障线路安全运行，提高电缆运行寿命具有重要意义。

虽然石墨烯加入半导电屏蔽中，提高了电气、机械性能，但石墨烯的加入也提高了半导电屏蔽材料的挤出流动性；流动性的提虽然提高了挤出的加工效率，但直接在绞合导体上挤出，由于挤出压力和流动性能的增强，加大了半导电层挤进导体单丝之间股沟缝隙的质量问题；这就要求用于该产品的导体单丝之间具有更好的紧密性；导体表观圆整、光滑、紧密，任意相邻单丝之间缝隙小，可有效解决石墨烯半导电屏蔽的加工工艺性能要求，防止内屏凹陷质量问题。

发明内容

针对上述问题和缺陷，本实用新型提供了一种石墨烯屏蔽电缆用导体绞合张力控制装置，与框绞设备配套，实现导体绞合过程中，针对每根绞合单线绞合张力进行实时监测，并时时反馈调整每根绞合单线的放线张力，达到均匀张力控制要求，最终实现导体外观圆整、紧密和光滑的效果，以适应石墨烯半导电屏蔽高流动性挤出工艺要求，优化导体高压电场的均匀分布；同时可提高该导体外石墨烯半导电屏蔽层、绝缘厚度及偏心的控制，提高产品质量，降低材料浪费。

本实用新型的技术方案是：一种石墨烯屏蔽电缆用导体绞合张力控制装置包括张力放线系统、张力测量系统、绞合单线、绞笼、支架、气动刹车、底座、紧压模具、模座架九个部分组成；所述张力放线系统设置安装在绞笼的横梁上，张力测量系统设置在绞笼的端轴上，与绞笼同步旋转；导体的绞合单线从张力放线系统中放线出来，穿过张力测量系统，绞合后进入紧压模具。

作为本实用新型优选的，所述张力放线系统、张力测量系统、紧压模具三部分按照导体走线方向依次排列设置，通过支架和模座架安装在底座上。

作为本实用新型优选的，所述张力放线系统由张力电机、张力传动轴、摩擦橡胶垫、放线盘侧板、放线盘、气动顶针、气动气缸七个部分组成；所述张力电机和气动气缸分别设置在放线盘两端；所述放线盘侧板与张力传动轴之间设置有摩擦橡胶垫，通过摩擦橡胶垫分别与放线盘侧板、张力传动轴提供摩擦力来实现张力电机与放线盘之间张力传递。

作为本实用新型优选的，所述张力放线系统的个数与导体该层绞合单线的根数等值。

作为本实用新型优选的，所述气动气缸、气动顶针位于放线盘下方，张力电机、张力传动轴位于放线盘上方，这样的设置便于放线盘的上盘操作。

作为本实用新型优选的，所述张力传动轴与放线盘侧板之间的张力传动依靠摩擦橡胶垫来实现，主要通过气动顶针提供的轴向顶力，使得摩擦橡胶垫上下两面分别与张力传动轴和放线盘侧板摩擦力增强，形成张力传动轴与放线盘侧板受力同步，最终实现张力电机的张力传递到放线盘上的目的；这样的结构设计较现有技术通过拨杆、齿轴的力传动方式，免去对位操作的麻烦，可以实现任意位置角度的上盘安装，操作方便、快捷。

作为本实用新型优选的，所述张力测量系统由第一分线板、第二分线板、第三分线板、第一分线板导轮、第二分线板导轮、第三分线板导轮、张力检测支架、张力传感器、空心转轴九个部分组成。

作为本实用新型优选的，所述第一分线板、第二分线板、第三分线板三部分按照导体走线方向依次排列设置。

作为本实用新型优选的，所述第一分线板与第三分线板外径一致，第二分线板外径均小于第一分线板和第三分线板。

作为本实用新型优选的，所述第一分线板导轮、第二分线板导轮、第三分线板导轮分别同轴均匀分布在对应的第一分线板、第二分线板、第三分线板，数量与导体该层绞合单线数量一致。

作为本实用新型优选的，所述张力测量系统的第二分线板导轮与第二分线板通过张力检测支架和张力传感器固定连接；所述第二分线板导轮、张力检测支架和张力传感器一一对应，数量与导体该层绞合单线数量相等，且与第二分线板导轮对应同轴均匀分布在第二分线板外侧。

作为本实用新型优选的，所述绞合单线分别从第一分线板导轮外侧，第二分线板导轮内侧，第三分线板导轮外侧穿过，形成“S”形曲线形状；这样的走线形状，当张力发生变化，将会形成“S”形曲线形状变化，直接引起第二分线板导轮对张力传感器受力情况变化，最后张力传感器将力转换成电信号反馈给张力放线系统，对放线盘放线张力进行调控，以实现绞合张力的一致性；

作为本实用新型优选的，所述气动刹车固定在底座，分别位于绞笼左右两块侧板下方，当导体绞合过程中，某一根绞合单线发生断线，即张力传感器的力值处于零状态时，气动刹车启动，夹持绞笼侧板使其停止；同时张力电机给出停止转动张力，通过张力传动轴、摩擦橡胶垫、以及放线盘侧板的摩擦力传导，逼停放线盘转动，达到放线刹车停转目的。

作为本实用新型优选的，所述紧压模具设置在张力测量系统之后，通过模座架固定在底座上，紧压模具与空心转轴在同轴位置；经张力放线系统和张力测量系统时时检测，调整均匀张力并绞合后，进入紧压模具进行圆形紧压成紧密、圆整、光滑的导体结构。

与现有技术相比，本实用新型的创新效果是：

一种石墨烯屏蔽电缆用导体绞合张力控制装置具有张力放线系统、张力测量系统、以及紧压模具装置，可实现导体每根导体绞合单线从放线盘出线到紧压模具整个绞合过程时时张力检测、反馈和调整功能，实现最终的导体绞合紧密、圆整、光滑目的；张力测量系统可检测到每根绞合单线的张力水平，针对张力不在控制范围内的绞合单线，对应张力传感器将量化数据传递给张力放线系统，系统将控制要求通过张力电机调整张力控制，并通过对应的张力传动轴、摩擦橡胶垫、放线盘侧板传递到放线盘上，实现张力调整；最终控制导体每根绞合单线绞合均匀受力，再经过紧压模具紧压后的导体，实现导体外观圆整、紧密和光滑的效果，以适应石墨烯半导电屏蔽高流动性挤出工艺要求，优化导体高压电场的均匀分布；同时可提高该导体外石墨烯半导电屏蔽层、绝缘厚度及偏心的控制，提高产品质量，降低材料浪费。

一种石墨烯屏蔽电缆用导体绞合张力控制装置的张力放线系统，采用摩擦橡胶垫作为介质与张力传动轴和放线盘侧板实现张力传递，这样的结构设计较现有技术通过拨杆、齿轴的力传动方式，免去对位操作的麻烦，可以实现任意位置角度的上盘安装，操作方便、快捷。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体的实例并结合附图对本实用新型作进一步详细的说明，其中：

图1为本实用新型的结构示意图，图2、图3为实用新型结构局部放大视图，图4为图3实用新型结构左视图。

附图中标号为：张力放线系统(1)、张力电机(11)、张力传动轴(12)、摩擦橡胶垫(13)、放线盘侧板(14)、放线盘(15)、气动顶针(16)、气动气缸(17)、张力测量系统(2)、第一分线板(21)、第二分线板(22)、第三分线板(23)、第一分线板导轮(24)、第二分线板导轮(25)、第三分线板导轮(26)、张力检测支架(27)、张力传感器(28)、空心转轴(29)、绞合单线(3)、绞笼(4)、支架(5)、气动刹车(6)、底座(7)、紧压模具(8)、模座架(9)、导体(10)。

具体实施方式

见图1，本一种石墨烯屏蔽电缆用导体绞合张力控制装置包括张力放线系统(1)、张力测量系统(2)、绞合单线(3)、绞笼(4)、支架(5)、启动刹车(6)、底座(7)、紧压模具(8)、模座架(9)九个部分组成；其中张力放线系统(1)设置安装在绞笼(4)的横梁上，与绞笼(4)同步旋转；张力放线系统(1)的个数与导体(10)该层绞合单线(3)的根数等值；张力放线系统(1)、张力测量系统(2)、紧压模具(8)三部分按照导体(10)走线方向依次排列设置，通过支架(5)和模座架(9)安装在底座(7)上。

见图2，张力放线系统(1)由张力电机(11)、张力传动轴(12)、摩擦橡胶垫(13)、放线盘侧板(14)、放线盘(15)、气动顶针(16)、气动气缸(17)七个部分组成；其中张力电机(11)和气动气缸(17)分别设置在放线盘(15)两端；放线盘侧板(14)与张力传动轴(12)之间设置有摩擦橡胶垫(13)，通过摩擦橡胶垫(13)分别与放线盘侧板(14)、张力传动轴(12)提供摩擦力来实现张力电机(11)与放线盘(15)之间张力传递。

气动刹车(6)固定在底座，分别位于绞笼(4)左右两块侧板下方，当导体(10)绞合过程中，某一根绞合单线(3)发生断线，即张力传感器(28)的力值处于零状态时，气动刹车(6)启动，夹持绞笼(4)侧板使其停止；同时张力电机(11)给出停止转动张力，通过张力传动轴(12)、摩擦橡胶垫(13)、以及放线盘侧板(14)的摩擦力传导，逼停放线盘(15)转动，达到放线刹车停转目的。

见图3、图4，张力测量系统(2)由第一分线板(21)、第二分线板(22)、第三分线板(23)、第一分线板导轮(24)、第二分线板导轮(25)、第三分线板导轮(26)、张力检测支架(27)、张力传感器(28)、空心转轴(29)九个部分组成，其中第一分线板(21)、第二分线板(22)、第三分线板(23)三部分按照导体(10)走线方向依次排列设置，第一分线板(21)与第三分线板(23)外径一致，第二分线板(22)外径均小于第一分线板(21)和第三分线板(23)；第一分线板导轮(24)、第二分线板导轮(25)、第三分线板导轮(26)分别同轴均匀分布在对应的第一分线板(21)、第二分线板(22)、第三分线板(23)，数量与导体(10)该层绞合单线(3)数量一致；绞合单线(3)分别从第一分线板导轮(24)外侧，第二分线板导轮(25)内侧，第三分线板导轮(26)外侧穿过，形成“S”形曲线轴线形状。

张力测量系统(2)的第二分线板导轮(25)与第二分线板(22)通过张力检测支架(27)和张力传感器(28)固定连接；其中第二分线板导轮(25)、张力检测支架(27)和张力传感器(28)一一对应，数量与导体(10)该层绞合单线(3)数量相等，且与第二分线板导轮(25)对应同轴均匀分布在第二分线板(22)外侧。

紧压模具(8)设置在张力测量系统(2)之后，通过模座架(9)固定在底座(7)上，紧压模具(8)与空心转轴(29)在同轴位置；经张力放线系统(1)和张力测量系统(2)时时检测，调整均匀张力并绞合后，进入紧压模具(8)进行圆形紧压成紧密、圆整、光滑的导体结构。

工作原理：如图1、图2、图3、图4所示，一种石墨烯屏蔽电缆用导体绞合张力控制装置，具有张力放线系统(1)、张力测量系统(2)、以及紧压模具(8)装置，可实现导体(10)每根导体绞合单线(3)从放线盘(15)出线到紧压模具(8)整个绞合过程时时张力检测、反馈和调整功能，实现最终的导体绞合(10)紧密、圆整、光滑目的；第一步：根据导体(10)结构丝径、根数要求，选择对应的装盘绞合单线(3)的放线盘(15)及数量；第二步：将放线盘(15)安装到张力放线系统(1)里，给气动气缸(17)充气，气动顶针(16)和放线盘(15)一起抬高，将放线盘(15)通过放线盘侧板(14)、摩擦橡胶垫(13)与张力传动轴(12)紧密顶合安装在一起，这样可通过摩擦橡胶垫(13)的摩擦力将放线盘侧板(14)和张力传动轴(12)同步受力；张力电机(11)提供调整张力给张力传动轴(12)；第四步：根据上述第三步的方式，按照导体(10)该层单丝结构根数，重复操作直至全部放线盘(15)安装到位；第五步：将每盘放线盘(15)的绞合单线(3)拉出穿线，直接引到张力测量系统(2)，每根绞合单线(3)分别从第一分线板导轮(24)外侧，第二分线板导轮(25)内侧，第三分线板导轮(26)外侧穿过，形成“S”形曲线形状；第六步：绞合单线(3)绞合后进入紧压模具(8)紧压圆形成导体(10)；第七步：导体(10)在绞合过程中，可通过张力放线系统(1)、张力测量系统(2)对绞合单线(3)进行张力时时测量、反馈、调整，实现每根绞合单线(3)张力的均匀效果，最终实现绞合导体(10)的紧密、圆整、光滑的表观质量效果，以适应石墨烯半导电屏蔽高流动性挤出工艺要求，优化导体(10)高压电场的均匀分布；同时可提高该导体(10)外石墨烯半导电屏蔽层、绝缘厚度及偏心的控制，提高产品质量，降低材料浪费。

以上所述的具体实例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等均应包含在本实用新型保护范围之内。

Claims (4)

1.一种石墨烯屏蔽电缆用导体绞合张力控制装置，其特征在于：包括张力放线系统(1)、张力测量系统(2)、绞合单线(3)、绞笼(4)、支架(5)、气动刹车(6)、底座(7)、紧压模具(8)、模座架(9)九个部分组成；所述张力放线系统(1)设置安装在绞笼(4)的横梁上，与绞笼(4)同步旋转；所述张力放线系统(1)的个数与导体(10)该层绞合单线(3)的根数等值；所述张力放线系统(1)、张力测量系统(2)、紧压模具(8)三部分按照导体(10)走线方向依次排列设置，通过支架(5)和模座架(9)安装在底座(7)上。

2.根据权利要求1所述的一种石墨烯屏蔽电缆用导体绞合张力控制装置，其特征在于：所述张力放线系统(1)由张力电机(11)、张力传动轴(12)、摩擦橡胶垫(13)、放线盘侧板(14)、放线盘(15)、气动顶针(16)、气动气缸(17)七个部分组成；所述张力电机(11)和气动气缸(17)分别设置在放线盘(15)两端；所述放线盘侧板(14)与张力传动轴(12)之间设置有摩擦橡胶垫(13)，通过摩擦橡胶垫(13)分别与放线盘侧板(14)、张力传动轴(12)提供摩擦力来实现张力电机(11)与放线盘(15)之间张力传递。

3.根据权利要求1所述的一种石墨烯屏蔽电缆用导体绞合张力控制装置，其特征在于：所述张力测量系统(2)由第一分线板(21)、第二分线板(22)、第三分线板(23)、第一分线板导轮(24)、第二分线板导轮(25)、第三分线板导轮(26)、张力检测支架(27)、张力传感器(28)、空心转轴(29)九个部分组成；所述第一分线板(21)、第二分线板(22)、第三分线板(23)三部分按照导体(10)走线方向依次排列设置，第一分线板(21)与第三分线板(23)外径一致，第二分线板(22)外径均小于第一分线板(21)和第三分线板(23)；所述第一分线板导轮(24)、第二分线板导轮(25)、第三分线板导轮(26)分别同轴均匀分布在对应的第一分线板(21)、第二分线板(22)、第三分线板(23)外侧，数量与导体(10)该层绞合单线(3)数量一致；所述绞合单线(3)分别从第一分线板导轮(24)外侧，第二分线板导轮(25)内侧，第三分线板导轮(26)外侧穿过，形成“S”形曲线形状。

4.根据权利要求1所述的一种石墨烯屏蔽电缆用导体绞合张力控制装置，其特征在于：所述张力测量系统(2)的第二分线板导轮(25)与第二分线板(22)通过张力检测支架(27)和张力传感器(28)固定连接；所述第二分线板导轮(25)、张力检测支架(27)和张力传感器(28)一一对应，数量与导体(10)该层绞合单线(3)数量相等，且与第二分线板导轮(25)对应同轴均匀分布在第二分线板(22)外侧。

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