RU2047231C1

RU2047231C1 - Process and device for manufacture of enamelled wires

Info

Publication number: RU2047231C1
Application number: RU92002512A
Authority: RU
Inventors: Г.В. Смирнов; Г.Г. Зиновьев; В.И. Ковальский; С.А. Волков
Original assignee: Томский Институт Автоматизированных Систем Управления И Радиоэлектроники
Priority date: 1992-10-27
Filing date: 1992-10-27
Publication date: 1995-10-27

Abstract

FIELD: cable industry. SUBSTANCE: enamel insulation is subjected to action of magnetic field before application on wire. Value of intensity of magnetic field is changed directly proportional to change of rate of movement of wire. Device for implementation of process has unit of preliminary feed of heat to wire, vessel with film-forming substance, unit for application of enamel on to wire, unit of feed of heat to wire with applied film-forming substance, magnetization unit and rate sensor. Magnetization unit is installed between vessel with film- forming substance and unit for application of enamel insulation. Output of rate sensor is connected through intensity regulator of magnetization unit to its input. EFFECT: capability to change physical properties of film-forming substance in considerable degree and consequently to improve qualitative characteristics of enamel insulation. 2 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к кабельной промышленности, в частности, к производству эмалированных проводов. The invention relates to the cable industry, in particular, to the production of enameled wires.

Известен способ изготовления эмалированных проводов погружением. Способ заключается в том, что в ванну с лаком погружают направляющие ролики, и проволока с захваченным при движении лаком поступает в эмальпечь. A known method of manufacturing enameled wires by immersion. The method consists in the fact that the guide rollers are immersed in the bath with the varnish, and the wire with the varnish captured during the movement enters the enamel furnace.

Недостатком изготовления эмалированных проводов погружением является то, что он применим только для маловязких масляных лаков, которые имеют высокое содержание пленкообразующих и в незначительной степени изменяют вязкость в процессе эмалирования. В связи с тем, что применение для эмалирования проволоки масляных лаков крайне ограничено, наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ, который заключается в подводе тепла к проволоке, многократном нанесении на проволоку пленкообразующего вещества с последующим подводом тепла к проволоке с нанесенным пленкообразующим веществом для его термозапечки, причем тепло к проволоке подводят в количестве, достаточном для желатинизации пленкообразующего вещества, а последующий подвод тепла производится после нанесения каждого четного слоя. The disadvantage of dipping enameled wires is that it is applicable only to low-viscosity oil varnishes, which have a high film-forming content and slightly change the viscosity during enameling. Due to the fact that the use of oil varnishes for enameling wire is extremely limited, the closest technical solution to the proposed one is the method that consists in applying heat to the wire, repeatedly applying a film-forming substance to the wire, followed by applying heat to the wire with a film-forming substance applied thermal baking, moreover, heat is supplied to the wire in an amount sufficient to gel the film-forming substance, and subsequent heat is applied after application ia each even layer.

Недостаток этого способа заключается в том, что при фиксированном значении температуры запечки изоляционного слоя, качественную пленку, обеспечивающую нормативные показатели по электрической прочности, влагостойкости, эластичности и т.д. можно получить лишь в некотором узком диапазоне скоростей движения провода при эмалировании, ограниченном некоторой предельно допустимой скоростью v, которая может меняться случайным образом из-за случайных факторов (нестабильности напряжения питания электрической сети, из-за ошибок оператора и т.п.) и таким образом влиять на качественные показатели изоляции провода нежелательным образом. При увеличении скорости движения провода за предел V, качество изоляции резко снижается: при увеличении скорости эмалирования за предел V необходимо увеличивать температуру запечки, а так как потери тепла на излучение пропорциональны температуры в четвертой степени, то увеличение температуры запечки ведет к снижению КПД и повышению энергозатрат на изготовление единицы длины провода, кроме этого, увеличить температуру запечки можно лишь до некоторого порогового уровня, определяемого типом используемого эмалировочного лака и конструкцией эмальагрегата, за пределами этого значения происходит снижение качества изоляции и велика вероятность выхода из строя эмальагрегата. Таким образом, способ-прототип не позволяет получить даже при оптимальных сочетаниях режимов высокого качества эмалевой изоляции и характеризуется повышенными энергозатратами и низкой производительностью. The disadvantage of this method is that with a fixed value of the baking temperature of the insulating layer, a high-quality film that provides normative indicators for electric strength, moisture resistance, elasticity, etc. can be obtained only in a certain narrow range of wire speeds during enameling, limited by a certain maximum permissible speed v, which can vary randomly due to random factors (instability of the power supply voltage, due to operator errors, etc.) and so on affect the quality of wire insulation in an undesirable way. With an increase in the speed of movement of the wire beyond V, the insulation quality decreases sharply: with an increase in the enameling speed beyond V, it is necessary to increase the baking temperature, and since the heat loss due to radiation is proportional to the temperature to the fourth degree, an increase in the baking temperature leads to a decrease in efficiency and an increase in energy consumption to manufacture a unit of wire length, in addition, it is possible to increase the baking temperature only to a certain threshold level, determined by the type of enamel varnish used and the design it emalagregata beyond this value, a reduction in the quality of the insulation and a high probability of failure emalagregata. Thus, the prototype method cannot be obtained even with optimal combinations of high quality enamel insulation modes and is characterized by increased energy consumption and low productivity.

Известно устройство, содержащее ванну с лаком, направляющие проволоку ролики и эмальпечь. A device containing a bath with varnish, wire-guiding rollers and enamel furnace is known.

Недостатком данного устройства является то, что оно имеет ограниченное применение для маловязких лаков, которые имеют высокое содержание пленкообразующих и в незначительной степени изменяют вязкость в ванне в процессе эмалирования. The disadvantage of this device is that it has limited use for low-viscosity varnishes, which have a high content of film-forming and slightly change the viscosity in the bath during enameling.

Наиболее близким к предлагаемому устройству по совокупности технических признаков является устройство для изготовления эмалированных проводов, которое содержит узел предварительного подвода тепла к проволоке, емкости с пленкообразующим веществом, узел нанесения эмальизоляции на провод и узел подвода тепла к проволоке с нанесенным пленкообразующим веществом, причем емкости с пленкообразующим веществом расположены попарно между узлами подвода тепла к проволоке на расстоянии друг от друга, равном 25-30% длины узлов подвода тепла к проволоке с пленкообразующим веществом. Closest to the proposed device according to the set of technical features is a device for the manufacture of enameled wires, which contains a unit for pre-supplying heat to the wire, a container with a film-forming substance, a unit for applying enamel insulation on a wire and a unit for supplying heat to a wire with a applied film-forming substance, and containers with a film-forming the substance is arranged in pairs between the nodes of the heat supply to the wire at a distance from each other, equal to 25-30% of the length of the nodes of the heat supply to the wire loke with a film-forming substance.

Недостатком устройства-прототипа является получение низкого качества эмалевой изоляции и то, что она характеризуется повышенными энергозатратами и низкой производительностью. The disadvantage of the prototype device is to obtain low quality enamel insulation and the fact that it is characterized by increased energy consumption and low productivity.

В предлагаемом способе изготовление эмалированных проводов заключается в подводе тепла к движущемуся проводу, нанесении на проволоку слоя пленкообразующего с последующим подводом тепла к проволоке с нанесенным пленкообразующим веществом, которое перед нанесением на проволоку подвергают воздействию магнитного поля, причем величину напряженности магнитного поля изменяют пропорционально изменению скорости движения провода. In the proposed method, the manufacture of enameled wires consists in supplying heat to a moving wire, applying a film-forming layer to the wire, followed by applying heat to a wire with a film-forming substance, which is exposed to a magnetic field before application to the wire, and the magnitude of the magnetic field is proportional to the change in the speed of movement wires.

Предлагаемое устройство для изготовления проводов содержит отдающее и приемное приспособления, между которыми размещены по ходу продвижения проволоки узел предварительного подвода тепла к проволоке, узел нанесения эмальизоляции на проволоку и узел подвода тепла к проволоке с нанесенной эмальизоляцией, содержащем емкость с пленкообразующим веществом, выход которой через трубопровод, проходящий через омагничивающий узел, соединен со входом узла нанесения эмальизоляции, омагничивающий узел, регулятор напряженности магнитного поля и датчик скорости, причем омагничивающий узел установлен между емкостью с пленкообразующим веществом и узлом нанесения эмальизоляции, вход которого подключен к выходу регулятора напряженности магнитного поля, вход которого подключен к выходу датчика скорости. The proposed device for the manufacture of wires contains a sending and receiving device, between which are placed along the wire advance a preliminary heat supply unit to the wire, an enamel insulation application unit on the wire, and a heat supply unit for the wire with applied enamel insulation, containing a container with a film-forming substance, the outlet of which is through the pipeline passing through the magnetizing unit is connected to the input of the enamel insulation application unit, the magnetizing unit, the magnetic field intensity regulator and Occupancy rate, wherein omagnichivayuschy assembly is mounted between the container with a film forming agent and applying emalizolyatsii node, the input of which is connected to the output of the magnetic field intensity controller having an input connected to the output of the speed sensor.

Экспериментально было установлено, что омагничиванием пленкообразующего можно в значительной степени изменить физические свойства пленкообразующего и как следствие этого качественные характеристики эмальизоляции. Так, для наиболее распространенного пленкообразующего при производстве проводов марки ПЭТВ лака "Теребек" наиболее важная характеристика уровень пробивного напряжения эмалевой изоляции после омагничивания пленкообразующего может быть значительно увеличен. Причем при каждой из скоростей движения проволоки в процессе эмалирования напряженность магнитного поля имеет оптимальное значение, при котором отношение пробивного напряжения изоляции U_пр, к пробивному напряжению неомагниченной изоляции U_пр1 наибольшее. На фиг. 1 этот факт наглядно отражен. Из этой зависимости следует, что оптимальное значение напряженности магнитного поля, при котором достигается наибольшее значение пробивного напряжения эмальизоляции смещается с Н=170000 А/м при V=60 м/мин до Н= 280000 А/м при V=70 м/мин и до Н=370000 А/м при Н=80 м/мин. Анализ экспериментальных данных и выше приведенных значений Н и V показал, что оптимальное значение напряженности магнитного поля смещается линейно с изменением скорости движения проволоки (см. фиг. 2).It was experimentally established that by magnetizing a film-forming one, the physical properties of the film-forming one and, as a consequence, the qualitative characteristics of enamel insulation can be significantly changed. So, for the most common film-forming in the manufacture of PETV varnish wires "Terebek" the most important characteristic is the breakdown voltage level of enamel insulation after magnetization of the film-forming can be significantly increased. Moreover, at each of the speeds of movement of the wire during enameling, the magnetic field strength has an optimal value at which the ratio of breakdown voltage of isolation U _pr to breakdown voltage of non-magnetized insulation U _{pr1 is the} highest. In FIG. 1 this fact is clearly reflected. From this dependence it follows that the optimal value of the magnetic field at which the highest value of the breakdown voltage of the enamel insulation is shifted from H = 170,000 A / m at V = 60 m / min to H = 280,000 A / m at V = 70 m / min and to H = 370000 A / m at H = 80 m / min. An analysis of the experimental data and the above values of H and V showed that the optimal value of the magnetic field strength shifts linearly with a change in the speed of the wire (see Fig. 2).

Таким образом, если пленкообразующее перед нанесением на проволоку подвергнуть воздействию магнитного поля и изменять пропорционально скорости движения проволоки, то можно значительно улучшить качество эмальизоляции провода, производительность и снижение энергозатрат, так как при увеличении скорости продвижения провода в пределах 10-12% от номинальной без увеличения температуры запечки нанесенного пленкообразующего вещества качество эмальизоляции соответствует кондиционной. Thus, if the film-forming agent is exposed to a magnetic field before application to the wire and is changed proportionally to the speed of the wire, it is possible to significantly improve the quality of wire enamel insulation, productivity and reduce energy consumption, since with an increase in the speed of advancement of the wire within 10-12% of the nominal without increasing the baking temperature of the applied film-forming substance, the quality of the enamel insulation corresponds to the conditional one.

На фиг.1 представлены графики зависимостей увеличения пробивного напряжения омагниченной эмалевой изоляции по отношению к неомагниченной, в зависимости от величины напряженности (тока подмагничивания омагничивающего узла) магнитного поля при разных скоростях продвижения провода; на фиг.2 представлены графики зависимости оптимальной напряженности (тока подмагничивания омагничивающего узла) магнитного поля, при которой получается наивысшее значение пробивного напряжения от скорости движения провода при эмалировании; на фиг. 3 представлена структурная схема предлагаемого устройства для изготовления эмалированных проводов; на фиг.4 представлена схема датчика скорости, служащего для подачи управляющих импульсов на регулятор напряженности поля, пропорциональных скорости продвижения провода; на фиг.5 представлена схема омагничивающего узла, служащего для омагничивания пленкообразующего вещества, состоящего из стального магнитопровода, двух катушек и магнитного зазора. Figure 1 presents graphs of the dependences of the increase in the breakdown voltage of magnetized enamel insulation with respect to non-magnetized, depending on the magnitude of the intensity (magnetization current of the magnetizing assembly) of the magnetic field at different wire speeds; figure 2 presents graphs of the dependence of the optimal intensity (magnetization current of the magnetizing unit) of the magnetic field, at which the highest value of the breakdown voltage on the speed of the wire during enameling is obtained; in FIG. 3 presents a structural diagram of the proposed device for the manufacture of enameled wires; figure 4 presents a diagram of a speed sensor, which serves to supply control pulses to the field strength regulator, proportional to the speed of advancement of the wire; figure 5 presents a diagram of a magnetizing unit, used to magnetize a film-forming substance, consisting of a steel magnetic circuit, two coils and a magnetic gap.

Предлагаемый способ может быть реализован с помощью устройства для изготовления эмалированных проводов, структурная схема которого изображена на фиг.3. The proposed method can be implemented using a device for the manufacture of enameled wires, the structural diagram of which is shown in figure 3.

Предлагаемое устройство содержит отдающее 9 и приемное 8 приспособления, между ними последовательно по ходу продвижения проволоки расположены узел предварительного подвода тепла 1 к проволоке, узел нанесения эмальизоляции 2 на проволоку, узел подвода тепла к проволоке с нанесенным пленкообразующим веществом 3, емкость с пленкообразующим веществом 4, выход которой через трубопровод, проходящий через магнитный зазор омагничивающего узла 5, соединен со входом узла нанесения эмальизоляции 2, регулятор напряженности магнитного поля 6, датчик скорости 7, вход омагничивающего узла подключен к выходу регулятора напряженности магнитного поля 6, вход которого подключен к выходу датчика скорости 7, проходит все стадии формирования эмальизоляции готовый провод с нанесенной эмальизоляцией из узла подвода тепла к проволоке с нанесенным пленкообразующим веществом 3 сматывается на приемное устройство 8, состоящее из вращающейся катушки. The proposed device contains a transmitter 9 and receiver 8, between them sequentially along the wire advance, a preliminary heat supply unit 1 to the wire, an enamel insulation application unit 2 to the wire, a heat supply unit to the wire coated with a film-forming substance 3, a container with a film-forming substance 4, the output of which through a pipeline passing through the magnetic gap of the magnetizing unit 5 is connected to the input of the enamel insulation application unit 2, a magnetic field strength regulator 6, a sensor 7, the input of the magnetizing unit is connected to the output of the magnetic field strength regulator 6, the input of which is connected to the output of the speed sensor 7, goes through all the stages of formation of enamel insulation, the finished wire with applied enamel insulation from the unit for supplying heat to the wire with the applied film-forming substance 3 is rolled onto the receiving device 8 consisting of a spinning coil.

Устройство работает следующим образом. Проволока с отдающего устройства 9, которое служит для подачи проволоки в эмальагрегат, поступает в узел предварительного подвода тепла к проволоке 1, где ее нагревают до температуры отжига меди, после этого отожженная медная проволока проходит через узел нанесения эмальизоляции 2. В узел нанесения эмали 2 пленкообразующее вещество поступает из емкости с пленкообразующим 4, проходя через трубопровод, который в свою очередь проходит через магнитный зазор 12 омагничивающего узла 5, где пленкообразующее вещество подвергается воздействию магнитного поля. Из узла нанесения пленкообразующего вещества 2 проволока с нанесенным слоем омагниченного пленкообразующего поступает в узел подвода тепла к проволоке с нанесенным пленкообразующим 3. На выходе из узла подвода тепла к проволоке с нанесенным пленкообразующим веществом установлен датчик скорости 7, который преобразует скорость движения провода в напряжение. При изменении скорости движения провода регулятор напряженности 6 омагничивающего узла 5 изменяет уровень тока подмагничивания омагничивающего узла на величину, пропорциональную величине изменения скорости продвижения провода в эмальагрегате, и в омагничивающем узле происходит изменение напряженности магнитного поля пропорционально изменению этой скорости, таким образом, качество изоляции провода остается неизменным и не зависит от скорости продвижения провода. The device operates as follows. The wire from the transfer device 9, which serves to feed the wire into the enamel unit, enters the preliminary heat supply unit to the wire 1, where it is heated to the copper annealing temperature, after which the annealed copper wire passes through the enamel insulation application unit 2. The film-forming enamel application unit 2 the substance comes from a container with a film-forming 4, passing through a pipeline, which in turn passes through the magnetic gap 12 of the magnetizing unit 5, where the film-forming substance is exposed to total field. From the unit for applying the film-forming substance 2, a wire with a layer of magnetized film-forming material enters the unit for supplying heat to the wire with the applied film-forming 3. At the exit of the unit for supplying heat to the wire with the applied film-forming substance, a speed sensor 7 is installed, which converts the speed of the wire to voltage. When the wire speed is changed, the voltage regulator 6 of the magnetizing unit 5 changes the bias current level of the magnetizing unit by an amount proportional to the change in the wire moving speed in the enamel unit, and in the magnetizing unit there is a change in the magnetic field strength in proportion to the change in this speed, thus, the quality of wire insulation remains unchanged and independent of the speed of advancement of the wire.

Узел предварительного подвода тепла 1 входит в состав эмальагрегата PGZ-1540 МК, описанный в ТО, с.10 на электрическое оборудование эмальагрегата. Емкость с пленкообразующим 4 представляет собой металлическую ванну, из которой производится дозированная откачка пленкообразующего с помощью лаковых насосов, работа которых описана в ТО, с.31. The heat pre-supply unit 1 is part of the PGZ-1540 MK enamel unit, described in TO, p.10 on the electrical equipment of the enamel unit. A container with a film-forming 4 is a metal bath, from which a metered pumping of the film-forming is carried out using varnish pumps, the operation of which is described in TO, p.31.

Узел нанесения эмальизоляции 2 состоит из металлической подставки с расположенной на ней фетровой прокладкой, снизу которой с помощью лакового насоса подводится омагниченный пленкообразующий состав из ванны 4. По поверхности пропитанного фетра скользит медная проволока, которая прижимается сверху фетровой пластиной и захватывает своей поверхностью слой пленкообразующего. The enamel insulation application unit 2 consists of a metal stand with a felt pad located on it, from below with which a magnetized film-forming composition from a bath 4 is fed using a varnish pump. A copper wire slides along the surface of the impregnated felt, which is pressed on top of the felt plate and captures the film-forming layer with its surface.

Описание узла подвода тепла 3 к проволоке приведено в ТО, с.10 на электрическое оборудование эмальагрегата PGZ-1540 МК. A description of the unit for supplying heat 3 to the wire is given in TO, p.10 for electrical equipment of the PGZ-1540 MK enamel unit.

На фиг. 4 приведена схема датчика скорости, выход которого соединен со входом регулятора напряженности магнитного поля, состоящий из прозрачного диска с затемненными сегментами. Диск посажен на одну ось с ведущим роликом. По обе стороны от диска диаметрально противоположно расположен фотодиод VD1 и VD2. При протягивании провода вращается ведущий ролик, а вместе с ним и диск, попеременно закрывая и открывая световой поток, идущий от светодиода к фотодиоду. С выходов DA2 и DA3 таким образом поступают противофазные прямоугольные импульсы, период следования которых равен времени прохождения провода через датчик. In FIG. 4 is a diagram of a speed sensor, the output of which is connected to the input of the magnetic field strength regulator, consisting of a transparent disk with darkened segments. The disc is seated on one axis with the drive roller. On both sides of the disk, a photodiode VD1 and VD2 is diametrically opposed. When pulling the wire, the drive roller rotates, and with it the disk, alternately closing and opening the light flux coming from the LED to the photodiode. The outputs of DA2 and DA3 thus receive antiphase rectangular pulses, the repetition period of which is equal to the transit time of the wire through the sensor.

Омагничивающий узел 5 представляет собой дроссель, состоящий из стального сердечника 10 и двух соленоидов. Магнитный поток в магнитопроводе создает постоянное магнитное поле в зазоре 12, через который проходит трубопровод для подвода пленкообразующего вещества из емкости с пленкообразующим веществом 4 в узел нанесения пленкообразующего вещества 2 на проволоку. The magnetizing unit 5 is a throttle consisting of a steel core 10 and two solenoids. The magnetic flux in the magnetic circuit creates a constant magnetic field in the gap 12, through which passes the pipeline for supplying the film-forming substance from the container with the film-forming substance 4 to the unit for applying the film-forming substance 2 to the wire.

Регулятор напряженности магнитного поля 6 омагничивающего узла 5 представляет собой схему регулирующего стабилизатора тока, на вход которого с выхода датчика скорости подаются импульсы, пропорциональные величине скорости. Нагрузкой служат соленоиды омагничивающего узла. The regulator of the magnetic field 6 of the magnetizing unit 5 is a circuit of a regulating current stabilizer, to the input of which pulses proportional to the speed are supplied from the output of the speed sensor. The load is the solenoids of the magnetizing node.

Claims

1. A method of manufacturing enameled wires, in which heat is supplied to a moving wire, applied to the last layer of enamel insulation followed by heat supply to the wire coated with enamel, characterized in that the enamel is exposed to a magnetic field before being applied to the wire, the magnitude of which is directly proportional change in wire speed.

2. A device for the manufacture of enamelled wires, containing the giving and receiving devices, between which are placed sequentially along the wire advance node pre-supply of heat to the wire, the unit for applying enamel insulation to the wire and the unit for supplying heat to the wire with applied enamel, characterized in that it contains magnetizing unit, a container with a film-forming substance, the output of which through a pipe passing through the magnetizing unit is connected to the input of the enamel insulation unit , a magnetic field strength regulator and a speed sensor, wherein the magnetizing unit is installed between the film-forming substance container and the enamel insulation application unit, its input is connected to the output of the magnetic field intensity regulator, the input of which is connected to the output of the speed sensor.