TW201621092A - 供電陶瓷塗布高張力電纜金屬線之裝置 - Google Patents

供電陶瓷塗布高張力電纜金屬線之裝置 Download PDF

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寇帝Ｒ 代維斯
萊恩 安德森
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Abstract

本發明係關於一種用於連續地電解塗布用於供用作架空傳輸線之高張力電纜之金屬線之裝置，其中該裝置包含：用於含水電解溶液的浴槽，該含水電解溶液含有用於金屬線上之電陶瓷塗層之前驅體；第一氣刀清潔器件，其能夠在饋入該金屬線通過該氣刀清潔器件時迫使經加壓空氣跨過該金屬線以自該金屬線移除殘渣或溶液；帶電器件，其用於使該金屬線帶電；複數個導引部件，其經定位以將該金屬線投送至該浴槽中、經過該浴槽及離開該浴槽；陰極連接件，其定位於該浴槽中以用於接觸該含水電解溶液；及電源，其電連接至該帶電器件及該陰極連接件，該電源能夠經由該帶電器件提供高電壓及高電流至該金屬線且穿過該浴槽中之該金屬線經由該含水電解溶液提供高電壓及高電流至該陰極連接件。

Description

供電陶瓷塗布高張力電纜金屬線之裝置
100‧‧‧裝置
102‧‧‧金屬線
104‧‧‧第一線軸
106‧‧‧第二線軸
108‧‧‧浴槽
110‧‧‧第一框
112‧‧‧子框
114‧‧‧第一端支撐件
116‧‧‧第二端支撐件
118‧‧‧上部框部件
120‧‧‧腿部
122‧‧‧第一桿
124‧‧‧第二桿
126‧‧‧中央桿
128‧‧‧機械軸
130‧‧‧軸承總成
132‧‧‧電馬達
136‧‧‧驅動軸
140‧‧‧第二框
142‧‧‧導引部件
144‧‧‧第一及第二部件/框部件
146‧‧‧電接觸器件
148‧‧‧陰極連接件
150‧‧‧電源供應器
154‧‧‧清潔器件
156‧‧‧氣刀
158‧‧‧導引件
160‧‧‧控制器
162‧‧‧第一感測器
164‧‧‧第二感測器
圖1說明根據一實施例的用於塗布電纜中之金屬線之裝置之示意圖。
按需要，本文中揭示了本發明之詳細實施例；然而，應理解，所提示之實施例僅例示說明可以各種及替代形式體現的本發明。圖未必按比例；一些特徵可經誇大或最小化以展示特定組件之細節。因此，本文中所揭示之特定結構及功能細節不應被解釋為限制性，而僅作為用於教示熟習此項技術者以各種方式使用本發明之代表性基礎。
該圖說明用於連續地塗布電纜或用於電纜(諸如，高張力電纜)之單一金屬線或股線的裝置100之一實施例之示意圖。該電纜可具有包含鋁或鋁合金之金屬線。金屬線102自第一線軸104伸展至第二線軸106。每一線軸104、106具有中央桶或中心圓柱形剖面，且可在中央桶之任一端上具有自其延伸之凸緣。第一線軸104提供可用於高電壓傳輸電纜中之實例的未塗布裸金屬線(諸如，鋁)之供應，其中裸金屬線纏繞於線軸104之桶上。第二線軸106收納經塗布金屬線，其中經塗布金屬線纏繞於線軸106之桶上。
經由包含至少部分填充有包含用於金屬線上之陶瓷塗層之前驅體的水溶液之容器之浴槽108饋入金屬線102。用於浴槽108之容器可自 與溶液化學上不反應之材料製造。用於浴槽之容器可導電以提供陰極，或可自電絕緣及非傳導性材料製造。
第一框110或主要框支撐於浴槽108上方。在一個實例中，第一框110具有較低子框112、第一端支撐件114及第二端支撐件116及上部框部件118或橫樑。框110可自金屬管形材料或其他材料製造，且在一個實例中，框110導電。腿部120可將框110支撐於底層表面上且浴槽108上方。較低子框112可包括相互間隔開且可相互大體平行之第一桿122及第二桿124。中央桿126定位於第一桿122與第二桿124之間。第一端支撐件114及第二端支撐件116可包括桁架或類似者。
第一線軸104由上部框部件118或第一端支撐件114由固定機械軸128支撐。線軸104可針對裝置之操作按需要自機械軸128移除。扣件可與機械軸128之末端連接以將線軸104保持在機械軸128上且允許移除。機械軸128經定位以在其離開線軸104時與金屬線102之剖面大體垂直，其中根據一個實施例，金屬線通常沿切線方向離開線軸。軸承總成130設置於線軸104之圓柱形區段內，且經定大小以配合於機械軸128上，同時在其圍繞機械軸128旋轉時減小線軸104之摩擦。
電馬達132設置於上部框部件118上。電馬達可為DC馬達。電馬達具有驅動軸136。
第二線軸106由電馬達132之驅動軸136支撐。線軸106可針對裝置之操作按需要自機械軸136移除。扣件可與機械軸136之末端連接以將線軸106保持在機械軸136上且允許移除。馬達132機械軸及線軸106之內徑可為有鍵的或花鍵的，使得其一起旋轉。
在替代性實施例中，電馬達132可連接至第一線軸104，或每一線軸104、106可具備電馬達。
第二框140或下降框由主要框110支撐且延伸離開主要框110，使得其可收納於浴槽108內。在一個實例中，如所展示，第二框140連接至 中央桿126。第二框140經定位使得其部分浸沒於浴槽108中之溶液內。第二框140具有至少一個導引部件142以導引金屬線穿過浴槽108。在所展示之實例中，第二框140具有自第一框110下降之第一及第二部件144，其中每一框部件144具有連接至末端區域之一導引部件142。每一導引部件142可為由軸承連接件連接至框部件144之輪，或可為如此項技術中已知之非旋轉導引部件。
電接觸器件146由主要框110支撐。電接觸器件經定位以遠離浴槽108或在浴槽108上方接觸金屬線102。器件146提供乾陽極連接以使金屬線帶電，且藉由高電壓及高電流使金屬線之全部長度帶電。帶電金屬線102與浴槽108中之溶液電化學反應以在金屬線上形成塗層。
在一個實施例中，電接觸器件146為每金屬線提供至少50kW之乾陽極連接。在裝置100之一實例中，電接觸器件可將50kW至60kW提供至單股金屬線。在再一實施例中，器件146為汞開關，其具有當將金屬線自線軸104饋入至線軸106時與金屬線102一起旋轉之輪。汞開關具有旋轉連接器，其中經由分子結合至觸點之一池液態金屬進行電連接，此提供低電阻、穩定連接。隨著汞開關旋轉，流體無磨損且低電阻地維持觸點之間的電連接。汞開關能夠提供使金屬線102帶電所需之高電壓及高電流。根據一個實施例，高電壓為處於或高於125伏特之峰值電壓，且高電流為處於或高於450安培之峰值電流，且可為交流電、不對稱交流電、直流電或脈衝直流電。在替代性實施例中，可使用有刷滑環、金屬線在其上伸展之帶電導引件或其他器件146。
陰極連接件148設置於浴槽108內。若陰極連接件148為定位於浴槽內且與陽極氧化溶液或鹽橋接觸之導電、金屬組件(亦即，板或導管)，則其可為用於浴槽108自身之容器。電接觸器件提供與金屬線之乾式電連接，因為浴槽中之溶液並不足夠傳導性以提供濕陽極連接且電壓降將出現。器件146及陰極連接件148連接至電源供應器150。電源 供應器150可經控制以將交流電提供至陽極及陰極，且可為諸如200kHz至10,000kHz之高頻率；或可提供(例如)在陽極處具有400伏特至500伏特、在陰極處具有40伏特至50伏特之不對稱交流電，及具有0.1毫秒至40毫秒之頻率的方波形圖案。在其他實例中，電源供應器可將直流電或脈衝直流電提供至陽極及陰極。
在一個實例中，至少一個清潔器件154可經定位以與金屬線102互動且清潔該金屬線，隨後金屬線進入浴槽108。清潔器件154可由框110支撐。清潔器件154可為氣刀，其在饋入金屬線通過氣刀時迫使經加壓空氣跨金屬線以移除任何殘渣。清潔器件154亦可為噴霧系統，其在饋入金屬線通過清潔系統時跨金屬線噴霧經加壓流體(諸如，去離子水、蒸餾水、諸如醇溶液之溶劑或類似者)以自裸金屬線之表面移除任何殘渣或其他不良材料(諸如，切割流體等)。在其他實例中，裸金屬線足夠清潔，使得裝置100不需使用清潔器件。
在另一實例中，氣刀156或另一類似器件經定位以在金屬線102退出浴槽108後與其互動。氣刀156可由框110支撐。在饋入金屬線通過氣刀時，氣刀156跨金屬線提供經加壓空氣以在金屬線退出浴槽後移除經塗布金屬線之表面上的任何過多溶液。一收集系統可鄰近氣刀156以收集過多溶液且在再循環過程中將其返回至浴槽108。在其他實例中，基於在經塗布金屬線之表面上之低或可忽略的溶液量，裝置100未使用氣刀。
一或多組導引件158可設置於第一框110或第二框140上以導引金屬線102以沿著第一線軸104與第二線軸106之間的預定路徑行進。導引件158可為輥導引件，包括一或兩個平面導引件或類似者。導引件158可輔助引導金屬線經過清潔器件154及/或氣刀156。導引件158可輔助金屬線自第一線軸104之平穩饋入。導引件158亦可按適當角度將金屬線對第二線軸106呈現，以用於平穩纏繞。
控制器160與電馬達132通信。控制器160可為單一控制器或相互通信之多個控制器。控制器160可連接至隨機存取記憶體或另一資料儲存系統。在一些實施例中，控制器160具有使用者介面。控制器160經組態以針對起動程序、關閉程序及緊急停止程序控制電馬達132、電源供應器150及冷卻系統152。
在一個實施例中，控制器160與第一感測器162及第二感測器164通信。第一感測器162及第二感測器164分別供第一線軸104及第二線軸106使用。第一感測器162及第二感測器164可為用於金屬線追蹤之位置感測器。
控制器160控制電馬達132之速度以控制第二線軸106之速度及金屬線經由裝置之饋入速度。藉由控制金屬線102之饋入速度，控制在浴槽108內的金屬線之滯留時間。在一個實施例中，控制器160控制馬達132速度以維持滯留時間在預定範圍內或維持在預定速度。在一個實例中，滯留時間為大致五至十秒，及/或饋入速度為每分鐘100英呎。隨著第一線軸104上的金屬線之量(及金屬線之捲繞之直徑)減小，線軸必須較快地自旋以提供金屬線經由浴槽之相同饋入速率。同樣地，隨著第二線軸106上的金屬線之量(及金屬線之捲繞之直徑)增大，線軸106必須較慢地自旋以提供金屬線經由浴槽之相同饋入速率。
當操作裝置100時，裸金屬線離開線軸104且在電接觸器件146上行進，且經由乾陽極連接藉由高電流及高電壓而帶電。在一實施例中，金屬線可為鋁或鋁合金金屬線。裸金屬線接著進入浴槽108。在一個實例中，浴槽含有含水電解溶液，其含有錯合氟化物及氟氧化物中之至少一者。在其他實例中，可使用如本文中所揭示之其他溶液。藉由使電流在浴槽中之金屬線與浴槽中之陰極之間穿過，金屬線與浴槽中之前驅體電化學反應，以形成塗層。此反應形成鄰近金屬線的發射可見光之放電(或氧電漿)，及來自水溶液中之水的氫氣。帶電金屬線可與 液體前驅體形成電漿，其中浴槽充當陰極且金屬線充當陽極。塗層形成於裸金屬線上，且塗層可為金屬/非金屬氧化物電陶瓷。塗層具有大於裸金屬線之發射率的發射率。經由金屬線在浴槽內之滯留時間控制塗層之厚度。
可使金屬線102之連續長度帶電，此係因為金屬線由高度傳導性材料製成且指明用於在電纜中使用。因而，亦可使第一線軸104、框110及框110上之各種導引件或器件帶電。金屬線充當浴槽108中之陽極。
經塗布金屬線102之第二線軸可自裝置100移除且用以形成高電壓傳輸或配送電纜。可使經塗布金屬線之多個線軸組合或成束以形成電纜。另外，可將裸金屬線及/或支撐金屬線添加至電纜總成。在一個實例中，裸金屬線及支撐金屬線為電纜中之內部金屬線，且經塗布金屬線形成電纜之外周邊金屬線。可張拉電纜之各種金屬線以提供預定程度之扭轉。電纜可安裝於塔上或電網中用於使用傳輸之高電壓電力，且因而，藉由經塗布金屬線形成的電纜之外塗布表面與環境相互作用以藉由發射輻射(包括紅外線波長中之輻射)來冷卻電纜。
雖然以上描述例示性實施例，但並不意欲此等實施例描述本發明之所有可能形式。相反地，說明書中使用之字詞為描述而非限制之字詞，且應理解，在不脫離本發明之精神及範疇的情況下可進行各種改變。另外，各種實施實施例之特徵可經組合以形成本發明之另外實施例。
100‧‧‧裝置
102‧‧‧金屬線
104‧‧‧第一線軸
106‧‧‧第二線軸
108‧‧‧浴槽
110‧‧‧第一框
112‧‧‧子框
114‧‧‧第一端支撐件
116‧‧‧第二端支撐件
118‧‧‧上部框部件
120‧‧‧腿部
122‧‧‧第一桿
124‧‧‧第二桿
126‧‧‧中央桿
128‧‧‧機械軸
130‧‧‧軸承總成
132‧‧‧電馬達
136‧‧‧驅動軸
140‧‧‧第二框
142‧‧‧導引部件
144‧‧‧第一及第二部件/框部件
146‧‧‧電接觸器件
148‧‧‧陰極連接件
150‧‧‧電源供應器
154‧‧‧清潔器件
156‧‧‧氣刀
158‧‧‧導引件
160‧‧‧控制器
162‧‧‧第一感測器
164‧‧‧第二感測器

Claims (9)

  1. 一種用於連續地電解塗布用於供用作架空傳輸線之高張力電纜之金屬線之裝置，該裝置包含：用於含水電解溶液的浴槽，該含水電解溶液含有用於金屬線上之電陶瓷塗層之前驅體；第一線軸框部件，其經調適以支撐用於將該金屬線提供至該浴槽之第一線軸；第二線軸框部件，其經調適以支撐用於收納來自該浴槽之該金屬線之第二線軸；第一氣刀清潔器件，其能夠在饋入該金屬線通過該氣刀清潔器件時迫使經加壓空氣跨過該金屬線以自該金屬線移除殘渣或溶液；帶電器件，其用於使該金屬線帶電且位於該第一線軸框與該浴槽之間；複數個導引部件，其經定位以自該第一線軸投送該金屬線以與該帶電器件電嚙合，使該金屬線傳遞至該浴槽內，穿過該浴槽且自該浴槽傳遞出，且再纏繞於該第二線軸周圍；至少一個馬達，其經調適以自該第一線軸移動該金屬線，穿過該複數個導引部件，且圍繞該第二線軸再纏繞該金屬線；陰極連接件，其定位於該浴槽中用於接觸該含水電解溶液；及電源，其電連接至該帶電器件及該陰極連接件，該電源能夠經由該帶電器件提供高電壓及高電流至該金屬線且穿過該浴槽中之該金屬線經由該含水電解溶液提供高電壓及高電流至該陰極連接件。
  2. 如請求項1之裝置，其中該帶電器件為每金屬線提供至少50kW之 乾陽極連接。
  3. 如請求項1之裝置，其進一步包含連接至該至少一個馬達且經組態以至少控制該至少一個馬達之控制器。
  4. 如請求項1之裝置，其中該控制器連接至該馬達且經組態以控制發動總成之速度，以用於控制該金屬線之速度以維持該金屬線在該浴槽中之滯留時間。
  5. 如請求項1之裝置，其中在使用期間，該帶電金屬線接觸該含水電解溶液，該高電壓及該高電流自充當陽極之該帶電金屬線傳遞至該陰極連接件，藉此藉由該溶液中之該前驅體圍繞該金屬線形成電漿，從而導致電陶瓷塗層沈積。
  6. 如請求項1之裝置，其中該第一氣刀經定位以在該金屬線進入該浴槽前與該金屬線相互作用且自該金屬線移除殘渣。
  7. 如請求項1之裝置，其中該第一氣刀定位於該浴槽與該第二線軸之間以在該金屬線到達該第二線軸前自該金屬線移除過多液體。
  8. 如請求項1之裝置，其中該第一氣刀經定位以在該金屬線進入該浴槽前與該金屬線相互作用且自該金屬線移除殘渣；且進一步包含定位於該浴槽與該第二線軸之間的第二氣刀以在該金屬線到達該第二線軸前自該金屬線移除過多液體。
  9. 如請求項1之裝置，其中在該含水電解溶液中之該前驅體包含錯合金屬氟化物及金屬氟氧化物中之至少一者。
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