УСТРОЙСТВО И СПОСОБ НАГРЕВА ТОКОПРОВОДЯЩЕЙ ЖИЛЫ Российский патент 2009 года по МПК H01B13/14 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к устройству согласно вводной части п.1 формулы изобретения и, в частности, к устройству для индукционного нагрева токопроводящей жилы после экструзионной головки в процессе изготовления электрических кабелей, имеющих сшиваемый (образующий поперечные химические связи) изоляционный слой, окружающий токопроводящую жилу. Кроме того, настоящее изобретение относится к способу согласно вводной части п. 18 формулы изобретения и, в частности, к способу для индукционного нагрева токопроводящей жилы после экструзионной головки в процессе изготовления электрических кабелей, имеющих изоляционные слои, окружающие токопроводящую жилу.

Уровень техники

Известны различные способы повышения скорости производства электрических кабелей. Скорость производства в значительной мере зависит от того, насколько эффективно изоляционный слой (слои) экструдированного кабеля может быть нагрет до температуры, необходимой для реакции сшивания. Основной ограничивающий фактор нагрева заключается в низком коэффициенте теплопроводности внутри изоляции. Поэтому были использованы различные устройства для ускорения скорости нагрева изоляционного слоя. Эти устройства содержат средства предварительного нагрева для нагрева токопроводящей жилы до температуры, превышающей температуру окружающей среды, перед поступлением в экструзионную головку производственной линии для нагрева изоляционного слоя также и изнутри. Однако этот предварительный нагрев имеет ограничение по причине, например, окисления меди, деформации проводящей ленты и разрушения материала из-за закупоривания влаги. Также использовались источники лучистого нагрева, но максимально допустимая температура внешней поверхности экструдированного кабеля ограничивает использование этих источников лучистого нагрева. Кроме того, используются индукционные средства последующего нагрева для цели этого нагрева после экструзии изоляционного слоя кабеля.

Предшествующий уровень техники

Известные устройства для использования при последующем индукционном нагреве включают в себя индукционный нагрев экструзионного наконечника и матрицы для ускорения сшивания экструдированного изоляционного слоя. Также известен индукционный нагрев токопроводящей жилы кабеля посредством компактного индукционного нагревателя, расположенного после экструзионной головки.

В этих конструкциях предшествующего уровня техники последующий нагрев обеспечивается дополнительным оборудованием в линии экструзии изоляционного слоя кабеля. Поэтому это известное оборудование представляет собой отдельные компактные устройства, которые могут быть добавлены в линию экструзии.

Один из недостатков, связанных с индукционными нагревательными устройствами предшествующего уровня техники, заключается в том, что при изменении продукции дополнительное оборудование, такое как рентгеновский измерительный прибор, должно быть удалено для получения доступа к индукционному нагревательному прибору в целях технического обслуживания, изменения размеров или других технологических потребностей, относящихся к индукционному нагревательному устройству.

Другой недостаток, связанный с предшествующим уровнем техники, заключается в наличии в одной и той же конструкции как катушки индуктивности, так и защитных элементов, направляющих поле (обычно ферритов). Это делает отдельные катушки индуктивности тяжелыми, дорогими и затрудняет их чистку и обслуживание.

Раскрытие изобретения

Таким образом, цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы создать устройство и способ для преодоления вышеупомянутых недостатков. Цели изобретения достигаются посредством устройства согласно отличительной части п. 1 формулы изобретения и, в частности, посредством устройства, которое отличается тем, что содержит первую отдельную часть, имеющую индукционное средство, и вторую отдельную часть, имеющую направляющие средства и размещенную в соединительной коробке, для направления магнитного поля, созданного индукционным средством, для защиты соединительной коробки от нагрева.

Кроме того, цели изобретения достигаются посредством способа согласно отличительной части п. 18 формулы изобретения и, в частности, посредством способа, который отличается этапами, на которых экструдируют изоляционный слой через экструзионную головку на токопроводящую жилу, чтобы изготовить электрический кабель, создают магнитное поле индукционным средством и направляют магнитное поле, созданное при помощи индукционного средства, направляющими средствами, размещенными в соединительной коробке, чтобы защитить внешние части от нагрева.

Таким образом, устройство согласно настоящему изобретению также защищает соединительную коробку и другие внешние по отношению к соединительной коробке части от нагрева. Другие внешние части могут представлять собой любые части снаружи соединительной коробки.

Предпочтительные варианты осуществления изобретения раскрываются в зависимых пунктах формулы изобретения.

Изобретение основано на идее создать устройство и способ для индукционного нагрева токопроводящей жилы электрического кабеля после этапа экструзии, так чтобы обеспечить модульный подход к индукционному нагреву токопроводящей жилы электрического кабеля. Эта простая конструкция для индукционного нагревателя последующего нагрева содержит индукционное средство, предпочтительно катушку индуктивности, установленное по ходу после экструзионной головки, для генерирования магнитного поля, и направляющие средства, предпочтительно ферритовые сердечники, расположенные в соединительной коробке, для предотвращения индукционного нагрева самой соединительной коробки. Следовательно, решение по настоящему изобретению содержит отдельное индукционное средство, установленное вокруг электрического кабеля, и отдельные направляющие средства, установленные в соединительной коробке вокруг индукционного средства. Эта конструкция позволяет легко заменять катушку индуктивности во время остановок производства, когда соединительная коробка открыта.

Преимущество заявленного устройства и способа заключается в модульном подходе к последующему нагреву токопроводящей жилы после экструзии изоляционного слоя, что обеспечивает простую конструкцию с улучшенными эргономическими показателями для нагревателя и более легкое техническое обслуживание нагревателя, равно как и эффективный способ для «последующего» нагрева токопроводящей жилы.

Краткое описание чертежей

Ниже изобретение будет описано более подробно посредством предпочтительных вариантов осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых

фиг.1 схематически показывает один вариант осуществления настоящего изобретения в рабочем состоянии;

фиг.2 показывает вариант осуществления изобретения, приведенный на фиг.1, когда соединительная коробка открыта;

фиг.3 схематически показывает другой вариант осуществления изобретения в рабочем состоянии;

фиг.4 показывает вариант осуществления изобретения, приведенный на фиг.3, когда соединительная коробка открыта;

фиг.5 показывает вариант осуществления изобретения, приведенный на фиг.3, во время соединения токопроводящей жилы.

Подробное описание изобретения

Фиг.1 представляет собой схематический вид одного варианта осуществления настоящего изобретения при закрытой соединительной коробке, как во время производства. На фиг.1 показана экструзионная головка (1) производственной линии для электрического кабеля (8), содержащего токопроводящую жилу и от одного до трех слоев, включая изоляционный слой, окружающих токопроводящую жилу. При производстве электрических кабелей производится экструдирование слоев на токопроводящую жилу, которая может быть медной, алюминиевой или из любого другого металла, подходящего для этой цели. После экструдирования эти слои должны быть сшиты для того, чтобы обеспечить требуемые свойства для упомянутого изоляционного слоя. Для реакции сшивания слои должны быть нагреты до заданной температуры. В настоящем изобретении нагрев слоев выполняется, по меньшей мере частично, посредством индукционного нагрева токопроводящей жилы.

Как показано на фиг.1, устройство по настоящему изобретению содержит катушку (5) индуктивности в качестве индукционного средства для генерирования магнитного поля. Катушка (5) индуктивности установлена на экструзионной головке (1) производственной линии позади экструзионной головки (1). Установка катушки (5) индуктивности на экструзионную головку (1) выполняется при помощи опоры, которая в этом варианте осуществления изобретения представляет собой фланец (2), так что катушка (5) индуктивности установлена на фланец (2), а фланец (2) присоединен к экструзионной головке (1). Эта опора может также иметь любую подходящую конструкцию для поддержания катушки (5) индуктивности. Фланец (2) дополнительно снабжен электрическими соединениями (7) для приведения в действие индукционного средства, в данном случае катушки (5) индуктивности. Вместо катушки (5) индуктивности для нагрева токопроводящей жилы электрического кабеля (8) может также быть использовано и другое индукционное средство. Также возможно присоединение катушки индуктивности напрямую к экструзионной головке, и в этом случае электрические соединения (7) также могут быть присоединены напрямую к катушке (5) индуктивности.

Катушка (5) индуктивности расположена так, что она окружает электрический кабель (8) на выходе кабеля (8) из экструзионной головки (1). Поэтому магнитное поле, созданное катушкой (5) индуктивности, индуцирует ток рассеяния в токопроводящей жиле электрического кабеля (8) для нагрева этой токопроводящей жилы. Нагретая токопроводящая жила, в свою очередь, нагревает изоляционный слой до температуры, необходимой для реакции сшивания.

Индукционное средство, катушка (5) индуктивности, образует первую отдельную часть устройства для нагрева токопроводящей жилы. Первая отдельная часть может, как это было описано выше, также содержать опору, фланец (2), для поддержания индукционного средства и для установки индукционного средства на экструзионную головку (1) и электрические соединения (7) для приведения в действие индукционного средства.

Настоящее устройство для нагрева токопроводящей жилы содержит также вторую отдельную часть. Эта вторая отдельная часть содержит направляющие средства, размещенные в соединительной коробке (3), для направления магнитного поля, созданного индукционным средством, чтобы предотвратить нагрев самой соединительной коробки (3). В этом конкретном варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 1, направляющие средства представляют собой ферритовые сердечники (4), расположенные в соединительной коробке (3) вокруг индукционного средства, но для достижения той же цели могут быть использованы любые другие подходящие направляющие средства. Ферритовые сердечники (4) или другие направляющие средства могут быть размещены разнообразными способами, чтобы обеспечить функцию направления магнитного поля к токопроводящей жиле.

В настоящем изобретении ферритовые сердечники (4) установлены в соединительной коробке (3) производственной линии. Соединительная коробка (3) расположена поверх катушки (5) индуктивности таким образом, что окружает катушку (5) индуктивности. Как показано на фиг. 1, в этом варианте осуществления изобретения соединительная коробка (3) присоединяется разъемным образом к фланцу (2), но когда фланец (2) или любая другая опора катушки (5) индуктивности отсутствует, возможно ее присоединение напрямую к экструзионной головке (1). Предпочтительно, чтобы ферритовые сердечники (4) были интегрированы с внутренними поверхностями соединительной коробки (3). Для установки или интегрирования ферритовых сердечников (4) в соединительную коробку (3) могут быть использованы разнообразные технологии и средства. Цель использования ферритовых сердечников (3) заключается в том, чтобы избежать индукционного нагрева других частей производственной линии, таких как соединительная коробка (3) или стальная труба, заключающая в себя электрический кабель (8).

Полное устройство индукционного нагрева состоит из двух вышеупомянутых отдельных частей, расположенных за экструзионной головкой по ходу производственной линии, и способно функционировать, когда соединительная коробка (3) присоединена к экструзионной головке (1). В случае, показанном на фиг.1, первая отдельная часть присоединена к экструзионной головке (1) и содержит опорный фланец (2) с индукционной катушкой (5) в качестве индукционного средства, окружающего электрический кабель (8), и электрические соединения (7) для приведения в действие индукционного средства (5), а вторая отдельная часть содержит ферритовые сердечники (4) в качестве направляющих средств, размещенных в соединительной коробке (3) и окружающих индукционную катушку (5), для направления магнитного поля, созданного катушкой (5) индуктивности. В этом случае катушка (5) индуктивности, установленная на фланце (2), проходит внутри соединительной коробки (3) по направлению электрического кабеля (8), окружая кабель (8), а ферритовые сердечники (4), размещенные в соединительной коробке (3), окружают катушку (5) индуктивности.

В этом изобретении две отдельные части устройства индукционного нагрева размещены внутри соединительной коробки (3), что делает возможным легко заменять индукционное средство, катушку индуктивности, поскольку соединительная коробка может быть открыта. Следовательно, для разборки экструзионной головки и/или нагревателя последующего нагрева более нет необходимости удалять дополнительные компоненты оборудования, такие как рентгеновские приборы, с производственной линии.

Фиг.2 показывает вариант осуществления изобретения, приведенный на фиг. 1, когда соединительная коробка открыта для замены катушки индуктивности после того, как производственная линия остановлена. В этом случае рентгеновский прибор (6) предусмотрен в соединительной коробке (3) между соответствующими концами соединительной коробки (3), как это показано на фиг. 2. Когда соединительная коробка (3) открыта, она отодвинута от экструзионной головки (1), так что обнажена катушка (5) индуктивности. В таком случае можно осуществить замену катушки (5) индуктивности или разобрать экструзионную головку (1) для ее технического обслуживания, не удаляя рентгеновский прибор (6). Таким образом также может быть выполнено соединение токопроводящей жилы без удаления рентгеновского прибора (6) или катушки (5) индуктивности.

Упомянутый рентгеновский измерительный прибор (6) может быть предусмотрен как часть соединительной коробки (3) или как добавочная часть соединительной коробки (3), как это показано на фиг.1. Также вместо рентгеновского измерительного прибора (6) как часть соединительной коробки (3) или как добавочная часть соединительной коробки (3) может быть предусмотрен любой другой дополнительный прибор.

Фиг.3, 4 и 5 показывают другой вариант осуществления настоящего изобретения. В этом варианте осуществления изобретения рентгеновский измерительный прибор (6) расположен непосредственно после экструзионной головки (1), а катушка (5) индуктивности расположена после рентгеновского прибора (6), как это показано на фиг. 3. Направляющие средства, ферритовые сердечники (5), размещены в соединительной коробке (3), как и в варианте осуществления изобретения, приведенном на фиг.1 и 2. Рентгеновский прибор (6) присоединен разъемным образом к стороне экструзионной головки (1), находящейся ниже по ходу производственной линии, а катушка (5) индуктивности присоединена к рентгеновскому прибору (6) с использованием фланца (2) или некоторого другого подходящего средства. Фланец (2) снабжен электрическими соединениями (7). Катушка (5) индуктивности окружает кабель (8) для нагрева его жилы, а соединительная коробка (3) расположена вокруг катушки (5) индуктивности, когда соединительная коробка (3) закрыта. При таком устройстве рентгеновский прибор может измерять размеры кабеля (8) сразу после экструзионной головки (1), и, например, вибрации не оказывают влияния на его показания.

Этот вариант осуществления изобретения, приведенный на фиг.3, содержит также средства (9) опоры для опоры рентгеновского прибора (6) вместе с катушкой (5) индуктивности. На этой фиг.3 узел нагревателя последующего нагрева показан в рабочем состоянии. Эти средства (9) опоры выполнены таким образом, что рентгеновский прибор (6) и катушка (5) индуктивности могут быть перемещены вдоль средств (9) опоры ниже по ходу производственной линии от экструзионной головки (1). В предпочтительном варианте осуществления изобретения эти средства (9) опоры представляют собой направляющие стержни для направления рентгеновского прибора и катушки (5) индуктивности, когда соединительная коробка (3) открыта. Эти средства (9) опоры могут дополнительно содержать стопор (10) для ограничения перемещения рентгеновского прибора (6) вдоль средства (9) опоры. Таким образом, рентгеновский прибор (6) может быть перемещен вдоль средств (9) опоры на заданное расстояние, определяемое стопором. Стопор (10) может представлять собой любое средство для ограничения перемещения рентгеновского прибора (6). Средства (9) опоры также могут быть выполнены без какого бы то ни было стопора (10).

Фиг.4 показывает вариант осуществления изобретения, приведенный на фиг. 3, во время замены катушки индуктивности и/или во время разборки экструзионной головки. В этой ситуации рентгеновский прибор (6) перемещают по ходу линии вниз от экструзионной головки (1) на расстояние, определяемое стопором (10), и соединительную коробку (3) полностью или по меньшей мере частично открывают. Таким образом, рентгеновский прибор (6) отсоединяют от экструзионной головки (1), и экструзионную головку (1) можно разобрать, и одновременно можно заменить катушку (5) индуктивности, отсоединив ее от рентгеновского прибора (6).

Фиг.5 показывает вариант осуществления изобретения, приведенный на фиг.3, во время соединения токопроводящей жилы и/или во время разборки экструзионной головки. В этой ситуации рентгеновский прибор (6) отсоединен от экструзионной головки (1) и соединительная коробка (3) открыта. Рентгеновский прибор (6) и катушка (5) индуктивности могут быть перемещены вдоль средств (9) опоры вместе с соединительной коробкой (3), когда соединительная коробка (3) открыта. Когда соединительная коробка (3) открыта и рентгеновский прибор (6) перемещен вместе с катушкой (5) индуктивности позади экструзионной головки (1), может быть осуществлен доступ к кабелю (8) для выполнения соединения (12), или может быть разобрана экструзионная головка (1), что и показано на фиг.5.

Модульный принцип устройства по настоящему изобретению для нагрева токопроводящей жилы ниже экструзионной головки по ходу линии производства построен таким образом, что индукционное средство для генерирования магнитного поля и направляющие средства для направления магнитного поля образуют две отдельные части нагревателя последующего нагрева. Вышеприведенная конструкция позволяет использовать соединительную коробку для нагрева токопроводящей жилы ниже экструзионной головки по ходу производственной линии. В этом случае катушка индуктивности и ферритовые сердечники не образуют нераздельную часть, так что дается больше свободы для технического обслуживания и изменений нагревателя последующего нагрева.

Настоящее изобретение относится также к способу нагрева токопроводящей жилы ниже экструзионной головки (1) по ходу производственной линии электрических кабелей. В этом способе, для производства электрического кабеля на токопроводящую жилу в экструзионной головке экструдируется один изоляционный слой или несколько слоев вместе. После этапа экструзии изоляционный слой необходимо нагреть до заданной температуры для того, чтобы в изоляционном слое произошла реакции сшивания. Этот нагрев выполняется, по меньшей мере частично, посредством создания магнитного поля индукционным средством, установленным ниже экструзионной головки. В предпочтительном варианте осуществления изобретения магнитное поле создается катушкой индуктивности, расположенной вокруг электрического кабеля. Индукционные средства приводятся в действие посредством электрических соединений, таким образом что индукционные средства индуцируют ток рассеяния в токопроводящей жиле. Этот ток нагревает токопроводящую жилу.

Кроме того, магнитное поле, созданное при помощи индукционного средства, направляется направляющими средствами, размещенными в соединительной коробке, для предотвращения нагрева самой соединительной коробки. В предпочтительном варианте осуществления изобретения в качестве направляющих средств используются ферритовые сердечники для того, чтобы направлять магнитное поле и избежать индукционного нагрева других частей производственной линии. Способ упрощает последующий нагрев токопроводящей жилы электрического кабеля, так что обеспечивает более эффективное сшивание изоляционного слоя и более эффективное производство электрического кабеля.

Характеристики произведенного кабеля (8) могут быть измерены рентгеновским прибором (6), расположенным позади индукционного средства (5), в соединительной коробке (3). В качестве альтернативы характеристики кабеля (8) могут быть измерены рентгеновским прибором (6), расположенным перед индукционным средством (5) и присоединенным к экструзионной головке (1).

Специалисту в данной области техники будет очевидно, что по мере развития технологии идея изобретения может быть реализована разнообразными способами. Изобретение и варианты его осуществления не ограничены примерами, описанными выше, но могут варьироваться в пределах объема формулы изобретения.

Устройство для индукционного нагрева токопроводящей жилы после экструзионной головки в процессе изготовления электрических кабелей (8), содержащих изоляционный слой на токопроводящей жиле, которое содержит индукционное средство (5) для создания магнитного поля, причем устройство содержит первую отдельную часть, включающую индукционное средство (5), и вторую отдельную часть, включающую направляющие средства (4) и размещенную в соединительной коробке (3), для направления магнитного поля, созданного индукционным средством (5), и защиты соединительной коробки от нагрева. Изобретение позволяет расширить технологические потребности устройства. 16 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Устройство для индукционного нагрева токопроводящей жилы после экструзионной головки в процессе изготовления электрических кабелей (8), содержащих изоляционный слой на токопроводящей жиле, характеризующееся тем, что содержит индукционное средство (5) для создания магнитного поля и направляющие средства (4) для направления магнитного поля, причем устройство содержит первую отдельную часть, включающую индукционное средство (5), и вторую отдельную часть, включающую направляющие средства (4) и размещенную в соединительной коробке (3), для направления магнитного поля, созданного индукционным средством (5), и защиты соединительной коробки от нагрева.

2. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что индукционное средство (5) представляет собой катушку (5) индуктивности, расположенную вокруг электрического кабеля (8).

3. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что первая отдельная часть дополнительно содержит опору (2) для поддержания индукционного средства (5).

4. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что первая отдельная часть дополнительно содержит электрические соединения (7) для приведения в действие индукционного средства (5).

5. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что направляющие средства (4) представляют собой ферритовые сердечники, размещенные в соединительной коробке (3) и окружающие индукционное средство (5), для направления магнитного поля, созданного индукционным средством (5), для защиты соединительной коробки от нагрева.

6. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что опора (2) представляет собой фланец, присоединенный к экструзионной головке (1).

7. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что первая отдельная часть присоединена к экструзионной головке (1) и содержит поддерживающий фланец (2) с индукционной катушкой в качестве индукционного средства (5), окружающего электрический кабель (8), и электрические соединения (7) для приведения в действие индукционного средства (5), при этом вторая отдельная часть содержит ферритовые сердечники в качестве направляющих средств (4), окружающих индукционную катушку и размещенных в соединительной коробке, для направления магнитного поля, созданного индукционным средством (5), для защиты соединительной коробки от нагрева.

8. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что рентгеновский измерительный прибор (6) является частью соединительной коробки (3).

9. Устройство по п.8, характеризующееся тем, что рентгеновский измерительный прибор (6) расположен позади индукционного средства (5).

10. Устройство по п.8, характеризующееся тем, что рентгеновский измерительный прибор (6) расположен между соответствующими концами соединительной коробки (3).

11.Устройство по п.1, характеризующееся тем, что рентгеновский измерительный прибор (6) расположен впереди индукционного средства (5).

12. Устройство по п.11, характеризующееся тем, что рентгеновский измерительный прибор (6) съемным образом присоединен к экструзионной головке (1).

13. Устройство по п.11, характеризующееся тем, что опора (2) представляет собой фланец, присоединенный к задней стороне рентгеновского прибора (6).

14. Устройство по п.10, характеризующееся тем, что устройство дополнительно содержит средство (9) опоры для перемещения от экструзионной головки (1) и поддержки рентгеновского прибора (6) и индукционного средства (5), когда соединительная коробка (3) открыта.

15. Устройство по п.14, характеризующееся тем, что средство (9) опоры содержит стопор (10) для ограничения перемещения рентгеновского прибора (6) и индукционного средства (5), когда соединительная коробка (3) открыта.

16. Устройство по п.14 или 15, характеризующееся тем, что средства (9) опоры представляют собой направляющие стержни.

17. Устройство по п.4, характеризующееся тем, что соединения (7) выполнены на опоре (2).