КЛАПАННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗОЛЯТОРА ВЫСОКОВОЛЬТНОГО КАБЕЛЯ Российский патент 2015 года по МПК B29C67/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится в целом к области изготовления высоковольтных кабелей. Более конкретно, настоящее изобретение относится к клапанному устройству, в частности, выполненному с возможностью использованиия в питающих устройствах для дозирования продуктов, таких как, например, гранулы полимерной смеси, к экструзионному оборудованию, выполняющему изоляцию высоковольтных кабелей.

Предпосылки создания изобретения

Изготовление кабелей, и, в частности, изготовление высоковольтных кабелей - таких как, например, высоковольтные распределительные кабели, работающие под напряжениями в диапазоне от 20 до 500 кВ - обычно требует, чтобы центральный проводник кабеля был полностью покрыт покрытием из гомогенного изоляционного материала, называемого далее кабельным изолятором, выполненного с возможностью обеспечивать электрическую изоляцию центрального проводника и предотвращать любые возможные электрические разряды в окружающую среду.

Как известно в данной области техники, во время изготовления высоковольтного кабеля, этап покрытия центрального проводника кабельным изолятором достигается посредством процесса экструзии полимерных смесей, по существу, включающих в себя исходные термопластичные материалы в форме шариков (в целом известных как "гранулы"), причем этот процесс экструзии позволяет создавать покрытие, по существу, с постоянным и заданным профилем поперечного сечения, с помощью оборудования, называемого экструдером. В частности, гранулы термопластичного материала, которые предназначены для подачи в экструдер, загружаются в контейнер (обычно октабин, - то есть контейнер в форме призмы, имеющий восьмиугольное основание), хранятся и транспортируются в нем; для питания экструдера октабин помещается над бункером загрузки экструдера, который соединяет октабин и экструдер, и через который гранулы термопластичного материала вынуждены течь под действием силы тяжести. Когда гранулы входят в экструдер и приходят во фрикционное соприкосновение с вращающимся шнеком экструдера (обычно вращающимся со скоростью до 120 об/мин), гранулы термопластичного материала нагреваются (например, до температур 200°C-275°C) и плавятся, и затем расплавленный полимер проталкивается через матрицу экструдера, имеющую требуемое поперечное сечение, и наконец должным образом охлаждается.

Как известно специалистам в данной области техники, очень важно, чтобы кабельный изолятор был, насколько это возможно, свободен от загрязняющих веществ, чтобы обладать возможностью обеспечения эффективной изоляции высоковольтного кабеля. Фактически, наличие загрязняющих веществ в кабельном изоляторе вызывает дефекты, которые могут привести, на протяжении очень коротких периодов использования, к резкому увеличению местных электрических полей, действующих на него в ответ на приложенные перепады высокого напряжения; такое условие обычно ускоряет старение кабельного изолятора и уменьшает его силу сопротивления пробою изоляции, таким образом, делая высоковольтные кабели ненадежными. В этих целях, исходный материал, используемый для образования кабельного изолятора, то есть гранулы термопластичного материала, подаваемые в экструдер, должен иметь очень высокую степень "чистоты". Когда октабин расположен над бункером загрузки экструдера, риск того, что частицы загрязняющих веществ или инородные тела непреднамеренно попадут в загрузочный бункер, относительно низок, поскольку октабин по существу накрывает бункер загрузки экструдера, тогда как такой риск становится значительным, когда октабин расположен на удалении от бункера загрузки экструдера, и последний оставлен ненакрытым; это в действительности происходит относительно часто, когда, например, октабин должен быть удален, так как он, например, пуст, и заменен новым октабином.

Следовательно, несмотря на то, что описанный выше способ, используемый для подачи или выпуска гранул термопластичного материала из октабина в экструдер во время изготовления кабельного изолятора, широко используется благодаря его простоте, тот факт, что возможно эффективно предотвращать попадание загрязняющих частиц, идущих из окружающей среды, в экструдер, когда октабин не находится над бункером загрузки экструдера, делает кабельный изолятор (и, следовательно, весь кабель) очень нестабильным с точки зрения электрической и механической эффективности, таким образом, приводя к уменьшению надежности и срока службы кабеля.

Некоторые ручные способы могли бы быть, в принципе, применены для предотвращения ввода загрязняющих частиц в бункер загрузки экструдера; например, возможно было бы предусмотреть крышку для бункера загрузки экструдера, которая помещается вручную на него для закрывания его входа, когда октабина нет на месте, и вручную удаляется после расположения октабина, чтобы позволить гранулам термопластичного материала падать в загрузочный бункер. Тем не менее, такое решение не является очень эффективным, поскольку оно вовлекает дополнительную ручную операцию, осуществляемую персоналом во время процесса изготовления кабеля, таким образом, являясь обременительной для оператора, который должен быть очень осторожен во время выполнения операций помещения и удаления. Кроме того, ручное помещение и удаление крышки является операцией, вызывающей тенденцию возникновения брака, являющегося неминуемым следствием ошибок человека, который может ухудшить весь процесс изготовления кабельного изолятора, таким образом, приводя к затратам времени и/или экономическим потерям. Наконец ручное помещение и удаление крышки может привести к травмам оператора.

Например, в WO2009076375A1 описана дозирующая система для гранулированных материалов, в частности, сельскохозяйственных продуктов, обладающая возможностью дозирования множества продуктов в разные резервуары через вращающуюся структуру. Вращающаяся структура, описанная в таких документах, несмотря на то, что она действует как вращающийся клапан для выборочного распределения гранулированных материалов в соответствующие резервуары, не исключает возможной подачи нежелательных загрязняющих частиц или материалов в резервуары. В частности, если нежелательные материалы достигают дозатора, последний продолжает подавать загрязненные гранулированные материалы без какого либо механизма остановки подачи. Кроме того, конфигурация дозатора позволяет переключать материал в разных резервуарах, но не позволяет выпускать отходы наружу; фактически, поскольку не предусмотрено никакое выпускное средство, которое могло бы выбрасывать загрязненный гранулированный материал, такая конфигурация диспенсера не выполнена с возможностью быть использованной для цели настоящего изобретения, то есть, для питания бункера загрузки экструдера (и, следовательно, экструдера) во время изготовления высоковольтного кабеля.

В US2003/159658 описан механизм выпускания продукта для бункера, имеющего задвижку или клапан, расположенную с возможностью скольжения так, что в одном положении она закрывает неподвижное выпускное отверстие бункера, посредством этого преграждая поток продукта, и в одном или более других положениях она по меньшей мере частично открыта относительно выпускного отверстия так, что упомянутый продукт может течь через неподвижное отверстие и, посредством этого, выпускаться из бункера. Иначе говоря, с механизмом, описанном в этом документе, никакой продукт не может течь, когда клапан находится в закрытом положении, но когда пластина удалена от неподвижных отверстий, продукт может течь.

Следовательно, клапан, описанный в таком документе, несмотря на то, что он регулирует поток продукта, не может предотвращать какое либо загрязнение продукта загрязняющими частицами, неминуемо идущими из внешней среды, то есть, недостаток подачи отходов в бункер остается. Кроме того, никакие боковые выпускные проходы не предусмотрены для механизма выпуска продукта, чтобы переключать поток нежелательного материала наружу.

Краткое изложение сущности изобретения

Ввиду предшествующего, заявитель разработал решение, подходящее для обеспечения того, что по существу никакие загрязняющие вещества не примешаются к исходному материалу, предназначенному для экструзии, для образования кабельного изолятора, особенно в случае высоковольтного кабеля.

Заявитель обнаружил, что посредством присоединения к бункеру загрузки экструдера клапанного устройства, приводимого в действие для выборочного открывания и закрывания потока в загрузочный бункер материала, возможно положительно предотвратить какое либо смешивание гранул исходного материала и какого либо загрязняющего вещества, особенно когда контейнер не расположен над бункером загрузки экструдера.

Решение согласно настоящему изобретению относится к клапанному устройству, подходящему для использования в питающем устройстве, выпускающем исходный материал в оборудование обработки исходного материала для изготовления высоковольтного кабеля, включающем в себя тело клапана, которое содержит первый клапанный элемент, имеющий форму конуса и включающий в себя по меньшей мере одно отверстие, простирающееся между вершиной первого клапанного элемента и соответствующей частью основания первого клапанного элемента, и второй клапанный элемент, включающий в себя по меньшей мере один накрывающий элемент; причем один из упомянутых первого клапанного элемента и второго клапанного элемента выполнен с возможностью вращения относительно другого клапанного элемента между первым рабочим положением, в котором указанный по меньшей мере один накрывающий элемент не накрывает указанное по меньшей мере одно отверстие, посредством этого позволяя исходному материалу течь через клапанное устройство, и вторым рабочим положением, в котором указанный по меньшей мере один накрывающий элемент накрывает указанное по меньшей мере одно отверстие, посредством этого предотвращая течение исходного материала через клапанное устройство.

Предпочтительно, второй клапанный элемент выполнен с возможностью вращения относительно первого клапанного элемента вокруг вертикальной оси вращения, по существу, соответствующей оси симметрии клапанного устройства.

Предпочтительно, по меньшей мере одна стенка первого клапанного элемента, не открытая посредством указанного по меньшей мере одного отверстия, образует соответствующую выпускную скользящую стенку; например, выпускная скользящая стенка может быть использована для проведения загрязняющих веществ наружу тела клапана во втором рабочем положении второго клапанного элемента.

Опционально, тело клапана включает в себя наружный кожух тела клапана для окружения в поперечном направлении первого и второго клапанных элементов. Упомянутый наружный кожух тела клапана включает в себя по меньшей мере одно выпускное окно. Каждое выпускное окно может быть должным образом присоединено к соответствующей выпускной скользящей стенке для выпуска загрязняющих веществ из выпускной скользящей стенки наружу тела клапана клапанного устройства.

Накрывающий элемент второго клапанного элемента предпочтительно представляет собой клиновой элемент. Таким образом, клиновой элемент может быть, в частности, выполнен с возможностью заставлять, во втором рабочем положении второго клапанного элемента, загрязняющие вещества, падающие на него, скользить к выпускным скользящим стенкам (и, следовательно, наружу тела клапана через выпускные окна) и с возможностью накрывать, в первом рабочем положении второго клапанного элемента, соответствующее одно из указанного по меньшей мере одного выпускного окна наружного кожуха тела клапана.

Предпочтительно, наружный кожух тела клапана имеет по существу цилиндрическую форму. Преимущественно, наружный кожух тела клапана содержит верхний фланец и нижний фланец; причем нижний фланец выполнен с возможностью принятия на него загрязняющих веществ из указанного по меньшей мере одного выпускного окна.

Клапанное устройство предпочтительно включает в себя полую цилиндрическую крышку для охватывания по меньшей мере нижнего фланца для того, чтобы предотвратить распространение в окружающую среду загрязняющих веществ, выходящих из указанного по меньшей мере выпускного окна или осажденных вдоль нижнего фланца. Упомянутая крышка предпочтительно выполнена с возможностью вертикального перемещения из положения покоя, опирающегося на нижний фланец, в вертикально поднятое положение. Вертикально поднятое положение обеспечивает доступ к нижнему фланцу для операции его очистки.

Клапанное устройство предпочтительно включает в себя соединительную трубу. Труба выполнена с возможностью соединения между контейнером, выпускающим исходный материал, и верхним фланцем наружного кожуха тела клапана. Таким образом, упомянутая соединительная труба может обеспечивать операцию выпуска исходного материала посредством контейнера без существенных потерь исходного материала.

В предпочтительном варианте осуществления, клапанное устройство включает в себя зубчатое колесо, присоединенное ко второму клапанному элементу для вызывания его вращения. Зубчатое колесо предпочтительно приводится во вращение подходящим двигательным устройством. Двигательное устройство включает в себя шестерню, зацепленную с зубчатым колесом.

Другой аспект настоящего изобретения относится к питающему устройству для выпуска исходного материала в оборудование обработки исходного материала для процесса изготовления высоковольтного кабеля, содержащему загрузочный бункер для подачи исходного материала, идущего из контейнера исходного материала, в оборудование обработки исходного материала и по меньшей мере одно упомянутое клапанное устройство.

Еще один аспект настоящего изобретения относится к экструзионному устройству, включающему в себя экструдер для экструзии исходного материала вокруг сердцевины высоковольтного кабеля и питающее экструдер устройство для подачи экструдируемого исходного материала из контейнера исходного материала в экструдер через бункер загрузки экструдера, причем экструзионное устройство дополнительно содержит по меньшей мере одно из упомянутых клапанных устройств.

Благодаря настоящему изобретению, возможно обеспечить улучшенное дозирующее или питающее устройство для эффективной подачи исходных материалов (таких как гранулы термопластичного материала для изготовления высоковольтного кабеля), имеющих высокую чистоту, то есть, исходных материалов, которые по существу свободны от загрязняющих веществ, таких как, например, отходы, идущие из окружающей среды. Следовательно, высокая чистота исходного материала, который подается в экструдер, делает кабельный изолятор (и, следовательно, весь высоковольтный кабель) очень стабильным с точки зрения электрической и механической эффективности, таким образом, приводя к улучшению надежности и срока службы самого по себе высоковольтного кабеля. Кроме того, такое решение оказывается очень эффективным, поскольку оно не требует какой либо обременительной и аккуратной дополнительной операции, осуществляемой вручную оператором во время процесса изготовления кабеля, таким образом, приводя к высокой эффективности и точности открывания и закрывания клапанного устройства и к значительной экономии времени и/или финансовых затрат, что непосредственно преобразуется в улучшение эффективности всего процесса изготовления высоковольтного кабеля.

Краткое описание чертежей

Эти и другие признаки и преимущества настоящего изобретения будут понятны из последующего описания некоторых иллюстративных и неограничивающих вариантов его осуществления; для его лучшего понимания последующее описание должно быть прочтено со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

На Фиг. 1 схематично показан экструдер с устройством питания экструдера согласно принципам настоящего изобретения;

На Фиг. 2A и 2B показано на виде в перспективе клапанное устройство питающего устройства на Фиг. 1, согласно варианту осуществления настоящего изобретения, причем клапанное устройство изображено в двух соответствующих рабочих конфигурациях (открытое на Фиг. 2A и закрытое на Фиг. 2B);

На Фиг. 3 показано на виде в поперечном разрезе по оси III-III на Фиг. 2A клапанное устройство согласно варианту осуществления настоящего изобретения, и

На Фиг. 4A и 4B схематично показан вид сверху клапанного устройства на Фиг. 2A и 2B, соответственно, в открытой и закрытой рабочих конфигурациях.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения

Обращаясь к чертежам и, в частности, к Фиг. 1, на последней схематично показано экструзионное устройство согласно варианту осуществления настоящего изобретения, специально разработанное для образования кабельного изолятора, в частности, для высоковольтного кабеля.

Экструзионное устройство содержит устройство 100 питания экструдера для подачи исходных материалов, предназначенных для экструзии, в экструдер 105; более конкретно, в рассматриваемом варианте, питающее устройство 100 подходит для дозировки гранул термопластичного материала в экструдер 105, который, посредством экструзии, позволяет покрывать центральный проводник (сердцевину кабеля) высоковольтного кабеля (не показанную на чертежах) изолирующим покрытием, действующим как кабельный изолятор высоковольтного кабеля.

Экструдер 105 является оборудованием, хорошо известным и широко используемым в данной области техники, и по этой причине он лишь схематично изображен на чертеже. Естественно, гранулы термопластичного материала, будучи поданными в экструдер 105, приходят в фрикционное соприкосновение вращающимся шнеком экструдера, они нагреваются до температуры плавления и в последствии плавятся, и расплавленный пластиковый материал проталкивается через экструзионную матрицу, имеющую форму согласно желаемому поперечному сечению, и после этого наносится на сердцевину высоковольтного кабеля, чтобы полностью покрывать его; наконец, изолирующее покрытие соответствующим образом охлаждается.

Питающее устройство 100 для подачи гранул термопластичного материала в экструдер 105 выполнено с возможностью принятия гранул из контейнера гранул, обычно октабина - то есть, ящика в форме призмы, имеющего восьмиугольное основание - 110, в котором гранулы содержатся для транспортировки и хранения. Октабин 110 расположен с возможностью удаления в питающем устройстве 100 над имеющим, например, форму воронки бункером 115 загрузки экструдера, который является частью питающего устройства 100 и который имеет выход, сообщающийся с экструдером 105; в общем, бункер 115 загрузки экструдера, который для простоты схематично изображен на чертеже, является компонентом, используемым для питания экструдера 105 требуемым исходным материалом (в конкретном рассматриваемом здесь случае - гранулами термопластичного материала). В частности, бункер 115 загрузки экструдера соединяет октабин 110 и экструдер 105 таким образом, что когда гранулы термопластичного материала, предназначенные для экструзии, вынужденно текут под действием силы тяжести в бункер 115 загрузки экструдера из октабина 110, расположенного на нем, форма воронки бункера 115 загрузки экструдера обеспечивает подачу гранул в экструдер 105 посредством маршрутизации или направления их таким образом, чтобы предотвратить просыпание и потери исходного материала и, следовательно, исключить растрату гранул.

Согласно настоящему изобретению, питающее устройство 100 содержит клапанное устройство 120, расположенное между бункером 115 загрузки экструдера и октабином 110 и вертикально совмещенное с ними.

Клапанное устройство 120 может предотвращать попадание грязи, отходов, или, в более общем смысле, загрязняющих веществ, в бункер 115 загрузки экструдера, и таким образом, в экструдер 105 - обстоятельство, которое должно быть исключено, так как оно может ухудшить эффективную изоляцию, обеспеченную посредством кабельного изолятора проводящей сердцевине кабеля высоковольтного кабеля. В этом отношении, следует заметить, что такое нежелательное обстоятельство может часто случаться в известном питающем устройстве (в котором клапанное устройство не предусмотрено), когда октабин 110 находится в положении, удаленном от бункера 115 загрузки экструдера (то есть, не над ним); это относительно часто повторяющаяся ситуация, которая может происходить, например, когда октабин 110 опустошается и должен быть заменен новым полным октабином для продолжения процесса изготовления кабеля. В таком состоянии, если вход загрузочного бункера остается свободным и не накрытым, загрязняющие вещества, идущие из окружающей среды, могут легко падать в бункер 115 загрузки экструдера, и, следовательно, течь в экструдер 105, посредством этого вызывая дефекты в изолирующем покрытии, что обычно приводит к значительной потере качества и изолирующих свойств кабельного изолятора.

Таким же образом, клапанное устройство 120 также может предотвращать попадание нежелательного исходного материала в экструдер 105, как, например, в случае, когда экструдер 105 больше не нуждается в подаче исходного материала через бункер 115 загрузки экструдера, но некоторое количество исходного материала выходит из октабина 110.

Клапанное устройство 120 имеет такую конструкцию, чтобы осуществлять по существу две разные рабочие конфигурации, и, в частности, открытую конфигурацию, позволяющую гранулам термопластичного материала, выпущенным из октабина 110, входить в бункер 115 загрузки экструдера из его входа (и, следовательно, течь в экструдер 105), и закрытую конфигурацию, которая, естественно, закрывает вход загрузочного бункера; преимущественно, как будет лучше описано далее, закрытая конфигурация клапанного устройства 120 может отклонять и отводить загрязняющие вещества (грязные частицы и/или нежелательный исходный материал), направляющиеся к нему (то есть, направляющиеся возможно к бункеру 115 загрузки экструдера и к экструдеру 105) от входа бункера 115 загрузки экструдера, и, таким образом, она положительно предотвращает попадание каких либо загрязняющих веществ в экструдер 105 даже после того, как клапанное устройство 120 было снова приведено в открытую конфигурацию.

Как схематично показано на чертежах, соединительная труба 125 может быть удобно установлена сверху клапанного устройства 120 для соединения октабина 110 и клапанного устройства 120. В частности, когда октабин 110 выпускает гранулы термопластичного материала, труба 125 позволяет содержать последние внутри трубы 125 и лучше направлять их к клапанному устройству 120, посредством этого исключая потери гранул.

Более подробный вид клапанного устройства 120 согласно варианту осуществления настоящего изобретения показан на виде в перспективе на Фиг. 2A, на которой изображено клапанное устройство 120 в его открытой конфигурации, и на Фиг. 2B, на которой изображено клапанное устройство 120 в его закрытой конфигурации; как видно на этих чертежах, клапанное устройство 120 (изображенное без трубы 125 для простоты) включает в себя тело 205 клапана, и основу клапана 210, которая, как можно легко понять, поддерживает тело 205 клапана, присоединяя его к впускному отверстию бункера загрузки экструдера (не показанному на этих чертежах), и предусмотрено со средством для приведения в действие клапанного устройства 120, чтобы выборочно приводить его в открытую и закрытую конфигурации.

Как видно совместно на Фиг. 2A-2B и Фиг. 3, причем на последней показан вид в поперечном разрезе клапанного устройства 120 вдоль оси III-III на Фиг. 2A и Фиг. 2B, тело 205 клапана включает в себя наружный кожух 215 тела клапана (например, выполненный из металла), имеющий по существу форму полого цилиндра, с верхним и нижним фланцами 215a и 215b, соответственно, для механического соединения с трубой 125 и с нижележащей основой 210 клапана. Наружный кожух 215 тела клапана выполнен с возможностью вмещения в себя первого клапанного элемента 220 тела 205 клапана и второго клапанного элемента 225 тела 205 клапана. Согласно настоящему изобретению, один из первого клапанного элемента 220 и второго клапанного элемента 225 выполнен с возможностью вращения относительно другого клапанного элемента, то есть, первый клапанный элемент 220 и второй клапанный элемент 225 выполнены с возможностью взаимного вращения относительно друг друга. В иллюстративном, но не ограничивающем варианте осуществления, описанном в этом документе, первый клапанный элемент 220 является неподвижным и, следовательно, называется далее в этом документе статором 220, тогда как второй клапанный элемент 225 выполнен с возможностью вращения, и, следовательно, называется далее в этом документе ротором 225, относительно статора 220 вокруг вертикальной оси вращения, по существу соответствующей оси X симметрии клапанного устройства 120; как вскоре будет более подробно описано в данном описании, соответствующее угловое вращение ротора 225 относительно статора 220 позволяет выборочно приводить клапанное устройство 120 в упомянутые открытую и закрытую рабочие конфигурации.

В иллюстративном, но не ограничивающем варианте осуществления, описанном в данном описании, статор 220 содержит по существу часть 220a в форме конуса или усеченного конуса, присоединенную, ниже нее, к по существу цилиндрической части 220b, и расположен внутри наружного кожуха 215 тела клапана таким образом, что ось симметрии конуса статора 220 совпадает с осью X симметрии клапана 120 (и, таким образом, статора 220). По меньшей мере одно, предпочтительно, множество (три в иллюстративном рассматриваемом варианте осуществления), например, в целом треугольных отверстий 230 образовано в стенке части 220a в форме усеченного конуса статора 220, причем каждое из них простирается между вершиной конуса вниз к цилиндрической части 220b. Отверстия 230 образуют соответствующие проходы для того, чтобы позволить гранулам термопластичного материала, выпускаемым октабином, течь в бункер загрузки экструдера, когда клапан 120 приведен в открытую конфигурацию, тогда как стенки части 220a в форме усеченного конуса между смежными отверстиями 230 образуют соответствующие выпускные поверхности скольжения 235, причем каждая из них ведет к соответствующему выпускному окну 240, образованному в нижней части наружного кожуха 215 тела клапана. Как будет лучше объяснено далее, поверхности скольжения 235 и выпускные окна 240 позволяют выбрасывать наружу из наружного кожуха 215 тела клапана загрязняющие частицы или даже гранулы исходного материала, возможно падающие из октабина, но не падающие в загрузочный бункер, так как клапанное устройство 120 закрыто.

Ротор 225, который расположен выше, в скользящем соприкосновении с частью 220a в форме усеченного конуса статора 220, имеет по меньшей мере один, предпочтительно, множество (три в иллюстративном рассматриваемом варианте осуществления) накрывающих элементов или лопастей 245, причем каждый из них простирается по существу радиально наружу от оси X к внутренним стенкам наружного кожуха 215 тела клапана. Лопасти 245 ротора 225 предпочтительно имеют форму, совпадающую с формой отверстий 230, например по существу треугольную форму в ортогональной проекции относительно плоскости, перпендикулярной оси X. Лопасти 245 расположены на расстоянии друг от друга под углом, соответствующим углу между смежными отверстиями 230. Таким образом, каждая лопасть 245 может действовать как накрывающий элемент для отверстий 230 или для поверхностей 235 скольжения, накрывая и закрывая сверху соответствующее одно из отверстий 230 части 220a в форме усеченного конуса статора 220, когда клапанное устройство 120 приведено в закрытую конфигурацию (также видную на виде сверху на Фиг. 4B), - посредством этого предотвращая попадание загрязняющих веществ в загрузочный бункер (и, следовательно, достижение экструдера) через проходы, образованные отверстиями 230 части 220a в форме усеченного конуса статора 220 - и оставляя полностью свободными и не накрытыми (посредством по существу полного заслонения выпускных скользящих стенок 235 выхода части 220a в форме усеченного конуса статора 220) отверстия 230, когда клапанное устройство 120 приведено в открытое состояние (также видное на виде сверху на Фиг. 4A) - посредством этого позволяя гранулам термопластичного материала падать из октабина для достижения бункера загрузки экструдера через упомянутые проходы.

Предпочтительно, лопасти 245 выполнены в форме клиньев, со срединной вершиной или гребнем, в которой сходятся две наклоненные вниз стенки. Эта форма способствует падению гранул в отверстия 230 части 220a в форме усеченного конуса статора 220 (когда клапан открыт), и к выпускным скользящим стенкам 235 (когда клапан закрыт).

Кроме того, ротор 225 выполнен в такой форме, что лопасти 245 могут полностью накрывать и, таким образом, закрывать выпускные окна 240, образованные в наружном кожухе 215 тела клапана, когда клапан открыт, и полностью освобождать выпускные окна 240, когда клапан закрыт.

Таким образом, когда клапан закрыт, загрязняющие вещества, падающие и осаждающиеся на часть 220a в форме усеченного конуса статора 220 (то есть, его выпускные скользящие стенки 235, не накрытые клиновыми элементами 245 ротора 225) вынужденно скользят под действием силы тяжести наружу из наружного кожуха 215 тела клапана через выпускные скользящие стенки 235 и выпускные окна 240, тогда как загрязняющие вещества, достигающие ротор 225 (то есть, его клиновые элементы 245), вынуждены, также под действием силы тяжести, скользить вбок (благодаря форме клина лопастей 245) к выпускным скользящим стенкам 235 ротора 225, и, следовательно, опять же наружу наружного кожуха 215 тела клапана через выпускные окна 240. Таким образом, клапанное устройство 120 согласно описанному варианту осуществления не только предотвращает попадание загрязняющих веществ в загрузочный бункер, когда клапан закрыт, но также позволяет выпускать загрязняющие вещества наружу тела 205 клапана, посредством этого предотвращая опасное накопление загрязняющих веществ внутри клапанного устройства 120 (которые могут падать в бункер загрузки экструдера, и, следовательно, в экструдер, когда клапанное устройство 120 приводится из его закрытой конфигурации в ее открытую конфигурацию).

Основание 210 клапана 120 включает в себя зубчатое колесо 250, приводимое во вращение двигателем 255, например, электрическим шаговым двигателем; в частности, вал двигателя оканчивается шестерней 260, которая зацеплена с зубчатым колесом 250 для того, чтобы вращать его.

Ротор 225 присоединен к зубчатому колесу 250 так, чтобы быть с ним одним целым, посредством этого он вращается вместе с зубчатым колесом. Ротор 225 присоединен с возможностью вращения к основанию 210 клапанного устройства 120 посредством шариковых подшипников 270.

Как видно на Фиг. 3, кожух 275 основания может быть удобно предусмотрен для накрывания основания 210 клапанного устройства 120; в не описанном варианте осуществления настоящего изобретения такой кожух 275 основания может быть предусмотрен с боковым отверстием, через которое можно вдувать сжатый воздух. Таким образом, вдуваемый воздух, поднимающийся к отверстиям 230 через основание 210, позволяет сметать загрязняющие вещества, имеющие легкий вес, такие как обычная пыль, которая не смогла быть полностью выпущена через выпускные скользящие стенки 235 и выпускные окна 240 и скапливается на теле 205 клапана или внутри него. Таким образом, обеспечивается дополнительно улучшенная чистота клапанного устройства 120, таким образом, приводя к высокому уровню чистоты исходного материала.

Предпочтительно, хотя и не обязательно, тело 205 клапана (и особенно наружный кожух 215 тела клапана) может быть окружено удаляемой цилиндрической крышкой 280 - например, выполненной из прозрачного пластикового материала - имеющей диаметр, соответствующий диаметру фланцев 215a и 215b. Крышка 280, находясь в рабочем положении (видном на Фиг. 2A и на Фиг. 2B), опирается на нижний фланец 215b наружного кожуха 215; в этом положении, загрязняющие вещества, выходящие из выпускных окон 240, скапливаются на нижнем фланце 215b в зазоре, который образован между цилиндрической стенкой наружного кожуха и внутренней стенкой крышки 280, и не могут перетекать наружу. Накопившиеся загрязняющие вещества могут быть удалены посредством поднятия крышки 280; для способствования поднятию крышки 280, последняя может быть предусмотрена с ручками (не показаны).

Благодаря настоящему решению клапанного устройства, возможно обеспечить улучшенное дозирующее устройство для эффективной подачи гранул термопластичного материала для изготовления высоковольтного кабеля, имеющего высокую чистоту, то есть, свободного от загрязняющих частиц или отходов из окружающей среды. Фактически, клапанное устройство согласно описанным вариантам осуществления не только предотвращает попадание отходов в него, но и также осуществляет что-то вроде самоочистки посредством выбрасывания возможных загрязняющих частиц наружу из тела клапана в закрытой конфигурации клапанного устройства; таким образом, когда клапанное устройство переключается из закрытой конфигурации в открытую конфигурацию для начала нового цикла питания экструдера, гранулы термопластичного материала текут через клапанное устройство без каких либо остаточных отходов в них и/или на них, примешанных к гранулам. Это дает высокую чистоту гранул исходных материалов, что делает кабельный изолятор (и, следовательно, весь высоковольтный кабель) очень стабильным с точки зрения электрической и механической эффективности, таким образом, приводя к улучшенной надежности и увеличенному сроку эксплуатации самого по себе высоковольтного кабеля. Кроме того, выбранные формы для статора и ротора обеспечивают великолепную взаимную синергическую работу, делая возможным эффективное скольжение загрязняющих частиц наружу тела клапана, так что по существу исключается потребность в частой очистке клапанного устройства (и, в частности, статора и ротора).

Естественно, для удовлетворения местных и специальных требований, специалист в данной области техники может применять к решению, описанному выше, множество логических и/или физических модификаций и изменений. Более конкретно, несмотря на то, что настоящее изобретение было описано с некоторой степенью конкретности со ссылкой на предпочтительные варианты его осуществления, следует понимать, что возможны различные пропуски, замены и изменения в форме и подробностях, а также другие варианты осуществления. В частности, разные варианты осуществления изобретения могут быть осуществлены даже без конкретных деталей (таких как числовые примеры), приведенных в предшествующем описании для предоставления их более полного понимания; напротив, хорошо известные признаки могут быть опущены или упрощены для того, чтобы не загромождать описание ненужными подробностями. Более того, ясно отмечено, что конкретные элементы и/или этапы способа, описанные в связи с каким либо раскрытым вариантом осуществления изобретения, могут быть встроены в любой другой вариант осуществления как предмет выбора общей конструкции.

Например, такие же соображения применяются, если клапанное устройство имеет другую структуру или включает в себя эквивалентные компоненты (либо отдельно друг от друга, либо комбинированные вместе, в целом или частично). В частности, некоторые компоненты могут быть опущены, поскольку они не являются необходимыми для конкретных требуемых применений; например, пластиковая крышка также может быть не предусмотрена, поскольку она не является необходимой. Кроме того, возможно предусмотреть, чтобы статор и ротор клапанного устройства осуществляли разные конфигурации между открытой конфигурацией и закрытой конфигурацией. Например, в применении, требующем данную скорость течения потока исходного материала в экструдер, клапанное устройство может осуществлять полуоткрытую конфигурацию, обеспечивающую прохождение только определенного количества исходного материала в заданное время.

Кроме того, несмотря на то, что в настоящем описании была сделана ссылка на исходные материалы в форме гранул термопластичного материала для изготовления покрытия высоковольтного кабеля, следует понимать, что это не должно быть воспринято как ограничение; в частности, исходный материал может включать в себя множество или подмножество следующих материалов: полипропилен, PVC (поливинилхлорид), полиэтилен высокой плотности, полиэтилен низкой плотности, нейлон, полистирол, и/или их комбинацию. Следовательно, настоящее изобретение может быть удобно использовано в других промышленных применениях, даже отличающихся от изготовления высоковольтного кабеля.

Статор и ротор могут иметь любой размер и/или форму, также, как соответствующие отверстия и выпускные скользящие стенки части в форме усеченного конуса статора, и лопасти ротора. Например, ротор может иметь изогнутые поверхности в форме конуса для способствования скольжению по нему загрязняющих частиц. Это же соображение относится к выпускным окнам наружного кожуха тела клапана, которые могут быть предусмотрены в любом количестве, форме и/или размере, согласно конкретным и специальным требованиям изготовителя, например, для соответствия нуждам логистики, или требованиям пользователя, например, для соответствия экономическим оборотным активам.

Вращение ротора может быть достигнуто другим способом. В частности, двигатель не является ограничивающим для настоящего изобретения, поскольку он может быть должным образом выбран на основании соображений конструкции и/или экономики. Например, возможно использовать бесщеточные или шаговые двигатели, в зависимости от требуемой достижимой эффективности; последние, например, обеспечивают хорошую эффективность несмотря на относительно уменьшенные затраты, а также высокую механическую и электрическую надежность. Значительными параметрами, которые могут повлиять на выбор конкретного типа двигателя, являются возможность наличия равномерных относительно низких скоростей вращения (с использованием или без использования механических переходников), стабильность в положении (отсутствие колебаний), и простая (или отсутствующая) исходная калибровка. Кроме того, двигатель и шестерня, или даже вся сборка двигатель-шестерня-вершина могут быть заменены одним или более эквивалентными компонентами, такими как, например, электромеханическое устройство, приводимое в действие соленоидом. В дополнение или в качестве альтернативы, двигатель может управляться оператором через устройство управления двигателем для управления "вручную" операциями открывания и закрывания клапанного устройства во время цикла операций процесса изготовления, или может быть запрограммирован таким образом, чтобы автоматически осуществлять операции открывания и закрывания на всем протяжении цикла изготовления без вмешательства человека.

Более того, подобные соображения применяются, если питающее устройство имеет другую структуру или включает в себя эквивалентные компоненты (либо отдельно друг от друга, либо комбинированные вместе, в целом или частично); в частности, возможно предусмотреть, чтобы питающее устройство включало в себя более одного октабина, выборочно присоединяемого к клапанному устройству через подходящее механическое и/или электронное средство выбора; например, каждый октабин может хранить и транспортировать соответствующий исходный материал, так что возможно создавать смесь исходных материалов, предназначенных для подачи в экструдер. В дополнение или в качестве альтернативы, питающее устройство может включать в себя множество таких клапанных устройств, и/или множество экструдеров, например, в применениях, требующих высокую производительность осуществляемых операций в очень быстрой последовательности.

Изобретение относится к клапанному устройству для использования в питающих устройствах для дозирования гранул полимерной смеси, к экструзионному оборудованию, выполняющему изоляцию высоковольтных кабелей. Техническим результатом заявленного изобретения является исключение загрязнения исходного материала, предназначенного для экструзии. Технический результат достигается клапанным устройством для использования в питающем устройстве, выпускающем исходный материал в оборудование обработки исходного материала для изготовления высоковольтного кабеля. При этом клапанное устройство приспособлено принимать исходный материал в виде гранул для формирования изолятора кабеля и выполнено с возможностью приведения в действие для выборочного открывания и закрывания потока исходного материала. Причем клапанное устройство включает в себя тело клапана, содержащее первый клапанный элемент, имеющий форму конуса и включающий в себя отверстие, простирающееся между вершиной первого клапанного элемента и соответствующей частью основания первого клапанного элемента, и второй клапанный элемент, включающий в себя накрывающий элемент. Причем один из первого и второго клапанных элементов выполнен с возможностью вращения относительно другого клапанного элемента между первым рабочим положением, в котором накрывающий элемент не накрывает отверстие, позволяя исходному материалу течь через клапанное устройство, и вторым рабочим положением, в котором накрывающий элемент накрывает отверстие, предотвращая течение исходного материала через клапанное устройство. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Клапанное устройство (120) для использования в питающем устройстве, выпускающем исходный материал в оборудование (105) обработки исходного материала для изготовления высоковольтного кабеля,
отличающееся тем, что
клапанное устройство приспособлено принимать исходный материал в виде гранул для формирования изолятора кабеля, и выполнено с возможностью приведения в действие для выборочного открывания и закрывания потока исходного материала, и тем, что
клапанное устройство включает в себя тело (205) клапана, содержащее первый клапанный элемент (220), имеющий форму конуса и включающий в себя по меньшей мере одно отверстие (230), простирающееся между вершиной первого клапанного элемента и соответствующей частью (210b) основания первого клапанного элемента, и второй клапанный элемент (225), включающий в себя по меньшей мере один накрывающий элемент (245), причем один из упомянутых первого и второго клапанных элементов (220, 225) выполнен с возможностью вращения относительно другого клапанного элемента (225, 220) между первым рабочим положением, в котором указанный по меньшей мере один накрывающий элемент (245) не накрывает указанное по меньшей мере одно отверстие (230), посредством этого позволяя исходному материалу течь через клапанное устройство, и вторым рабочим положением, в котором указанный по меньшей мере один накрывающий элемент (245) накрывает указанное по меньшей мере одно отверстие (230), посредством этого предотвращая течение исходного материала через клапанное устройство.

2. Клапанное устройство по п. 1, в котором второй клапанный элемент (225) выполнен с возможностью вращения относительно первого клапанного элемента (220) вокруг вертикальной оси вращения, по существу соответствующей оси (Х) симметрии клапанного устройства (120).

3. Клапанное устройство по п. 1 или 2, в котором по меньшей мере одна стенка первого клапанного элемента, не открытая посредством указанного по меньшей мере одного отверстия, образует соответствующую выпускную скользящую стенку (235) для проведения загрязняющих веществ наружу тела клапана во втором рабочем положении второго клапанного элемента.

4. Клапанное устройство по п. 3, в котором тело клапана дополнительно включает в себя наружный кожух (215) тела клапана, окружающий в поперечном направлении первый и второй клапанные элементы, причем упомянутый наружный кожух тела клапана включает в себя по меньшей мере одно выпускное окно (240), соединенное с соответствующей выпускной скользящей стенкой для выпуска загрязняющих веществ из выпускной скользящей стенки наружу тела клапана клапанного устройства.

5. Клапанное устройство по п. 4, в котором указанный по меньшей мере один накрывающий элемент второго клапанного элемента представляет собой клиновой элемент, выполненный с возможностью заставлять, во втором рабочем положении второго клапанного элемента, загрязняющие вещества, падающие на него, скользить к выпускным скользящим стенкам и, следовательно, наружу тела клапана через выпускные окна, и так, чтобы накрывать, в первом рабочем положении второго клапанного элемента, соответствующее одно из указанного по меньшей мере одного выпускного окна наружного кожуха тела клапана.

6. Клапанное устройство по п. 4, в котором наружный кожух тела клапана имеет по существу цилиндрическую форму, содержащую верхний фланец (215a) и нижний фланец (215b), причем нижний фланец выполнен с возможностью принятия на него загрязняющих веществ из указанного по меньшей мере одного выпускного окна.

7. Клапанное устройство по п. 6, дополнительно включающее в себя полую цилиндрическую крышку (280) для охватывания по меньшей мере нижнего фланца для того, чтобы предотвратить распространение в окружающую среду загрязняющих веществ, выходящих из указанного по меньшей мере выпускного окна или осажденных вдоль нижнего фланца, причем упомянутая крышка выполнена с возможностью вертикального перемещения из положения покоя, опирающегося на нижний фланец, в вертикально поднятое положение, обеспечивающее доступ к нижнему фланцу для операции его очистки.

8. Клапанное устройство по п. 6 или 7, дополнительно включающее в себя соединительную трубу (125), выполненную с возможностью соединения между контейнером (110), выпускающим исходный материал, и верхним фланцем наружного кожуха тела клапана, причем упомянутая соединительная труба обеспечивает операцию выпуска исходного материала посредством контейнера без существенных потерь исходного материала.

9. Клапанное устройство по п. 1, в котором клапанное устройство включает в себя зубчатое колесо (250), присоединенное ко второму клапанному элементу для вызывания его вращения, причем зубчатое колесо приводится во вращение двигательным устройством (255, 260), включающим в себя шестерню (260), зацепленную с зубчатым колесом.

10. Питающее устройство (110, 115, 120) для выпуска исходного материала в оборудование (105) обработки исходного материала для процесса изготовления высоковольтного кабеля, причем питающее устройство включает в себя загрузочный бункер (115) для подачи исходного материала, идущего из контейнера (110) исходного материала, в оборудование обработки исходного материала,
отличающееся тем, что оно содержит
по меньшей мере одно клапанное устройство (120) по любому из пп. 1-9.

11. Экструзионное устройство (100, 105), включающее в себя экструдер (105) для экструзии исходного материала вокруг сердцевины высоковольтного кабеля и питающее экструдер устройство (100) для подачи экструдируемого исходного материала из контейнера (110) исходного материала в экструдер (105) через бункер (115) загрузки экструдера,
отличающееся тем, что оно содержит
по меньшей мере одно клапанное устройство (120) по любому из пп. 1-9, причем указанное по меньшей мере одно клапанное устройство расположено между контейнером исходного материала и бункером загрузки экструдера.