A sekundär beläggningsmaskin fungerar genom att kontinuerligt mata primärbelagda optiska fibrer genom ett precisionsextruderingsmunstycke, där smält termoplastiskt material formas till ett skyddande buffertrör runt fibrerna. Processen integrerar fiberspänningskontroll, dubbelskiktsextrudering, tixotrop gelinjektion, vattenbadkylning och dimensionsövervakning i realtid i en enda synkroniserad produktionslinje. Den färdiga utgången är en formstabil buffert med löst rör – kärnan i de flesta fiberoptiska kablar som används i telekommunikationsnätverk över hela världen.
Rent praktiskt tar maskinen in bara fibrer från payoff-rullar i ena änden och levererar spolade, gelfyllda, exakt dimensionerade buffertrör i den andra - allt med linjehastigheter som kan nå 300 meter per minut på högpresterande produktionssystem. Varje parameter från smälttemperatur till fiberspänning övervakas och justeras i slutet slinga för att säkerställa att varje meter rör uppfyller samma strikta specifikationer.
Innan man undersöker enskilda delsystem i detalj, hjälper det att förstå maskinen som en kontinuerlig, linjär process. Material och fiber kommer in i uppströmsänden och omvandlas successivt när de rör sig nedströms. Sekvensen av operationer följer detta logiska flöde:
Var och en av dessa stadier är beroende av varandra. En förändring i linjehastigheten vid kapstanet påverkar till exempel rörväggtjocklek, fiber EFL, gelfyllningsförhållande och kylningseffektivitet samtidigt - vilket är anledningen till att moderna maskiner förlitar sig på PLC-baserade slutna styrsystem snarare än manuellt justerade inställningar.
Arbetsnoggrannheten för en sekundär beläggningsmaskin börjar med dess fysiska struktur. Maskinramen är konstruerad med högspänningssvetsning av A3 stålplåt i kombination med stålbearbetning av strukturell typ. A3-stål (jämförbart med Q235-kvalitet) ger en draghållfasthet på cirka 370–500 MPa, utmärkt svetsbarhet och låg restspänning efter bearbetning - alla väsentliga egenskaper för en ram som måste förbli dimensionsstabil under kontinuerliga termiska och mekaniska belastningar.
Ramen måste stödja och rikta in alla större delsystem - extrudrar, kyltråg, dragledare och upptagning - inom bråkdelar av en millimeter. Varje böjning eller vibration i ramen översätts direkt till rördiametervariation eller fiberpositionsavvikelse inuti röret. Av denna anledning är den svetsade stålkonstruktionen typiskt spänningsavlastad efter tillverkning och precisionsbearbetad vid alla kritiska monteringsytor före montering.
En sekundär beläggningslinje av produktionskvalitet sträcker sig vanligtvis 15 till 30 meter i total längd , och ramen måste bibehålla inriktning över hela detta spann även när extrudertrummor värms till 250–280°C och kyltråg arbetar vid 15–40°C i angränsande zoner. Termiska expansionsfogar och styva tvärstag är konstruerade i ramdesignen för att klara dessa krav utan att kompromissa med positionsnoggrannheten.
Processen börjar vid fiberutbetalningsstationen, där spolar av primärbelagd optisk fiber är monterade på motoriserade utbetalningsvaggor. Varje spole får bära 20 till 25 km fiber , och flera spolar laddas samtidigt för multifiberrörproduktion - vanligtvis 2, 4, 6, 8, 12 eller 24 fibrer per rör.
Fiberspänning är en av de mest kritiska parametrarna vid sekundär beläggning. Om spänningen är för hög kan fibrerna vara förspända inuti det färdiga röret, vilket orsakar förhöjd optisk dämpning. Om spänningen är för låg kan fibrerna trassla ihop sig eller bilda ojämna öglor, vilket leder till defekter i rörgeometrin. Driftspänningen är vanligtvis inställd på mellan 30 och 80 gram per fiber , underhålls av ett dansar-arm-feedbacksystem eller servodriven utdelning med spänningsmätning i realtid.
Fibrerna leds genom en serie keramiska eller rostfria styrningar som gradvis konvergerar dem till det exakta avstånd och arrangemang som krävs vid extruderingsformens ingång. Dessa styrningar är polerade till ytråhet under mikron för att undvika repor av den ömtåliga primära beläggningen på fibrerna.
Extruderingssystemet är hjärtat i den sekundära beläggningsmaskinen. De flesta produktionslinjer använder en dubbelextruderkonfiguration för att applicera buffertrörsmaterialet i två distinkta lager. I standardlayouten är ytbeläggningsextrudern placerad på framsidan av maskinen och bottenbeläggningsextrudern är placerad på baksidan. Detta arrangemang gör att varje lager kan kontrolleras oberoende av materialtyp, smälttemperatur och genomströmningshastighet.
Extrudern för ytbeläggning levererar material som bildar buffertrörets inre yta - ytan i direkt kontakt med de optiska fibrerna och fyllningsgelen. Detta skikt måste vara kemiskt kompatibelt med gelföreningen och måste uppvisa mycket låg krympning vid kylning för att undvika att inducera mekanisk belastning på fibrerna. PBT (polybutylentereftalat) är det dominerande materialvalet och erbjuder en linjär formkrympning på mindre än 0,5 % och ett driftstemperaturområde på -40°C till 85°C.
Extrudern för ansiktsbeläggning använder vanligtvis en 30 mm eller 45 mm diameter enkelskruv med ett kompressionsförhållande på 2,5:1 till 3,5:1, arbetande vid trumtemperaturer mellan 200°C och 270°C. Temperaturen i doseringszonen är den mest strikta kontrollerade, eftersom smältviskositeten i formen måste hållas inom ett smalt fönster för att uppnå konsekvent väggtjocklek.
Bottenbeläggningsextrudern applicerar buffertrörets yttre väggskikt, vilket bestämmer rörets yttre diameter och mekaniska egenskaper. Detta skikt ger den strukturella hållfasthet som behövs för kabeltrådning - röret måste motstå sidotryck från strängningsutrustning utan förvrängning och måste bibehålla sitt cirkulära tvärsnitt efter tvinning runt en central hållfasthetsdel.
Tjockleken på bottenskiktet är vanligtvis mellan 0,3 mm och 0,9 mm , beroende på kabeldesignkrav. I vissa konfigurationer kan bottenskiktsmaterialet vara en modifierad PBT-blandning med tillsatta UV-stabilisatorer, färgämnen eller slagmodifierare – vilket möjliggör färgkodad röridentifiering i flerrörskabelkonstruktioner utan att det krävs ett separat färgpass.
De två smältströmmarna från yt- och bottenbeläggningsextruderarna konvergerar vid ett samextruderingsmunstycke, där de formas koncentriskt runt fiberknippet. Formhuvudet består av en fiberstyrspets, en formkropp med två smältinlopp och en munstycksöppning som formar ytterdiametern på det färdiga röret. Munstycksöppningens diameter och landlängden bestämmer rörets OD och tryckfallet som driver konsekvent smältflöde.
Formkoncentricitet — inriktningen av munstycksspetsens centrum med munstyckets mittpunkt — måste hållas inom ±0,02 mm för att förhindra väggexcentricitet. De flesta moderna formhuvuden inkluderar finjusterade skruvar eller termiska centreringsmekanismer som gör att operatörerna kan korrigera koncentriciteten under produktionen utan att stoppa linjen.
En kritisk funktion av den sekundära beläggningsprocessen är att fylla buffertrörets inre med en tixotropisk vattenblockerande förening - vanligen kallad fyllningsgel eller översvämningsmassa. Denna gel förhindrar vatten som kommer in i en kabelbrottspunkt från att röra sig i längdriktningen genom röret och nå känsliga skarvar eller anslutningsplatser.
Gelfyllningssystemet består av en uppvärmd lagringstank, en precisionsdoseringspump (vanligtvis en kugghjulspump eller progressiv kavitetspump) och en tunn injektionsnål av rostfritt stål som passerar genom munstycksspetsen och avsätter gel direkt inuti formningsröret. Gelinjektionshastigheten måste vara exakt synkroniserad med linjehastigheten - vanligtvis uttryckt som ett volym-per-meter-förhållande - för att säkerställa fullständig fyllning utan överskott av gel som skulle skapa mottryck och förvränga fiberarrangemanget.
Fyllningsgelen hålls vid en förhöjd temperatur (vanligtvis 60–80°C) i lagringstanken för att minska viskositeten för pumpning, men den gelar till ett halvfast tixotropiskt tillstånd efter kylning i det färdiga röret. Denna kombination av flytbarhet under fyllning och stabilitet under drift är det som gör tixotrop gel till standardvalet för kabelkonstruktioner med lösa rör som arbetar över hela -40°C till 70°C miljöområde som krävs av de flesta telekommunikationsstandarder.
Omedelbart efter extruderingsmunstycket kommer det nyformade röret in i kylsystemet. Kylning måste kontrolleras noggrant — för snabb härdning orsakar ytspänning och potentiell sprickbildning; för långsam kylning gör att röret sjunker eller deformeras innan det stelnar helt, speciellt vid höga linjehastigheter.
Kylsystemet på en typisk sekundär beläggningslinje består av flera vattentråg arrangerade i serie. Det första tråget (närmast formen) använder varmt vatten kl 40–60°C för att initiera gradvis kylning utan termisk chock. Efterföljande tråg sänker gradvis vattentemperaturen - de sista trågen arbetar vanligtvis vid 15–25°C — föra röret till ett stabilt, helt stelnat tillstånd innan det når dragledaren.
Den totala kyltrågets längd sträcker sig från 6 till 15 meter beroende på linjehastighet och rörväggtjocklek. För en 300 m/min linje som producerar ett 2,0 mm OD-rör, tillbringar röret bara cirka 1,5 till 3 sekunder i kylsystemet – vilket innebär att vattentemperaturgradienten över trågen måste ställas in exakt för att uppnå tillräcklig stelning i detta korta fönster.
Varje trågzon är oberoende temperaturstyrd via ett cirkulerande vattensystem med värmeväxlare. Operatörer kan se och justera varje zonbörvärde från det centrala HMI, och vissa avancerade system inkluderar automatisk zonkompensation som justerar kylvattenflödet som svar på förändringar i linjehastighet.
Efter kyltrågen passerar röret genom en eller flera beröringsfria lasermikrometermätare som mäter dess ytterdiameter kontinuerligt och i realtid. Dessa mätare använder lasertriangulering eller skuggavsökningsteknik och kan lösa diameterskillnader så små som ±0,001 mm vid full linjehastighet.
OD-mätdata matas tillbaka till PLC-styrsystemet, som automatiskt justerar en eller flera processvariabler för att korrigera eventuell drift från måldiametern:
Denna återkopplingsslinga med sluten slinga arbetar vanligtvis med en svarstid på mindre än en sekund, vilket gör att systemet kan kompensera för råmaterialviskositetsvariationer, omgivningstemperaturförändringar eller mindre mekaniska fluktuationer utan operatörsingripande. Moderna system håller rörets OD inom ±0,03 mm från målet över en hel produktionsserie på 25 km eller mer.
Förutom OD-mätning, innehåller vissa avancerade linjer excentricitetsmätning (väggtjocklekslikformighet) med roterande mätare eller röntgensystem, och fiberpositionsdetektering med inline optiska sensorer som verifierar att fibrerna är centrerade i röret snarare än förskjutna åt ena sidan.
Kapstanen är det hastighetsstyrande elementet på hela linjen. Den består av ett eller flera motordrivna hjul eller remmar som griper tag i det kylda röret och drar det genom maskinen med en exakt kontrollerad, jämn hastighet. Eftersom kapstanhastigheten bestämmer hur snabbt material dras från extruderingsmunstycket, styr den direkt både rörets ytterdiameter (genom neddragningsförhållandet) och överskottsfiberlängden inuti röret.
Överskottsfiberlängd (EFL) definieras som den procentandel med vilken fiberlängden inuti en given rörlängd överstiger själva rörlängden. Till exempel betyder en EFL på 0,3 % att för varje 1 000 meter rör är fibern inuti 1 003 meter lång. Detta lilla överskott av fiber är väsentligt: det gör att kabeln tål dragbelastningar utan att fibrerna själva utsätts för töjning, vilket skulle öka den optiska dämpningen.
EFL ställs in av förhållandet mellan fiberutbetalningshastighet och kapstanhastighet:
EFL-värden för standardkablar med lösa rör ligger vanligtvis mellan 0,2 % och 0,5 % , med snävare toleranser som krävs för kablar avsedda för direkt nedgrävning eller undervattensapplikationer där termisk cykling och mekanisk belastning är svårare.
Alla delsystem som beskrivs ovan - utdelningsspänning, extruderns temperatur och hastighet, gelpumphastighet, kylvattentemperatur, OD-mätare-feedback och capstan-hastighet - koordineras av ett centralt programmerbar logisk styrenhet (PLC). Operatören interagerar med detta system genom ett pekskärms-HMI (Human-Machine Interface) som visar processdata i realtid, larmförhållanden och trendgrafer.
Viktiga PLC-kontrollfunktioner inkluderar:
Avancerade system kan också integreras med MES (Manufacturing Execution Systems) på fabriksnivå för att rapportera produktionsvolymer, materialförbrukning och kvalitetsdata i realtid till programvara för anläggningshantering.
Att förstå hur de viktigaste processparametrarna samverkar är viktigt för operatörer som behöver felsöka kvalitetsproblem eller optimera produktionseffektiviteten. Tabellen nedan sammanfattar de viktigaste parameter-till-utgång-relationerna:
| Processparameter | Om för högt | Om för lågt | Målintervall (typiskt) |
|---|---|---|---|
| Extrudercylindertemperatur | Polymernedbrytning, missfärgning | Högt smälttryck, ytjämnhet | 200–280°C (PBT) |
| Capstan linjehastighet | Tunnvägg, reducerad OD, låg EFL | Tjock vägg, hög OD, överskott av EFL | 40–300 m/min |
| Fiberutbetalningsspänning | Fiberförspänning, dämpningsökning | Fibertrassling, rördeformation | 30–80 g per fiber |
| Gelinjektionshastighet | Mottryck, fiberförskjutning | Ofullständig fyllning, risk för inträngning av fukt | Synkroniserad till linjehastighet (ml/m) |
| Kylvattentemperatur | Ofullständig stelning, rörhäng | Termisk chock, ytsprickor | 15–60°C (graderade zoner) |
| Skruvrotationshastighet | Överhettning, smältnedbrytning | Otillräcklig genomströmning, OD-fall | 10–120 rpm |
Operatörer som djupt förstår dessa interaktioner kan lösa de flesta kvalitetsavvikelser genom att justera en enda parameter istället för att göra flera ändringar samtidigt – vilket är den snabbaste vägen till att återställa en stabil produktion enligt specifikation.
Det sista steget i den sekundära beläggningsprocessen är att linda det färdiga buffertröret på upptagningsrullar för lagring och nedströms bearbetning. Upptagningssystemet måste anbringa en kontrollerad, konsekvent spänning på röret under lindningen för att förhindra deformation eller fiberspänning från ojämnt spoltryck.
Traversmekanismen på upptagningsspolen lägger röret i jämna, överlappande lager tvärs över rullens flänsbredd, vilket förhindrar alla lokaliserade tryckpunkter som kan göra indrag i rörväggen och ändra geometrin hos fibrerna inuti. Rullekapaciteten sträcker sig vanligtvis från 2 km till 25 km av färdigt rör beroende på rördiameter och cylinderstorlek.
När en rulle är full utför maskinen ett spolbyte — antingen manuellt eller automatiskt. Under denna korta omställning skärs vanligtvis en längd av rör som inte kan lindas på vare sig den fulla eller nya rullen och kasseras som en produktionsövergångsdel. Att minimera övergångslängden är ett viktigt effektivitetsmått för kabeltillverkare av stora volymer, eftersom det direkt påverkar materialutbytet per rulle.
Varje färdig rulle är märkt med produktionsdata - rörspecifikation, rullelängd, produktionsdatum och OD-mätningslogg - och överförs till strandningsområdet, där flera buffertrör kommer att monteras runt en central styrka för att bilda den kompletta fiberoptiska kabeln.
Arbetssekvensen för en sekundär beläggningsmaskin är inte begränsad till steady-state-produktion — uppstarts- och avstängningsfaserna är lika viktiga och kräver systematisk uppmärksamhet för att undvika skrotgenerering och skador på utrustningen.
Även välskötta sekundära beläggningslinjer möter återkommande operativa utmaningar. Att förstå grundorsakerna bakom de vanligaste problemen gör att produktionsteamen kan lösa dem effektivt.
Kontakta oss
Rekommenderade produkter
Låt oss komma in
Röra
Yitong Environmental Technology (Nantong) Co., Ltd är en tillverkare som specialiserat sig på impregneringsutrustning.
Kontakta oss
Phone: +86-19555016088
Email: [email protected]
Add：Söder om Haiyan Road, väster om Nanhai Road, Tongzhou Bay Yangtze River-Sea Joint Development Demonstration Zone, Jiangsu, Kina
