книги / Технология производства проводов.-1

чае каталитические элементы могут выйти из строя. Длина камеры эмальпечи 2,5 м. Имеется две печи отжига на восемь ходов каждая. В настоящее время фирма «Сикме» выпускает более совершенные эмаль-агрегаты типа NEM, предназначенные для эмалирования проволоки диаметром 0,25— 0,8 мм. Они имеют различные модификации: число ходов от 6 до 12, число проходов на каждый ход 6-14, общее количество проволок в печи 60-144.

Основным преимуществом эмаль-агрегатов типа NEM является более совершенная эмаль-печь, где применяется как электрический, так и газо­ вый нагрев. Фирма «MAG» (Австрия) выпускает эмаль-агрегаты последне­ го поколения типа HN (табл. 3.6). Эмалирование совмещено с волочением проволоки.

Советско-итальянская фирма «Camtek» выпускает горизонтальные аг­ регаты типа НЕ (например НЕ-1000/8), предназначенные для эмалирования проволоки диаметром 0,2-0,8 мм со скоростью 44-175 м/мин.

В эмаль-печи зона испарения растворителя состоит из двух участков нагрева. В зоне полимеризации эмалируемая проволока и воздух движутся в противоположных направлениях. Эмаль-печи снабжены устройством ка­ талитического сжигания газов и рекуперации тепла. Лак на проволоку на­ носится с помощью как калибров, так и фетров. В агрегате используется приемное устройство сдвоенного типа, имеется волочильная приставка.

3.7.3. Агрегаты для эмалирования проволоки диаметром 0,4-2,5 мм

Отечественные агрегаты первого поколения Б-30, Г-20 - агрегаты вер­ тикального типа. Агрегаты типа Б-30 предназначены для эмалирования проволоки диаметром 0,4-1,56 мм, а Г-20 - 1,16-2,5 мм. Эмаль-печи агре­ гата Б-30 состоят из двух камер, в каждой из которых эмалируется 8-10 проволок. Приемные и отдающие устройства расположены по обе стороны печи. После отдатчика проволока через фетровые протиры и направляю­

щие ролики поступает в печь отжига. Паровая среда в печи отжига предот­ вращает окисление проволоки.

Агрегат Г-20 конструктивно сходен с агрегатом Б-30, но имеет увели­ ченную длину и большую мощность эмаль-печи. Вертикальные эмальагрегаты второго поколения отличаются большей длиной печи, наличием устройства каталитического сжигания отходящих газов и рекуперации те­ пла.

Фирма «Сикме» выпускает целую серию вертикальных эмальагрегатов, рассчитанных на различное число эмалируемых проволок (80, 96, 112, 128, 14, 155, 160).

Основные узлы этих агрегатов идентичны, поэтому для примера рас­ смотрим эмаль-агрегат VRE-144. Агрегат типа VRE-144 предназначен для эмалирования медной проволоки диаметром 0,3-1,1 мм, имеет 24 хода, 6 проходов. Скорость эмалирования до 70 м/мин. Высота агрегата 11 м, дли­ на 12,2 м. Используется циркуляционная система подачи лака. Метод на­ ложения лака - неразъемные калибры. Камера печи выполнена из нержа­ веющей стали, нагреватели закрытые. Масса проволоки на отдающих ка­ тушках около 300 кг. В печи отжига осуществляется принудительная цир­ куляция пара, что обеспечивает равномерную температуру по ширине и длине камеры.

Эмаль-агрегаты типа ПГЗ 30/110 (венгерского производства) широко используются для эмалирования проволоки диаметром 0,3-1,1 мм (рассчи­ таны на 24 хода при эмалировании в 6 проходов), а эмаль-агрегаты ПГЗ 30/300 - для эмалирования проволоки диаметром 0,3-1,1 мм (12 хо­ дов, 8 проходов). К числу наиболее совершенных эмаль-агрегатов относят­ ся эмаль-агрегаты фирмы «MAG». Характерная их особенность - верти­ кальное расположение печей отжига и оригинальная конструкция эмальпечей. Эмаль-агрегаты рассчитаны на эмалирование проволоки диаметром 0,3-1,6 мм в 13 проходов, снабжены волочильной приставкой.

Уагрегатов BE печь отжига и эмаль-печь расположены параллельно,

уагрегатов ВЗЭТ - последовательно. Отожженная проволока охлаждается водой и затем сушится воздухом. Советско-итальянская фирма «Camtek» выпускает вертикальные эмаль-агрегаты типа VE (например VE-1300/8).

Число ходов 4-12, число проходов 8-14, скорость эмалирования 6- 105 м/мин. Для эмалирования проволоки прямоугольного сечения от 3,1 до 62,5 мм2 применяют агрегаты типа VREGP-36 фирмы «Сикме». Агрегат имеет 4 хода, 9 проходов. Скорость эмалирования от 3,6 до 12 м/мин. Лак накладывается на проволоку при помощи калибров. Масса проволоки на отдающей катушке 600 кг. Высота агрегата 12,3 м. Приемные катушки имеют индивидуальные тяговые устройства на каждый ход.

3.7.4. Устройство катализаторов

Так как используемые для эмалирования лаки содержат токсичные растворители, то особым способом очистки отходящих газов является ка­ талитическое сжигание, в результате чего возникают С02 и Н20. В качест­ ве катализаторов используются либо благородные металлы (платина, пал­ ладий), либо оксиды металлов (оксид меди, оксид хрома и другие). Обыч­ но реакция сгорания органических веществ протекает при температуре по­ рядка 400 °С. В катализаторах активный металл или его оксид наносится на металлическую или керамическую подложку с большей поверхностью. Каталитическому сжиганию не могут подвергаться отходящие газы, кото­ рые содержат агрессивные пары ртути и ее соединений (свинца, цинка), выводящие катализатор из строя.

Современные электронные агрегаты оснащены устройством катали­ тического сжигания газов. В эмаль-агрегатах первого поколения таких устройств нет. Наиболее часто применяются цельнометаллические катали­ заторы, представляющие собой пакеты плоских проволок из нихрома или жаростойких сплавов, на поверхность которых нанесено палладиевое или платиновое покрытие. Масса нанесенного палладия составляет 0,3-0,5 % массы катализатора. При прохождении катализатора температура отходя­ щих газов должна быть не меньше 400 °С и не больше 600 °С. Важным па­ раметром катализатора является его сопротивление потоку проходящих га­ зов. Для отечественного каталитического элемента это сопротивление не должно быть больше 49 Па.

При сочетании углеводородов высвобождается большое количество тепла и температура газов, проходящих через катализатор, повышается. Ресурс работы катализатора примерно равен 12000-15000 ч.

Эмаль-агрегаты первого поколения, не имеющие циркуляции воздуха в эмаль-печи, снабжены установками дожигания газов. Их цель - макси­ мально возможная очистка газов и последующий выброс их в атмосферу. В этих случаях повторное использование тепла не предусматривается.

В последние годы требования к предельно допустимым концентраци­ ям вредных веществ в атмосфере резко ужесточены. Поэтому для дости­ жения необходимой степени очистки эмаль-агрегаты дооборудованы спе­ циальными установками (вторая ступень дожигания). Эти установки пред­ ставляют собой короба с дополнительно установленными элементами и электрическими нагревателями, через которые отсасывается смесь газов после первой ступени каталитического дожигания. Для дополнительного нагрева газов требуется значительный расход электроэнергии, так как обычно перед второй ступенью дожигания газы охлаждаются до темпера­ туры 300-500 °С.

Существует комбинированный адсорбционно-каталитический способ очистки отходящих газов, который обеспечивает степень очистки не менее 98 %. Он основан на адсорбции органических примесей гранулированным катализатором-адсорбентом и последующем каталитическом окислении адсорбента в псевдоожиженном слое. Катализатор-адсорбент отводится из зоны очистки в зону регенерации, где содержащиеся в нем примеси обезвреживаются и одновременно осуществляется регенерация сорбента в псевдоожиженном слое при температуре 250-450 °С. Регенерация производится воздухом - окислителем, который одновременно является и псевдоожижающим агентом.

Если возникает необходимость (например, эмаль-цех находится в го­ роде, роза ветров неблагоприятна и др.), то используется третья ступень очистки, при которой все газы, отходящие из цеха, собираются в один га­ зопровод и затем сжигаются или подвергаются специальной очистке.

3.8. Особенности эмалирования проводов из расплава смол

Так как требования^ к защите окружающей среды с каждым годом ужесточаются, то перспективным является использование составов без растворителей.

Как мы уже отмечали, в отечественной практике широко используется полиэфирная смола ТС-1. Эта смола получена в результате переэтерификации смолы лавсан в присутствии глицерина с добавлением окиси свинца или окиси магния. Структурная формула элементарного звена смолы ТС-1 имеет вид

[-СН2-СН2-О О С -О -С О О -С Н 2-СН-СН2-СН2-ООС- О -СОО-]„. I

о н

Вязкотекучее состояние смолы ТС-1 достигается расплавлением пленкообразующего вещества. Полученные эмаль-провода по своим свой­ ствам идентичны проводам с изоляцией на основе полиэфирных лаков ти­ па ПЭ-943 или ПЭ-939. Смолу нагревают до температуры 180-185 °С. Температурный индекс проводов равен 130 °С. Если применять полиэфирциануратимидную смолу, то получатся провода марки ПЭЦИ-РС с темпе­ ратурным индексом 155 °С. Наложение смолы ПЭЦИ-РС производится при температуре 160-170 °С.

Так как расплавленная смола имеет большую вязкость, чем лак, то при эмалировании в калибре возникают значительные силы трения. При высо­ ких скоростях эмалирования сила трения приводит к вытяжке или обрыву

держивается в нужном диапазоне. Расплав смолы через канал поступает в узел нанесения. Количество смолы регулируется вентилем 4. Узел нанесе­ ния смолы состоит из входного калибра 5 и вы­ ходного калибра 6. Калибр 5 предотвращает вы­ текание смолы из узла, а калибр б обеспечивает

- тянущая сила в канале узла создается с помощью двух бесконечных лент, которые движутся в направлении движения провода (рис. 3.12, б).

При уменьшении силы трения за счет увеличения температуры рас­ плава весь расплав не должен уноситься с изолируемой проволокой.

Можно отметить определенные преимущества эмалирования прово­ дов из расплава смол:

-срок хранения смолы не ограничен (у лака год);

-мало содержание летучих пород;

-не требуется сжигание паров растворителя;

-потери тепла при сгорании ничтожно малы;

-сокращается число проходов;

-отсутствует запах и пожароопасность.

4.ПРОИЗВОДСТВО ОБМОТОЧНЫХ ПРОВОДОВ

4.1.Обмоточные провода с волокнистой, бумажной

ипленочной изоляцией

Впроизводстве обмоточных проводов волокнистая, бумажная и пле­ ночная изоляция накладывается на проволоку методом обмотки.

Нити из натуральных, синтетических или стеклянных волокон ис­ пользуются в виде прядок или пасм, получаемых путем тростки одиноч­ ных нитей. Тростка - это намотка плоскопараллельных одиночных нитей на бобины. Все нити в строщенной прядке должны располагаться строго параллельно, не набегая одна на другую. Кроме того, нити, соединяемые в прядку, должны иметь одинаковую длину и равномерное натяжение, что исключит их выпучивание при обмотке проволоки. Прядки на бобину на­ матываются по винтовой линии (крестовая намотка), в результате чего при изгибах одиночные нити занимают в прядке различное положение. Прядки должны быть плотно намотаны на бобину. Плотность намотки должна быть такой, чтобы прядки не смещались по поверхности бобины, но и лег­ ко сходили с нее при размотке.

Соотношения параметров обмотки из волокнистых материалов могут

быть получены из анализа развертки одного повива прядки, показанной на рис. 4.1, где d - диаметр проволоки; А - радиальная толщина изоляции; h - шаг обмотки; Ъ- ширина прядки; а - угол наложения обмотки.

Катет АС прямоугольного треугольника АВС представляет собой длину окружности об­ матываемой проволоки и равен п (d + А). Так как треугольники АВС и CBD - подобные, то

тсриалов

откуда

■Jft2 + « 2( r f*a)2

Выражение (4.1) может быть записано следующим образом:

Выражение (4.12) представляет собой уравнение окружности. Если по оси ординат отложить h, а по си абсцисс - п (d + А), то 1/Ь будет выражать радиус одной из концентрических окружностей. На диаграмму могут быть нанесены прямые линии с различными углами наклона а. Задаваясь диа­ метром провода, толщиной изоляции и углом наложения обмотки, можно определять шаг обмотки и требуемую ширину прядки. Подобные соотно­ шения справедливы и для обмотки прямоугольной проволоки, но в этом случае вместо длины окружности следует использовать периметр обматы­ ваемой проволоки П с учетом толщины изоляции и закруглений углов:

П = По + 3,14Д- 1,72г,

где По - периметр неизолированной проволоки без учета закруглений уг­ лов;

г - радиус закругления проволоки.

Волокнистые нити при наложении на проволоку расплющиваются и форма их сечения изменяется, поэтому для технологических расчетов и определения числа нитей в прядке вместо диаметра нити следует прини­ мать ее кроющую ширину - настильность, которую определяют следую­ щим образом. Наматывают 100 витков нити на конус, определяют длину намотки нити и делят ее на число витков, получают искомое значение на­ стильности.

Нити из натуральных волокон обладают большей настильностью, а стеклянные волокна вследствие своих упругих свойств - пониженной.

С точки зрения производительности труда при изолировании прово­ локи волокнами выгоднее работать с большим количеством нитей в прядке и большими углами наложения обмотки, но увеличение шага обмотки де­ лает ее неустойчивой. Поэтому шаги обмотки и число нитей в прядке ог­ раничиваются; обычно шаг обмотки, например, натуральным шелком не превышает 2 мм, а число нитей в прядке - 6-31.

Обмотка бумажными или полимерными лентами может производить­ ся: встык, когда края соседних витков ленты соприкасаются друг с другом; с перекрытием, когда каждый последующий виток частично перекрывает предыдущий; с зазором между витками, обычно не превышающим 1-2 мм.

Обмотка встык на практике, как правило, не используется, так как при изгибе провода на наружной стороне витка ленты будут расходиться, а на внутренней - вспучиваться.

Несколько слоев ленты накладываются с зазором, причем недопусти­ мо совпадение зазоров в двух или более слоях, так как снижается электри­ ческая прочность изоляции. Наружный слой накладывается с перекрытием. Вообще же обмотка с перекрытием используется для повышения электри­ ческой прочности в случаях, когда число накладываемых лент не превы­ шает 3. При большем числе лент снижается гибкость изоляции и увеличи­ вается вероятность механического повреждения лент при изгибах.

Основные соотношения параметров обмотки лентами могут быть по­ лучены, как и в случае обмотки нитями, из анализа развертки одного повива ленты (рис. 4.2, е - зазор или перекрытие).

Знак «+» обозначает перекрытие, знак «-» за­ зор.

Так как треугольники АВС и ADE подоб­ ны, то

nd

(4.3)

h ± e J h 2 + n2d 2

Здесь не учитывается толщина ленты,

Перекрытие е обычно выражается в долях шага обмотки или в процентах от него, поэтому, приняв е = khyиз (4.3) получаем

Так как h = nd tg a, ab = nd{\ ± К) sin а, то, используя эти выражения и формулу (4.3), можно построить диаграмму, удобную для расчетов тех­ нологических режимов (аналогично случаю обмотки нитями).

4.1.1. Обмоточные машины для наложения изоляцни из натуральных и синтетических волокон

Принцип действия обмоточных машин заключается в следующем. Изолируемая проволока с отдающего устройства через протиры и прямильное устройство направляется к обмотчикам, на которых установлены бобины с нитями, затем готовый провод с помощью тягового устройства

принимается на вращающийся барабан или катушку. Обмоточные маши­ ны, как правило, многоходовые, т.е. на них одновременно изолируется не­ сколько проволок.

Качество наложения изоляции определяется типом применяемых об­ мотчиков. Все обмотчики различаются между собой расположением боби­ ны с нитями по отношению к оси изолируемого проводника. Обычно ис­ пользуют центровые обмотчики, у которых ось изолирующей бобины сов­ падает с осью изолируемой проволоки (рис. 4.3). Эти обмотчики хорошо уравновешены и допускают большие частоты вращения (до 10 000 об/мин). В обмотчике устанавливаются друг за другом несколько бобин с прядками из нитей. При заправке новых бобин проволоку необхо­ димо разрезать. Габариты обмотчиков достаточно большие.

У эксцентричных обмотчиков оси изолирующей бобины не совпадают с осью изолируемой проволоки. Они име­ ют пониженную частоту вращения по сравнению с центровыми, но в них не нужно устанавливать запасные бобины, поэтому габариты их меньше, нет необ­ ходимости разрезать проволоку при за­ правке новой бобины.

Обмоточные машины снабжаются автоматами, которые при обрыве прядки останавливают машину. После наложе-

ния изоляции провод на выходе из об- обмотчика мотчика проходит через ниппель или две стальные пластины, где произво­

дится сглаживание изоляции. Усилия сжатия пластин регулируются с по­ мощью регулировочных винтов.

Одним из основных узлов обмоточной машины является тяговое уст­ ройство, осуществляющее протягивание изолируемой проволоки через ра­ бочие узлы машины. В машинах для наложения волокнистой изоляции ис­ пользуются тяговые устройства колесного типа. На современных машинах по мере наполнения катушки частота ее вращения уменьшается, натяжение провода регулируется автоматически.

Равномерность раскладки изолированного проводника по ширине приемной катушки обеспечивается специальным раскладочным устройст­

вом.

Основные параметры некоторых типов обмоточных машин, предна­ значенных для наложения изоляции из натуральных и синтетических воло­ кон, приведены в табл. 4.1.

Таблица 4.1 Основные параметры обмоточных машин, предназначенных

для наложения изоляции из натуральных и синтетических волокон

Для изолирования проволоки диаметром 0,05-0,35 мм используют 28-ходовые машины марки 01-28-Э, имеющие 28 центровых обмотчиков. Расположение ходов двустороннее, по 14 с каждой стороны. Изолирование проволоки диаметром 0,38-1,56 мм производится на 16-ходовых машинах марки 02-16-Э. На каждый ход имеется два центровых обмотчика, вра­ щающихся в противоположные стороны. Расположение ходов двусторон­ нее, по 8 с каждой стороны. Изолирование проволоки диаметром 1,0- 4,0 мм выполняется на машинах марок 03-6-Э и 03-8-Э. Эти машины обо­ рудованы тремя центровыми обмотчиками на каждый ход, так как они предназначены для наложения комбинированной изоляции из телефонной бумаги, синтетической пленки, хлопчатобумажной или синтетической пряжи.

Провода с волокнистой и эмалево-волокнистой изоляцией использу­ ются в электрических машинах, аппаратах и приборах в тех случаях, когда возможны повышенные механические нагрузки на провод.

Медные и алюминиевые провода круглого и прямоугольного сечения марок ПБД и АПБД имеют двухслойную изоляцию из хлопчатобумажной пряжи, в пропитанном состоянии их температурный индекс (ТИ) равен 105.

Выпускаются круглые медные провода марки ПБД диаметром 0,355- 2

5,2 мм и прямоугольные сечением 1,7-83,1 мм , а также круглые алюми­ ниевые провода марки АПБД диаметром 1,32-8 мм и прямоугольные сече­ нием 6,8- 88,7мм2

Изоляция должна быть наложена на проволоку плотно, без утолщений и оголенных мест, направление наложения слоев обмоток должно быть противоположным. Шаг обмотки круглого провода хлопчатобумажной