Regulation volumetric extruder output when applied cable insulation

Full Text

Важнейшей операцией изготовления проводных кабелей связи (КС) является изолирование токопроводящей жилы, осуществляемое на экструзионных линиях. Как отмечается в [1-3], при производстве КС, предназначенных для передачи сигналов с частотами порядка 600 МГц и выше, использование для управления процессом изолирования классических систем стабилизации первичных параметров изготавливаемого кабеля (диаметра изоляции и погонной ёмкости), измеряемых на выходе ванны охлаждения, по их отклонению от своих номинальных значений, принципиально не может обеспечить достижение требуемого качества кабеля как канала связи с учетом его полосы пропускания. Для качественного управления наложением полимерной изоляции на токопроводящую жилу, в первую очередь, необходимо обеспечить стабилизацию режимных параметров работы технологического оборудования с максимально возможной точностью. Это относится к температуре расплава полимера в зоне дозирования экструдера, давлению расплава полимера на выходе зоны дозирования и, в первую очередь, - к объёмной (или массовой) производительности экструдера. Спомощью системы распределенного управления температурой расплава полимера [5] последняя может быть стабилизирована с точностью не хуже ±0,5ºС, что существенно лучше известных решений. Система стабилизации давления расплава полимера в зоне дозирования экструдера [6] позволяет минимизировать пульсации давления в выходной зоне не менее чем в пять раз. Объёмную производительность экструдера можно определить [4] как разность между прямым и обратным материальными потоками в экструдере по формуле: (1) где - обороты червяка (шнека) экструдера; - внутренний диаметр цилиндра экструдера; - глубина канала червяка экструдера в зоне дозирования; - угол захода (подъёма нарезки) червяка; - разность давлений расплава полимера в начале и в конце дозирующей зоны; - длина дозирующей зоны шнека экструдера; - эффективная вязкость расплава полимера. Максимальное давление расплава полимера на выходе зоны дозирования может быть определено [4] по формуле (2). На практике оно в 1,2÷1,5 раза выше рабочего давления. (2) Здесь - длина шнека экструдера. Анализ формул (1) и (2) показывает, что теоретически для регулирования объемной производительности экструдера можно использовать обороты шнека. Но при изменении оборотов червяка меняются скорость течения расплава полимера в канале шнека, мощность внутреннего тепловыделения за счет вязкого трения слоёв полимера, давление на выходе зоны дозирования, температура и эффективная вязкость расплава полимера. С другой стороны, как будет показано ниже, объёмная производительность экструдера это тоже самое, что и объемная производительность на единицу длины изолированной кабельной жилы, которая зависит от скорости изолирования . В [7] приведена эмпирическая формула, описывающая зависимость объемной производительности экструдера на единицу длины кабельной жилы от оборотов шнека и скорости изолирования . (3) где безразмерная постоянная, - постоянные коэффициенты с соответствующими размерностями. Недостатком данной формулы является то, что из неё неясна физика процесса, т.е. качественный характер взаимосвязи скорости изолирования и объемной производительности экструдера на единицу длины изолированной кабельной жилы. Таким образом, для регулирования объемной производительности экструдера, во-первых, необходимо иметь некоторую модель объекта управления, связывающую регулируемую величину с возможными управляющими воздействиями. Во-вторых, объемная производительность экструдера не может быть непосредственно измерена в ходе технологического процесса. Непосредственно на линии изолирования можно измерять диаметр изолированной жилы. Поэтому предлагается осуществлять косвенную оценку объемной производительности экструдера по диаметру изолированной жилы следующим способом. С учётом закона сохранения массы можно записать (4) где - плотность расплава полимера; -диаметр изолированной жилы; - диаметр медного проводника. Преобразуя (4) с учетом (1), получаем (5) здесь (6) Выражение (5) связывает непосредственно измеряемый на экструзионной линии параметр , напрямую определяющий оценку объёмной производительности экструдера, с возможными управляющими воздействиями, основным из которых является скорость изолирования. В отличие от известных решений для уменьшения величины транспортного запаздывания объекта регулирования, необходимо осуществлять контроль диаметра изолированной жилы сразу после кабельной головки.

About the authors

Vladimir N Mitroshin

Samara State Technical University

(Dr. Sci. (Techn.)), Professor 244, Molodogvardeyskaya str., Samara, 443100, Russian Federation

References

Supplementary files