ماشین پوشش ثانویه چیست؟

A دستگاه پوشش ثانویه یک قطعه تخصصی از تجهیزات صنعتی است که در فرآیند تولید کابل فیبر نوری برای اعمال یک لایه پلیمری محافظ - معروف به پوشش ثانویه یا لوله شل - روی فیبرهای نوری یا نوارهای فیبر استفاده می شود. این لایه از الیاف شیشه ای ظریف در برابر استرس مکانیکی، رطوبت و آسیب های محیطی محافظت می کند ، آن را به یکی از حیاتی ترین مراحل در تولید کابل های فیبر نوری قابل اعتماد تبدیل می کند. به طور خلاصه، دستگاه پوشش ثانویه، الیاف برهنه شکننده را به اجزای کابلی بادوام و قابل استقرار تبدیل می کند که برای نصب و نصب بیشتر آماده هستند.

فراتر از محافظت ساده، فرآیند پوشش ثانویه دقیقاً قطر لوله بافر، ضخامت دیواره و چگالی پر شدن ژل را کنترل می کند - همه اینها مستقیماً بر عملکرد انتقال نوری کابل و دوام طولانی مدت در میدان تأثیر می گذارد.

عملکرد و نقش اصلی در تولید کابل فیبر نوری

در یک خط تولید معمولی کابل فیبر نوری، فیبرهای نوری لخت ابتدا تحت پوشش اولیه قرار می گیرند (پوشش آکریلات که مستقیماً روی شیشه اعمال می شود) و سپس وارد مرحله پوشش ثانویه می شوند. دستگاه پوشش ثانویه یک ماده ترموپلاستیک - معمولاً PBT (پلی بوتیلن ترفتالات)، PP (پلی پروپیلن) یا HDPE (پلی اتیلن با چگالی بالا) را در اطراف یک یا چند الیاف اکسترود می کند تا یک لوله بافر تشکیل دهد.

این فرآیند معمولاً شامل سه عملیات همزمان است:

• بازده فیبر و کنترل تنش برای حفظ موقعیت ثابت فیبر در داخل لوله
• تزریق ژل یا ترکیب تیکسوتروپیک برای پر کردن لوله و جلوگیری از ورود آب
• اکستروژن و خنک کردن برای تشکیل و جامد کردن لوله بافر بیرونی

نتیجه یک بافر شل لوله است - بلوک ساختمانی اساسی که در طرح های کابل فیبر رشته ای، هسته شکافدار و نواری استفاده می شود که در شبکه های مخابراتی در سراسر جهان مستقر می شود.

قاب ماشین و طراحی سازه

یکپارچگی ساختاری یک ماشین پوشش ثانویه برای ساخت دقیق ضروری است. قاب دستگاه معمولاً با استفاده از جوشکاری صفحه فولادی A3 با فشار بالا همراه با پردازش فولاد سازه ای (فولاد نوع) ساخته می شود. ، تضمین می کند که کل پلت فرم حتی در حین کار مداوم با سرعت بالا سفت و بدون لرزش باقی می ماند.

فولاد A3 (معادل Q235 در استانداردهای چینی) جوش پذیری عالی، استحکام کششی متوسط ​​(معمولاً 370 تا 500 مگاپاسکال) و شکل پذیری خوب را ارائه می دهد - که آن را به یک ماده پایه ایده آل برای قاب ماشین آلات صنعتی سنگین تبدیل می کند. قاب جوش داده شده و ماشینکاری شده در برابر تغییر شکل انعطاف پذیری و حرارتی مقاومت می کند، که برای حفظ تلورانس های تراز به اندازه 0.01± میلی متر در سراسر قالب اکستروژن و سیستم فرورفتگی خنک کننده حیاتی است.

طراحی قاب مستحکم همچنین وزن و ارتعاش زیر را در خود جای می دهد:

• قرقره های بازده فیبر سنگین (اغلب 25 کیلومتر یا بیشتر فیبر در هر قرقره نگه می دارند)
• لوله و مجموعه پیچ اکسترودر (معمولاً قطر پیچ 30 تا 60 میلی متر)
• چند فروغ آب خنک کننده، اغلب 6 تا 10 متر طول کل
• کاپستان و سیستم جمع آوری با سرعت 300 متر در دقیقه کار می کنند

ساختار پوشش: پوشش صورت و پوشش پایین

یکی از مشخصه های ساختاری ماشین پوشش ثانویه، پیکربندی پوشش دو لایه آن است. در یک راه اندازی استاندارد، پوشش صورت در جلوی دستگاه و پوشش پایین در عقب قرار می گیرد. این آرایش تضمین می کند که پوشش در یک توالی لایه ای دقیق اعمال می شود که دیواره لوله بافر را به طور یکنواخت و بدون لایه برداری ایجاد می کند.

پوشش صورت (موقعیت جلو)

پوشش صورت، سطح داخلی لوله بافر را تشکیل می دهد که با فیبرهای نوری یا ترکیب پرکننده ژل تماس می گیرد. این لایه باید از نظر شیمیایی نسبت به ژل پرکننده تیکسوتروپیک بی اثر باشد و نباید باعث ایجاد استرس خمشی روی الیاف شود. موادی مانند PBT به دلیل نرخ انقباض پایین و پایداری ابعادی عالی، معمولاً در اینجا استفاده می‌شوند - PBT معمولاً پس از سرد شدن انقباض خطی کمتر از 0.5٪ را نشان می‌دهد که برای حفظ طول فیبر اضافی مورد نیاز (EFL) در داخل لوله ضروری است.

پوشش پایین (موقعیت عقب)

پوشش پایین دیواره محافظ بیرونی لوله بافر را تشکیل می دهد و خواص مکانیکی مورد نیاز برای اتصال و نصب کابل را فراهم می کند. این لایه ممکن است از مواد گرمانرم یکسان یا سازگار استفاده کند و باید به طور یکپارچه با پوشش صورت بچسبد. ضخامت دیواره پوشش پایین دقیقاً کنترل می شود - معمولاً بین 0.3 میلی متر تا 0.9 میلی متر - بسته به مشخصات طراحی کابل و محیط استقرار مورد نظر (به عنوان مثال، هوایی، دفن مستقیم یا نصب کانال).

آرایش جلو به پشت این دو لایه پوشش به هر سر اکسترودر اجازه می دهد تا به طور جداگانه از نظر مشخصات دما، فشار مذاب و توان عبور مواد تنظیم شود و به تولید کنندگان کنترل دانه ای بر هندسه لوله و عملکرد مکانیکی می دهد.

اجزای اصلی یک ماشین پوشش ثانویه

یک خط پوشش ثانویه کامل از زیرسیستم های چندگانه یکپارچه تشکیل شده است. درک هر جزء به تولیدکنندگان کمک می کند تا راندمان تولید و کیفیت محصول را بهینه کنند.

ماشین‌های مدرن نیز الف سیستم کنترل مبتنی بر PLC که همه زیرسیستم ها را در زمان واقعی هماهنگ می کند و بازخورد حلقه بسته را بین قرائت های گیج OD و سرعت پیچ اکسترودر یا سرعت کاپستان برای حفظ تلورانس های ابعادی به طور خودکار در طول دوره تولید امکان پذیر می کند.

مشخصات فنی و پارامترهای عملکرد

ماشین آلات پوشش ثانویه بسته به کاربرد مورد نظر و حجم تولید، از نظر قابلیت بسیار متفاوت هستند. در زیر پارامترهای فنی نماینده ماشین‌های با ظرفیت متوسط تا بالا مورد استفاده در کارخانه‌های تجاری کابل فیبر نوری آمده است:

• سرعت خط: 40-300 متر در دقیقه (مدل های پرسرعت بهینه شده برای تولید انبوه)
• تعداد فیبر در هر لوله: 1 تا 24 فیبر (مدل های دارای روبان تا نوارهای 12 فیبر پشتیبانی می کنند)
• محدوده OD لوله بافر: 1.0 میلی متر تا 4.0 میلی متر
• کنترل ضخامت دیوار: 0.05 ± میلی متر یا بهتر
• قطر پیچ اکسترودر: 30 میلی‌متر، 45 میلی‌متر یا 60 میلی‌متر بسته به نیازهای توان عملیاتی
• مواد سازگار: ترکیبات PBT، PP، HDPE، LSZH
• مصرف برق: معمولاً 30 تا 80 کیلو وات برای خط کامل
• رد پای ماشین: طول تقریباً 15 تا 30 متر بسته به پیکربندی مخزن خنک کننده

طول فیبر اضافی (EFL) در داخل لوله - یک پارامتر حیاتی که تعیین می کند کابل چقدر بار کششی را بدون فشار به الیاف تحمل می کند - معمولاً بین 0.2٪ و 0.5٪ ، و با نسبت سرعت پرداخت فیبر به سرعت خط کاپستان کنترل می شود.

انواع ماشین آلات پوشش ثانویه

طرح های مختلف کابل نیاز به پیکربندی های مختلف دستگاه پوشش ثانویه دارند. سه نوع اصلی عبارتند از:

خط پوشش ثانویه تک لوله

در یک زمان یک لوله بافر تولید می کند و برای عملیات تولید کوچکتر یا انواع کابل های ویژه مناسب است. کارکرد و نگهداری این ماشین‌ها ساده‌تر است و هزینه‌های سرمایه‌گذاری معمولاً از 80000 دلار تا 200000 دلار برای یک خط کامل متغیر است.

خط پوشش ثانویه چند لوله

قادر به تولید چندین لوله به طور همزمان به طور موازی، به طور قابل توجهی افزایش توان عملیاتی. تولیدکنندگان کابل با حجم بالا که میلیون‌ها کیلومتر فیبر در سال را مستقر می‌کنند، اغلب به خطوط چند لوله‌ای برای دستیابی به اهداف تولید بدون مقیاس‌بندی متناسب فضای کف یا نیروی کار متکی هستند.

خط پوشش ثانویه فیبر روبان

به طور خاص برای پوشش پشته های الیاف روبان مسطح (4، 8 یا 12 روبان فیبر) به جای الیاف گشاد منفرد طراحی شده است. هد قالب و سیستم خنک‌کننده برای تطبیق با مشخصات صاف روبان اصلاح شده‌اند و کنترل EFL برای جلوگیری از کمانش نوار یا فشار فیبر در داخل لوله بسیار مهم است.

مرحله به مرحله فرآیند پوشش ثانویه

درک فرآیند تولید به اپراتورها کمک می کند تا مشکلات کیفیت را عیب یابی کرده و تنظیمات دستگاه را بهینه کنند. در اینجا توالی استاندارد برای اجرای پوشش ثانویه معمولی آمده است:

1. بارگذاری فیبر: فیبرهای نوری با پوشش اولیه بر روی قرقره های بازده بارگذاری می شوند. تنش فیبر با توجه به تعداد الیاف در هر لوله و ماده اکسترود شده تنظیم می شود.
2. نخ و تراز: الیاف از طریق راهنمای الیاف، نوک قالب و بدنه قالب عبور می کنند. مرکز مناسب الیاف در قالب برای دستیابی به ضخامت دیواره یکنواخت بسیار مهم است.
3. پیش گرمایش اکسترودر: نواحی بشکه اکسترودر تا دمای عملیاتی افزایش می یابد - برای PBT، این معمولاً به معنای مشخصات دمایی از 200 درجه سانتی گراد (منطقه تغذیه) تا 260 درجه سانتی گراد (ناحیه مرگ) است. زمان گرم کردن معمولاً 30 تا 60 دقیقه است.
4. پرایمینگ سیستم ژل: ترکیب پرکننده تیکسوتروپیک حرارت داده می‌شود و از طریق سوزن تزریق تا زمانی که به طور پیوسته جریان پیدا کند، پر می‌شود و اطمینان حاصل می‌کند که هیچ حفره‌ای در خط ژل وجود ندارد.
5. راه اندازی و رمپ سرعت: خط با سرعت کم (10-20 متر در دقیقه) شروع می شود در حالی که OD لوله، ضخامت دیواره و موقعیت فیبر تأیید می شود. سرعت به تدریج تا میزان تولید هدف افزایش می یابد.
6. تولید در حالت پایدار: سیستم کنترل PLC OD را در زمان واقعی نظارت می کند و تنظیمات میکرو را برای حفظ ابعاد لوله در محدوده مشخصات انجام می دهد. اپراتورها فرآیند را از طریق صفحه نمایش HMI و نمونه برداری دستی دوره ای نظارت می کنند.
7. تعویض قرقره: هنگامی که یک قرقره برداشت پر است، خط یک تغییر خودکار یا نیمه اتوماتیک را انجام می دهد، لوله را برش می دهد و با حداقل تلفات تولید به یک قرقره جدید منتقل می شود.

کنترل کیفیت در پوشش ثانویه

کیفیت در پوشش ثانویه با استانداردهای ابعادی و استانداردهای عملکرد نوری اندازه گیری می شود. پارامترهای کیفیت کلیدی شامل قطر بیرونی (OD)، قطر داخلی (ID)، خروج از مرکز ضخامت دیواره، سطح پر شدن ژل و EFL است. اینها باید با استانداردهای بین المللی مانند IEC 60794-1 و ITU-T G.652 برای کابل تمام شده مطابقت داشته باشند.

عیوب رایج کیفیت و علل ریشه ای آن عبارتند از:

• تغییر قطر لوله: معمولاً به دلیل نوسان سرعت خط، ناپایداری فشار مذاب یا تغییر دمای آب خنک کننده ایجاد می شود.
• خروج از مرکز دیوار: نتایج ناشی از ناهماهنگی فیبر در قالب یا توزیع حرارتی ناهموار در سر قالب.
• پر شدن ژل ناکافی: ناشی از خطای کالیبراسیون پمپ ژل یا حباب هوا در سیستم تامین ژل است که منجر به خرابی مسدود کردن آب در سرویس می شود.
• کمانش فیبر یا EFL بالا: زمانی اتفاق می‌افتد که سرعت پرداخت فیبر نسبت به سرعت خط بسیار بالا باشد و تضعیف بخش‌های کابل مستقر شده را افزایش دهد.
• ناهمواری یا سوراخ های سطح: به طور معمول نشانه ای از آلودگی رطوبت در تغذیه گلوله یا مناطق نامناسب دمای اکسترودر است.

لوله های تمام شده به طور منظم برای استحکام کششی (معمولاً در حداقل 100 نیوتن / 100 میلی متر آزمایش می شوند)، مقاومت له شده و تأیید میرایی نوری در طول موج های 1310 نانومتر و 1550 نانومتر نمونه برداری می شوند.

کاربردها و ارتباط با صنعت

ماشین آلات پوشش ثانویه در تولید تقریباً هر نوع کابل فیبر نوری مورد استفاده در زیرساخت‌های مخابراتی مدرن ضروری هستند. زمینه های کاربردی کلیدی عبارتند از:

• کابل های ترانک مخابرات: کابل‌های با تعداد فیبر بالا (فیبرهای 144 تا 1728) که در شبکه‌های مسافت طولانی و مترو استفاده می‌شوند، برای حفاظت فیبر و عملکرد کابل به لوله‌های شل با پوشش ثانویه دقیق متکی هستند.
• کابل های FTTH (فیبر به خانه): کابل‌های رها کردن و کابل‌های توزیع برای اتصالات آخرین مایل به تولید ثابت و کم هزینه لوله شل در سرعت‌های بالا نیاز دارند.
• فیدرهای کابل زیردریایی: لوله‌های PBT با کارایی بالا که در سیستم‌های کابلی زیردریایی استفاده می‌شوند باید تحمل‌های ابعادی بسیار محکمی داشته باشند، که تجهیزات پوشش ثانویه پیشرفته را ضروری می‌سازد.
• کابل های صنعتی و نظامی: کابل‌های مقاوم برای محیط‌های سخت اغلب از مواد پوشش ثانویه مرکب استفاده می‌کنند که روی همان نوع ماشین‌آلات با پیکربندی قالب‌های سفارشی‌سازی شده پردازش می‌شوند.

استقرار کابل های فیبر نوری جهانی به سرعت در حال گسترش است که ناشی از راه اندازی 5G، ساخت مرکز داده های بزرگ مقیاس و طرح های ملی پهنای باند است. تحلیلگران صنعت پیش بینی می کنند که بازار جهانی کابل فیبر نوری تا سال 2027 به بیش از 20 میلیارد دلار برسد. که مستقیماً تقاضای پایدار برای تجهیزات پوشش ثانویه پیشرفته با توان عملیاتی بالا و کیفیت ثابت را افزایش می دهد.

بهترین شیوه های نگهداری و عملیاتی

تعمیر و نگهداری مناسب ماشین پوشش ثانویه کیفیت محصول ثابت را تضمین می کند و زمان کارکرد دستگاه را به حداکثر می رساند. شیوه های اصلی تعمیر و نگهداری عبارتند از:

تعمیر و نگهداری روزانه

• پس از هر بار تولید، قالب اکستروژن و نوک هر پلیمر باقیمانده را تمیز کنید
• مخزن ترکیب ژل پرکننده را بررسی و پر کنید
• سرعت جریان آب خنک کننده و درجه حرارت را در هر ناحیه فرورفتگی بررسی کنید
• کالیبراسیون گیج OD را با استانداردهای مرجع بررسی کنید

تعمیر و نگهداری دوره ای (ماهانه / فصلی)

• پیچ و بشکه اکسترودر را با استفاده از ترکیب پاکسازی جدا کرده و کاملا تمیز کنید
• پروازهای پیچ و سوراخ بشکه را برای سایش بررسی کنید. زمانی که فاصله از 0.15 میلی متر بیشتر شد تعویض کنید
• یاتاقان‌های کاپستان و زنجیر محرک را طبق مشخصات سازنده روغن کاری کنید
• کنترل‌کننده‌های تنش را مجدد کالیبره کنید و پارامترهای کنترل PLC را در برابر تنظیمات اصلی بررسی کنید

اپراتورها همچنین باید هر زمان که مقدار زیادی مواد خام تغییر می کند، یک ممیزی کامل از فرآیند انجام دهند، زیرا حتی تغییرات جزئی در ویسکوزیته گلوله PBT (MFI — Melt Flow Index) می تواند نیاز به تنظیمات پروفیل دما و سرعت پیچ برای حفظ ثبات ابعادی لوله داشته باشد.