线缆高频预热器及预热方法与流程

1.本发明涉及电线电缆生产技术领域，更具体地说，它涉及一种线缆高频预热器及预热方法。


背景技术：

2.随着国内日益快速发展的信息网络技术，对数据电缆的生产要求越来越高，高频预热器由于具有提高绝缘的附着力、提高芯线与导体的剥离力、去除芯线的潮气，避免绝缘中气泡的产生、改善绝缘材料结晶状态、消除残余应力等优点，高频预热器在数据电缆的生产中应用越来越广泛。传统的高频预热器没有温度显示或者温度显示的值是理论计算值，对实际的加热效果需要采用外部测温装置来辅助测量实际温度值，且测量出温度后需手动调节设定值来调整加热温度，当产线速度或者线缆的型号、尺寸等发生变化时，相同功率的加热装置加热相同时间，线缆表面的实际温度升高数值差别较大，传统的高频预热器无法做到实时测温和精准控制线缆的加热温度，线缆的加热温度不稳定，从而导致线缆表面的包覆性差，易鼓包。
3.例如，公告号为cn205247982u的中国专利公开了一种铜丝预热器，它包括，包括机箱、预热室，预热室的左右两侧内壁上对称设置有两个电磁加热器，电磁加热器之间设置有多个小辊轮，预热室内部还设置有温度传感器；上述方案在预热室内部设置温度传感器，通过预热室的温度反应线缆的温度；这种方式测量的线缆的温度误差大，无法准确控制加热后的线缆的实际温度。
4.现有的线缆预热方法同样存在无法精准控温的技术问题，因此，需要提出一种线缆高频预热器及预热方法，实现线缆预热的实时测温和精准控温。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种线缆高频预热器，其优点是能够实时测量线缆的实际温度，并根据实际温度自动调节加热功率，实现稳定加热和精准控温。
6.为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
7.一种线缆高频预热器，包括
8.机架，所述机架上设置有进料口和出料口；
9.加热装置，设置于所述机架内，用于将线缆加热至目标温度；
10.测温装置，设置于所述出料口，用于测量线缆加热后的实际温度，所述测温装置为热对流原理的非接触式温度传感器；
11.导线装置，设置于所述机架的侧面，用于控制线缆的走线速度；
12.测速装置，设置于所述导线装置的一侧，用于测量线缆的走线速度；
13.控制装置，设置于所述机架上，用于控制所述加热装置的加热功率，所述控制装置与所述加热装置、测温装置、测速装置、导线装置电信号连接。
14.通过上述技术方案，线缆从进料口进入机架内，经过导线装置后进入加热装置加热，随后线缆经出料口离开机架；出料口设置有测温装置，能够实现测量线缆的温度，当线缆的温度与目标温度不一致时，控制装置能够及时对加热装置的加热功率进行调整，无需额外的辅助测温工序和手动调整加热功率，自动化程度高，实现了实时测温和精准控温；由于线缆加工时走线速度很快，可达到200-300m/s，接触式温度传感器测温时，线缆与温度传感器接触后相互摩擦，由于线缆表面高温且高速移动，极易造成温度传感器的损坏，影响测温的稳定性和准确性，而红外传感原理的非接触式测温仪时，由于线缆的尺寸小，测量光点的尺寸可能比线缆的尺寸大，此时，稳定测量不稳定，因此，本方案中的测温装置采用热对流原理的非接触式温度传感器，测量稳定、精确。
15.进一步的，所述加热装置包括设置于所述机架侧面的加热箱、设置于所述加热箱内的高频发生器和设置于所述高频发生器上的双加热线圈。
16.其有益效果在于：通过电磁加热原理实现线缆的加热，加热效率高，并且，本方案采用双线圈加热，可实现对线缆的快速加热。
17.进一步的，所述导线装置包括设置于所述机架侧面的沿水平的轴线转动的导线轮和设置于所述导线轮侧面的调频电机，两组所述导线轮对称设置于所述加热装置的上下两侧，线缆依次穿过上侧的导线轮、加热装置和下侧的导线轮，所述调频电机设置于所述导线轮的转轴的一端，所述调频电机控制所述导线轮旋转，所述测速装置设置于所述导线轮上。
18.其有益效果在于：调频电机用于控制线缆的走线速度，测温装置设置在导线轮上，能够实时监测走线速度，控制装置通过走线速度的变化能够对加热装置的加热效率进行控制，实现线缆的稳定加热。
19.进一步的，所述控制装置上设置有用于显示设备运行参数的控制面板。
20.其有益效果在于：控制面板能够实时显示当前线缆被加热到的温度，有利于操作人员直观的查看装置运行情况和线缆的加热温度。
21.进一步的，所述机架的进料口和出料口均设置有可沿水平的轴线旋转的稳线导轮，线缆的表面贴合所述稳线导轮的圆周面，所述稳线导轮的竖直高度可调节。
22.其有益效果在于：稳线导轮的设置，有利于线缆稳定走线，防止线缆走偏，影响加工效率和质量；稳线导轮的竖直高度可以调节，通过调节稳线导轮的竖直高度，能够调整线缆的高度，使得本装置能够搭载于不同产线上进行线缆的预热，装置的通用性强。
23.进一步的，所述机架靠近出料口的一端设置有水平的保温套筒，所述保温套筒的内侧设置有隔热层，线缆水平穿过保温套筒的内部，所述测温装置设置于所述保温套筒远离机架的一端。
24.其有益效果在于：通过设置保温套筒，当被加热的线缆经过出料口离开机架后，保温套筒能够对穿过其内部的线缆进行保温，减少热量散失，同时，保温套筒能够隔离线缆，避免加热后的线缆与环境直接接触，减少环境对线缆的影响，降低测温装置测量的误差，从而使线缆的加热温度更加接近目标温度。
25.进一步的，所述导线轮上设置有导线内槽和导线外槽，线缆经所述导线内槽绕于导线轮的表面，由所述导线外槽引出脱离导线轮的表面。
26.其有益效果在于：由于导线内槽和导线外槽的设置，线缆在走线过程中不会相互干扰，确保走线顺畅和稳定加热。
27.进一步的，所述机架的侧面设置有远程通讯接口。
28.其有益效果在于：远程通讯接口可用于连接远程通讯设备，实现远程设置和监控装置的工作状态和加热温度。
29.针对现有技术存在的不足，本发明的另一目的在于提供一种线缆预热方法，其优点是通过实时检测线缆加热后的实际温度，自动调节加热功率，无需人工测温和手动调节加热温度，加热温度稳定，误差小。
30.一种线缆预热方法，利用上述线缆高频预热器，且包括以下步骤：
31.步骤1：在控制装置内预先设定线缆的初始温度t1、目标加热温度t2、线缆的材质、线缆半径r、导线轮半径r、产线速度v1和启动速度v2，启动速度v2小于产线速度v1；
32.步骤2：根据步骤1中预设的线缆的材质，获取线缆的比热容c、密度ρ，计算调节系数k和加热功率理论值p0，其中：k＝c*ρ*2π2r2r*v1，p0＝k*(t
2-t1)；
33.步骤3：测速装置获取线缆的走线速度v3，并将v3数值反馈至控制装置；
34.步骤4：当走线速度v3≥启动速度v2时，加热装置启动加热，反之，加热装置停止加热；
35.步骤5：测温装置实时获取线缆的实际加热温度t3，并将t3数值反馈至控制装置；
36.步骤6：当t3与t2之间的温差大于
±
3℃时，控制装置控制加热装置的加热功率增加或降低，加热功率的调整数值
△
p1＝k*(t
3-t2)；
37.步骤7：测速装置实时获取线缆的走线速度v3，并将v3数值反馈至控制装置；
38.步骤8：当v3与v1的数值不同时，控制装置控制加热装置的加热功率增加或降低，加热功率的调整数值
△
p2＝k*(v
3-v1)，当走线速度v3小于启动速度v2时，加热功率降低至0。
39.通过上述技术方案，通过设置加热功率理论值p0，操作人员完成步骤1后，控制装置能够根据加热功率理论值p0进行初始加热功率的调整，无需人工慢慢调整加热功率，浪费时间，有利于提高预热效率；本方案通过测速装置和测温装置对预热过程中的加热功率进行实时修正，无论产线的速度调整还是实际加热温度发生变化，加热装置的加热功率均可自动调整，保证加热温度稳定，实现精准控温和反馈控制功能。
40.综上所述，本发明具有以下有益效果：
41.本方案通过设置测速装置、测温装置对线缆预热过程中的走线速度和实际加热温度进行实时测量，并通过控制装置对加热装置的加热功率进行调整，实现了实时测温和精准控温，保证加热温度稳定，同时，在加热过程中，装置能够实时显示加热温度，无需操作人员采用外部测温装置来辅助测量实际温度值，并且无需手动调节加热功率，效率高、加热温度精确、误差小。
附图说明
42.图1是本发明的整体的结构示意图；
43.图2是图1的后侧视图；
44.图3是本发明的隐藏机架后的结构示意图；
45.图4是本发明的加热装置的结构示意图。
46.图中：1、机架；2、导线装置；21、导线轮；211、上导线轮；212、下导线轮；22、调频电机；3、测速装置；4、加热装置；41、加热箱；42、高频发生器；43、加热线圈；5、测温装置；6、控
制装置；7、远程通讯接口；8、稳线导轮；9、线缆；10、导轮安装板；11、手动直线滑台；111、调节手轮；112、滑座；113、光轴；114、滚珠丝杆；115、滑块；12、保温套筒；14、调节槽；15、调节杆；16、挡块；17、导线内槽；18、导线外槽。
具体实施方式
47.下面结合附图及实施例，对本发明进行详细描述。
48.本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
49.实施例1：
50.如图1-图4所示，一种线缆高频预热器，用于对线缆9进行预热，包括机架1和设置在机架1上的导线装置2、测速装置3、加热装置4、测温装置5和控制装置6，控制装置6与加热装置4、测温装置5、测速装置3、导线装置2电信号连接。
51.如图1、图2所示，机架1为长方体结构，机架1上设置有进料口和出料口，进料口和出料口设置在机架1相对的两个侧面上，线缆9从进料口进入机架1内，从出料口引出后离开机架1；机架1的一侧设置有远程通讯接口7，远程通讯接口7上连接通讯设备能够实现远程控制和查看装置的工作状态。
52.如图1所示，机架1的进料口和出料口处均设置有稳线导轮8，稳线导轮8可沿水平的轴线旋转，线缆9的表面贴合稳线导轮8的圆周面，稳线导轮8的竖直高度可调节；机架1上靠近进料口的一侧设置有导轮安装板10，导轮安装板10上连接有竖直的手动直线滑台11，手动直线滑台11包括调节手轮111、滑座112、光轴113、滚珠丝杆114和滑块115，调节手轮111设置在导轮安装板10的上方，滑座112竖直设置在导轮安装板10上，滑座112为u形结构，u形结构的滑座112包括一块竖直设置的竖直板和垂直竖直板的水平板，两组水平板沿竖直板的长度方向对称设置在竖直板两端；光轴113竖直方向的两端分别抵接滑座112的水平板相对的两个侧面，两组光轴113沿滑座112的竖直轴线对称设置；滚珠丝杆114竖直设置在两组光轴113之间的中部，滚珠丝杆114竖直方向的两端分别抵接滑座112的下端的水平板和调节手轮111的下端；滑块115滑移设置在光轴113、滚珠丝杆114上，稳线导轮8转动设置在滑块115上；当需要调节稳线导轮8的位置时，旋转调节手轮111使滚珠丝杆114转动，从而驱动滑块115移动，稳线导轮8便随着滑块115同步移动；本实施例中，进料口的稳线导轮8设置两组，两组稳线导轮8上下交错排列设置，且位于上方的稳线导轮8的下端与位于下方的稳线导轮8的上端之间形成可供线缆9水平穿过的间隙。
53.如图1、图4所示，机架1靠近出料口的一端设置有水平的保温套筒12，保温套筒12的内侧设置有隔热层，隔热层可采用岩棉、聚氨酯泡沫或者碳酸铝针刺毡等，线缆9水平穿过保温套筒12的内部，进料口处的稳线导轮8设置在保温套筒12的内部，保温套筒12的侧面设置有竖直的调节槽14，调节槽14内设置有水平的调节杆15，调节杆15通过螺栓连接在保温套筒12上，调节杆15远离保温套筒12的一端设置在保温套筒12的外面，调节杆15靠近保温套筒12的一端与稳线导轮8的侧面连接，且调节杆15与稳线导轮8同轴设置，调节杆15上设置有挡块16，挡块16远离稳线导轮8的一侧贴合保温套筒12的内壁，挡块16的尺寸大于调节槽14的尺寸，当滑动调节杆15在调节槽14内的位置时，挡块16和稳线导轮8可同步移动，
此时，稳线导轮8的高度随之调整；由于挡块16的尺寸大于调节槽14的尺寸，挡块16可一直将调节槽14挡住，使保温套筒12的内部与外部环境隔绝；
54.测温装置5设置在出料口处，位于保温套筒12远离机架1的一端，测温装置5的作用是测量线缆9加热后的实际温度，测温装置5为热对流原理的非接触式温度传感器，本实施例中的测温装置5可以采用德国lune公司生产的非接触式在线测温仪。
55.如图1所示，控制装置6设置在机架1的侧面，用于控制加热装置4的加热功率，控制装置6上设置有用于显示设备运行参数的控制面板，控制面板上显示有装置的设定参数和工作状态。
56.如图1、图3所示，导线装置2设置在机架1的侧面，用于控制线缆9的走线速度，导线装置2包括设置在机架1侧面的导线轮21和设置在导线轮21侧面的调频电机22，导线轮21可沿水平的轴线转动，导线轮21的中部设置有转轴，转轴与调频电机22的输出端连接，调频电机22控制导线轮21旋转；本实施例中的导线轮21设置两组，分别为上导线轮211和下导线轮212，上导线轮211和下导线轮212对称设置在加热装置4的上下两侧，线缆9依次穿过上导线轮211、加热装置4和下导线轮212，上导线轮211上设置有导线内槽17和导线外槽18，线缆9进入进料口后首先进入上导线轮211的导线内槽17，然后进入一个加热线圈43加热，随后绕到下导线轮212上经过另一个加热线圈43加热后，从上导线轮211的导线外槽18引出后，由出料口离开机架1。
57.如图3所示，测速装置3设置在导线轮21靠近调频电机22的一侧，测速装置3的作用是用于测量线缆9的走线速度，本实施例中的测速装置3可采用现有技术的光学转速测量仪或齿轮转速传感器。
58.如图4所示，加热装置4设置在机架1内，用于将线缆9加热至目标温度，加热装置4包括设置在机架1侧面的加热箱41、设置在加热箱41内的高频发生器42和设置在高频发生器42内的加热线圈43，本实施例中采用了两组高频发生器42和加热线圈43，能够有效的提高加热效率。
59.工作时，首先在线缆9内预先设置目标加热温度，随后，线缆9由进料口进入机架1内，经过导线装置2引导进入加热装置4，被加热的线缆9经出料口离开机架1，线缆9经过测温装置5时，测温装置5测量线缆9加热后的实际温度，并且将测量的温度实时显示在控制面板上；当加热后的实际温度小于目标加热温度时，控制装置6控制加热装置4的增加加热功率，从而实现线缆9加热温度的实时测量和精准控制。
60.实施例2：
61.如图1和图2所示，一种线缆预热方法，利用上述的线缆高频预热器，且包括以下步骤：
62.步骤1：在控制装置6内预先设定线缆9的初始温度t1、目标加热温度t2、线缆的材质、线缆半径r、导线轮半径r、产线速度v1和启动速度v2，启动速度v2小于产线速度v1。
63.本方案中在实际应用时，先在控制装置6内预先嵌入控制软件，通常情况下，产线速度v1根据生产产量、交货工期等情况确定，产线速度v1确定后不常变动；待加工线缆9的尺寸规格可影响线缆9半径r，加工前需要提前确定；线缆9的材质通常为金属材质，例如：铜、铝、锡等。
64.步骤2：根据步骤1中预设的线缆9的材质，获取线缆9的比热容c、密度ρ，计算调节
系数k和加热功率理论值p0，其中：k＝c*ρ*2π2r2r*v1，p0＝k*(t
2-t1)。
65.将输入线缆9的材质输入控制装置6中，控制装置6内的控制软件能够自动从系统的数据库内调出线缆9的比热容和密度，例如，材质为铜时，比热容为0.39
×
103j/(kg
·
℃)，密度为8.92g/cm3，随后，控制装置6自动计算加热功率理论值和调节系数。
66.步骤3：测速装置3获取线缆9的走线速度v3，并将v3数值反馈至控制装置6。
67.步骤4：当走线速度v3≥启动速度v2时，加热装置4启动加热，反之，加热装置4停止加热。
68.步骤5：测温装置5实时获取线缆9的实际加热温度t3，并将t3数值反馈至控制装置6。
69.步骤6：当t3与t2之间的温差大于
±
3℃时，控制装置6控制加热装置4的加热功率增加或降低，加热功率的调整数值
△
p1＝k*(t
3-t2)。
70.本方案将温度调节误差设置为
±
3℃，属于线缆9预热行业中对精度要求较高的指标，能够保证后续加工的线缆9不会起鼓，质量稳定性好。
71.步骤7：测速装置3实时获取线缆9的走线速度v3，并将v3数值反馈至控制装置6。
72.步骤8：当v3与v1的数值不同时，控制装置6控制加热装置4的加热功率增加或降低，加热功率的调整数值
△
p2＝k*(v
3-v1)，当走线速度v3小于启动速度v2时，加热功率降低至0。
73.由于产线速度v1和走线速度v3通常情况下不易受到环境影响，因此未设置较大的调整误差，同时，线缆9的走线速度通常比较快，可达到200-300m/s，当走线速度变化时，对线缆9加热温度的影响比较大，因此，需要及时对加热功率做出调整，本方案中将v3与v1的数值进行实时比对，当出现误差时，能够及时做出调整；当走线速度v3小于启动速度v2时，控制装置6控制加热装置4的加热功率下降至0，防止线缆9长时间受热，被烧断。
74.以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。