НАМОТОЧНАЯ МАШИНА
COIL-WINDING MACHINE

Изобретение касается намоточной машины для изготовления ввода для очень высоких напряжений, включающей в себя расположенные в продольном направлении на оси намотки друг напротив друга удерживающие средства, которые предназначены для установки и вращения высоковольтного проводника, служащего сердечником намотки, и средства для подачи слоев намотки, которые могут наматываться на высоковольтный проводник, образуя намотку.
Такая намоточная машина уже известна из уровня техники. Вводы для высоких напряжений изготавливаются таким образом, что ленточная бумага наматывается вокруг сердечника намотки, при этом сердечником намотки служит высоковольтный проводник. Изготовленный таким образом ввод предназначен для подвода высоких напряжений через любые стенки корпусов, которые имеют потенциал земли. Проход через стенку корпуса часто также вызывает изменение изоляционной среды. В остов намотки, наряду со слоями бумаги, вводятся электрически проводящие прослойки, которые служат для контролируемого уменьшения высоких напряженностей поля. Затем из бумаги остова намотки удаляется вода в процессе, требующем больших затрат энергии и времени. Затем происходит пропитывание остова намотки пропиточной жидкостью, такой как масло или литьевая смола. В случае литьевой смолы, как правило, применяется крепированная бумага, чтобы обеспечить достаточно надежную пропитку густотекучей литьевой смолой.
Чтобы обеспечить возможность освоения все более высоких напряжений, например постоянного напряжения 800 кВ или переменного напряжения 1100 В, необходимы вводы все большего размера, которые имеют длину свыше 10 метров и, следовательно, высокий собственный вес.
Намоточные машины для высоковольтных вводов включают в себя, как правило, два расположенных в продольном направлении друг напротив друга зажимных патрона, по меньшей мере один из которых может приводиться во вращение посредством привода. В этих зажимных патронах зажимается состоящий чаще всего из цельной меди высоковольтный проводник. Цельный высоковольтный проводник обладает прочностью, которая позволяет без опоры наматывать известные остовы намотки. У вводов для номинального рабочего напряжения, равного свыше 800 кВ, с длиной, равной свыше 12 м, и диаметром, равным свыше 600 мм, в процессе наматывания под действием собственного веса происходит прогиб намотки и вместе с тем ухудшение качества управления уменьшением электрического поля при эксплуатации высоковольтного ввода.
В документе DE 10 2006 043 649 A1 описана намоточная машина для бумажных рулонов, у которой намотанный рулон находится в станине моталки, образованном двумя несущими валками. Такая станина моталки, может быть, могла бы препятствовать прогибу тяжелых вводов. Однако высокие прижимные усилия несущих валков выбивали бы на чувствительной креповой бумаге вмятины и дырки, которые также негативно сказываются на электрической прочности ввода.
Поэтому задачей изобретения является создать намоточную машину вышеназванного рода, с помощью которой могут изготавливаться даже большие вводы для очень высоких напряжений, без возникновения прогиба намотки или механической деформации мягкой бумаги.
Изобретение решает эту задачу за счет того, что предусмотрена по меньшей мере одна несущая конструкция ленты, снабженная элементами для направления ленты, которые предназначены для накладывания охватывающей ленты на наружный контур намотки, при этом охватывающая лента под намоткой по меньшей мере на отдельных участках остается свободной, так что охватывающая лента накладывается комплементарно на намотку.
В соответствии с изобретением для опирания намотки во время процесса наматывания предусмотрены несущие конструкции ленты, снабженные элементами для направления ленты, которые по меньшей мере на отдельных участках оставляют свободной охватывающую ленту под намоткой. Элементы для направления ленты выполнены так, что непосредственно под осью намотки не расположены никакие механические направляющие или прижимные элементы. При прижатии элемента для направления ленты к намотке, постоянно увеличивающейся в процессе наматывания, усилие прилегания, таким образом, воспринимается охватывающей лентой бережным образом. Охватывающая лента в соответствии с изобретением выполнена с возможностью легкой деформации и распространяется в продольном направлении плоскостно с определенной шириной параллельно оси намотки, так что при постоянно увеличивающейся намотке происходит накладывание охватывающей ленты на наружный контур намотки или может постоянно сохраняться бережное накладывание. Прижимное усилие, как уже излагалось выше, воспринимается одной только гибкой и податливой по форме охватывающей лентой, которая сразу же деформируется и прилегает комплементарно к намотке. Слишком высокие прижимные усилия, таким образом, предотвращаются. Бумажные слои намотки при этом опираются бережным образом, и деформация этих бумажных слоев предотвращается, причем одновременно предотвращается прогиб самой намотки даже при большой длине и больших собственных весах.
Предпочтительно охватывающая лента выполнена замкнутой и охватывает элементы для направления ленты, при этом элементы для направления ленты обеспечивают для охватывающей ленты возможность циркуляции, при которой привод осуществляется намоткой. Другими словами, намотка в процессе наматывания осуществляет привод замкнутой охватывающей ленты, циркулирующей вокруг элементов для направления ленты, которая затем циркулирует также против направления вращения намотки вокруг элементов для направления ленты. Для этого элементы для направления ленты установлены так, чтобы не препятствовать циркуляции охватывающей ленты. Для этого пригодны, например, собственно известные опоры вращения или тому подобные.
По одному из предпочтительных вариантов осуществления элементы для направления ленты включают в себя по меньшей мере два распространяющихся параллельно оси намотки направляющих валка, к которым прилегает охватывающая лента, при этом направляющие валки расположены относительно оси намотки так, что проекция оси намотки на плоскость, которая распространяется через оси вращения направляющих валков, проходит параллельно между осями вращения этих направляющих валков. В частности, целесообразно, если проекция оси намотки распространяется параллельно и центрально между осями вращения этих направляющих валков. Таким образом, обеспечивается, что охватывающая лента ниже оси намотки оставляется направляющими валками свободной. Предпочтительно направляющие элементы включают в себя три направляющих валка, которые на виде сбоку в продольном направлении расположены V-образно друг относительно друга. При этом острие буквы V, которое образуется распространяющимся ниже оси намотки направляющим валком, отвернуто от оси вращения. Открытая сторона буквы V, напротив, обращена к оси намотки и вместе с тем к намотке. Открытая сторона ограничивается двумя направляющими роликами, которые также распространяются параллельно оси намотки, однако на виде сверху с боковым смещением, то есть справа и слева от оси намотки. Средний направляющий ролик проходит, напротив, точно под осью намотки и параллельно ей. На открытой стороне буквы V, на которой охватывающая лента остается свободной, в процессе изготовления бережным образом помещается постоянно увеличивающаяся намотка.
Предпочтительно охватывающая лента выполнена упругой и удерживается направляющими элементами с легким натяжением. Возникающее при этом натяжение выбрано так, что, с одной стороны, обеспечивается наибольшее возможное опирающее действие, но, с другой стороны, особенно бережное восприятие чувствительных бумажных слоев.
По одному из предпочтительных вариантов осуществления изобретения охватывающая лента представляет собой эластомер, такой как, например, натуральный или искусственный каучук или тому подобные.
По одному из предпочтительных вариантов осуществления изобретения предусмотрены средства позиционирования для изменения расстояния от охватывающей ленты до оси намотки. С помощью этого предпочтительного усовершенствования изобретения можно, например, перемещать всю несущую конструкцию ленты радиально относительно оси намотки, чтобы таким образом изменять расстояние от оставленной свободной ленты до оси намотки или, соответственно, до наружного контура намотки, чтобы таким образом поддерживать постоянное усилие прижима к увеличивающейся намотке.
В соответствии с одним из целесообразных в этом отношении усовершенствований средства позиционирования включают в себя регулировочное устройство, которое соединено с сенсорами усилий, регистрирующими усилие прижима охватывающей ленты к наружному контуру намотки. Кроме того, регулировочное устройство соединено, например, с датчиками частоты вращения, которые регистрируют количество оборотов намотки во время процесса изготовления. Регулировочное устройство включает в себя логическое устройство, которое перерабатывает сигналы, передаваемые датчиками частоты вращения и сенсорами усилий, и с помощью средств позиционирования перемещает несущие конструкции ленты в отношении их расстояния до оси намотки так, что усилие прижима оставленной свободной охватывающей ленты к наружному конуру намотки по существу остается постоянным.
Предпочтительно лента имеет в продольном направлении ширину, равную от 500 мм до 1000 мм.
Целесообразно, если предусмотрены по меньшей мере три несущие конструкции ленты, которые находятся на расстоянии 1 м друг от друга. Несущие конструкции ленты предпочтительно расположены в продольном направлении последовательно на одной прямой.
Удерживающие средства могут быть, в принципе, выполнены произвольным образом. В рамках изобретения существенно, чтобы они обеспечивали возможность фиксации высоковольтного проводника, служащего сердечником намотки, при одновременном сообщении движения вращения сердечнику намотки. В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения удерживающие средства выполнены в виде двух находящихся в продольном направлении друг напротив друга вращающихся патронов. Во вращающиеся патроны помещается, зажимаясь, высоковольтный проводник, при этом один из вращающихся патронов является вращающимся патроном, снабженным приводом вращения. Неприводной вращающийся патрон установлен с возможностью вращения.
Целесообразно, если слои намотки включают в себя крепированную бумагу и электрически проводящую управляющую прослойку. Намотанная в намотке электрически проводящая управляющая прослойка служит для контролируемого уменьшения электрического поля, возникающего при высоких напряжениях. Предпочтительно намотка по окончании процесса наматывания пропитывается смолой, так что образуется пропитанный смолой ввод.
Другие целесообразные варианты осуществления и преимущества изобретения являются предметом последующего описания примеров осуществления изобретения со ссылкой на чертежи, при этом одинаковые номера позиций указывают одинаково действующие конструктивные элементы, и при этом показано:
фиг.1 - изображение в перспективе намоточной машины и
фиг.2 - увеличенное изображение несущей конструкции ленты намоточной машины, показанной на фиг.1.
На фиг.1 показан один из примеров осуществления предлагаемой изобретением намоточной машины 1. Показанная там намоточная машина 1 снабжена двумя расположенными в продольном направлении друг напротив друга вращающимися патронами 2 и 3, между которыми в продольном направлении распространяется высоковольтный проводник 4. Изготовленный из металла, такого как, например, алюминий или медь, высоковольтный проводник служит сердечником намотки, на который наматываются слои 5 намотки, образуя остов намотки или намотку 6. Для этого вращающийся патрон приводится во вращательное движение. Слои 5 намотки включают в себя один слой из крепированной бумаги 7, а также не видимую между крепированной бумагой 7 на фиг.1 электрически проводящую прослойку, которая вместе с крепированной бумагой 7 в виде слоя 5 намотки наматывается на высоковольтный проводник 4. Кроме того, предусмотрены дополнительные прослойки 8, которые также вводятся в намотку 6. Для подачи слоев 5 намотки служат средства подачи слоев намотки, которые здесь в целом указаны номером позиции 9. Исполнение этих средств подачи слоев 9 намотки в рамках изобретения может, в принципе, быть произвольным. Однако такие средства известны специалисту, так что здесь можно обойтись без более подробного изложения.
Изображенная на фиг.1 намоточная установка 1 служит для изготовления вводов для очень высоких напряжений. Для соблюдения электрических зазоров, обусловленных величиной напряжения, должен быть выбран размер намотки 6 соответствующей длины. Так, намотка 6, показанная на фиг.1, имеет длину, равную 12 м. Кроме того, необходимо управлять уменьшением электрического поля. Для этого необходима намотка с толщиной, соответствующей этим высоким напряжениям. При большой длине и толщине получается намотка 6 с большим весом. Так, готовая намотка 6 уже до ее пропитывания надлежащим пропиточным средством весит несколько тонн. Чтобы предотвратить прогиб намотки 6 во время процесса ее изготовления и одновременно повреждение чувствительной крепированной бумаги 7, под намоткой 6 предусмотрены несущие конструкции 10 ленты, которые расположены в продольном направлении последовательно и параллельно центрально распространяющейся через сердечник намотки воображаемой оси намотки. То есть ось намотки задается расположенными друг напротив друга удерживающими средствами 2, 3. В показанном примере осуществления ось намотки проходит центрально через вращающиеся патроны 2, 3.
На фиг.2 более точно показана одна из несущих конструкций 10 ленты. Видно, что каждая несущая конструкция 10 ленты включает в себя упругую охватывающую ленту 11, например, из резины или другого эластомера, а также элементы 12 для направления ленты, для направления охватывающей ленты 11. Элементы 12 для направления ленты представляют собой три направляющих валка 13, 14, 15, которые на виде сбоку в продольном направлении расположены V-образно друг относительно друга. При этом буква V своим острием отвернута от оси вращения или, соответственно, намотки. Другими словами, направляющий валок 14 распространяется параллельно и точно под намоткой 5 или, соответственно, осью вращения, при этом направляющие ролики 12 и 13 на виде сверху расположены с боковым смещением влево или, соответственно, вправо относительно оси намотки. При этом все направляющие ролики ориентированы параллельно оси намотки. Непрерывно циркулирующая по всем направляющим валкам 13, 14, 15 охватывающая лента 11, таким образом, остается свободной под осью намотки или, соответственно, намоткой 6, так что она накладывается на наружный контур намотки 6 комплементарно его форме, не оказывая при этом слишком большого давления на чувствительную крепированную бумагу 7 намотки 6. Одновременно несущая конструкция 10 ленты с ее охватывающей лентой обеспечивает опирающее действие, так что прогиб намотки 6 вследствие ее большого собственного веса предотвращается.
Охватывающая лента 11, как уже излагалось, изготовлена из эластомера, такого как, например, резина, который обладает достаточно большим фрикционным действием в отношении слоев 5 намотки, так что сообщаемое вращающимся патроном намотке 6 вращательное движение, например против направления часовой стрелки, вызывает вращение охватывающей ленты 11 вокруг направляющих роликов 13, 14 и 15 в направлении часовой стрелки.
Несущая конструкция 10 ленты включает в себя также стабилизирующий ролик 16, который установлен с возможностью вращения в стабилизирующем держателе 17. Стабилизирующий держатель 17 включает в себя зубчатую рейку 18, которая жестко соединена с удерживающей рамой 19. Удерживающая рама 19 несущей конструкции 10 ленты прочно присоединена к удерживающему каркасу 20 намоточной машины 1, с помощью которого намоточная машина 1 установлена на полу. Стабилизирующий ролик 16 служит только для удерживания и стабилизации намотки 6 во время процесса наматывания. При вытягивании зубчатой рейки 18 из удерживающего каркаса 19 положение стабилизирующего ролика 16 относительно охватывающей ленты 11 и, следовательно, намотки 6 может варьироваться.
Несущая конструкция 10 ленты, кроме того, снабжена средствами 21 позиционирования, которые предназначены для изменения расстояния от всей несущей конструкции 10 ленты и вместе с тем охватывающей ленты 11 до оси намотки и намотки 6. Для изменения расстояния служит не видимая на фиг.2 гидравлика. Чтобы устанавливать расстояние одинаково для всех несущих конструкций 10 ленты намоточной машины 1, средства 21 позиционирования каждой несущей конструкции 10 ленты соединены друг с другом посредством карданного вала 22.
Средства 21 позиционирования включают в себя также не изображенное на фигуре регулировочное устройство, которое соединено с сенсорами усилий, регистрирующими усилие прижима намотки 6 к охватывающей ленте 11. Кроме того, регулировочное устройство соединено с инкрементальным датчиком частоты вращения, который регистрирует количество оборотов намотки 6 в процессе наматывания и передает эти данные регулировочному устройству. На основании количества оборотов во время процесса наматывания регулировочное устройство непрерывно перемещает всю несущую конструкцию 10 ленты с помощью гидравлики средств 21 позиционирования, чтобы таким образом всегда задавать по существу одинаковое расстояние до постоянно увеличивающегося наружного контура обмотки 6. Точная настройка расстояния от несущей конструкции 10 ленты до наружного контура намотки 6 осуществляется посредством другого контура регулирования, который сравнивает соответствующее фактическое значение прижимного усилия, определяемого посредством сенсоров усилий, с заданным номинальным значением, при этом вычисляется разность между фактическим и номинальным значениями, и полученный на ее основании диапазон регулирования передается регулятору. Регулятор перемещает несущую конструкцию 10 ленты с помощью гидравлики так, чтобы диапазон регулирования стал наименьшим. Таким образом можно задавать прижимное усилие и удерживать его постоянным.