УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ОТЖИГА АЛЮМИНИЕВОЙ ПРОВОЛОКИ, СОВМЕЩЕННОГО С ПРОЦЕССОМ НАЛОЖЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ

Полезная модель относится к области производства изолированных проводов с алюминиевыми токоведущими жилами. Алюминиевая проволока в процессе волочения приобретает "наклеп" в результате чего ухудшаются ее механические показатели. Наклеп снимают посредством нагрева (отжига). Совмещение процесса отжига с процессом наложения изоляции значительно повышает эффективность производства проводов. При совмещенном отжиге наиболее распространен электроконтактный нагрев проволоки подаваемой для наложения изоляции.
Известная установка для электроконтактного отжига алюминиевой проволоки, совмещенного с процессом волочения [Безносов Б.Л., Воловик Г.А. и др. Совмещение процессов волочения и отжига на машинах толстого волочения - М:, Центральный институт научно-технической информации электротехнической промышленности и приборостроения, 1961, с.23], в которой участок отжигаемой проволоки имеет вид петли, образованной между двумя контактными роликами. Контактные ролики с помощью щеточного устройства подключаются к питающему трансформатору. Для уменьшения растягивающих усилий, действующих на горячую проволоку, а также для охлаждения проволоки установка снабжена рядом отклоняющих роликов и электрическим приводом с муфтой скольжения.
Признаком аналога, совпадающим с существенным признаком заявляемой полезной модели является то, что движущаяся алюминиевая проволока отжигается на участке в виде петли, образованной с помощью двух отклоняющих роликов.
Недостатки данной установки, прежде всего, связаны с тем, что передача тока от источника к вращающемуся ролику осуществляется с помощью скользящих щеточных контактов, работа которых сопровождается значительным износом щеток и контактных колец. Во-вторых, передача тока от поверхности контактного ролика к проволоке осуществляется через переходное сопротивление, возникающее между поверхностями проволоки и ролика при его охвате. Так как на поверхности проволоки после волочения частично остается смазочная жидкость, которая при нагреве разлагается, а продукты разложения неизбежно отлагаются на поверхности контактных роликов, переходное сопротивление становится не стабильным, вследствие чего на проволоке появляются прогары и раковины из-за образования коротких электрических дуг.
Известно "Устройство для отжига изделий совмещенного с волочением" (А.с. №255960, МПК С21D, 1969, Бюл. №34, с.20) принятое за прототип. Характерная особенность прототипа заключается в том, что электрический ток к нагреваемому участку проволоки подводится без щеток - индуктивным способом. Нагреваемый участок также представляет собой петлю, образованную между двумя роликами верхним и нижним, электрически замыкается с помощью прижимного контакта на нижнем ролике. Одна из сторон петли проходит через окно трансформатора, и является, таким образом, вторичной обмоткой. Другой особенностью установки является то, что, она снабжена двумя накопителями, расположенными до и после зоны отжига, благодаря чему нагрев петли производится при неподвижном состоянии и характеризуется цикличностью. Цикл начинается включением прижимного контакта, проволока петли останавливается, после чего включается трансформатор, петля нагревается. По достижении температуры отжига прижимной контакт и трансформатор отключаются, а включается электрический привод нижнего ролика, который перемещает отожженный участок в накопитель, а его место занимает - не отожженный, цикл на этом заканчивается.
Признаком прототипа, совпадающим с существенным признаком, заявляемого устройства, является то, что отжигаемый участок проволоки также имеет вид петли охватывающей свободный стержень трансформатора и образованной с помощью двух отклоняющих роликов.
Основной недостаток прототипа заключается в том, что петля отжигается в неподвижном состоянии, в связи с этим значительно усложняется конструкция устройства из-за наличия двух накопителей, управляемого прижимного контакта, электрического привода и управляющего устройства, работающих циклически с высокой интенсивностью, что значительно усложняет эксплуатацию.
Полезная модель направлена на осуществление электрического замыкания петли, образованной на участке движущейся алюминиевой проволоки с помощью двух отклоняющих роликов.
Технический результат полезной модели заключается в том, что замкнутое состояние петли устойчиво сохраняется при движении проволоки с натяжением, чем обеспечивается однородность пластичности и чистота поверхности.
Для решения поставленной технической задачи заявлено устройство для электрического отжига алюминиевой проволоки, совмещенного с процессом производства изолированных проводов, включающее трансформатор, свободный стержень которого с помощью отклоняющих роликов охватывает участок проволоки в виде замкнутой петли. Для обеспечения электрического замыкания петли при непрерывном движении натянутой проволоки, контактный ролик на котором происходит замыкание, имеет на боковой поверхности направляющие канавки треугольной формы с углом 60°, в которые укладываются набегающая и сбегающая ветви проволоки.
Отличием заявляемого устройства является то, что процесс отжига протекает непрерывно. Для работы устройства не требуются накопители, а также привод и прижимной контакт. Оно состоит из трансформатора и двух отклоняющих роликов, один из которых контактный снабжен двумя направляющими канавками треугольной формы.
Наличие отличительных признаков дает основание сделать вывод о том, что заявленное устройство для электрического отжига алюминиевой проволоки соответствует критерию "новизна".
Элементы устройства работают на достижение технического результата, заявляемого технического решения следующим образом. Трансформатор обеспечивает передачу мощности в нагреваемый участок движущейся проволоки индуктивным путем. Мощность должна быть достаточна для нагрева сбегающей ветви до температуры отжига. Нагреваемый участок в виде замкнутой петли формируется и поддерживается отклоняющими роликами, один из которых контактный. Петля электрически замыкается за счет натяжения ее ветвей, лежащих в направляющих канавках нарезанных на боковой поверхности контактного ролика.
Устройство для электрического отжига алюминиевой проволоки иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид установки, на фиг.2 изображен радиальный разрез контактного ролика.
Устройство для электрического отжига алюминиевой проволоки (фиг.1) состоит из трансформатора 1 с обмоткой 2, контактного отклоняющего ролика 3 с двумя направляющими канавками, и отклоняющего ролика 4 с одной направляющей канавкой. Перед началом работы не отожженная проволока заправляется в устройство отжига, так как показано на фиг.1 и направляется в технологическую линию для наложения изоляции. С началом работы линии проволока приходит в движение, после чего трансформатор подключается к источнику питания, а нагреваемой петле устанавливается необходимая величина тока. Каждое сечение набегающей холодной ветви 5 входит в петлю, где нагревается до температуры отжига. Отожженная проволока сбегающей ветви поступает в линию. Устойчивое состояние петли обеспечивается постоянным натяжением проволоки, создаваемым за счет торможения набегающей ветви. Вследствие натяжения создается давление проволоки на стенки направляющей канавки (фиг.2), где на дуге 90° в каждой канавке образуется электрический контакт в виде двух узких площадок, за счет которого происходит замыкание петли. Линии тока между ветвями петли показаны на фиг.2 пунктирными линиями. Наличие двух контактных дорожек в одной направляющей канавке повышает устойчивость, и надежность замыкания петли. Глубина направляющих канавок выбирается в зависимости от номенклатуры диаметров отжигаемой проволоки.
Петля нагреваемой проволоки может быть образована многократным обходом стержня трансформатора, для чего отклоняющие ролики должны иметь соответствующее число направляющих канавок. Мощность, которую необходимо передать проволоке, зависит от скорости движения и площади сечения, при этом в петле должна индуктироваться электродвижущая сила (ЭДС) достаточная для нагревания проволоки до температуры отжига. Если нагреваемая петля будет образована двумя, тремя и т.д. обходами, то при сохранении скорости движения время нагрева увеличивается, поэтому индуктируемая ЭДС может быть снижена за счет уменьшения площади сечения сердечника трансформатора, при этом масса трансформатора также уменьшается. Кратность уменьшения площади сердечника трансформатора вычисляется по формуле:
где n - число обходов проволоки вокруг стержня индуктора;
1
S - площадь сечения сердечника трансформатора, выбранная из условия одного обхода;
2
S - площадь сечения сердечника при числе обходов больше единицы.
Значительная часть нагреваемой петли располагается за пределами сердечника. Магнитный поток, сцепленный с нею, не принимает участия в передаче энергии на нагрев, но увеличивает потребление реактивной энергии и снижает коэффициент мощности установки отжига. Для уменьшения потребления реактивной энергии, отклоняющие ролики следует изготовлять из немагнитного материала, а оси роликов максимально приближать к сердечнику.
Отклоняющий неконтактный ролик целесообразно изготовлять из непроводящего электрический ток материала, например стеклопластика. В этом случае устраняется шунтирование петли на участке, равном половине длины окружности ролика, и, следовательно, уменьшает потери энергии и повышает коэффициент полезного действия установки.
Таким образом, в отличие от прототипа в заявляемом устройстве процесс отжига протекает непрерывно, устройство просто по конструкции и состоит из трансформатора и двух отклоняющих роликов отличающихся только наличием треугольных направляющих канавок. Наиболее эффективно использование заявленного устройства в составе технологической линии для производства изолированных проводов, кроме того, оно может использоваться в качестве автономной установки.