Инж. Г. БУБЕРМАН
Почти любой электрический провод, начиная от
комнатного шнура осветительной сети и кончая сверхмощным силовым кабелем, окружён
изоляцией. Её главное назначение — предохранять идущие рядом провода от
короткого замыкания.
Изоляция состоит обычно из резинового слоя,
плотно облегающего провод, и наружной оплётки. Резина служит основным
изоляционным материалом. Она отличается гибкостью, значительной механической
прочностью, не боится влаги, а самое главное, является хорошим диэлектриком,
т.е. не проводит электричества.
Пройдёмся по цехам московского завода «Электропровод» и посмотрим, как изолируются провода.
На завод поступает сырой каучук, который
является главной составной частью резиновой смеси. Он обладает эластичностью,
т. е. способен принимать первоначальную форму после более или менее
значительного растяжения. Такое свойство каучука, весьма ценное для изоляции, в
начале технологического процесса вредно, так как эластичный материал плохо
смешивается с другими веществами, поэтому приходится каучук временно лишить
эластичности. С этого и начинается производственный процесс.
На массивной плите фундамента установлены две
станины с широкими вращающимися валками. Валки насажены на горизонтальные оси и
имеют твёрдую шлифованную поверхность. Между этими валками и пропускаются
несколько раз листы каучука, в результате чего он становится тягучим,
пластичным.
Теперь каучук можно смешивать с другими
составными частями резиновой смеси, так называемыми ингредиентами. Эти
ингредиенты имеют различное назначение. Одни из них способствуют ускорению
технологического процесса. Они так и называются ускорителями. Другие, как,
например, цинковые белила, активизируют действие ускорителей, — это активаторы.
Затем в смесь вводятся смягчители, например парафин, стеариновая кислота,
канифоль и др. Они увеличивают пластичность каучука и тем самым способствуют
быстрейшему и лучшему смешению всех веществ.
 |
| На вальцовочной машине готовится резиновая смесь. |
В смесь вводятся и такие ингредиенты, которые
должны придать определенные свойства уже готовой резине. На изоляцию оказывают
воздействие температурные колебания, воздушная среда и другие условия, которые
ухудшают механические и электрические свойства резины; в результате она,
выражаясь техническим языком, «стареет». Чтобы предотвратить быстрое старение,
в смесь вводятся стабилизаторы, или противоокислители (антиоксиданты).
Но есть ингредиенты, которые никакого влияния
на свойства резины или на ход технологического процесса не оказывают, они лишь
заменяют часть каучука, который является очень ценным сырьём. Эти вещества
называются наполнителями.
Процесс смешивания происходит на уже знакомых
нам валках, куда ингредиенты поступают в строго определенной
последовательности. С помощью валков они как бы втираются в каучук. Смешивание
производится при температуре 50—65° и продолжается 20—30 минут.
Полученная таким образом резиновая смесь снова
пропускается через валки, но теперь уже плотно сжатые. Это делается для
получения технически однородной массы.
Окончательная отделка резины производится на
каландровых машинах. Они по своей конструкции напоминают вальцы.
В каландре имеются три валка. Резиновая смесь,
проходя между верхним и средним валками, превращается в тонкое резиновое
полотно. Внутрь этих валков пускается пар; температура их наружной поверхности
равна 80-—85°. Резиновое полотно выходит отсюда в разогретом состоянии. В таком
виде оно отличается чрезмерной липкостью и, кроме того, начинает «садиться», т.
е. утолщаться. Чтобы уменьшить липкость и устранить утолщение, полотно
дополнительно пропускается между средним и нижним валками. Температура
поверхности нижнего валка равна только 20—25°.
 |
| Окончательная отделка резины производится на каландре. |
Тонкое резиновое полотно, вышедшее из
каландра, нужно разрезать на ленты определенной ширины, которые можно было бы
накладывать на металлический проводник. Эта операция выполняется на особых
резинорезательных станках. Полотно наматывается на горизонтальный вал, который
приводится во вращение, при этом рабочий опускает рычажный нож, который и
нарезает ленты требуемой ширины.
*
Одновременно с подготовкой будущей изоляции в
соседнем цехе готовится металлическая жила. Чаще всего для изготовления
проводов применяется медь. Медная проволока обладает малым сопротивлением
электрическому току, отличается большой механической прочностью и гибкостью.
Впрочем, гибкость наблюдается лишь в тонких проволоках; чем толще провод, тем
труднее его сгибать. Вот почему для придания гибкости проводу с большим
поперечным сечением он обычно свивается из множества отдельных тонких проволок.
Эта операция производится на особых машинах, которые по своему внешнему виду
похожи на большие сигары. Они так и называются «сигарными машинами».
 |
| Чтобы придать гибкость проводу с большим поперечным сечением, его обычно свивают из множества отдельных тонких проволок. Эта операция производится на особых машинах, которые по своему внешнему виду похожи на сигары. Они называются «сигарными». |
Каждая сигарная машина разделена ни ряд
секций. В секции находится катушка, на которую намотана тонкая проволока. Концы
проволок от всех секций сходятся пучком на приёмном барабане. Этот барабан
вращается, и в то же время вращается сигара. Ось вращения барабана
перпендикулярна оси вращения сигары. Благодаря этому отдельные тонкие
проволоки, идущие от секций, скручиваются в один толстый провод. Когда приёмный
барабан, представляющий собой громадную катушку, полностью обматывается уже
скрученной проволокой, его снимают с сигарной машины и направляют в следующий
цех, где провод встречается с изоляцией. В этом цехе стоят так называемые
холодные прессы Гупера. С их помощью обнажённый металлический провод облекается
в плотную резиновую одежду.
 |
| На прессе Гупера медный провод плотно обкладывается резиновой изоляцией. Это метод холодной опрессовки. |
Вышедшая с каландра сырая пластичная резина
обладает способностью хорошо склеиваться. Если приложить к проводу сверху и
снизу резиновые ленты и сдавить их, то они так прочно соединятся, что отделить
эти ленты друг от друга без нарушения целости резины не удастся. Этот принцип
холодного спрессовывания резины был предложен ещё в прошлом веке инженером
Гупером.
В прессе Гупера устроены два небольших взаимно
касающихся валка. Они вращаются навстречу друг другу. По ободам валков
прорезаны неглубокие канавки, ограниченные по сторонам ножевыми выступами. По
этим канавкам проходят резиновые ленты, непрерывно поступающие на валки: одна —
сверху, другая — снизу. Посередине, между лентами, тянется провод. Верхняя и
нижняя ленты с помощью ножевых выступов соединяются, плотно облегая провод. В
местах соединения изоляции образуется чуть заметный шов.
Ленты на холодных прессах накладываются в три
слоя. Таким образом, на прессах Гупера можно наложить изоляцию обшей толщиной
всего до 1,5 миллиметра. Для проводов, предназначенных к работе под высоким
напряжением, такая толщина изоляционного слоя недостаточна. Эти провода
изолируются на машинах более совершенной конструкции, чем прессы Гупера, — на
шприц-прессах. С помощью шприц-прессов можно наложить на провод изоляцию любой
толщины.
 |
| С помощью шприц-машины осуществляется горячая опрессовка медного провода резиновой изоляцией. |
Резиновая смесь подаётся на шприц-прессы,
минуя каландры. Здесь она разогревается до температуры 60—70°, приобретая
максимальную пластичность. В таком виде резину легко наложить на провод без
шва.
Шприц-пресс напоминает большую мясорубку.
Резиновая смесь поступает через особые питательные отверстия в сквозной
цилиндрический канал пресса, вдоль которого тянется витой вал — шнек. Здесь
смесь энергично перемешивается, разогреется и посредством шнека подаётся в
канал так называемой формующей головки, где она плотной массой обволакивает
металлический провод.
Итак, резина наложена на провод. Теперь пришло
время вернуть ей эластичность, которую она утратила в самом начале
технологического процесса.
Сто лет назад американец Гудьир сделал весьма
ценное открытие: если резиновую смесь, к которой прибавлена сера, подвергнуть
нагреванию, то эластичность резины, её механические и изоляционные свойства
резко повышаются. Этот процесс получил название вулканизации. Открытие Гудьира
произвело настоящий переворот в резиновой промышленности. В настоящее время
процесс вулканизации является одним из основных процессов на любом резиновом
производстве.
Провод, покрытый изоляционной резиной,
наматывается на барабан. Тележка, нагруженная такими барабанами, вкатывается в
большой котёл. Двери котла захлопываются, открывается паровой вентиль, и в котёл
со свистом входит пар. Начинается процесс вулканизации. Резина отличается
плохой теплопроводностью. Чтобы изоляция хорошо прогревалась по всей глубине,
процесс вулканизации ведётся в течение одного-двух часов при температуре 140°.
 |
| Изолированные резиной провода поступают в большой котёл, где подвергаются вулканизации. |
Сера вводится в резину ещё в самом начале
технологического процесса вместе с другими ингредиентами. В последнее время
нередко вместо серы в качестве вулканизатора применяется тиурам — органическое
соединение, в состав которого сера входит в связанном состоянии. Опыты, проведённые
на советских заводах, показали, что тиурамовая резина стареет значительно
медленнее, чем та, где в качестве вулканизатора применяется сера.
В течение десятков лет различные исследователи
во всех странах работали над тем, чтобы сократить процесс вулканизации без
ущерба для качества резины. Пробовали, например, вести вулканизацию в горячем
воздухе, в расплавленной сере, в смеси воска и парафина и т. д. Но для этого
требовались громоздкие дорогостоящие установки.
В последнее время делаются весьма успешные
попытки решить эту проблему с помощью электричества. Резина, как и всякий
диэлектрик, нагревается под действием переменного электрического поля. Однако в
поле, создаваемом электрическим током осветительной сети, частота которого
составляет 50 периодов в секунду, этот нагрев практически не произойдёт. Но,
применяя переменное электрическое поле высокой частоты, скажем, в 10—15 млн.
периодов в секунду, можно добиться равномерного нагрева резинового изделия в
течение 20—30 минут. Ток указанной частоты получается с помощью современных
генераторных радиоламп.
В электрической лаборатории завода
«Электропровод» можно видеть экспериментальную установку для радиовулканизации.
Разработкой этой интереснейшей проблемы заняты работники лаборатории. Первые
опыты по радиовулканизации дали весьма успешные результаты. Введение нового
способа позволит уменьшить срок вулканизации в два-три раза.
Время вулканизации истекло. Пар из котла
выпускается, и производится выгрузка проводов, покрытых теперь уже
вулканизированной резиной.
После вулканизации провода идут на контроль. Нужно
проверить, нет ли где-либо токопроводящего включения, не повреждена ли случайно
изоляция при намотке провода на барабан и пр. Контроль заключается в испытании
проводов на пробой. Это испытание ведётся весьма интересным способом. Барабаны
с намотанными на них проводами опускаются в бак, наполненный водой. Бак заземлён.
К металлической жиле провода подаётся ток высокого напряжения. Получается
своеобразный конденсатор, где диэлектриком служит изоляция, а электродами —
жила провода и вода. Там, где изоляция надёжная, ток между электродами не пройдёт;
в повреждённых же местах проскочит искра. Эти места отмечаются, и затем все
обнаруженные дефекты устраняются.
Провод, успешно прошедший испытание на пробой,
направляется в окончательную отделку. Чтобы предохранить изоляцию от
механических повреждений, на неё накладывается защитный покров. Для изоляции
осветительного шнура надёжной защитой служит хлопчатобумажная оплётка.
Провода, предназначенные для работы под водой,
покрываются поверх слоя изоляционной резины ещё просмолённым джутом и
заключаются в свинцовую броню.
*
На заводе «Электропровод» проделана большая
работа по замене натурального каучука, который ввозился из-за границы,
искусственным, синтетическим каучуком.
Раньше у некоторых специалистов существовало
мнение, что синтетический каучук не может применяться для изоляции.
Исследовательские работы, проведённые на заводе, блестяще опровергли это
мнение. Они наглядно показали, что резиновые смеси, изготовленные на основе
советского синтетического каучука, не только не уступают, но даже превосходят
лучшие сорта импортного каучука.
Уже сейчас в ряде резиновых смесей, идущих для изоляции наиболее сложных проводов, импортный каучук наполовину заменён синтетическим, а некоторые виды изделий изготовляются целиком на основе советского синтетического каучука.
Комментариев нет:
Отправить комментарий