銅扁線拉絲生產(chǎn)中清洗裝置的設(shè)計(jì)

胡淑蘭， 王志勇， 李雄壯

（保定天威電力線材有限公司，河北保定071051）

銅扁線拉絲生產(chǎn)中清洗裝置的設(shè)計(jì)

胡淑蘭， 王志勇， 李雄壯

（保定天威電力線材有限公司，河北保定071051）

利用高壓水射流技術(shù)瞬間產(chǎn)生高溫高壓的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出一種針對銅扁線拉絲生產(chǎn)中產(chǎn)生的粉塵及油污的專用清洗裝置。對清洗裝置進(jìn)行了整體設(shè)計(jì)，包括儲水箱的設(shè)計(jì)、水泵的選擇、高壓水柱發(fā)生器的設(shè)計(jì)和噴嘴的選擇等。

銅扁線；拉絲；清洗裝置；設(shè)計(jì)

0 引 言

銅扁線是制造電機(jī)、變壓器繞組等大型電力設(shè)備不可缺少的導(dǎo)電材料，拉絲是銅扁線生產(chǎn)的一種加工工藝。在生產(chǎn)過程中，由于機(jī)械變形以及銅導(dǎo)體與模具之間的摩擦?xí)粩喈a(chǎn)生細(xì)微的銅粉塵，雖然拉絲過程中所使用的潤滑劑有不斷沖洗?？住⑶宄~粉塵的作用，能夠去除部分銅粉塵，但拉絲成品表面仍有銅粉塵殘留及潤滑油污。現(xiàn)階段銅扁線是由拉絲機(jī)拉出所需導(dǎo)體后直接收線完成生產(chǎn)的，殘留的銅粉塵及油污附著在導(dǎo)體表面，給產(chǎn)品質(zhì)量帶來了極大隱患，特別是對產(chǎn)品的電氣性能及附著性（如果用于漆包線涂漆）等性能指標(biāo)影響嚴(yán)重；另一方面由于導(dǎo)線的溫度較高及導(dǎo)線的抖動，會使部分銅粉塵懸浮在空中，對環(huán)境造成嚴(yán)重危害，銅粉塵如果被大量吸入人體，會引起銅中毒，威脅職工的身體健康。

1 拉絲生產(chǎn)工藝

拉絲工藝是一種金屬壓力加工過程，在外力作用下使金屬強(qiáng)行通過模具，金屬發(fā)生塑性變形，橫截面積被壓縮、長度增加，并獲得所要求的橫截面形狀和尺寸的加工方法。在原拉絲機(jī)后加裝導(dǎo)體清洗裝置，導(dǎo)體經(jīng)清洗、擦凈后收線完成生產(chǎn)，改進(jìn)后的銅扁線拉絲生產(chǎn)工藝流程如圖1所示。

圖1 拉絲生產(chǎn)工藝流程

2 銅扁線清洗裝置的組成及原理

2.1 清洗裝置的設(shè)計(jì)依據(jù)

因?yàn)槔z成型后的扁線溫度較高，附著的銅粉和油污不易清除，同時在清洗的過程中不能對銅扁線的材質(zhì)和表面質(zhì)量造成污染，所以結(jié)合科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的設(shè)計(jì)理念，利用高壓水射流技術(shù)瞬間產(chǎn)生高溫高壓的特點(diǎn)［1］，設(shè)計(jì)出一種用于銅扁線拉絲生產(chǎn)中的清洗裝置。

清洗裝置是通過高壓泵對水完成一個吸、排過程，將一定量的水輸送到高壓管路，使其以很大的能量到達(dá)高壓噴嘴，經(jīng)過噴嘴孔加速凝聚的水形成射流的形式。射流打擊在銅扁線上時，一方面破壞銅粉、油污與銅扁線表面之間的吸附，另一方面能使油污層疲勞破壞而被剝離。本裝置利用高溫、高壓水射流沖洗銅扁線，當(dāng)沖擊力大于銅粉（油污）與銅扁線之間的附著力時，高壓水射流就會將銅粉、油污沖走，從而達(dá)到清洗的目的。

2.2 清洗裝置的組成及原理

清洗裝置由多功能儲水箱、調(diào)速閥、耐高溫高壓多級泵、高壓水柱發(fā)生器、壓力表、閘閥等組成，其結(jié)構(gòu)原理如圖2所示。

圖2 清洗裝置結(jié)構(gòu)原理示意圖

工作時，多功能儲水箱中80～90℃的蒸餾水通過多級高壓泵打入高壓水柱發(fā)生器外腔體，在外腔體內(nèi)受壓力作用通過噴嘴內(nèi)打入內(nèi)腔體，在內(nèi)腔體形成14 MPa的高壓水柱，高溫高壓水柱對導(dǎo)體進(jìn)行沖刷，表面附著的油污及銅粉被沖洗掉?；厮?jīng)過回水管流回多功能儲水箱，經(jīng)過濾后循環(huán)使用。導(dǎo)線經(jīng)沖洗后，表面附著的水通過吹氣裝置吹落在回水槽，導(dǎo)體吹干后再經(jīng)擦線裝置擦拭后在收線機(jī)完成收線。

3 清洗裝置設(shè)計(jì)的幾個關(guān)鍵問題

3.1 洗線器工藝參數(shù)的選擇

高壓清洗裝置工作時，壓力越高，對元件的性能和裝置密封性的要求也就越高，相應(yīng)地其制造成本會提高。如果壓力過高，當(dāng)射流噴到清洗對象表面之后，也很有可能導(dǎo)致水花四濺，抵消水壓的作用，還會使水霧化，降低清洗效率。經(jīng)多次對銅導(dǎo)體表面粉塵及污垢的反復(fù)清洗試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)水溫在80～90℃，噴嘴壓力約為14 MPa時清洗效果比較明顯。

為節(jié)約能源，系統(tǒng)采用蒸餾水循環(huán)使用。為保證噴嘴壓力，選用功率為1.5 kW的輕型立式多級泵做為高壓驅(qū)動泵。

3.2 多功能儲水箱的設(shè)計(jì)

儲水箱采用不銹鋼材料，因起車時清洗水溫較低，為保證對產(chǎn)品的清洗效果，水箱內(nèi)設(shè)有加熱裝置。因采用循環(huán)蒸餾水清洗，故在水箱的內(nèi)部回水管處設(shè)有過濾裝置，用于銅粉的過濾和收集。

3.3 高壓水柱發(fā)生器的設(shè)計(jì)

清洗裝置的設(shè)計(jì)，其關(guān)鍵在于高壓水柱發(fā)生器（如圖3所示）。腔體選用耐高溫高壓不銹鋼管，由于導(dǎo)線在內(nèi)腔體經(jīng)過清洗后速度較快，為防止有較多水帶出，故在清洗裝置內(nèi)腔體的兩端過線孔處加裝錐形水堵，同時為防止導(dǎo)體吹干時將水霧吹出過線孔，在過線套四周加裝帶有一定角度管路的吹干裝置，將帶出的水霧通過氣流吹回管內(nèi)。

圖3 高壓水柱發(fā)生器

噴淋清洗作為一種有代表性的清洗技術(shù)，結(jié)合銅扁線的形狀和清洗要求，要求噴嘴具有耐高溫、高壓、抗沖擊振動、不易堵塞等特點(diǎn)，圖4為幾種噴嘴的基本形狀［2］。

圖4 不同形狀的噴嘴

圓錐狀噴嘴是應(yīng)用最廣泛的一種，噴出的清洗液以圓錐面形式向四周展開，適宜于平面狀工件的清洗，可以用于銅扁線的清洗。扇形噴嘴是在噴嘴頂端形成一個窄縫，使清洗液呈扇形展開，適宜清洗平面狀工件，另外，扇形噴嘴在噴射氣體時也有很好的吹干效果，因?yàn)樗梢园亚逑磳ο蟊砻娴臍埩粢后w吹盡。扇形噴嘴俗稱氣刀式噴射［3］，因此也適用于扁導(dǎo)體表面的清洗。棒狀噴嘴適用于細(xì)小通孔的清洗。放射狀噴嘴在噴嘴球面上有許多細(xì)孔，使清洗液呈放射狀噴射出，也稱噴霧淋洗，在清洗大工件的內(nèi)表面時具有較好的清洗效果。

綜合考慮各種噴嘴的特點(diǎn)和安裝要求，以及銅扁線表面的清洗要求，選用應(yīng)用最為廣泛的圓錐狀噴嘴，均設(shè)在銅扁線的上下兩面，在吹氣裝置處選用扇型噴嘴，從而進(jìn)一步保證清洗吹干效果。

4 結(jié)束語

該裝置已在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用，實(shí)踐證明該裝置能對拉絲導(dǎo)體起到良好的清洗效果，解決了拉絲生產(chǎn)過程中銅扁線表面殘留銅粉和油污的問題，有效提高了產(chǎn)品的電氣性能和附著性（如果用于漆包線涂漆）等技術(shù)指標(biāo)，進(jìn)一步提高了產(chǎn)品質(zhì)量。

［1］ 薛勝雄，黃汪平，陳正文，等.高壓水射流技術(shù)與應(yīng)用［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998.

［2］ 王秀軍.軸承成品清洗工藝及清洗裝置研究［D］.大連：大連理工大學(xué)，2005：26-27.

［3］ 張劍波，孫良欣，胡建信，等.清洗技術(shù)基礎(chǔ)教程［M］.北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2004.

Design of the Cleaning Equipment of Flat Copper W ires in Draw ing Process

HU Shu-lan，WANG Zhi-yong，LIXiong-zhuang
（Baoding Tianwei Electric Wire Co.，Ltd.，Baoding 071051，China）

Using the distinctive features that the high pressurewater jet technology instantly generate high temperature and high pressure，design of special cleaning device for dustand oil in copper flatwire drawing process.The cleaning device is designed，including the design of a water storage tank，the choice of pump，high pressure water generator design，the choice of nozzles etc.

flat copper wire；wire drawing；cleaning equipment；design

TM205.2

A

1672-6901（2014）03-0042-03

2013-10-23

胡淑蘭（1974-）女，工程師.

作者地址：河北保定市高開區(qū)創(chuàng)業(yè)路111號［071051］.