【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種自適應的線纜熱穩定試驗加熱設備及方法，屬于線纜熱穩定試驗。
技術介紹
1、現有技術中，線纜絕緣和護套熱穩定性試驗使用油浴或金屬浴的方式進行加熱。目前線纜熱穩定試驗所用到的高溫油浴是以硅油作為導熱介質，加熱速度慢，功耗高；硅油蒸汽污染環境，且極易造成工作臺面臟污，清理繁瑣；需定期添加硅油；硅油在溫度升高時可能會冒煙或自燃，明火也可引起著火，需要采取嚴格的防火措施，如使用通風櫥、設置安全溫度等。線纜熱穩定試驗若使用金屬浴設備，則需要專門定制適用于試管尺寸的金屬導熱塊，金屬導熱塊在長期高溫加熱易氧化；且金屬導熱塊體積過大，導熱均勻性差，且并不能保證緊密貼合試管壁，從而影響導熱效果。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種自適應的線纜熱穩定試驗加熱設備，用以解決現有技術采用油浴加熱功耗高、易污染以及金屬浴導熱效果差的技術問題。同時，本專利技術還提供一種該自適應的線纜熱穩定試驗加熱設備的加熱方法。
2、本專利技術的自適應的線纜熱穩定試驗加熱設備采用如下技術方案：一種自適應的線纜熱穩定試驗加熱設備，其包括繞線組件、加熱組件、夾持組件及驅動組件，其中：
3、繞線組件包括收納線卷、線卷驅動電機及滑臺引導機構，收納線卷的軸線豎直設置，收納線卷上纏繞有石墨烯基碳纖維繩，線卷驅動電機用于驅動收納線卷轉動，所述滑臺引導機構包括豎直設置的絲桿、驅動絲桿旋轉的絲桿電機、滑臺以及滑臺導向件，滑臺通過螺紋裝配在絲桿上，滑臺導向件用于對滑臺的上下移動進行導向和限位，
4、所述驅動組件包括試管旋轉電機以及上下間隔設置的上盤和底盤，底盤上轉動安裝有第一齒輪，所述第一齒輪內固定有轉盤，轉盤中心固定有用于向試管底面導熱的支撐臺座，支撐臺座的直徑與試管外徑相等，所述底盤外設有與第一齒輪嚙合的第二齒輪，所述試管旋轉電機與第二齒輪連接用于驅動第二齒輪轉動，上盤的底面固定連接有第三齒輪，上盤外設有與第三齒輪嚙合的第四齒輪，第四齒輪和第二齒輪之間固定有傳動軸；所述上盤和第三齒輪的中心均開設有供試管穿過的孔，第三齒輪的底面上或者第一齒輪的轉盤上連接有連線器；
5、所述夾持組件包括與上盤固定連接的夾持座和安裝在夾持座上的兩個夾頭，兩個夾頭相互靠近的內側開設有用于夾緊試管的凹槽，所述凹槽位于上盤中心的孔的上方位置；
6、所述加熱組件包括呈環形分布在底盤上方的加熱管，加熱管的外周設有用于將加熱管圍設在內的隔熱筒；
7、所述石墨烯基碳纖維繩的一端連接在收納線卷上，另一端從滑臺的過線器中穿過后，再繞過上盤和底盤之間的試管或支撐臺座后與連線器連接；所述隔熱筒上開設有供石墨烯基碳纖維繩通過的豎直通道。
8、所述加熱管采用螺旋形的碳纖維加熱管；所述支撐臺座的頂面為平面，所述支撐臺座的材質為石墨烯基碳纖維?。
9、所述隔熱筒內靠近中心的位置設有溫度傳感器，溫度傳感器為高精度紅外測溫探頭；隔熱筒外設有溫度傳感器支架，隔熱筒壁面上開設有供溫度傳感器支架通過的開孔。
10、所述加熱管和隔熱筒之間設有弧形的反光板，反光板靠近加熱管的一側為鏡面。
11、所述夾頭內側的凹槽為v形槽。
12、所述底盤上表面的邊緣固定有將第一齒輪圍設在內的基座，基座上位于第一齒輪和第二齒輪嚙合的位置處設有缺口，所述隔熱筒與基座上下固定連接在一起，所述基座和隔熱筒均由陶瓷氧化鋁制成；所述基座的內側固定有凸臺，所述加熱管的底部固定在凸臺上。
13、本專利技術的自適應的線纜熱穩定試驗加熱方法采用如下技術方案：一種自適應的線纜熱穩定試驗加熱設備的加熱方法，其包括以下步驟：
14、s1.?打開夾持組件，使兩個夾頭分開，在兩個夾頭之間插入試管，試管向下依次穿過上盤、第三齒輪，直至試管底部與支撐臺座接觸，調節兩個夾頭的間距，使夾頭夾緊在試管的上端；
15、s2.?啟動線卷驅動電機、絲桿電機和試管旋轉電機，使試管進入繞線狀態，線卷驅動電機帶動收納線卷旋轉使收納線卷放線，試管旋轉電機通過第二齒輪帶動第一齒輪、第四齒輪、第三齒輪同步轉動，第三齒輪轉動時帶動上盤、夾持組件及試管同時轉動，使石墨烯基碳纖維繩纏繞在試管上，試管旋轉電機為主動電機，線卷驅動電機為從動電機，保持線卷驅動電機和試管旋轉電機之間的張力恒定，連線器位于第三齒輪的底面上，滑臺沿滑臺導向件向下移動，引導石墨烯基碳纖維繩同步下降，將石墨烯基碳纖維繩緊密、均勻的纏繞在試管外壁上，直至石墨烯基碳纖維繩包裹住支撐臺座；連線器位于第一齒輪的轉盤上時，滑臺沿滑臺導向件向上移動，引導石墨烯基碳纖維繩同步上升，將石墨烯基碳纖維繩由支撐臺座向上緊密、均勻的纏繞在試管外壁上；
16、s3.?啟動加熱組件使加熱管開始加熱，加熱管將熱量以熱輻射的形式傳遞到石墨烯基碳纖維繩上，石墨烯基碳纖維繩吸收熱量溫度同步升高，直至達到設定的目標溫度，石墨烯基碳纖維繩將熱量傳遞給試管及試管內部的線纜試樣，進行線纜熱穩定試驗；
17、s4.?線纜熱穩定試驗結束后，關閉加熱組件，收納線卷開始進入收納狀態，線卷驅動電機、絲桿電機和試管旋轉電機的轉動方向均與步驟s2相反，試管旋轉電機為從動電機，線卷驅動電機為主動電機，保持線卷驅動電機和試管旋轉電機之間的張力恒定，同時滑臺沿滑臺導向件向上或向下移動，引導石墨烯基碳纖維繩同步上升或下降，將石墨烯基碳纖維繩拉回收納線卷。
18、步驟s2和s4中，通過foc驅動方式保證線卷驅動電機和試管旋轉電機之間的張力恒定。
19、步驟s2中，石墨烯基碳纖維繩纏繞在試管上的高度為60mm，纏繞在支撐臺上的高度為10mm，所述石墨烯基碳纖維繩的直徑為0.5mm，所述試管采用平底試管。
20、步驟s3中，溫度傳感器實時檢測石墨烯基碳纖維繩的溫度，將溫度參數通過can總線傳遞給stm32f103rct6單片機控制核心，stm32f103rct6單片機控制核心采用pid控制算法，將溫度反饋信號與參考值進行比較，根據比較結果，調節可控硅的導通角，控制通過碳纖維加熱管的電流大小和輸出功率，使石墨烯基碳纖維繩達到設定的目標溫度。
21、本專利技術的有益效果是：本專利技術設置繞線組件和驅動組件，線卷驅動電機和試管旋轉電機運行時，將石墨烯基碳纖維繩纏繞在試管外周，加熱組件的加熱管在加熱時，熱量通過熱輻射的方式傳遞給石墨烯基碳纖維繩，從而對試管內的電纜試樣進行加熱，從而進行電纜熱穩定性試驗。石墨烯基碳纖維繩為高導熱柔性材料，通過繞線組件和驅動組件的配合，石墨烯基碳纖維繩能自適應繞緊在不同規格試驗試管的外壁上，石墨烯基碳纖維繩緊密包覆在試管外周后，接受加熱管輻射的熱量，石墨烯基碳纖維繩的高導熱性保證溫度場均勻穩定，隔熱筒減少熱量損失，提高加熱效率。本專利技術使用紅外輻射進行能量輸送，導熱效果好，無需硅油等其他直接導熱介質，對環境友好，清潔方便，加熱效率高。
22、優選的，加熱管采用碳纖維加熱管，本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種自適應的線纜熱穩定試驗加熱設備，其特征在于，其包括繞線組件、加熱組件、夾持組件及驅動組件，其中：
2.根據權利要求1所述的自適應的線纜熱穩定試驗加熱設備，其特征在于：所述加熱管采用螺旋形的碳纖維加熱管；所述支撐臺座的頂面為平面，所述支撐臺座的材質為石墨烯基碳纖維?。
3.根據權利要求1所述的自適應的線纜熱穩定試驗加熱設備，其特征在于：所述隔熱筒內靠近中心的位置設有溫度傳感器，溫度傳感器為高精度紅外測溫探頭；隔熱筒外設有溫度傳感器支架，隔熱筒壁面上開設有供溫度傳感器支架通過的開孔。
4.根據權利要求1所述的自適應的線纜熱穩定試驗加熱設備，其特征在于：所述加熱管和隔熱筒之間設有弧形的反光板，反光板靠近加熱管的一側為鏡面。
5.根據權利要求1所述的自適應的線纜熱穩定試驗加熱設備，其特征在于：所述夾頭內側的凹槽為V形槽。
6.根據權利要求1所述的自適應的線纜熱穩定試驗加熱設備，其特征在于：所述底盤上表面的邊緣固定有將第一齒輪圍設在內的基座，基座上位于第一齒輪和第二齒輪嚙合的位置處設有缺口，所述隔熱筒與基座上下固定連接在一
7.一種如權利要求1-6任意一項所述的自適應的線纜熱穩定試驗加熱設備的加熱方法，其特征在于，其包括以下步驟：
8.根據權利要求7所述的自適應的線纜熱穩定試驗加熱設備的加熱方法，其特征在于：步驟S2和S4中，通過FOC驅動方式保證線卷驅動電機和試管旋轉電機之間的張力恒定。
9.根據權利要求7所述的自適應的線纜熱穩定試驗加熱設備的加熱方法，其特征在于：步驟S2中，石墨烯基碳纖維繩纏繞在試管上的高度為60mm，纏繞在支撐臺上的高度為10mm，所述石墨烯基碳纖維繩的直徑為0.5mm，所述試管采用平底試管。
10.根據權利要求7所述的自適應的線纜熱穩定試驗加熱設備的加熱方法，其特征在于：步驟S3中，溫度傳感器實時檢測石墨烯基碳纖維繩的溫度，將溫度參數通過CAN總線傳遞給STM32F103RCT6單片機控制核心，STM32F103RCT6單片機控制核心采用PID控制算法，將溫度反饋信號與參考值進行比較，根據比較結果，調節可控硅的導通角，控制通過碳纖維加熱管的電流大小和輸出功率，使石墨烯基碳纖維繩達到設定的目標溫度。
...【技術特征摘要】
1.一種自適應的線纜熱穩定試驗加熱設備，其特征在于，其包括繞線組件、加熱組件、夾持組件及驅動組件，其中：
2.根據權利要求1所述的自適應的線纜熱穩定試驗加熱設備，其特征在于：所述加熱管采用螺旋形的碳纖維加熱管；所述支撐臺座的頂面為平面，所述支撐臺座的材質為石墨烯基碳纖維?。
3.根據權利要求1所述的自適應的線纜熱穩定試驗加熱設備，其特征在于：所述隔熱筒內靠近中心的位置設有溫度傳感器，溫度傳感器為高精度紅外測溫探頭；隔熱筒外設有溫度傳感器支架，隔熱筒壁面上開設有供溫度傳感器支架通過的開孔。
4.根據權利要求1所述的自適應的線纜熱穩定試驗加熱設備，其特征在于：所述加熱管和隔熱筒之間設有弧形的反光板，反光板靠近加熱管的一側為鏡面。
5.根據權利要求1所述的自適應的線纜熱穩定試驗加熱設備，其特征在于：所述夾頭內側的凹槽為v形槽。
6.根據權利要求1所述的自適應的線纜熱穩定試驗加熱設備，其特征在于：所述底盤上表面的邊緣固定有將第一齒輪圍設在內的基座，基座上位于第一齒輪和第二齒輪嚙合的位置處設有缺口，所述隔熱筒與基座上下固定連接在一起，所述基座和隔熱筒均由陶瓷氧化鋁...
【專利技術屬性】
技術研發人員：鮑振宇，盧光鈺，
申請(專利權)人：江蘇省產品質量監督檢驗研究院，
類型：發明
國別省市：
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