• No results found

Förbättrad vakuumtätning mot kabeln under plastextruderingsprocessen

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2022

Share "Förbättrad vakuumtätning mot kabeln under plastextruderingsprocessen"

Copied!
32
0
0

Loading.... (view fulltext now)

Full text

(1)

           

Förbättrad  vakuumtätning  mot  kabeln   under  plastextruderingsprocessen  

 

Improved  vacuum  seel  to  the  cable  during  the  plastic  extrusion  process  

Malin Fredriksson

Fakulteten för hälsa, natur- och teknikvetenskap

Examensarbete för högskoleingenjörsprogrammet i maskinteknik 22,5 hp

Handledare: Mikael Åsberg Examinator:Nils Hallbäck 2015-06-11

Karlstads Universitet

(2)

Sammanfattning  

Detta  examensarbete  handlar  att  ta  fram  en  konstruktion  som  ger  förbättrad  vakuumtätning  mellan  ett   blyöverdag  och  ett  plastöverdrag  på  kabel  under  plastextruderingsprocessen.  Denna  rapport  är  en  del  av   kursen  MSGC17  för  högskoleingenjörer  i  maskinteknik.    

Arbetet  utförs  på  Nexans  Norway  AS  i  Halden.  Där  de  har  en  produktion  av  högspänningskablar  för  hav-­‐,   mark-­‐  och  offshoreindustri.  Ett  problem  de  hade  var  att  de  inte  fick  tillräckligt  bra  tätning  vid  infästningen   till  plastextruderingsmaskinen.  De  vill  åstadkomma  ett  vakuum  mellan  ett  blyöverdrag  på  kabeln  och  ett   plastöverdrag  kabeln  får  vid  plastextruderingen  vilket  de  inte  uppnår  idag.  Arbetet  handlar  alltså  om  att   komma  fram  till  en  konstruktion  som  ger  bättre  tätning  mot  kabeln.    

Arbetet  innefattar  ett  konstruktionsarbete  med  faser  som  ingår  i  en  produktutvecklingsprocess.  Faserna   som  ingår  är:  projektplanering,  förstudie,  produktspecifikation,  konceptgenerering,  

utvärdering/konceptval,  Layout/konstruktion,  detaljkonstruktion,  slutkonstruktion  och  materialval.    

Konstruktionsarbetet  har  delvis  utförts  CAD-­‐programmet  Creo  Parametrics  2.0.  

Konceptgenerering  har  framkommit  mestadels  genom  att  studera  processen  ute  i  fabrik  för  att  komma   fram  till  möjliga  koncept  som  skulle  kunna  appliceras  i  de  tre  nuvarande  extruderingsmaskinerna.    

För  att  välja  materialet  som  i  konstruktion  ska  vara  i  kontakt  med  kabeln  har  materialvalet  följt  Ashbys   metod  och  utförts  med  hjälp  av  materialvalsprogrammet  CES-­‐edupack.    

Resultatet  av  arbetet  blev  en  tätning  bestående  av  två  axialtätningar  och  två  tunna  skivor  i  stål  där  en   gummipackning  i  materialet  polyuretan  är  fastklämd.  På  ena  sidan  av  de  tunna  stålskivorna  sitter  styrstöd   för  att  centrera  kabeln..  Hela  konstruktionen  kläms  sedan  fast  mellan  två  stålskivor  som  redan  finns  i   infästningen  till  extruderingsmaskinen.    

Slutsatsen  som  kan  dras  om  arbete  är  att  konstruktionen  uppfyller  de  krav  och  önskemål  som  satts  av   uppdragsgivaren  och  att  det  är  en  lämplig  lösning  på  problemet.  Det  som  återstår  är  att  tillverka  en   prototyp  för  provning  och  utvärdering.  Samt  en  eventuell  mer  noggrann  dimensionering  av  

konstruktionen.    

   

(3)

Abstract  

This  thesis  is  about  developing  a  design  that  provides  improved  vacuum  seal  between  a  lead  coating  and  a   plastic  coating  during  plastic  extrusion  processes  of  cables.  This  report  is  a  part  of  the  course  MSGC  17  for   Bachelor  Engineers  in  mechanical  engineering.    

The  work  is  performed  at  Nexans  Norway  AS  in  Halden  where  they  have  a  production  of  high  voltage  cables   for  sea-­‐,  and  offshore  industry.  A  problem  they  face  is  that  they  do  not  get  enough  good  seal  at  the  

attachment  to  the  plastic  extrusion  machine.  They  want  to  achieve  a  vacuum  between  a  lead  coating  on  the   cable  and  a  plastic  coating  of  the  cable  for  plastic  extrusion,  which  is  something  they  do  not  achieve  today.  

The  thesis  is  thus  to  come  up  with  a  design  that  provides  better  sealing  against  the  cable.    

The  work  involves  a  construction  part  with  the  phases  of  product  development  processes.  The  phases   include:  project  planning,  feasibility  study,  product  specification,  concept  generation,  evaluation/plan   selection,  Layout/design,  detail  design,  final  design  and  choice  of  materials.      

The  construction  work  has  been  carried  out  with  CAD  application  Creo  Parametrics  2.0.  Concept  generation   has  mainly  been  done  through  studying  the  process  out  in  the  factory  in  order  to  come  up  with  possible   concepts  that  could  be  applied  in  the  three  current  extrusion  machines.  To  select  the  material  for  the   construction,  which  is  in  contact  with  the  cabel,  a  material  selection  process  has  been  applied  using  the   Ashby’s  method  and  carried  out  with  the  assistance  of  CES  edupack  materials  selection  program.      

The  result  of  the  work  became  a  seal,  consisting  of  two  axial  seals  and  two  thin  slices  of  steel  where  a   rubber  gasket  in  material  polyurethane  is  clamped.  On  one  side  of  the  thin  steel  discs  is  guide  support  to   center  the  cable.  The  whole  design  is  later  forced  together  between  two  steel  plates  that  is  already  present   in  the  attachment  to  the  extrusion  machine.  

The  conclusion  that  can  be  drawn  about  the  work  is  that  the  design  complies  with  the  requirements  set  by   the  client  and  that  its  an  appropriate  solution  to  the  problem.  What  remains  is  to  produce  a  prototype  for   testing  and  evaluation.  As  well  as  a  possible  more  accurate  sizing  of  the  construction.        

     

(4)

Innehållsförteckning  

Sammanfattning  ...  2

 

Abstract  ...  3

 

1.  Inledning  ...  6

 

1.1  Bakgrund  ...  6  

1.2  Problemformulering  ...  6  

1.3  Syfte  ...  6  

1.4  Målsättning  ...  6  

1.5  Avgränsningar  ...  6  

2.  Genomförande  ...  7

 

2.1  Förstudie  ...  7  

2.1.1  Tätning  ...  7  

2.1.2  Vakuumtätning  ...  7  

2.1.3  Plastextruderingsprocess  ...  7  

2.1.4  Kabelns  uppbyggnad  ...  8  

2.1.5  Friktion  ...  9  

2.2  Problemspecifikation  ...  9  

2.3  Kravspecifikation  ...  9  

2.4  Materialval  ...  9  

2.5  Konceptgenerering  ...  10  

2.6  Konceptval  ...  10  

2.7  Layout/detaljkonstruktion  ...  10  

2.8  Beräkningar  ...  10  

3.  Resultat  ...  11

 

3.1  Projektplanering  ...  11  

3.2  Förstudie  ...  11  

3.2.1  Materialegenskaper  ...  11  

3.3  Materialvalsprocess  ...  12  

3.3.1  Problemformulering  ...  12  

3.3.2  Meritvärde  ...  12  

3.3.3  Sållning  ...  12  

3.3.4  Rangordning  ...  12  

3.3.5  Information  om  det  bästa  materialet  ...  14  

3.3.6  Tillverkningsmetod  ...  14  

3.4  Konceptgenerering  ...  14  

3.4.1  Koncept  1  ...  14  

3.4.2  Koncept  2  ...  15  

3.4.3  Koncept  3  ...  15  

3.5  Konceptval  ...  16  

3.6  Slutkonstruktion  ...  17  

3.7  Beräkningar  ...  18  

4.  Diskussion  ...  19

 

5.  Slutsats  ...  21

 

6.  Tackord  ...  22

 

(5)

Bilaga  1  ...  24

 

Bilaga  2  ...  25

 

Bilaga  3  ...  26

 

Bilaga  4  ...  27

 

Bilaga  5  ...  28

 

Bilaga  6  ...  29

 

Bilaga  7  ...  30

   

(6)

1.  Inledning  

Detta  projekt  handlar  om  att  försöka  få  förbättrad  vakuumtätning  mot  kabeln  under  en  

plastextruderingsprocess.    Projektet  utförs  på  uppdrag  av  Helge  Hovland  på  Nexans  Norway  AS  i  Halden   som  ingår  i  kursen  Examensarbete  för  högskoleingenjörer  i  maskinteknik,  MSGC  17  som  ges  vi  fakulteten   för  hälsa,  natur-­‐  och  teknikvetenskap  vid  Karlstads  universitet.  Kursen  motsvarar  22,5  hp  och  pågår  under   vårterminen  2015.  Handledare  för  projektet  är  Mikael  Åsberg  vid  Karlstads  universitet  och  vid  företaget   Nexans  Norway  AS  är  Glenn  André  Östbye  handledare.  Examinator  är  Nils  Hallbäck.      

1.1  Bakgrund  

Nexans  Norway  AS  är  ett  företag  som  är  världsledande  inom  högspänningskablar  och  även  den  ledande   leverantören  av  kraft-­‐  och  telekablar  i  Norge.  Företaget  är  en  del  av  den  franska  koncernen  Nexans  Group.  I   Halden  som  ligger  i  södra  Norge  arbetar  idag  cirka  900  anställda  och  där  utvecklas,  tillverkas  och  

marknadsförs  hav-­‐,  mark-­‐  och  offshorekablar  för  kraft  och  telekommunikationsöverföring.    

Nexans  har  en  typ  av  produktion  som  ständigt  kräver  förändringar  och  förbättringar  av  

produktionsutrustning,  eftersom  mestadels  av  deras  leveransprojekt  av  kablar  är  specifikt  utformade  efter   kundernas  behov.  Det  uppkommer  därför  ständigt  nya  uppgifter  så  som  att  lösa  tekniska  problem  som   identifierats  under  dels  under  förberedelserna  för  produktionen  och  under  produktionen.  Ett  problem  som   Nexans  har  är  att  de  inte  får  tillräckligt  bra  vakuumtätning  mellan  ett  bly  och  ett  av  plastskikten  i  deras   kablar.  Själva  problemet  bygger  på  att  infästningen  till  plastextruderingsmaskinen  inte  klarar  av   belastningen  som  kabeln  utsätter  den  för  utan  den  spricker  och  på  så  sätt  blir  inte  vakuumtätningen   optimal.  Kabeln  belastar  inte  den  nuvarande  packningen  lika  hela  tiden  utan  kan  komma  snett  in  i  

infästningen.  Den  nuvarande  packning  fungerar  endast  när  kabeln  är  centrerad  till  mitten  av  packningen.    

Uppdragsgivaren  Nexans  vill  ha  ett  konstruktionsförslag  och  ett  materialval  på  konstruktionen  som  gör  att   den  klarar  av  tio  dagars  konstant  produktion.      

1.2  Problemformulering  

Hitta  en  konstruktionslösning  med  rätt  material  som  ger  bättre  vakuumtätning  under   plastextruderingsprocessen  och  som  klarar  av  tio  dagars  konstant  produktion.  

1.3  Syfte  

Syftet  med  examensarbetet  är  att  få  bättre  vakuumtätning  mot  kabel  vid  plastextruderingsprocessen.    

1.4  Målsättning  

Målet  är  att  konstruera  och  hitta  rätt  material  för  en  tätningslösning  som  gör  att  infästningen  till   plastextruderingsmaskinen  klarar  av  tio  dagars  produktion.    

1.5  Avgränsningar  

Ett  kostnadsförslag  för  en  färdig  produkt  kommer  inte  tas  med  i  detta  arbete,  då  tillverkningen  kommer  ske   efter  tidsramarna  för  detta  examensarbete.  Konstruktionsförslaget  med  dess  materialval  ska  vara  till  grund   för  en  kommande  prototyp  som  ska  användas  för  vidare  detaljutveckling  där  toleranser  och  passning  kan   komma  att  behöva  justeras  för  att  passa  in  i  nuvarande  extruderingsmaskiner.      

 

 

(7)

2.  Genomförande  

Detta  examensarbete  utförs  enligt  de  faser  som  ingår  i  en  produktutvecklingsprocess.  De  faser  som  ingår  i   denna  process  är:  förstudie,  produktspecifikation,  konceptgenerering,  utvärdering/konceptval,  

detaljkonstruktion,  slutkonstruktion  och  materialval  (Johannesson  et  al.  2013).  

Examensarbetet  inleddes  med  att  en  projektplan  innehållande:  bakgrund,  syfte,  mål,  problemformulering,   preliminära  avgränsningar  samt  en  preliminär  tidsplan  (Johannesson  et  al.  2013).  (Projektplanen  lämnades   in  till  examinatorn  vid  Karlstad  Universitet  som  sedan  godkände  projektplanen).    

Förstudien  till  projektet  har  bestått  av  informationssökning  om  de  ingående  processerna  tätning,   vakuumtätning  och  plastextrudering  samt  att  få  en  förståelse  för  hur  en  kabel  är  uppbyggd.  Koncepten   utvecklades  på  plats  hos  företaget  där  idéerna  kom  och  som  sedan  utvärderades  med  handledare  på   företaget.  Materialet  i  konstruktion  är  av  stor  betydelse  för  den  framtida  konstruktionen.  Det  gäller  att   komma  fram  till  ett  material  som  klarar  av  tio  dagars  produktion  och  som  inte  skadar  blyöverdraget  på   kabeln.  Materialvalet  kommer  att  utföras  med  materialvalsprogrammet  CES-­‐Edupack  (Michael  F.  Ashby,   2011).    

2.1  Förstudie  

För  att  få  en  inblick  i  problemet  så  utfördes  en  noggrann  undersökning  av  de  ingående  processerna.  

Processerna  vakuumtätning  och  plastextruderingsprocessen  studerades  ute  i  produktionen  hos  Nexas  där   handledaren  förklarade  hur  de  gick  till.  Information  om  hur  en  kabel  är  uppbyggt  studerades  genom   internetsökning  och  förklaring  av  handledaren  på  företaget.  Information  om  olika  typer  av  tätningar   undersöktes.    Det  mest  givande  sättet  att  få  information  om  problemet  var  att  intervjua  de  operatörer  som   jobbar  vid  processen  och  en  processingenjör  som  har  stor  inblick  i  flertalet  processer  som  en  kabel  går   igenom.    Friktion  är  en  viktig  egenskap  att  ta  reda  på  för  att  se  om  ett  material  kommer  att  tåla  den  nötning   som  kan  uppstå.  Detta  är  något  som  har  studerat  via  internetsökning.  

2.1.1  Tätning  

En  tätning  används  för  att  förhindra  att  ett  medium  läcker  ut  från  ett  utrymme  till  ett  annat.  I  det  aktuella   fallet  är  mediet  en  gas  i  form  av  luft.  Det  finns  en  rad  olika  sorters  tätningar  på  marknaden.  En  indelning  är   att  skilja  på  fasta  och  rörliga  tätningar  eller  radial-­‐  och  axialtätningar  Skillnaden  mellan  radialtätningar  och   axialtätningar  är  att  radialtäningar  kan  roteras  medan  axialtätningar  kan  röra  sid  upp,  ner  och  i  sidled.  En   annan  typ  av  tätning  är  berörande  tätning  som  användas  vid  direktkontakt  mellan  två  olika  material.  

Elastomertätning  är  ett  exempel  på  en  berörande  tätning  (Maskinelement  2006).  

2.1.2  Vakuumtätning  

Vakuumtätning  innebär  att  luft  ska  uteslutas  så  att  det  blir  ett  lufttomt  rum  utan  partiklar.  Hos  företaget   Nexans  används  två  vakuumpumpar  med  ett  tryck  på  1  bar  för  att  bilda  ett  vakuum  mellan  blykappan  som   kabeln  får  i  processen  före  plastextruderingsprocessen  och  den  plast  som  extruderas  på  kabeln  i  

plastextruderingsprocessen.  Anledningen  till  varför  ett  vakuum  vill  åstadkommas  är  enligt  Östbye1  att  det   inte  får  komma  in  partiklar  eller  bildas  luftfickor  mellan  blyet  och  plasten.  I  dessa  luftfickor  kan  det  samlas   vatten  vilket  det  inte  får  göra  då  de  flesta  av  kablarna  ska  användas  i  havsmiljö.  Vatten  och  el  i  kombination   vill  undvikas.  I  en  kabel  vill  även  ovalitet  undvikas.  Vakuumtätningsprocessen  gör  så  att  kabeln  centreras.    

2.1.3  Plastextruderingsprocess  

Vid  plastextrudringsproccesen  åker  kabeln  in  genom  plastextruderingsmaskinen  där  en  smältplast  med  en   temperatur  som  enligt  Ösbye1  ligger  på  200  °C  träs  på  kabeln  som  sedan  åker  genom  en  hålprofil  för  att  få   sin  rätta  tjocklek  (Jarfors  et  al.  2010).  Vid  Nexans  i  Halden  finns  tre  olika  storlekar  på  

plastextruderingsmaskiner  med  olika  typer  av  hålprofiler  som  byts  ut  beroende  på  vilken  storlek  på  kabel   som  ska  produceras.    

                                                                                                                         

1  Glenn  André  Östbye  processingenjör  Nexans,  intervju  den  2015-­‐02-­‐04    

(8)

2.1.4  Kabelns  uppbyggnad  

Det  finns  mängder  med  olika  sorters  kablar.  En  kabel  kan  vara  uppbygg  på  en  rad  olika  sätt  beroende  på   dess  ändamål.  Nexans  utformar  sina  kablar  efter  kundernas  specifika  behov.  I  Halden  tillverkas  tre  olika   typer  av  kablar  och  det  är  PEX-­‐,  Umbilical-­‐  och  papperskablar.  PEX-­‐  och  Umbilicalkablar  står  för  den  största   delen  av  deras  produktion.  Papperskablar  tillverkas  inte  i  lika  stor  grad  men  de  håller  på  att  utvecklas  för   att  kunna  användas  i  större  utsträckning.  PEX-­‐kablar  är  betydligt  mindre  tålig  kabel  när  det  handlar  om   svåra  miljöer  där  den  utsätts  för  högt  tryck  än  en  Umbilical  kabel.    En  PEX-­‐kabel  är  en  vattentät  kabel  som   används  i  luft,  mark  och  vatten  där  djupet  inte  är  så  stort  och  klarar  av  att  leverera  500  kV  växelström   (Nexans,  2015a).  En  Umbilicalkabel  är  en  betydligt  mer  tålig  kabel  som  klarar  av  att  placeras  i  djupvatten   där  höga  tryck  uppstår,  dock  har  den  inte  samma  strömöverföringskapacitet  som  PEX-­‐kabeln.  Den  klarar   att  leverera  36  kV(Nexans,  2015b).    I  figur  1  ses  en  mindre  PEX-­‐kabel  (Nexans  2015c).  Dess  uppbyggnad   består  av  en  massa  olika  lager  i  olika  material  som  växer  för  varje  process  som  kabeln  går  igenom.  Längst  in   är  en  tvinnad  kopparledare.  Följt  av  ett  svällförband  och  ett  plastlager.  Sedan  det  gråvita  lagret  är  ett  PEX-­‐

isolerande  skikt.  Efter  det  följer  koppartrådar  med  skyddande  plast  på  och  ett  svällband  som  ska  motstå   vatten  om  det  mot  förmodan  skulle  tränga  in.  Sedan  följer  en  yttermantel  i  koppar  som  är  till  för  provning.  

Efter  det  får  kabeln  ett  överdrag  med  asfalt  innan  den  går  vidare  till  blyextruderingen  och  få  en  kappa  av   bly.  Den  sista  processen  kabeln  går  igenom  är  en  plasextruderingsprocess.  Vissa  PEX-­‐kablar  har  även   fiberoptik  inbyggda  kring  de  innersta  lagren  som  är  till  för  telekommunikationsöverföring.    

 

  Figur  1.  En  PEX-­‐kabel  från  Nexans  med  dess  uppbyggnad  

En  Umbilicalkabel  kan  vara  utformad  på  massor  av  olika  sätt,  i  figur  2  ses  några  olika  typer  av  

Umbilicalkablar  som  tillverkas  på  Nexans  (Nexans  2015d).  Som  ses  i  figur  2  består  dessa  kablar  består  av   en  mängd  mindre  kablar  för  olika  typer  av  överföring  så  som  ström-­‐  och  signalöverföring.  Umbilicalkablar   besår  av  mängder  med  olika  fiberkablar  omringade  av  rör  i  rostfritt  stål  för  telekomunikationsöverföring.  

Även  denna  kabel  är  uppbyggt  i  olika  lager  som  växer  för  varje  process.    

 

(9)

       

         

 

Figur  2.  Olika  typer  av  Umbilicalkablar  som  tillverkas  på  Nexans  

2.1.5  Friktion  

Friktion  är  en  viktig  faktor  för  att  veta  om  materialet  kommer  klara  de  påfrestningar  som  det  utsätts  eller   inte.  Det  är  inte  en  materialegenskap  utan  ett  motstånd  mot  glidning  mellan  två  kroppar  i  detta  fall  bly  och   polyuretan.  Olika  material  i  kontakt  med  varandra  har  olika  friktionskoefficienter,  metall  mot  gummi  har   friktionskoefficient  μk=0,3  vid  glidning  och  stål  mot  stål  har  friktionskoefficienten  μk=0,03-­‐0,25  medan   gummi  mot  asfalt  har  friktionskoefficienten  μk=0,5-­‐0,8  (Miun,  2015).    

2.2  Problemspecifikation  

Projektet  började  med  ett  möte  med  uppdragsgivaren  Nexans  Norway  AS  där  processansvarig  Glenn   Östbye  och  utvecklingsansvarig  Helge  Hovland  gav  en  bra  bild  av  vad  problemet  och  vilket  mål  som  fanns   med  projektet.  Mötet  resulterade  i  en  tydlig  bild  av  problemet  och  en  bra  bild  över  de  krav  och  önskemål   som  den  nya  konstruktionen  ska  ha.  

2.3  Kravspecifikation  

Kravspecifikationen  innehåller  funktionella-­‐  och  icke-­‐funktionella  krav  som  ställs  på  konstruktionen.  

Kravspecifikationen  togs  fram  i  diskussion  med  uppdragsgivaren  Nexans  och  för  att  identifiera  dessa  krav   intervjuades  processansvarig.  Nedan  följer  de  funktionella-­‐  och  de  icke-­‐funktionella  kraven  som  satts  upp.  

Funktionella  krav  

• Ska  klara  av  10  dagars  konstant  produktion  

• Enkel  att  montera  i  infästningen  till  den  nuvarande  plastextruderingsmaskinen  

• Ska  vara  flexibel  att  den  kan  röra  sig  i  den  riktning  som  kabeln  kommer  in  i  infästningen  

• Konstruktion  ska  klara  av  de  monteringskrav  som  ges  av  Nexans    

Icke-­‐funktionella  krav  

• Konstruktionen  ska  vara  så  enkel  som  möjligt  

• Konstruktionen  ska  ritas  upp  i  CAD  så  att  konstruktionen  enkelt  kan  anpassas  till  olika  storlekar    

2.4  Materialval  

Materialval  för  konstruktionen  av  infästningen  till  extruderingsmaskinen  utfördes  med  Ashbys  metod   (Ashby,  2011)  för  att  identifiera  möjliga  material  att  tillverka  konstruktionen  av.  Utifrån  den  metoden  

(10)

framkom  olika  materialförslag.  För  att  komma  fram  till  det  absolut  bästa  materialvalet  sållades  

materialförslagen  utifrån  olika  egenskaper  och  faktorer  som  är  viktig  för  materialvalet.  Detta  gjordes  med   hjälp  av  dataprogrammet  CES-­‐Edupack  (Michael  F.  Ashby,  2011).  De  mekaniska  egenskaperna  som   studeras  hos  materialen  är  densitet,  elasticitetsmodul,  sträckgräns  och  även  pris.  Dessa  egenskaper  är   intressanta  då  konstruktionen  inte  får  ha  för  hög  styvhet  eller  stora  deformationer  vid  användning  .Priset   är  också  av  betydelse  då  den  färdiga  tätningen  är  tänkt  att  bytas  ut  efter  tio  dagars  produktion.  Det  kommer   krävas  ett  elastiskt  material  som  klarar  av  friktionen  mellan  bly  och  det  tänkta  materialet  för  

konstruktionen.    

Kriterier  som  materialen  bör  uppfylla  är:  

• Hög  hållfasthet  

• Motstå  utmattning  

• Låg  styvhet  

• Klara  friktionen  som  uppstår  i  kontakten  med  bly  

• Får  ge  repor  på  blyöverdraget  

För  att  sålla  bort  material  som  passar  mindre  bra  för  konstruktionen  så  gjordes  en  rangordningen  av  de   bästa  material  som  baserades  på  de  viktigaste  egenskaperna  hos  materialen  utifrån  de  kriterier  som  var   satta.  Rangordningen  ordnades  i  en  numrerad  tabell.    

2.5  Konceptgenerering  

Konceptgenereringen  framkom  genom  att  studera  processen  ute  i  produktionen.  Genom  att  se  vilka   problem  som  fanns  i  nuvarande  process  uppkom  förslag  på  olika  koncept  som  skulle  kunna  fungera  för   processen.  Efter  att  ha  specificerat  de  krav  som  konstruktionen  och  dess  material  behöver  uppfylla  gjordes   konceptgenereringen  utifrån  dessa  med  hjälp  av  brainstorming.    

För  att  spara  tid  så  skissades  de  olika  koncepten  upp  med  papper  och  penna  och  diskuterades  med   anställda  på  företaget  för  att  sedan  modelleras  i  CAD.    

2.6  Konceptval  

Efter  konceptgenereringen  som  genererade  i  tre  möjliga  konstruktionslösningar  var  det  dags  att  välja  det   bästa  konceptet.  För  att  göra  detta  gjordes  först  en  tabell  som  beskriver  för-­‐  och  nackdelar  för  de  tre  olika   koncepten.  Det  räckte  inte  med  för  att  ta  det  slutliga  beslutet  om  vilket  koncept  som  är  lämpligast,  så  för  att   slutligen  besluta  om  vilket  koncept  som  kommer  att  fungera  bästa  användes  en  relativ  elimineringsmatris   där  koncepten  som  inte  uppfyller  kraven  sorteras  bort.    

2.7  Layout/detaljkonstruktion  

Det  bästa  koncept  modellerades    i  CAD-­‐programmet  PTC  Creo  Parametic.  Måtten  på  konstruktionen  är   ritade  efter  uppmätta  mått  på  infästningen  på  de  tre  olika  extruderingsmaskinerna  som  Nexans  har  i  sin   produktion.  Skulle  det  fela  något  i  måtten  så  är  det  bara  att  gå  in  och  ändra  i  CAD-­‐modellen.  Ritningar  för  de   olika  delarna  har  gjorts  och  även  en  sammanställningsritning.    

2.8  Beräkningar    

Hållfastighetsberäkningar  har  utförts  för  att  veta  om  konstruktionen  för  koncept  numrerat  som  två   kommer  att  hålla.  Till  dessa  beräkningar  har  boken  (Karl.  Björk,  2013).    

Hållfasthetsdata  och  materialdata  har  hämtats  från  programmet  CES-­‐Edupack  (Michael  F.  Ashby,  2011).      

   

(11)

3.  Resultat  

3.1  Projektplanering  

I  början  av  projektet  utformades  en  projektplan,  se  bilaga  1.  Detta  för  att  få  en  bra  blick  över  projektet.  Det   delades  även  upp  i  olika  faser.  Projektet  brösts  ner  i  en  WBS,  se  bilaga  2  och  gantt-­‐schema  upprättades  där   tidsåtgången  för  de  olika  faserna  i  projektet  uppskattades.  Gant-­‐schemat  ses  i  bilaga  3.    

Kontaktuppgifter  och  roller  för  de  ingående  personerna  i  projektet  finns  bifogade  i  bilaga  4.  

Dokumenthanteringen  för  projektet  lagras  lokalt  på  egen  dator.  Säkerhetskopiering  av  dokument  sker  via   Google-­‐drive,  där  dokument  kan  kommas  ut  från  olika  arbetsstationen  där  det  finns  internetnätverk   tillgängliga.  Säkerhetskopigeringen  utförs  dagligen,  de  dagar  som  dokumentationen  sker.  Detta  för  att  det   hela  tiden  ska  finns  den  senaste  versionen  tillgänglig.  En  riskanalys  upprättades  för  projektet  för  att  se   vilka  eventuella  risker  och  hur  stor  sannolikheten  är  för  att  de  ska  inträffa  samt  åtgärder  som  krävs  för  att   de  ska  minimeras,  se  bilaga  5.    

3.2  Förstudie  

Vid  förstudien  som  bestod  av  litteraturstudier,  diverse  internetsökningar,  intervjuer  av  arbetarna  vid   processen  samt  eget  studerande  ute  vid  processen  framkom  att  konstruktionen  måste  kunna  följa  kabelns   rörelse.  Den  måste  kunna  vara  rörlig  eller  vara  töjbar  utan  att  deformeras  plastiskt.    

3.2.1  Materialegenskaper    

För  att  bestämma  vilket  material  som  skulle  ha  kontakt  med  blyöverdraget  på  kabeln  undersöktes  olika   material  och  dess  egenskaper.  I  detta  arbete  är  det  polymerer  som  är  av  intresse  och  undersökts  noggrant.  

Det  behövs  ett  material  med  hög  duktilitet  och  låg  styvhet  som  gör  att  inte  blyöverdraget  repas.  Eftersom   det  behöver  vara  ett  mjukt  och  rörligt  material  så  var  elastomerna  aktuella.  Elastomerer  är  lättrörliga   polymerer  som  har  egenskapen  att  kunna  töjas  ut  mycket  utan  att  materialet  brister  och  går  sönder.  

Eftersom  när  de  töjs  ut  återfår  sin  ursprungliga  form  när  belastningen  upphör.  Gummi  är  ett  bra  exempel   på  en  elastomer.  En  elstomer  är  uppbyggd  av  kedjeformiga  molekyler  med  tvärbindninar,  se  figur  3.    

  Figur  3.  Molekylstruktur  för  en  typisk  elastomer.  

 

(12)

3.3  Materialvalsprocess  

Materialvalet  sker  för  utformningen  av  den  konstruktionsdel  som  kommer  komma  i  kontakt  med  

blytöverdraget  som  kabeln  har  innan  den  kommer  in  i  plastextruderingsmaskinen.  Materialvalsprocessen   följer  den  process  som  är  beskriven  i  boken  ”Materials  Selection  in  Mechanical  Design”  (Michael  F.  Ashby,   2011).    

3.3.1  Problemformulering    

Funktion:     Materialet  ska  vara  töjbart  och  användas  som  tätning  mot  kabeln  innan   plastextruderingsprocessen.  

Mål:     Minimera  vikten.  

Restriktioner:  Ska  tåla:  friktionen  som  uppstår  mellan  blyt  och  det  valda  materialet,  tåla  värme  upp  till   40°C.  Ska  ha  låg  styvhet  och  goda  hållfastighetsegensper.    

Målfunktion:  m=B*L*T*δ    

  Där  B=bredd,  L=längd,  T=tjocklek  och  δ=densitet   Fria  variabler:  Material  och  tjocklek  (T)  

 

3.3.2  Meritvärde  

 

Styvhet:   1*3 L

EL S =C  

Meritvärde  1:   2 1/3

1

1 * *

* 12

BL E B C

M S

δ

=  

Maximerat  meritvärde:  

δ

3 / 1 max , 1

M = E  

Hållfasthet:  

L Z M

f

= *

τ

 

Maximerat  meritvärde:  

δ τ

1/2

max , 2

M = f  

3.3.3  Sållning  

LogM2= LogM1+ LogC  

För  att  bestämma  kopplingskonstanten  C  behövs  meritvärdena  M1  och  M2.  Utifrån  restriktionerna  som   angetts  och  dessa  värden  på  M1,  M2  och  C  kan  lämpliga  material  fås  med  hjälp  av  materialvalsprogrammet   CES-­‐Edupack  (Michael  F,  Ashby,  2011).    

3.3.4  Rangordning  

Det  material  som  CES-­‐Edupack,  (figur  4)  gav  som  lämpliga  material  var  följande,  se  Tabell  1.    

(13)

  Figur  4.  Materialen  som  CES-­‐edupack  gav  som  lämpliga  material.  

Tabell  1.  Bästa  materialen  enligt  CES-­‐edupack  med  viktiga  egenskaper  

Material   Sträckgräns  (MPa)   Töjning  (%)  

Butyl  rubber   2-­‐3   400-­‐500  

Silicone  elastomers   2,4–5,5   80-­‐300  

Carbon  black  reinforced  styrene  

butadiene  rubber   16-­‐23   320-­‐550  

Ethylene  vinyl  acetate   12-­‐18   730-­‐770  

Natural  rubber   20-­‐30   500-­‐800  

Polychloroprene   3,4-­‐24   100-­‐800  

Polyurethane   25-­‐51   380-­‐720  

Polyisoprene  rubber   20-­‐25   500-­‐550  

 

De  två  viktigaste  egenskaperna  som  materialet  är  att  det  ska  hög  sträckgräns  och  stor  töjning,  där  av  sätts   sträckgräns  på  y-­‐axeln  och  töjningen  på  x-­‐axeln  i  materialvalsprogrammet.  Den  absolut  viktigaste  

egenskapen  av  dessa  är  att  ha  hög  sträckgräns.  Rangordningen  utfördes  efter  dessa  två  kriterier  eftersom   det  var  krav  på  att  materialet  måste  ha  hög  sträckgräns  för  att  tåla  de  belastningar  som  uppstår  utan  att   deformeras  och  vara  elastiskt  så  att  det  kan  anpassa  sig  efter  hur  kabeln  rör  sig.  Rangordningen  ses  i  tabell   2.    

Tabell  2.  Rangordningen  för  de  bästa  materialen  som  uppfyller  kraven  bäst.    

Ranking   Material   1   Polyurethane   2   Natural  rubber   3   Polyisoprene  rubber   4   Ethylene  vinyl  acetate  

5   Carbon  black  reinforced  styrene  butadiene  rubber   6   Polychloroprene  

7   Silicone  elastomers   8   Butyl  rubber      

(14)

Utifrån  rangordningen  ses  att  polyuretan  är  det  lämpligast  materialet  att  ha  mot  kabeln.    

Friktion  som  uppstår  mellan  bly  och  polyuretan  är  något  som  skulle  behövas  mätas  för  att  se  om  materialet   kommer  att  hålla.  Det  är  något  som  inte  varit  möjligt  att  göra.  Gummi  i  kontakt  med  bly  har  

friktionskoefficienten  μk=0,3  vilket  är  ett  värde  som  är  betydligt  mindre  än  om  man  jämför  gummi  mot   asfalt  som  har  friktionskoefficienten  μk=0,5-­‐0,8  vilket  är  det  som  däck  på  en  bil  får  utstå.  Jämför  man  stål   mot  stål  så  är  friktionskoefficienten  mellan  0,03-­‐0,25  vilket  är  lägre  än  för  metall  mot  gummi.    Ett  

antagande  är  ändå  att  polyuretan  kommer  klara  den  friktion  som  uppstår  mot  bly.    

3.3.5  Information  om  det  bästa  materialet    

Polyuretan  är  det  lämpligaste  materialet  för  konstruktionen.  I  tabell  3  ses  några  betydande  egenskaper  för   materialet.    

Tabell  3.  Materialdata  för  polyuretan   E-­‐modul  

(GPa)  

Sträckgräns   (MPa)  

Brottgräns   (MPa)  

Töjning   (%)  

Min.temp.    

(⁰C)  

Max.  temp.  

(⁰C)  

Pris  (kr)   Densite t   (kg/m3)   0,002-­‐0,03   25-­‐51   25-­‐51   380-­‐720   -­‐73,2-­‐  -­‐23,2   66,9-­‐89,9   38,2-­‐41,9   1135    

3.3.6  Tillverkningsmetod  

Tillverkningsmetoderna  för  elastomeren  polyuretan  är  vanligtvis  formgjutning,  strängsprutningen,   formsprutning  eller  rotationsgjutning  (Carpenter  2002).  

3.4  Konceptgenerering  

Konceptgenereringen  bestod  av  att  ta  fram  olika  tänkbara  lösningar,  vilket  gjordes  genom  först  skiss  och   sedan  i  CAD.  Tre  olika  koncept  togs  fram.    Det  tre  olika  koncepten  beskrivs  mer  noggrant  nedan.  

3.4.1  Koncept  1  

Koncept  1  visas  i  figur  5    

                     

       

Figur  5.  Koncept  1  bestående  av  en      

Det  första  konceptet  är  en  specialformad  gummitätning  som  kläms  fast  mellan  två  stålskivor  som  sitter  i   extruderingsmaskinen.  Kabeln  kommer  in  från  höger  och  in  i  den  hålformade  cylinder  där  hålets  storlek  är  

(15)

 

3.4.2  Koncept  2  

Koncept  2  visas  i  figur  6.  

             

                       

Figur  6.  Koncept  2    

Det  andra  konceptet  är  också  en  specialformad  gummitätning.  Den  är  utformad  som  en  kon  med  en  kant   som  kläms  fast  mellan  de  två  stålskivorna  i  infästningen  till  extruderingsmaskien.  Kabeln  kommer  in  från   höger  i  den  stora  öppningen  som  är  betydligt  mycket  större  än  kabelns  tjocklek.  Längst  i  på  konen  är   diametern  något  mindre  än  kabeln,  detta  för  att  ge  så  bra  tätning  som  möjligt.  Precis  som  för  koncept  1  är   materialet  för  hela  konstruktionen.  Även  här  är  det  tänkt  att  materialet  ka  vara  så  elastiskt  att  de  ska  kunna   töjas  ut  och  rätta  sig  efter  kabeln.    

 

3.4.3  Koncept  3  

Koncept  3  visas  i  figur  7.  

   

(16)

 

Figur  7.  Koncept  3  bestående  av  axialtätningar  med  gummitätning  längts  in  mot  kabeln.  

Det  tredje  konceptet  skiljer  sig  från  de  två  andra  koncepten  genom  att  det  är  en  helt  annan  konstruktion   som  inte  enbart  består  av  en  elastomer.  Denna  konstruktion  består  av  fyra  axialtätningar  som  kan  röra  sig  i   sidled.  Det  är  två  axialtätningar  på  varje  sida  mellan  stålskivan  i  mitten  som  har  två  kanter  som  stopp  så  att   dessa  enbart  kan  röra  sig  inom  ett  visst  område.  På  stålskivan  i  mitten  är  en  elastomerpackning  fastklämd.  

Denna  packning  ska  göra  tätningen  optimal  mot  kabeln  så  ingen  luft  kommer  in  och  förstör   vakuumprocessen.  På  ena  sida  av  stålskivan  sitter  styrstöd  som  gör  att  kabeln  centreras  genom   infästningen.  Det  är  de  som  gör  att  axialtätningarna  rör  sig  när  kabeln  kommer  in  snett  in  till  

extruderingsmaskinen.  De  fyra  axialpackningarna  och  de  två  tunna  stålskivorna  med  gummipackning  i   mellan  fästs  mellan  de  två  stålskivorna  som  finns  på  den  nuvarande  extruderingsmaskinen.    

3.5  Konceptval  

Vid  valet  av  koncept  jämfördes  för-­‐  och  nackdelar  med  de  tre  koncepten.  I  tabell  4  ses  för-­‐  och  nackdelar   med  koncepten.    

Tabell  4.  För-­‐  och  nackdelar  för  de  tre  koncepten.  

Koncept   Fördelar     Nackdelar  

1   • Enkel  att  montera  och  byta  ut  

• Enkel  tillverkning    

• Billig  att  tillverka    

• Kan  användas  enbart  vid  viss  diameter  på   kabel  för  att  ge  god  tätning  

• Utmattning  kan  uppstå  då  töjningen  som   uppstår  kan  bli  för  stor  

• Kan  gå  sönder  om  kabeln  inte  är  centrerad   när  den  kommer  in  

2   • Enkel  att  montera  och  byta  ut  

• Elastisk  och  kan  anpassa  sig  bra   efter  kabeln  

• Hållbar  och  följsam  

• Svår  att  utforma    

• Måste  specialbeställas    

  3   • Följsam  konstruktion  som  följer  

kabeln  på  ett  bra  sätt.  

• Enkel  att  montera  

• Håller  länge    

• Lätt  att  endast  byta  ut   gummipackningen    

• Består  av  många  olika  delar  som  kan  gå   sönder    

 

 

För  att  slutligen  komma  fram  till  val  av  koncept  gjordes  en  elimineringsmatris  (Johannesson  et  al.  2013),  se   tabell  5.  

(17)

Elimineringskriterier:       Beslut:  

(+)  Ja         (+)  Fullfölj  lösning  

(-­‐)  Nej         (-­‐)  Eliminera  lösning  

(?)  Mer  information  krävs       (?)  Sök  mer  information   (!)  Kontroll  produktspec       (!)  Kontroll  produktspec    

Tabell  5.  Elimineringsmatris  för  val  av  koncept.    

                     

   

Koncept  

1   +   -­‐   -­‐   +   +   -­‐   -­‐  

2   +   +   +   +   -­‐   +   -­‐  

3   +   +   +   +   +   +   +  

 

Efter  att  ha  använt  elimineringsmatrisen  och  diskussion  med  uppdragsgivaren  så  ansågs  koncept  3  vara  det   bäst  alternativet.  Så  valet  föll  därför  på  koncept  3.    

3.6  Slutkonstruktion  

Det  valda  konceptet  för  konstruktionen  sammanställdes  i  CAD  med  hjälp  av  programmet  Creo  Parametric   2.0,  se  figur  8.  En  sammanställningsritning  finns  i  bilaga  6.  Det  är  en  sak  som  skiljer  sig  från  

konceptgenereringen,  det  är  att  istället  för  att  ha  en  stålskiva  i  mitten  används  två  tunna  stålskivor  så  det   blir  lättare  att  få  fast  elastomertätningen.  Själva  funktionen  för  denna  konstruktion  är  att  när  kabeln   kommer  i  kontakt  med  justerstöden  rör  sig  de  fyra  axialtätningar  i  den  riktning  som  kabeln  rör  sig.  

Stålskivorna  trycker  fast  tätningen  i  polyuretan  rör  sig  på  så  vis  efter  hur  kabeln  kommer  in  i  

extruderingsmaskinen  och  utsätts  inte  för  några  större  krafter  som  kan  göra  att  tätningen  spricker.  De  fyra   axialtätningar  som  används  i  konstruktionen  är  standardtätningar  som  finns  på  marknaden.      

 

 

Figur  8.  Den  slutliga  konstruktionen  för  det  valda  konceptet.  

Löser  huvudproblemet   Uppfyller  det  krav  som  ställts   Passar  företaget   Realiserbar   Lätt  att  tillverka   Bra  hållbarhet  

         Beslut  

(18)

 

3.7  Beräkningar  

För  koncept  2  gjordes  hållfastighetsberäkningar  för  utböjning  av  konstruktionen.    Utböjningen  räknades   utifrån  formeln  för  en  konisk  stålrörsmast  (Karl.  Björk,  2013),  se  figur  9.    De  fullständiga  beräkningarna  för   de  tre  olika  extruderingsmaskinerna  ses  i  bilaga  7.  Materialet  som  används  vid  beräkningarna  är  

polyuretan  Dess  E-­‐modul  är  hämtad  från  materialvalsprogrammet  CES-­‐edupack.  E-­‐modulen  som  används   är  ett  medelvärde  då  materialets  E-­‐modul  varierar  från  0,002-­‐0,03  GPa.  Vid  beräkningar  användes  E-­‐

modulen  0,016  GPa.  Storleken  på  konstruktionen  är  baserad  på  de  uppmätta  värdena  på  de  nuvarande  tre   extruderingsmaskinerna.    

               

   

Figur  9.  Utböjningen  för  en  konisk  stålrörsmast    

 

 

(19)

4.  Diskussion  

Projektets  arbetsgång  har  fungerat  bra.  Genom  att  ha  följt  de  faser  som  ingår  i  en  

produktutvecklingsprocess  så  har  arbetet  blivit  mer  strukturerat.  Det  var  viktigt  att  göra  en  projektplan   och  en  WBS-­‐karta  för  att  få  en  bra  bild  om  vad  som  ska  vara  med  i  rapporten.  Utifrån  dessa  kunde  ett   preliminärt  ganttschema  med  preliminära  datum  göras  vilket  har  varit  en  viktig  del  för  att  få  saker  klara  i   tid.    

Det  metoder  som  använts  under  projektets  gång  har  fungerat  bra.  Det  har  gått  att  få  fram  de  resultat  som   behövts  för  att  komma  fram  till  en  slutlig  konstruktion.    

Samarbetet  med  uppdragsgivaren  Nexans  har  fungerat  bra.  De  gav  en  bra  bild  av  problemet  från  början  och   har  gett  en  bra  bild  om  hur  kabeltillverkning  går  till.  Nexans  hade  inga  specifika  krav  på  hur  

konstruktionen  skulle  vara  utformad  utan  gav  mest  information  om  vad  den  ska  klara  av.  Koncepten  som   togs  fram  gjordes  genom  att  noggrant  studera  i  processen  ute  i  fabriken  för  att  se  vad  nuvarande  

konstruktion  inte  klarade  och  hur  möjliga  lösningar  skulle  fungera  och  implementeras  i  deras  infästning  till   plastextruderingsmaskinen.  Även  handledaren  på  Karlstads  universitet  gav  bra  tips  vid  

konceptgenereringen.    

Det  har  varit  lite  svårt  att  få  fram  bra  ritningar  på  extruderingsmaskinen  och  dess  infästning.  Måtten  som   fanns  på  de  ritningar  jag  fick  från  Nexans  stämde  inte  så  bra  med  verkligheten.  Mätningar  har  gjorts  när   anläggningen  stått  stilla  vilket  inte  har  varit  det  lättaste  då  det  inte  är  många  dagar  om  året  den  gör  det.  

Produktionen  står  endast  still  korta  stopp  vid  omställningar.  Passande  nog  har  företaget  ett  planerat  som   inföll  under  projektets  gång  som  gjorde  att  mätningar  kunde  utföras.  Det  var  svårt  att  under  mätningarna   få  exakta  resultat  då  mätutrustningen  inte  var  den  bästa.  Efter  många  mätningar  med  ett  elektroniskt   skjutmått  gick  måtten  att  få  fram.  Utifrån  dessa  mot  kunde  den  nya  konstruktionen  utformas.  

Valet  av  koncept  baserades  dels  på  att  operatörerna  ute  vid  processen  ska  slippa  att  byta  ut  tätningen  efter   varje  körning,  som  pågår  i  ungefär  10  dagar.  På  så  sätt  kan  stopp  undvikas  i  den  mån  då  inte  storleken  på   extruderingsmaskinen  måste  bytas  ut  och  produktion  kan  bli  mer  effektiv.  Den  valda  konstruktion  kommer   förmodligen  bli  mer  lönsamt  ekonomisk  då  det  endast  borde  vara  elastomerpackningen  mellan  de  tunna   stålskivorna  som  kommer  att  behöva  bytas  ut.  Beräkningar  utfördes  på  koncept  två  för  att  se  om  det  ens   skulle  vara  en  möjlig  lösning  på  problemet.  Beräkningarna  som  gjordes  utgick  från  formeln  för  utböjning  av   en  konisk  stålrörsmast.  Förmodligen  blir  beräkningarna  inte  helt  korrekta  eftersom  konstruktionen  består   av  ett  gummiliknande  material.  För  att  kunna  göra  beräkningar  överhuvudtaget  så  följdes  den  metoden   eftersom  dess  utformning  är  liknande  den  utformning  på  konstruktionen  som  undersökts.  Beräkningarna   visade  att  konstruktionen  med  polyuretan  som  material  klarar  stor  utböjning  och  är  skulle  fungera  i  den   befintliga  anläggningen.  Dessa  två  koncept  det  vill  säga  koncept  två  och  tre  diskuterades  med  handledaren   på  Nexans.  Diskussionen  resulterade  i  att  handledaren  tyckte  att  koncept  tre  verkar  vara  den  bästa  

lösningen  på  problemet  då  det  är  mest  gynnsamt  för  de  operatörer  som  jobbar  ute  vid  processen.  Den  valda   konstruktionen  består  av  delar  som  idag  finns  på  marknaden  vilket  göra  att  leveranserna  blir  snabbare  då   den  inte  behöver  specialbeställas  som  de  två  andra  förlagen  på  konstruktioner  hade  behövts.  

Axialtätningarna  som  används  är  standartätningar  som  går  att  beställa  från  ett  flertal  leverantörer.    

Det  valda  konceptet  diskuterades  även  med  handledare  vid  universitetet  att  inga  beräkningar  behövs  göra   utan  att  det  kommer  klara  de  belastningar  som  uppstår.    

Materialvalet  som  gjordes  för  det  material  i  tätningen  som  ska  vara  i  kontakt  med  kabeln  känns  relevant  för   ändamålet.  På  grund  av  att  materialet  inte  får  repa  kabeln  har  plaster  endast  varit  av  intressen.    Hårda   material  kan  orsaka  repor  på  blyöverdraget  som  kan  skada  kabel  så  att  den  inte  fungerar  korrekt.  Efter   informationssökning  visar  även  att  de  flesta  elastomerpackningar  som  ska  tåla  stora  belastningar  ofta   består  av  materialet  polyuretan.  

Det  återstår  en  del  arbete  för  att  säga  om  konceptet  på  konstruktion  och  materialval  kommer  att  fungera   optimalt  ute  i  fabrik.  En  prototyp  behöver  tillverkas  utifrån  de  ritningar  som  har  gjorts  för  att  testa  och   utvärdera  om  det  är  en  lämplig  lösning.  Leverantörer  för  de  olika  komponenterna  i  tätningen  måste  kollas  

(20)

upp.  Friktion  är  något  som  behöver  mätas  när  bly  dras  mot  materialet  polyuretan.  Det  har  inte  funnits   varken  möjlighet  eller  tid  att  mäta  friktionen  mellan  materialen,  men  det  är  något  som  måste  göras  för  att   se  om  polyuretanpackningen  kommer  nötas  eller  om  den  klarar  friktionen  som  blir.  Kollar  man  på  vad   friktionskoefficienten  är  mellan  gummi  och  asfalt  så  är  den  betydligt  större  än  för  metall  mot  gummi.  

Eftersom  däck  på  bilar  karar  den  friktion  utan  att  slitas  ner  allt  för  snabbt  så  borde  polyuretan  packningen   klara  kravet  att  hålla  för  tio  dagars  konstant  produktion.  

Något  som  också  återstår  att  göra  är  att  mäta  ännu  noggrannare  och  justera  eventuella  mått  och  toleranser   på  konstruktion  för  att  den  ska  passa  de  tre  nuvarande  extruderingsmaskinerna,  detta  efter  att  prototypen  

har  testas  och  utvärderats.      

(21)

5.  Slutsats  

Syftet  med  examensarbetet  var  att  komma  fram  till  en  lämplig  konstruktion  som  ger  bättra  tätning  mellan   de  två  skikten,  det  vill  säga  bly-­‐  och  plast  överdragen  i  kabeln.  Utifrån  de  krav  och  önskemål  

uppdragsgivaren  hade  är  det  valda  konceptet  för  konstruktionen  en  lämplig  lösning  på  problemet.    

Materialvalet  föll  på  att  använda  polyuretan  som  material  som  ska  vara  i  kontakt  med  blyöverdraget  på   kabeln  och  verkar  vara  ett  passande  material  för  ändamålet  då  det  ofta  används  som  material  i  packningar   som  klarar  stora  belastningar.    

Det  som  återstår  att  gör  är  att  tillverka  en  prototyp  för  provning  och  utvärdering.  Samt  att  eventuellt  göra   en  mer  noggrann  dimensionering  av  konstruktionen  för  att  den  ska  passa  optimalt  i  nuvarande  

extruderingsmaskiner.    

Diskussion  med  leverantörer  och  eventuella  priser  på  tillverkningskostnad  är  något  som  behöver   undersökas  vidare.      

 

 

(22)

6.  Tackord  

Jag  skulle  vilja  tacka  Nexans  Norway  AS  i  Halden  som  bidragit  med  att  detta  examensarbete  har  kunnat   genomföras.  Speciellt  vill  jag  tacka  Helge  Hovland  för  uppdraget  och  Glenn  André  Östbye  för  bra   handledningen  genom  projektet.  Ett  tack  till  Mikael  Åsberg  vid  Karlstad  Universitet  för  bra  idéer  och   handledning.    

 

 

(23)

Referenslista  

 

Böcker  

Johannesson,  H.  Persson,  J-­‐G.  Pettersson,  D.  (2013).  Produktutveckling  –  Effektiva  metoder  för  konstruktion   och  design.  Stockholm:  Liber  AB.    

Ashby,  Michael  F.  (2011).  Materials  Selection  in  Mechanical  Design  (4th  Edition).    Oxford:  Elsevier  LTD   Björk,  Karl.  (2013).  Formler  och  tabeller  för  mekanisk  konstruktion  (sjunde  upplagan).  Spånga:  Björks  förlag.    

Jarfors,  A.  Carlsson,  T.  Eliasson,  A.  Keife,  H.  Nicolescu,  C-­‐M.  Rundqvist,  B.  Bejhem,  M.  Sandberg,  B.  (2010).  

Tillverkningsteknologi.  Lund:  Studentlitteratur  AB.    

Olsson,  Karl-­‐Olof.  (2006).  Maskinelement.  Stockholm:  Liber  AB    

Elektroniska  dokument  

Nexans  (2015a).  Högspänningskablar:  Information  om  PEX-­‐kablar.  [Elektronisk].    

Tillgänglig:  http://www.nexans.se/eservice/Sweden-­‐

sv_SE/navigate_110879/Hogspanningskablar_for_transmission.html  [2015-­‐03-­‐24]  

Nexans  (2015b).  Umbilicalkabel.  [Elektronisk]    

Tillgänlig:  http://www.nexans.se/eservice/Sweden-­‐sv_SE/navigate_111824/Umbilicalkabel.html     [2015-­‐03-­‐24]  

Nexans  (2015c).  PEX-­‐isolerande  kabel  [Fotografi]  

Tillgänglig:  http://www.nexans.no/eservice/Norway-­‐no_NO/navigate_10844/PEX_isolert.html     [2015-­‐03-­‐24]  

Nexans  (2015d)  Olika  typer  av  Umbilicalkablar  [Fotografi]  

Tillgänligt:  http://www.nexans.co.uk/Norway/2010/umbilicals_samples_w300.jpg  [2015-­‐03-­‐24]  

Carpenter  (2002).  Materialinformationsblad:  Polyuretaner  och  polyuretanelastormerer.  [Elektronisk].  

Tillgänglig:  http://carpenter.se/files/pur_materialinfoblad_sv.pdf  [2015-­‐05-­‐06]  

Miun  (2015).  Friktion  [Elektronisk]  

Tillgänglig:    http://apachepersonal.miun.se/~petcar/Biomekanik/Friktion.pdf  [2015-­‐04-­‐28]  

 

Dataprogram  

Ashby,  Michael  F.  (1994).  7.0  CES-­‐Edupack  (Version  7.0)  [Datorprogram].  Granta  Design  Limited,   Cambridge.  

Creo  Parametric  Academic  Edition  (Version  2.0)  [Datorprogram]  

   

   

References

Related documents

(Baumgartner och Jones, 2012) Anledningen till att en policy kan vara stabil under så lång tid kan handla om brist på uppmärksamhet hos politiker och beslutsfattare eller

Innebörden i den nya punkten 2 är att regeringen eller den myndighet som regeringen bestämmer ska få meddela föreskrifter om avgifter för kostnader för kontroll eller annan

Enligt en lagrådsremiss den 6 februari 2014 (Näringsdepartementet) har regeringen beslutat inhämta Lagrådets yttrande över förslag till lag om ändring i konkurrenslagen

Ett problem finns när den sista delen av gjutformen fylls, då kommer det finnas stor risk att slangen kommer vilja föras ut ur rörsystemet då slangens vikt

Eftersom det har arbetats fram ett koncept på en produkt som ska fungera som stöd dels för vår målgrupp men även för alla människor som av någon anledning kommer i kontakt

Figur 2.4:2. Effektivspänningens, enligt von Mises, fördelning vid spänningskoncentrationen [kPa]. Effektivspänningens, enligt von Mises, fördelning i böjprismat [kPa].. Figur

utvecklingsprojekt som är top-down-projekt kan få svårigheter att motivera deltagarna i projektet. 25-26, 44) tar också upp problematiken med top-down- respektive

Då torrhalten för blandslammet uppmätt av ACO 4 visade på ett samband till sluttorrhalten valdes det att simulera en polymerdosering efter denna. Figur 25 och