قد يبدو كابل المستشعر بسيطًا من الخارج، لكن الغلاف الخارجي له مهمة صعبة.

يجب أن تحمي الموصلات وأسلاك الاستشعار وطبقات التدريع والتعزيز الداخلي من الرطوبة والتآكل وتغيرات درجات الحرارة والمواد الكيميائية والضغط الميكانيكي. وفي تطبيقات تخزين الحبوب، يصبح التحدي أكبر لأن الكابل قد يظل مدفونًا داخل القمح أو الذرة أو فول الصويا أو غيرها من المواد السائبة لسنوات بينما تتحرك الحبوب وتستقر وتحتك بسطحها.

يمكن أن يؤدي اختيار مادة الغلاف الصحيحة إلى إطالة عمر الكابل بشكل كبير. يمكن أن يؤدي اختيار العنصر الخاطئ إلى حدوث تشققات ودخول الماء وتلف الموصلات وقراءات المستشعر غير المستقرة قبل وقت طويل من وصول عنصر الاستشعار نفسه إلى نهاية عمره التشغيلي.

ماذا تفعل السترة الخارجية لكابل الاستشعار في الواقع؟

الغلاف هو الطبقة الواقية الخارجية للكابل. وهو لا يحمل عادةً الإشارة الكهربائية، ولكنه يؤثر بشكل مباشر على مدى بقاء الكابل في الحقل.

تحمي السترة الجيدة هيكل الكابل الداخلي من عدة أنواع من الضغط في نفس الوقت:

• التآكل والاتصال المتكرر
• الرطوبة والتكثيف
• الزيوت والمواد الكيميائية
• ضوء الشمس والتعرض في الهواء الطلق
• درجات الحرارة المنخفضة والعالية
• الانحناء والثني
• تأثير ميكانيكي
• الغبار والتلوث

بالنسبة لكابل الاستشعار الداخلي الثابت، قد تكون هذه المتطلبات متواضعة نسبيًا.

يواجه كابل درجة الحرارة المعلق داخل صومعة حبوب بطول 20 مترًا أو 30 مترًا بيئة مختلفة تمامًا. يتم تحميل الحبوب وتخزينها وتفريغها. يبقى الكابل داخل تلك الكتلة المتحركة، حيث يتعرض لقوى الاحتكاك والضغط والشد مرارًا وتكرارًا.

لهذا السبب يجب أن يبدأ اختيار سترة الكابل بـطلب، وليس مع اسم المادة.

مواد سترة كابل الاستشعار المشترك

يتم استخدام العديد من المواد على نطاق واسع لأجهزة الاستشعار الصناعية وكابلات الأجهزة. كل واحد لديه نقاط القوة والقيود وبيئة العمل المثالية.

لا توجد سترة "أفضل" واحدة.

قد تكون السترة التي تعمل بشكل جيد للغاية على آلة روبوتية باهظة الثمن بلا داع بالنسبة لكابل ثابت بدرجة حرارة الحبوب. قد تكون المادة الصلبة التي تعمل بشكل جيد في الصومعة غير مريحة عند التعامل معها باستخدام أداة قياس محمولة.

البيئة هي التي تقرر.

HDPE: خيار قوي لكابلات مراقبة الحبوب الثابتة

البولي ايثيلين عالي الكثافة أوالبولي إثيلين عالي الكثافة، يكون جذابًا بشكل خاص عندما تكون مقاومة الرطوبة والحماية الميكانيكية أكثر أهمية من المرونة القصوى.

لديها امتصاص منخفض للماء ومقاومة جيدة للعديد من الملوثات البيئية. كما أن سطحه الصلب نسبيًا يجعله مناسبًا للكابلات التي تظل على اتصال بالمواد السائبة لفترات طويلة.

بالنسبة لكابل درجة حرارة الحبوب المعلق عموديًا داخل الصومعة، يكون هذا المزيج مفيدًا.

قد يقضي الكابل سنوات محاطًا بالحبوب. تخلق كل دورة تعبئة وتفريغ حركة حول الكابل، ويجب أن تحمي السترة القلب الكهربائي من هذا الاتصال الميكانيكي المتكرر.

يعمل HDPE أيضًا بشكل جيد مع الأجزاء الخارجية من الكابلات الصناعية عند اختيار التركيبة الصحيحة المثبتة للأشعة فوق البنفسجية.

بالنسبة للعديد من تطبيقات تخزين الحبوب الثابتة، فإنه يوفر توازنًا فعالاً بين:

المتانة + الحماية من الرطوبة + التكلفة + القوة الميكانيكية.

LLDPE: حماية مماثلة، مرونة أكبر

البولي إيثيلين الخطي منخفض الكثافة، ويسمى عادةالبولي إثيلين المنخفض الكثافة الخطي، ينتمي إلى نفس عائلة البولي إيثيلين الواسعة ولكنه يبدو مختلفًا بشكل ملحوظ في بناء الكابلات العملية.

وهو بشكل عام أكثر ليونة ومرونة من HDPE.

وهذا مهم عندما يكون للكابل قطر كبير نسبيًا أو يجب لفه أثناء الشحن والتركيب. قد يكون من الصعب التعامل مع كابل شديد الصلابة، خاصة عندما يعمل عمال التركيب على أسطح الصومعة أو يقومون بتوجيه المقاطع الطويلة عبر هياكل الدعم.

لا يزال LLDPE يوفر مقاومة قوية للماء والتعرض البيئي بينما يجعل ثني الكابل النهائي أسهل.

لهذا السبب، فإن البولي إثيلين المنخفض الكثافة الخطي (LLDPE) غالبًا ما يستحق الاهتمام بما يلي:

• كابلات درجة الحرارة متعددة النقاط
• كابلات استشعار درجة الحرارة والرطوبة
• كابلات الاستشعار المدرعة ذات القطر الكبير
• تجميعات الكابلات الطويلة التي يجب أن تكون ملفوفة للنقل
• التطبيقات التي تتطلب مرونة معتدلة دون الانتقال إلى بناء PUR باهظ الثمن

ولذلك ينبغي النظر إلى HDPE وLLDPE كأدوات مختلفة وليس كمواد متنافسة.

HDPE يفضل الصلابة والحماية الميكانيكية.
LLDPE يفضل المتانة مع تحسين المرونة.

PVC: عملي واقتصادي

تظل مادة PVC واحدة من أكثر مواد غلاف الكابلات استخدامًا لأنها ميسورة التكلفة ومتعددة الاستخدامات وسهلة المعالجة.

تركيبات PVC الحديثة يمكن أن توفر مقاومة جيدة للتآكل ومقاومة معقولة للرطوبة، مما يجعلها مناسبة للعديد من التطبيقات الصناعية العادية. على سبيل المثال، تستخدم شركة igus مادة PVC في عائلات الكابلات الصناعية المرنة وتلاحظ نسبة السعر إلى الأداء الجذابة للتطبيقات المناسبة.

PVC منطقي بالنسبة إلى:

• أسلاك الاستشعار الداخلية
• خزائن التحكم
• كابلات الأجهزة القصيرة
• المعدات ذات حركة الكابل المحدودة
• المشاريع الحساسة من حيث التكلفة

تصبح حدودها أكثر وضوحًا في البيئات القاسية.

قد تبرر درجات الحرارة المنخفضة جدًا أو التعرض المكثف للأماكن الخارجية أو المواد الكيميائية القوية أو الثني عالي التردد الانتقال إلى مادة أخرى.

هذا لا يجعل PVC مادة سيئة. إنه يعني ببساطة أن الصياغة والتطبيق يجب أن يتطابقا.

مواد غلاف الكابلات PVC وPUR وTPE – igus

PUR وTPU: عندما يتعين على الكابل أن يتحرك

يتعرض الكابل الثابت والكابل المتحرك لأنواع مختلفة جدًا من الضغط.

إذا تم سحب الكابل بشكل متكرر عبر آلة، أو ثنيه حول بكرات، أو توجيهه عبر حامل كابل أو لفه بواسطة معدات روبوتية، فإن المرونة تصبح بنفس أهمية حماية البيئة.

هذا هو المكانPUR أو البولي يوريثين، يؤدي أداءً جيدًا بشكل خاص.

تُستخدم سترات PUR على نطاق واسع في تطبيقات الحركة الصعبة لأنها يمكن أن توفر مقاومة قوية للتآكل والقطع والقطع مع الحفاظ على المرونة. يتم أيضًا تصميم كابلات PUR الصناعية بشكل شائع للبيئات الزيتية أو الكيميائية.

على سبيل المثال، يصف LAPP الكابلات الصناعية المغطاة بـ PUR والمصممة لتحمل الضغط الميكانيكي والتآكل والشقوق والقطع، بما في ذلك تطبيقات الثني المستمر.

وبالتالي فإن PUR أو TPU يعد مرشحًا جيدًا لما يلي:

• مجسات الاستشعار المحمولة
• معدات قياس درجة الحرارة المتنقلة
• كابلات سلسلة السحب
• الأنظمة الروبوتية
• الكابلات التي يتم جرحها وفكها بشكل متكرر
• المعدات المعرضة للتآكل والحركة

ومع ذلك، بالنسبة لكابل صومعة الحبوب المعلق بشكل دائم، قد لا يكون هذا المستوى من المرونة الديناميكية ضروريًا. غالبًا ما يوفر HDPE أو LLDPE حلاً أكثر اقتصاداً.

مثال على كابل LAPP PUR

TPE: مصمم للمرونة والحركة المتكررة

اللدائن المرنة بالحرارة، أوأجهزة TPE، يجمع بين بعض خصائص المطاط ومعالجة اللدائن الحرارية.

تعتبر المادة مفيدة بشكل خاص في حالة توقع الانحناء المتكرر أو نصف قطر الانحناء الضيق أو الحركة عالية السرعة. يصف igus مركبات كابلات TPE بأنها مناسبة للأحمال الميكانيكية الكبيرة بالإضافة إلى التعرض للمواد الكيميائية ودرجات الحرارة القصوى في تصميمات الكابلات المناسبة. igus

غالبًا ما يتم اختيار TPE للمعدات المتحركة المتطورة بدلاً من تركيبات أجهزة الاستشعار الثابتة البسيطة.

يمكن أن تكون المادة ممتازة.

والسؤال هو ما إذا كان التطبيق يحتاج إليه حقًا.

درجات الحرارة المرتفعة والمواد الكيميائية العدوانية تحتاج إلى استراتيجية مختلفة

تغطي كابلات PE وPVC القياسية نطاقًا كبيرًا من التطبيقات الصناعية، ولكن هناك بيئات لا تكون فيها المواد التقليدية عملية.

تخيل أن كابل الاستشعار تم تركيبه بالقرب من معدات المعالجة الساخنة، داخل مصنع كيميائي أو في نظام معرض للمذيبات والوقود والأحماض.

يجب على السترة الآن أن تتحمل أكثر بكثير من الرطوبة والتآكل.

مواد مثلFEP وPTFEتصبح جذابة.

على سبيل المثال، تحدد شركة Alpha Wire الكابلات الصناعية المغلفة بطبقة FEP والمصممة للتعرض الشديد للمواد الكيميائية ونطاق درجة حرارة يمتد من -80 درجة تقريبًا إلى +200 درجة في عائلة Xtra-Guard 5.

هذا المستوى من الأداء له ثمن، لذا فإن سترات البوليمر الفلورية عادة ما تكون منطقية عندما تتطلب البيئة ذلك بالفعل.

كابل Alpha Wire Xtra-Guard 5 FEP

تبدو الحبوب ناعمة عندما تمسكها بيدك. داخل الصومعة الكبيرة، يتصرف بشكل مختلف تمامًا.

تنتج آلاف الأطنان من المواد ضغطًا كبيرًا. عندما تدخل الحبوب أو تخرج من الصومعة، تتحرك الجزيئات عموديًا وأفقيًا حول كابلات درجة الحرارة.

هذه الحركة تخلق الاحتكاك.

يحتاج الكابل أيضًا إلى تحمل الغبار والرطوبة والتكثيف المحتمل مع الاستمرار في توفير قياسات درجة الحرارة الموثوقة عبر العديد من دورات التخزين.

ولذلك تستخدم أنظمة مراقبة درجة حرارة الحبوب كابلات استشعار معلقة عموديًا في مواضع متعددة في جميع أنحاء المادة المخزنة حتى يتمكن المشغلون من تحديد الاختلافات في درجات الحرارة أو النقاط الساخنة الناشئة. تستخدم الأنظمة التجارية في العالم الحقيقي نفس مفهوم الكابلات الموزعة.

ولا تعمل السترة المناسبة على تحسين دقة درجة الحرارة بشكل مباشر، ولكنها تحمي البنية التحتية المادية التي تسمح باستمرار القياسات الدقيقة سنة بعد سنة.