Оборудование для комплектования линий производства труб из ПВХ

Примечание: 1. Знак «+» означает наличие устройства в линии, а «-» - его отсутствие. 2. Цифра в скобках означает количество устройств.

Двухчервячные прессы применяют для переработки порошкообразных композиций (преимущественно на основе поливинилхлорида), при этом отпадает необходимость в предварительной грануляции. Имеются сведения и о переработке поливинилхлоридных композиций и на одночервячных прессах [5].

Для производства труб целесообразно использовать машины с длиной червяка 20 - 25D [4]. Профиль червяка зависит от рода перерабатываемого материала. Привод червяка должен обеспечивать плавное регулирование числа оборотов. Червячный пресс снабжается устройством для перемещения червяка в горизонтальном направлении для регулирования зазора между концом червяка и головкой [3].

Головка на конце цилиндра имеет мундштук. Мундштук центрируется с помощью болтов. Дорнодержатель, имеющий форму крестовины, служит для крепления дорна и обратной торпеды. Дорны больших размеров нагреваются отдельными элементами.

В середине дорна просверлен канал, через который из полости, высверленной в спице крестовины, внутрь трубы может подаваться воздух.

Все поверхности головки, соприкасающиеся с расплавом полимера, должны быть отполированы, а при работе с ПВХ - отхромированы. Во избежание возникновения застойных зон в головке все сопряжения деталей должны быть плавными, угол между ними не должен превышать 60º. Коническая часть дорна должна иметь угол 25 - 35º, при этом обеспечивается хорошее сращивание струй, образовавшихся при рассечении потока крестовиной [3].

Труба, выходящая из формующего зазора, вследствие разбухания имеет большие размеры, чем зазор; тянущим устройством труба вытягивается, и ее сечение уменьшается.

Рекомендуется, чтобы площадь сечения формующего зазора головки была на 5 - 10% больше площади трубы. Длина формующей части кольцевого зазора должна быть равна 12 - 15-кратной его ширине [3].

Головку снабжают комплектом мундштуков и дорнов разных размеров, что позволяет получать на ней разные трубы.

Как правило, трубы калибруют по их наружному диаметру (при стыковании важно, чтобы эти диаметры совпадали) при непрерывном движении трубы, которое осуществляют растяжением ее в поперечном направлении до стенок ограничивающей насадки.

Растяжение трубы в поперечном направлении может быть осуществлено двумя способами: 1) атмосферным давлением (при создании вакуума между стенкой насадки и трубой) и 2) давлением сжатого воздуха, подаваемого внутрь трубы [4].

Для калибрования труб первым способом применяют вакуумную насадку. Она расположена на двух направляющих, которые укреплены на передней конструкции, и представляет собой камеру, разделенную на три зоны: 1) охлаждения; 2) вакуумную; 3) охлаждения. В рубашку первой и третьей зон подают охлаждающую воду. Рубашку второй зоны соединяют с вакуум-насосом. Через просверленные отверстия в этой зоне создается вакуум между насадкой и трубой и обеспечивается прижим горячей трубы к стенкам насадки. Непрерывно оттягиваемая горячая труба калибруется по наружному диаметру и охлаждается. Вместе с насадкой монтируется ванна для охлаждающей воды.

Вакуумные насадки устанавливают на расстоянии 30 - 70 мм от головки. Диаметр их должен быть больше диаметра трубы на 2 - 3% (ввиду усадки трубы) и на 5 - 10% больше формующего зазора головки [4]. Входной участок должен быть закруглен. Величина нужного давления при калибровании зависит от материала трубы и ее диаметра.

Для калибрования труб под давлением более 1 атмосферы пользуются не вакуумом, а сжатым воздухом. Калибрующая насадка второго типа представляет собой металлическую трубу, охлаждаемую снаружи водой. Прижим полимерной трубы к металлической производится за счет подачи сжатого воздуха внутрь трубы. Воздух запирается внутри трубы пробкой, удерживаемой металлическим тросиком, проходящим через доры.

Первый способ калибрования удобнее, так как он не требует для калибрования применения запорной пробки. Второй способ калибрования рекомендуется для калибрования труб большого диаметра.

Охлаждение трубы производится в две ступени: 1) предварительное в насадке и 2) окончательное в водяной ванне.

Предварительно охлажденная в насадке труба поступает в водяную ванну прямоугольного сечения, собранную из секций длиной по 1 м и установленную на передвижных стойках. Внутри ванны расположены поддерживающие ролики или желоба, по которым передвигается труба. Высота роликов может изменяться. Вода в ванне проточная, постоянный уровень ее поддерживается переливной трубой. На обоих концах ванны укрепляют резиновые диафрагмы с отверстием, равным диаметру выпускаемой трубы. Эти диафрагмы препятствуют вытеканию воды из ванны.

Для протягивания трубы вдоль технологической линии используют тянущее устройство. Одна из наиболее распространенных конструкций таких устройств состоит из трех тянущих транспортеров типа гусениц с резиновыми накладками. Привод тянущего устройства с механическим вариантом позволяет бесступенчато регулировать скорость движения трубы от 0,2 до 5 м/мин. [5]. Расстояние между транспортерами может меняться при помощи прижимных рычагов, это позволяет зажимать трубы разных диаметров (≥ 6 мм) [5]. Сила тяги тянущего устройства колеблется от 75 до 750 кгс и может достигать нескольких тс [4].

Для резки труб используют автоматическую маятниковую пилу, смонтированную на тележке, которая во время резания трубы передвигается в ее направлении по направляющим. Длина отрезаемых кусков устанавливается с помощью специального устройства со счетчиком. Кроме маятниковой пилы на тележке смонтированы зажимное устройство и пневматическая установка для удаления опилок [4].

К резательному устройству присоединен опрокидывающий желоб, сбрасывающий отрезанную трубу.

При производстве гибких труб их можно наматывать на барабаны и получать бухты большой длины. Барабан, на который наматывают трубы, имеет коническую форму; одна щека его делается съемной. Для намотки труб разного диаметра применяют барабаны следующих размеров [3]:

Диаметр трубы, мм          10 - 25            40          50

Диаметр барабана, мм     1                1,5         2

1.1.2. Выбор и обоснование рациональной технологической схемы процесса и базовых вариантов основного оборудования

В настоящее время основным методом производства труб является экструзия [6]. Для производства труб используются технологические процессы, обеспечивающие либо полную автоматизацию в пределах технологической линии, либо автоматизацию всего производства.

Операции приема и хранения сырья включают процессы:

– прием, транспортирование, растаривание и хранение сырья, входной контроль;

– транспортирование сырья со склада или с участка подготовки сырья, или приготовления композиции к агрегатам для получения труб [5].

Прием сырья

В процессах переработки полимерных материалов методом экструзии единичные мощности отдельных линий могут составлять 6 - 10 тыс. т/год, отдельных производств - 25 - 50 тыс. т/год [5].

При проектировании этих производств предпочтительно предусматривать прием ПВХ в цистернах и только для получения опытных партий возможен прием сырья в мешках.

Из цистерн сырье пневмотранспортом подается в складские емкости, объем которых равен или больше объему цистерн. При приеме сырья в мешках полимерные материалы специальными системами транспортеров подаются к растарочным машинам, откуда пневмотранспортом - в емкости. Учет сырья должен осуществляться с помощью железнодорожных весов или тензометрических датчиков, устанавливаемых под опорные поверхности кронштейнов крепления емкостей.

Хранение сырья

Склад хранения сырья проектируется с учетом 8 - 10-суточного запаса сырья. Компоненты композиции хранятся в заводской упаковке.

Растаривание сырья

Стабилизирующие добавки из резино-кордных контейнеров растариваются в технологические контейнеры. Взрывоопасные стабилизирующие добавки должны храниться в герметичных технологических контейнерах.

Входной контроль

Входной контроль сырья выполняется в соответствии с рекомендациями регламентов по производству труб, а также ГОСТов и ТУ на сырье.

Подготовка сырья

Все операции подготовки зависят от его вида (гранулы или порошок) и должны быть максимально автоматизированы.

Подготовка композиции

Процесс подготовки композиции, как правило, проектируется по «вертикальной» схеме [4]. Здание имеет выемку 18 - 20 м. Составы композиций на основе ПВХ для труб определяются назначением труб, а также применяемым оборудованием.

ПВХ после отвешивания на автоматических весах по течке направляется в «горячий» бункер двухстадийного смешения. Мелкие компоненты (стабилизаторы, наполнители и др.) с автоматических весов также направляются в «горячий» бункер двухстадийного смесителя.

Компановку отделений подготовки композиции следует выполнять таким образом, чтобы участки растаривания, дозирования и взвешивания мелких компонентов располагались на верхних этажах. Это вызвано тем, что стабилизирующие добавки типа стеарата кальция, двухосновного стеарата свинца и др. относятся к взрывоопасным веществам.

При отсутствии двухстадийного смешения схема подготовки композиции на основе ПВХ может комплектоваться двумя центробежными лопастными смесителями периодического действия с работой одного в режиме горячего, а второго - в режиме холодного смешения.

Подготовленная композиция с помощью пневмотранспорта направляется в промежуточные емкости объемом 10 - 20 м³ [4], находящиеся в отделении подготовки композиции.

Примерные значения параметров подготовки композиции представлены в табл. 4.

Таблица 4