Вакуумная ванна для трубной линии устройство

Обновлено: 07.07.2024

Экструзия труб? Это очень просто!

Предваряя рассмотрение вопросов о производстве полипропиленовых труб (ПП-труб) и фитингов для холодного и горячего водоснабжения, остановимся на характеристиках материала, из которого изготовлены трубы.

Трубы из полипропилена имеют целый ряд достоинств перед стальными: они легче последних, не подвержены коррозии, не зарастают в процессе эксплуатации, не вибрируют и не издают урчащих звуков, не разрываются при замерзании воды (cистема выдерживает несколько циклов замерзания при наличии давления без разрушения), не проводят блуждающие токи, не требуют окраски и легки в монтаже. Трубы и фитинги из полипропилена в зависимости от рабочего давления могут работать в течение десятилетий с температурой жидкости до 95°C. ПП-трубы экологически чисты и с успехом применяются в трубопроводах холодного и горячего водоснабжения, отопления и воздуховодах с рабочим давлением до 25 атм.

Благодаря фитингам с хромированными латунными вставками ПП-трубы легко комбинируются со стальными трубами и стальной арматурой, а при укладке в грунт не требуют дополнительной изоляции.

При их монтаже, как правило, применяется диффузионная сварка, выполняемая при помощи несложной оснастки.

Конструкция в результате получается полностью герметичной, а сам процесс сварки занимает очень мало времени. При этом соединение готово к эксплуатации сразу после остывания (2–3 мин.).

Использование ПП-труб дает весьма ощутимый экономический эффект: затраты на транспортировку и монтаж сокращаются по сравнению со стальными трубами в несколько раз.


Экономический эффект от использования труб и фитингов из полипропилена по сравнению со стальными и чугунными складывается из экономии затрат на транспортировку, сокращении трудоемкости и отходов при монтаже, экономии расходных материалов, отсутствия расходов в период эксплуатации, а также значительного срока службы – около 50 лет. Если все эти данные учесть при определении стоимости трубопровода и составлении сметы, то монтаж выполненный из труб и фитингов из полипропилена даст удешевление на 15–20% по сравнению с трубопроводом, выполненным из стальных оцинкованных труб. А учитывая сроки их эксплуатации… Посчитайте сами.

Несколько слов о полипропилене

Материал, используемый для производства труб и фитингов, представляет собой продукт полимеризации пропилена и этилена в определенных пропорциях и носит название полипропилен Рандом сополимер PPRC (тип 3). К сожалению, достойной альтернативы PPRC тип 3, выпускаемым зарубежными производителями, на российском рынке полимеров пока нет. В России для производства ПП-труб для горячего и холодного водоснабжения хорошо зарекомендовали себя марки сополимера пропилена RA 130E BOREALIS (Финляндия) и TIPPLEN CS4-8000 TVK (Венгрия).

Для обеспечения грамотного и правильного применения труб и фитингов из полипропилена в трубных системах в Российской Федерации выпущен Свод правил по проектированию и монтажу трубопроводов из полипропилена «Рандом сополимер» (СП40-101), внесены соответствующие изменения в СНиП 2.04.05-91 «Отопление, вентиляция и кондиционирование» и в СНиП 2.04.01-85 «Внутренний водопровод и канализация зданий».

Процесс производства труб технологически достаточно прост, относительно нетрудоемок, энергетически малозатратен и экологически безвреден, а минимальная площадь, необходимая для установки и эксплуатации одной комплектной линии для производства труб, составляет порядка 100 м 2 .

Комплектная линия экструзии ПП-труб представляет собой технологически законченный непрерывный цикл экструзии, калибровки, охлаждения, вытяжки, обрезки и штабелирования готовой продукции и состоит из собственно экструдера с экструзионной головкой, ванны калибрации и охлаждения, тянущего устройства, отрезного устройства и штабелера или автоматического намотчика для труб малого диаметра.

Изготовление труб

Начнем с того, что гранулированый полипропилен засыпается в бункер экструдера, представляющего собой винтообразный шнек из высокопрочной азотированной стали, вращающийся с заданной скоростью внутри материального цилиндра из такого же материала. По всей длине цилиндра установлено несколько нагревателей кольцевого типа и несколько датчиков температуры. Таким образом в каждой условной зоне нагрева имеется возможность установки и контроля температуры расплава в цилиндре. Посредством вращающегося шнека гранулят расплавляется, смешивается и, пластифицируясь под давлением, поступает в экструзионную головку, назначение которой состоит в том, чтобы посредством формообразующих цилиндрических поверхностей дорна (внутренний диаметр) и матрицы (внешний диаметр) на выходе головки получить пластфицированную заготовку в виде трубы. На самой экструзионной головке также установлены кольцевые нагреватели с термодатчиками, обеспечивающие необходимый режим нагрева материала.

Экструзионная головка выполнена в виде единого блока, имеющего фланец для крепления к материальному цилиндру, и состоит из корпуса, рассекателя, дорнодержателя и собственно матрицы, которая центрируется относительно дорна регулировочными болтами для обеспечения равной толщины стенки трубы по диаметру.

В состав экструдера, помимо бункера, пары шнек-цилиндр, экструзионной головки и системы нагревов, входят также асинхронный электродвигатель переменного тока с частотно-регулируемым преобразователем для обеспечения прецизионности вращения шнека, блок электроавтоматики и программируемый логический контроллер, о котором следует сказать дополнительно.

Программируемый логический контроллер по сути является компьютером, содержащим все технологические параметры экструзионной линиии и контролирущим работу всех систем, входящих в ее состав. С помощью пульта управления, состоящего из дисплея и клавиатуры, оператор осуществляет оперативное управление всеми исполнительными устройствами, регулирует и контролирует температуру нагрева экструдера и головки, скорость вращения шнека и тянущего устройства, давление расплава, режимы резки и штабелирования.

В состав экструдера дополнительно может быть включено вспомогательное оборудование. Например, вакуумный загрузчик для обеспечения непрерывной загрузки гранулята в бункер, системы автоматической смены фильтров экструзионной головки и т. д.

Итак, полипропилен в виде пластифицированной трубной заготовки должен принять форму трубы с задаными внешним и внутренним диаметрами и толщиной стенки. Для этого ее нужно откалибровать, что и происходит в вакуумном калибраторе, через который протягивается трубная заготовка. Ванна вакуумного калибрования и охлаждения представляет собой 3-метровую замкнутую емкость из нержавеющей стали, в торцах которой установлены резиновые манжеты для герметизации ванны. Принцип калибровки трубы – вакуумный, по наружному диаметру. Устройство для вакуумного калибрования по наружному диаметру располагается в передней части ванны и представляет собой латунный цилиндр с центральным отверстием заданного диаметра трубы и с поперечными прорезями по всей длине. Калибратор интенсивно охлаждается при помощи форсунок, из которых подается под давлением вода. Ванна калибрации и охлаждения соединяется с вакуум-насосом и ввиду того, что на ее входе и выходе установлены резиновые манжеты, в ее полости создается разрежение. Благодаря наличию поперечных прорезей в калибраторе отрицательное давление в полости ванны распирает трубу и прижимает ее к внутренней поверхности калибрующей насадки. Разрежение в камере контролируется вакуумметром. Далее труба проходит через диафрагму калибратора в охлаждающую ванну, в которой также поддерживается разрежение, т. к. полость ванны через патрубок соединена с вакуум-насосом и интенсивно охлаждается с помощью форсунок.

Для того чтобы труба равномерно вытягивалась через систему калибрации, сохраняя неизменной и заданной толщину трубы, после дополнительной ванны охлаждения установлено тянущее устройство гусеничного или ленточного типа с пневматическим прижимом траков. Траки приводятся в движение посредством электродвигателя с частотно-регулируемым приводом, синхронизированным с главным приводом экструдера. Усилие прижима траков для различных диаметров труб регулируется механически, путем измененения расстояния между траками.

Для резки труб предназначено отрезное устройство – пила гильотинного или дискового типа в зависимости от диаметра трубы. Устройство работает как в ручном режиме, получая сигнал на начало резки от концевого выключателя, установленного на штабелере, так и в автоматическом, когда режимы резки задаются с пульта управления.

Штабелер сбрасывает готовые трубы заданной длины по мере их поступления с отрезного устройства на специальный стеллаж для их дальнейшей сортировки или упаковки оператором.

При производстве безнапорных труб из полиэтилена или ПП-труб малого диаметра вместо штабелера может использоваться автоматический намотчик, который, имея регулируемый по диаметру намоточный барабан, электропривод и систему счетчика метража, позволяет получать на выходе готовые бухты.

Что касается производства фитингов для труб, то они производятся из того же материала, что и трубы, а именно из полипропилена Рандом сополимер тип 3.

Метод литья под давлением известен уже несколько десятилетий. Термопласт-автомат представляет собой единую технологическую конструкцию. Рассмотрим ее подробнее. Способ загрузки, нагрева и пластификации при подготовке к литью совершенно идентичен экструзионной линии. То есть мы имеем тот же самый бункер для материала и пару шнек-цилиндр, установленную на станину. Полипропилен засыпается в бункер, посредством вращающегося шнека и кольцевых нагревателей превращается в расплав и, пластифицируясь, поступает к соплу для вспрыска в пресс-форму. Последняя представляет из себя две полуформы, гидравлически смыкающиеся перед циклом вспрыска и размыкающиеся после охлаждения готового изделия. Пресс-форма имеет литниковое отверстие для подачи под давлением расплавленного материала. Шнек термопласт-автомата связан с гидроцилиндром и имеет возможность с заданной скоростью двигаться вперед и по команде с пульта оператора возвращаться в исходное положение. Таким образом, процесс производства фитингов представляет собой цикл, состоящий из шести фаз: смыкание полуформ, подвод к литниковому отверстию сопла, вспрыск расплава, отвод сопла, размыкание пресс-формы и набор следующей дозы материала посредством вращения шнека. Любой термопласт-автомат имеет программируемый логический процессор, пульт оператора, блок элетроавтоматики, позволяющие программировать технологический процесс с заданием режимов нагрева, набора материала, вспрыска и других параметров.

Понятно, что эти технологические установки в реальном производстве могут содержать в своем составе различные вспомогательные агрегаты. В некоторых условиях производста желательны установка подготовки воздуха (воздушный компрессор, фильтр), принтер для нанесения маркировки на готовое изделие, холодильная установка и т. д.

Оборудование для производства пластиковых труб (трубные линии)

Компания «Европолимер-Рециклинг» предлагает купить оборудование для производства полипропиленовой, полиэтиленовой трубы разных типов – профильной, круглой и т. д. Мы спроектируем, доставим, установим и настроим трубную линию в Москве или другом городе России. Даем гарантию на оборудование.

  1. Для чего нужен «миксер»?

Миксер необходим для смешивания сырья с разной насыпной плотностью. В процессе смешивания сырьём перемешивается и равномерно распределяется внутри миксера.

  1. Для чего нужен автозагрузчик сырья?

Он транспортирует сырьё из Миксера в экструдер. Тем самым убирает фактор просыпания сырья и уменьшает работу оператора трубной линии. Автозагрузчик программируется и подаёт сырьё в нужном количество через определённый промежуток времени.

  1. Для чего необходим бункер-сушилка?

Бункер-сушилка позволяет высушивать сырьё, «дроблйнку», «агломератор» и другие материалы, если они мокрые или влажные. Это в дальнейшем сказывается на качестве трубы.

  1. Какой принцип производства пластиковой трубы (экструдер)?

Труба производится, как и многие другие ПЭ изделия методом экструзии. Это означает что материал попадает в шнек, там под воздействием температуры и вращению шнека смешивается, далее фильтруется через сетку фильтра, и подаётся в экструзионную голову, где приобретает нужную форму.

  1. Как задаётся диаметр трубы?

С помощью дорна, матрицы – это находится в экструзионной голове. И калибратора – это приёмник, который находится в начале вакуумной ванны. И принимает трубу из головы в ванну.

  1. Со-экструдер, для чего нужен?

Он служит для нанесения полосок на стенки трубы 1 или 4 по выбору клиента. В экструзионной голове для этого есть 2 отверстия. Если подключить со-экструдер с одной стороны, то будет 1 полоска. Если с другой стороны то 4.

  1. Откуда вакуум в вакуумной ванне? И как формируется труба?

Внутри вакуумной ванны, находится труба, с большим количеством прорезей, шириной 1-0,5мм, через эти прорези и стенкой самой ванны создается вакуум за счёт вакуумного насоса, поэтому труба (изделие) всё время прижата к трубе с насечками внутри вакуумной ванны.

  1. Охлаждающая ванна, для чего нужна?

Её ставят на большие диаметры или высокопроизводительные трубные линии. Если в вакуумной ванне труба не успевает остывать, то в этом случае требуется охлаждающая ванна, где с помощь большого количества сопл подаётся холодная вода и охлаждает пластиковую трубу.

  1. Тянущее устройство, для чего нужна?

Тянет трубу от экструзионной головы до отрезного устройства. В случае если происходит запуск или обрыв, для запуска необходимо оставлять так называемую «Запускную трубу», она идёт от экструзионной головы, где к ней прикрепляется новая горячая труба до тянущего устройства. Это позволяет быстрее запускать данное оборудование.

  1. Как устроено отрезное устройство?

Отрезное устройство имеет прижим и «пилу», они двигаются в направлении движения трубы. Прижим держит трубу, и движется вместе с трубой, в этот момент пила отрезает трубу. Дальше труба наматывается на намотчик, или складывается на трубоукладчик.

  1. Намоточное устройство, для чего нужно?

Оно предназначено для намотки трубы. Максимальный диаметр намотчик трубы до 110. Свыше намотка не ведётся. Диаметры выше 110 режутся на прямые куски трубы, и укладываются на трубоукладчик.

  1. Как задаётся толщина стенки?

Толщина стенки задаётся подачей массы материала шнеком, и скоростью вытяжки. Чем больше подача, и медленней вытяжка, тем толще стенка трубы и наоборот.

  1. Почему стенка внутри трубы не ровная?

Зачастую это проблема связана с плохим качеством сырья, из-за разного ПТР стенка начинает «гулять». Либо из-за изношенного шнека. Шнек не вымешивает сырье с добавками (мел, вторичка), поэтому на выходе труба может быть с неровной внутренней стенкой.

  1. Может ли ПЭ трубная линия производить трубу ПП?

Может – это требует настройки экструзионной головы и в редких случаях зависит от возможности оборудования. Поэтому рекомендуется для ПП уточнить информацию у производителя.


Маркировка полиэтиленовых труб всегда включает параметр SDR. Это требование ГОСТа. Пример маркировки трубы по ГОСТу:

Труба ПЭ 32 SDR 21-32 Питьевая ГОСТ 18599-2001

ГОСТ 18599-2001 подсказывает нам:

3.7 Стандартное размерное отношение SDR: Отношение номинального наружного диаметра трубы d к номинальной толщине стенки e.

Что же такое SDR?

SDR (с англ. Standart Dimension Ratio – стандартный размерный коэффициент) – характеристика полимерной трубы, которая является результатом отношения внешнего диаметра трубы к толщине стенки.


Эта величина обратно пропорциональна толщине стенок трубы, то есть изделия с тонкими стенками имеют больший индекс SDR, и наоборот – труба с толстой стенкой имеет меньший SDR.


Трубы с одинаковым внешним диаметром, но разным SDR будут иметь разную толщину стенок. SDR указывает не только толщину стенки, но и возможности этой трубы. Трубы с меньшим SDR выдерживает большие нагрузки и давления.

Технология

Изготовление труб из полиэтилена осуществляется методом непрерывной шнековой экструзии на экструзионных установках.

Формирование трубной заготовки

Вакуумирование трубной заготовки

Охлаждение трубной заготовки

Намотка труб в бухты или упаковка прямыми отрезками

Из сушилки гранулы полиэтилена самотеком попадают в загрузочное отверстие экструдера
Получение расплава полиэтилена из гранулята осуществляется в экструдере, основным рабочим органом которого является шнек, вращающийся в неподвижном обогреваемом цилиндре.

Глубина витков шнека в направлении движения уменьшается. Благодаря взаимодействию рабочей винтовой поверхности и рабочей поверхности цилиндра с поступающим гранулятом, последний продвигается по винтовому каналу в направлении зоны сжатия. По мере продвижения вдоль цилиндра материал прогревается. В зоне сжатия происходит его плавление и пластикация, а в последующей зоне дозирования обеспечивается гомогенизация и равномерная подача расплава в инструмент экструзионной установки.

Обогрев экструдера производится при помощи электронагревательных элементов. Цилиндр и инструмент разделены на несколько тепловых зон с самостоятельной автоматической регулировкой температуры каждой зоны. Для замера температуры используются термопары, установленные в стенке цилиндра и инструмента.

Для предотвращения перегревов массы, цилиндр экструдера охлаждают при помощи воздуха и воды. Регулировка охлаждения цилиндра осуществляется автоматически посредством приборов тепловой автоматики.

Формирование трубной заготовки происходит в инструменте экструдера Гомогенный расплав полиэтилена нагнетается в инструмент, обтекает торпеду, продавливается в сплошной поток в кольцевом зазоре между мундштуком и дорном.

Горячая трубная заготовка непрерывно выдавливается из кольцевой щели инструмента и поступает в калибрующее устройство.

Для калибрования труб используется вакуумное калибрующее устройство (вакуумная ванна)

Оно представляет собой ванну со встраиваемым набором сменных калибрующих насадок. Ванна заполнена водой и соединена с водоструйным насосом. Разность давлений в полости трубы и в полости ванны - обеспечивает прижатие наружной поверхности заготовки к поверхности калибрующей насадки, при этом обеспечивается интенсивное охлаждение поверхности заготовки непосредственно водой.

Основное назначение калибрующего устройства - образование на поверхности заготовки охлажденного, затвердевшего слоя, который к моменту выхода заготовки из калибрующего устройства обеспечивает сохранение трубой необходимой формы и размеров.
Калибрующая насадка, представляет собой бронзовый цилиндр, внутренняя (рабочая) поверхность которой по размерам и конфигурации соответствует (с учетом усадочных явлений) оформляемой трубе.

Принципиальная схема экструзионной линии для производства труб

Вам может быть интересно

Ознакомительное изображение оконного профиля ПВХ Импост

Экструзионная трубная линия позволяет выпускать трубы из полиэтилена по ГОСТ 18599-2001 в РФ.

Диаметр выпускаемых полиэтиленовых труб зависит от выбранной модели.

Оборудование для производства труб ПНД включает в себя:

Одношнековый экструдер серии SJ , который наиболее подходит для производства труб данных типоразмеров.

Со-экструдер для нанесения маркировочной полосы.

Экструзионную трубную голову необходимых типоразмеров.

Вакуум-калибровочную ванну, которая служит для калибровки внешней стенки трубы вакуумом. Ванна оснащена водяным контуром для подачи в калибратор, необходимым набором вакуумных и водяных насосов, системой регулировки по X (горизонту) и по Y (высоте) .

Водяную ванну охлаждения, оснащенная необходимым набором водяных насосов, системой регулировки по X (горизонту) и по Y (высоте).

Тянущее устройство с регулировкой скорости(м/мин) , необходимым усилием протяжки труб (N). Тянущее устройство может оснащаться различным количеством тянущих траков (гусениц), в зависимости от диаметра трубы.

Отрезное устройство планетарного типа с подвижным столом для точного реза по длине. Агрегат может оснащаться защитным экраном для сохранения безопасности работников. Пылесборники уменьшат концентрацию отходов (стружки и пыли) реза в воздухе.

Линия может комплектоваться различными устройствами, в зависимости от вида выпускаемых труб.

Это могут быть: со-экструдеры для выпуска многослойных труб, намоточное устройство для намотки труб до 110 мм, лазерный принтер для маркировки по ГОСТ, резьбонарезной станок для обсадных труб и другие.

Address: No.58, Pingcheng East road Jiaoxi Industrial Park

Jiaozhou city, Qingdao, China, 266300

Номер телефона, указываемый Вами при заполнении форм на сайте, не показывается другим посетителям сайта. Номер телефона используется нашими менеджерами только для связи с Вами.

Цели сбора и обработки персональной информации пользователей

На нашем сайте, посвященном экструзионному оборудованию, присутствует возможность заполнять формы. Ваше добровольное согласие на получение от нас обратной связи после отправки любой формы на сайте подтверждается путем ввода Вашего имени, E-mail и номера телефона в форму. Имя используется для личного обращения к Вам, E-mail — для отправки Вам писем, номер телефона используется нашими менеджерами только для связи с Вами. Пользователь предоставляет свои данные добровольно, после чего ему высылается письмо с обратной связью или поступает звонок от менеджера компании.

Условия обработки и её передачи третьим лицам

Ваше имя, E-mail и номер телефона никогда, ни при каких условиях не будут переданы третьим лицам, исключая случаи, которые связаны с исполнением законодательства.

При каждом посещении сайта наши серверы автоматически записывают информацию, которую Ваш браузер передает при посещении веб-страниц. Как правило эта информация включает запрашиваемую веб-страницу, IP-адрес компьютера, тип браузера, языковые настройки браузера, дату и время запроса, а также один или несколько файлов cookie, которые позволяют точно идентифицировать Ваш браузер.

Изменение Политики конфиденциальности

На этой странице Вы сможете узнать о любых изменениях данной политики конфиденциальности. В особых случаях, Вам будет выслана информация на Ваш E-mail.

Вам может быть интересно

Ознакомительное изображение оконного профиля ПВХ Импост

Экструзионная линия для производства трубы ПВХ, такой как напорная. канализационная и для кабельной прокладки.

Данная линия включает в себя:

Двухшнековый экструдер SJSZ 55/120, SJSZ 65/132, SJSZ 80/156 или SJSZ 92/188 , который наиболее подходит для производства трубы необходимых типоразмеров

Экструзионную голову трубы ПВХ, специально произведенную по типоразмерам заказчика.

Вакуум-калибровочную ванну, оснащенную калибратором, необходимым набором вакуумных и водяных насосов, системой регулировки по X (горизонту) и по Y (высоте) .

Тянущее устройство с регулировкой скорости(м/мин) , необходимым усилием протяжки профиля (N). Тянущее устройство может оснащаться различной формой тянущих траков (гусениц), в зависимости от формы профиля

Отрезное устройство с подвижным столом для точного реза по длине. Отрезное устройство комплектуется специальным ножом для снятия фаски с трубы. Агрегат может оснащаться защитным экраном для сохранения безопасности работников. Пылесборники уменьшат концентрацию отходов (стружки и пыли) реза в воздухе.

Полный комплект оборудования для производства труб ПВХ дополнительно включает:

  • Двухстадийный смеситель миксер для смешения ПВХ с мелом и аддитивами;
  • Вибросито для отсева крупных агломератов после смешения;
  • Промышленный холодильник чиллер для охлаждения воды по оборотному циклу.

Address: No.58, Pingcheng East road Jiaoxi Industrial Park

Jiaozhou city, Qingdao, China, 266300

Номер телефона, указываемый Вами при заполнении форм на сайте, не показывается другим посетителям сайта. Номер телефона используется нашими менеджерами только для связи с Вами.

Цели сбора и обработки персональной информации пользователей

На нашем сайте, посвященном экструзионному оборудованию, присутствует возможность заполнять формы. Ваше добровольное согласие на получение от нас обратной связи после отправки любой формы на сайте подтверждается путем ввода Вашего имени, E-mail и номера телефона в форму. Имя используется для личного обращения к Вам, E-mail — для отправки Вам писем, номер телефона используется нашими менеджерами только для связи с Вами. Пользователь предоставляет свои данные добровольно, после чего ему высылается письмо с обратной связью или поступает звонок от менеджера компании.

Условия обработки и её передачи третьим лицам

Ваше имя, E-mail и номер телефона никогда, ни при каких условиях не будут переданы третьим лицам, исключая случаи, которые связаны с исполнением законодательства.

При каждом посещении сайта наши серверы автоматически записывают информацию, которую Ваш браузер передает при посещении веб-страниц. Как правило эта информация включает запрашиваемую веб-страницу, IP-адрес компьютера, тип браузера, языковые настройки браузера, дату и время запроса, а также один или несколько файлов cookie, которые позволяют точно идентифицировать Ваш браузер.

Изменение Политики конфиденциальности

На этой странице Вы сможете узнать о любых изменениях данной политики конфиденциальности. В особых случаях, Вам будет выслана информация на Ваш E-mail.

Наружное калибрование с помощью вакуума

11ри наружном калибровании с помощью вакуума необходимый для охлаждения и калибровки контакт между экструдируемым профилем и поверхностью калибра­тора осуществляется за счет использования вакуума, создаваемого вакуум-насосом. При таком калибровании профиль прижимается к охлаждаемой поверхности калиб­ратора по контуру (закрытое наружное калибрование по контуру), при этом вакуум создается путем откачки воздуха через небольшие отверстия или щели в стенках калибратора, к которым примыкает профиль (рис. 11.5).

Рис. 11.5. Вакуумное наружное калибрование (закрытый вакуумный калибратор с последу­ющим воздушным охлаждением профиля): 1 — желоб для воздушного охлажде­ния; 2 — выход воды; 3 — вакуум; 4 — длинномерный вакуумный калибратор; 5 — вход воды; 6 — профильная головка; 7 — вход воды; 8 — вакуум; 9 — выход воды; 10 — охлаждающий воздух

Рис. 11.6. Наружное калибрование пластинами, установленными в вакуумной ванне, система Гатто (Gatto) [ 12]: 1 — вход воды; 2 — к вакуум-насосу; 3 — вакуум; 4 — выход воды

2-й калибратор 68,35

Рис. 11.7. Оконный профиль и устройства, применяющиеся для его калибрования [8]: а — поперечное сечение формующего отверстия головки для экструзии оконного про­филя; Ь — поперечные сечения каналов трех последовательных блоков калибраторов

При калибровании сложных профилей не всегда возможно создать равномерное прижатие по всей длине участка вакуумного калибрования. Поэтому процесс калиб­рования во многом похож на калибрование протяжкой с той или иной степенью ваку­умной калибровки. Чтобы облегчить прохождение наружных выступов профилей, пазы калибраторов, в которых выступы охлаждаются и частично калибруются, в не­которых местах умышленно увеличивают на 10-30 %. Из-за возникающих при ка­либровании высоких сил трения профиль может разорваться. Поэтому для безопас­ной работы вакуумную линию снабжают вентилем для частичного сброса вакуума [2,3].

На рис. 11.8 показана сложная сеть каналов охлаждения и вакуумирования в сек­ции калибратора, используемого при изготовлении оконных профилей (рис. 11.7). При калибровании больших открытых с одной стороны профилей для улучшения охлаждения внутренних полостей в калибраторах могут применяться охлаждаемые вставки (рис. 11.9) [4]. В этом случае формующее сечение экструзионной головки рекомендуется изменить, как показано на рис. 11.9, чтобы упростить наладку экстру­зионного процесса и вставить в полость профиля охлаждаемую вставку [4].

Поскольку такие детали должны обладать высокой теплопроводностью, для их изготовления используют латунь и медно-бериллиевые сплавы. Как правило, для повышения износостойкости на поверхности деталей наносят твердое хромовое по­крытие.

Рис. 11.8. Поперечное сечение калибратора для калибрования оконных профилей [8]: 1 — место присоединения к вакуум-насосу (основание калибратора); 2 — вакуумные каналы; 3 — место присоединения к вакуум-насосу (крышка калибратора); 4 — каналы охлаждения; 5 — вакуумные щели

Рис. 11.9. Калибратор с охлаждающей вставкой: а — форма отверстия экструзионной голов­ки на выходе; b — калибрование с помощью охлаждаемой вставки [4]; 1 — верхняя половина; 2 — нижняя часть калибратора; 3 — охлаждаемая вставка

При производстве профилей из ПВХ калибрующие поверхности должны быть очень гладкие, некоторым местам придается легкая шероховатость, тогда как при эк­струзии труб из полиолефинов больше подходят слегка шероховатые матированные поверхности [3].

На рис. 11.10 показан длинномерный вакуумный калибратор, изготовленный с ис­пользованием унифицированных деталей [11]. Верхняя часть такого калибратора для упрощения наладки процесса легко снимается или откидывается на петлях. На рис. 11.11 показан короткий вакуумный калибратор для простых профилей, устанавливаемый на входе в охлаждающую ванну. Последующее охлаждение профилей осуществляется в водяной ванне путем погружения, водяным орошением из форсунок или струей сжатого воздуха от воздуходувки.

Рис. 11.10. Длинномерный вакуумный ка­либратор «сухого» типа [11]

Рис. 11.11. Короткий вакуумный ка­либратор, устанавливае­мый на входе в охлаждаю­щую ванну [ 11 ]: 1 — выход воды; 2 — вход воды; 3 — короткий блок калибрато­ра; 4 — водяная ванна; 5 — вакуум; 6 — профильная экструзионная головка

Скорость калибрования (и соответственно, линейной скорости отвода профиля) всегда зависит от формы калибруемого профиля, толщины его стенок и свойств пере­рабатываемого материала. Для наружного калибрования скорость экструзии состав­ляет примерно 4-5 м/мин [5[36]].

Рассмотренное выше калибрование пластинами (см. рис. 11.6) представляет один из вариантов снижения трения. При таком калибровании профиль (чаще всего труба) протягивается через серию калибрующих пластин, устанавливаемых в закрытой ваку - умной ванне, с охлаждением погружением в воду или методом разбрызгивания, что делает сто во многом похожим на изготовление металлической проволоки волочением

[12] . В этом процессе профиль непосредственно контактирует с охлаждающей водой.

Вакуумное калибрование подразумевает использование вакуум-насоса, создаю­щего при экструзии труб разрежение примерно 50-200 см водяного столба. 11ласт - массовый профиль попадает в закрытую вакуумную ванну, в которой за счет разности
давлений внутри профиля и в ванне прижимается к поверхности отверстий в пласти­нах. Поэтому и сам процесс часто называется калиброванием в вакуумной ванне. На первой пластине для предотвращения подсоса в ванну воздуха из окружающей среды осуществляется уплотнение расплавом за счет его вытяжки и заполнением по конту­ру отверстия пластины, которая для полых профилей может достигать 30 %' [2, 3]. Трение между первой пластиной и профилем можно уменьшить за счет водяной смаз­ки, подаваемой на профиль при входе в пластину. Такие смазки выполняют также частичное охлаждение профиля, увеличивая его прочность [13].

Калибрующие пластины из латуни или алюминия толщиной 5-8 мм на входе имеют наклонные стенки под углом 30-40° [2,3] со скруглением перехода к горизон­тальной части. По мере затвердевания экструдата расстояния между калибрующими пластинами можно увеличивать. Калибрующие пластины можно заменить на корот­кие калибрующие блоки, устанавливаемые аналогично пластинам [2,3].

При калибровании профилей в вакуумной ванне наличие серии отверстий во­круг центрального калибрующего отверстия улучшают циркуляции охлаждающей воды и существенно повышает эффективность охлаждения [7,14].

Устройства для калибрования должны иметь возможность осевого перемещения для обеспечения необходимого уплотнения на входе профиля в калибратор (для двух рассмотренных выше методов наружного калибрования). Расстояние между голов­кой и калибрующим устройством обычно составляет 10-100 мм [12].

11а выходе из вакуумной ванны профиль уплотняется резиновой манжетой. При ка­либровании пластинами линейная скорость экструзии может достигать 10 м/мин [5].

Трубы с наружным диаметром до 630 мм производят, например, [ 15] с использо­ванием комбинированного калибрования пластинами в вакуумной ванне с охлажде­нием трубы в пространстве между пластинами методом разбрызгивания [12].

Экструзия труб? Это очень просто!

Предваряя рассмотрение вопросов о производстве полипропиленовых труб (ПП-труб) и фитингов для холодного и горячего водоснабжения, остановимся на характеристиках материала, из которого изготовлены трубы.

Трубы из полипропилена имеют целый ряд достоинств перед стальными: они легче последних, не подвержены коррозии, не зарастают в процессе эксплуатации, не вибрируют и не издают урчащих звуков, не разрываются при замерзании воды (cистема выдерживает несколько циклов замерзания при наличии давления без разрушения), не проводят блуждающие токи, не требуют окраски и легки в монтаже. Трубы и фитинги из полипропилена в зависимости от рабочего давления могут работать в течение десятилетий с температурой жидкости до 95°C. ПП-трубы экологически чисты и с успехом применяются в трубопроводах холодного и горячего водоснабжения, отопления и воздуховодах с рабочим давлением до 25 атм.

Благодаря фитингам с хромированными латунными вставками ПП-трубы легко комбинируются со стальными трубами и стальной арматурой, а при укладке в грунт не требуют дополнительной изоляции.

При их монтаже, как правило, применяется диффузионная сварка, выполняемая при помощи несложной оснастки.

Конструкция в результате получается полностью герметичной, а сам процесс сварки занимает очень мало времени. При этом соединение готово к эксплуатации сразу после остывания (2–3 мин.).

Использование ПП-труб дает весьма ощутимый экономический эффект: затраты на транспортировку и монтаж сокращаются по сравнению со стальными трубами в несколько раз.


Экономический эффект от использования труб и фитингов из полипропилена по сравнению со стальными и чугунными складывается из экономии затрат на транспортировку, сокращении трудоемкости и отходов при монтаже, экономии расходных материалов, отсутствия расходов в период эксплуатации, а также значительного срока службы – около 50 лет. Если все эти данные учесть при определении стоимости трубопровода и составлении сметы, то монтаж выполненный из труб и фитингов из полипропилена даст удешевление на 15–20% по сравнению с трубопроводом, выполненным из стальных оцинкованных труб. А учитывая сроки их эксплуатации… Посчитайте сами.

Несколько слов о полипропилене

Материал, используемый для производства труб и фитингов, представляет собой продукт полимеризации пропилена и этилена в определенных пропорциях и носит название полипропилен Рандом сополимер PPRC (тип 3). К сожалению, достойной альтернативы PPRC тип 3, выпускаемым зарубежными производителями, на российском рынке полимеров пока нет. В России для производства ПП-труб для горячего и холодного водоснабжения хорошо зарекомендовали себя марки сополимера пропилена RA 130E BOREALIS (Финляндия) и TIPPLEN CS4-8000 TVK (Венгрия).

Для обеспечения грамотного и правильного применения труб и фитингов из полипропилена в трубных системах в Российской Федерации выпущен Свод правил по проектированию и монтажу трубопроводов из полипропилена «Рандом сополимер» (СП40-101), внесены соответствующие изменения в СНиП 2.04.05-91 «Отопление, вентиляция и кондиционирование» и в СНиП 2.04.01-85 «Внутренний водопровод и канализация зданий».

Процесс производства труб технологически достаточно прост, относительно нетрудоемок, энергетически малозатратен и экологически безвреден, а минимальная площадь, необходимая для установки и эксплуатации одной комплектной линии для производства труб, составляет порядка 100 м 2 .

Комплектная линия экструзии ПП-труб представляет собой технологически законченный непрерывный цикл экструзии, калибровки, охлаждения, вытяжки, обрезки и штабелирования готовой продукции и состоит из собственно экструдера с экструзионной головкой, ванны калибрации и охлаждения, тянущего устройства, отрезного устройства и штабелера или автоматического намотчика для труб малого диаметра.

Изготовление труб

Начнем с того, что гранулированый полипропилен засыпается в бункер экструдера, представляющего собой винтообразный шнек из высокопрочной азотированной стали, вращающийся с заданной скоростью внутри материального цилиндра из такого же материала. По всей длине цилиндра установлено несколько нагревателей кольцевого типа и несколько датчиков температуры. Таким образом в каждой условной зоне нагрева имеется возможность установки и контроля температуры расплава в цилиндре. Посредством вращающегося шнека гранулят расплавляется, смешивается и, пластифицируясь под давлением, поступает в экструзионную головку, назначение которой состоит в том, чтобы посредством формообразующих цилиндрических поверхностей дорна (внутренний диаметр) и матрицы (внешний диаметр) на выходе головки получить пластфицированную заготовку в виде трубы. На самой экструзионной головке также установлены кольцевые нагреватели с термодатчиками, обеспечивающие необходимый режим нагрева материала.

Экструзионная головка выполнена в виде единого блока, имеющего фланец для крепления к материальному цилиндру, и состоит из корпуса, рассекателя, дорнодержателя и собственно матрицы, которая центрируется относительно дорна регулировочными болтами для обеспечения равной толщины стенки трубы по диаметру.

В состав экструдера, помимо бункера, пары шнек-цилиндр, экструзионной головки и системы нагревов, входят также асинхронный электродвигатель переменного тока с частотно-регулируемым преобразователем для обеспечения прецизионности вращения шнека, блок электроавтоматики и программируемый логический контроллер, о котором следует сказать дополнительно.

Программируемый логический контроллер по сути является компьютером, содержащим все технологические параметры экструзионной линиии и контролирущим работу всех систем, входящих в ее состав. С помощью пульта управления, состоящего из дисплея и клавиатуры, оператор осуществляет оперативное управление всеми исполнительными устройствами, регулирует и контролирует температуру нагрева экструдера и головки, скорость вращения шнека и тянущего устройства, давление расплава, режимы резки и штабелирования.

В состав экструдера дополнительно может быть включено вспомогательное оборудование. Например, вакуумный загрузчик для обеспечения непрерывной загрузки гранулята в бункер, системы автоматической смены фильтров экструзионной головки и т. д.

Итак, полипропилен в виде пластифицированной трубной заготовки должен принять форму трубы с задаными внешним и внутренним диаметрами и толщиной стенки. Для этого ее нужно откалибровать, что и происходит в вакуумном калибраторе, через который протягивается трубная заготовка. Ванна вакуумного калибрования и охлаждения представляет собой 3-метровую замкнутую емкость из нержавеющей стали, в торцах которой установлены резиновые манжеты для герметизации ванны. Принцип калибровки трубы – вакуумный, по наружному диаметру. Устройство для вакуумного калибрования по наружному диаметру располагается в передней части ванны и представляет собой латунный цилиндр с центральным отверстием заданного диаметра трубы и с поперечными прорезями по всей длине. Калибратор интенсивно охлаждается при помощи форсунок, из которых подается под давлением вода. Ванна калибрации и охлаждения соединяется с вакуум-насосом и ввиду того, что на ее входе и выходе установлены резиновые манжеты, в ее полости создается разрежение. Благодаря наличию поперечных прорезей в калибраторе отрицательное давление в полости ванны распирает трубу и прижимает ее к внутренней поверхности калибрующей насадки. Разрежение в камере контролируется вакуумметром. Далее труба проходит через диафрагму калибратора в охлаждающую ванну, в которой также поддерживается разрежение, т. к. полость ванны через патрубок соединена с вакуум-насосом и интенсивно охлаждается с помощью форсунок.

Для того чтобы труба равномерно вытягивалась через систему калибрации, сохраняя неизменной и заданной толщину трубы, после дополнительной ванны охлаждения установлено тянущее устройство гусеничного или ленточного типа с пневматическим прижимом траков. Траки приводятся в движение посредством электродвигателя с частотно-регулируемым приводом, синхронизированным с главным приводом экструдера. Усилие прижима траков для различных диаметров труб регулируется механически, путем измененения расстояния между траками.

Для резки труб предназначено отрезное устройство – пила гильотинного или дискового типа в зависимости от диаметра трубы. Устройство работает как в ручном режиме, получая сигнал на начало резки от концевого выключателя, установленного на штабелере, так и в автоматическом, когда режимы резки задаются с пульта управления.

Штабелер сбрасывает готовые трубы заданной длины по мере их поступления с отрезного устройства на специальный стеллаж для их дальнейшей сортировки или упаковки оператором.

При производстве безнапорных труб из полиэтилена или ПП-труб малого диаметра вместо штабелера может использоваться автоматический намотчик, который, имея регулируемый по диаметру намоточный барабан, электропривод и систему счетчика метража, позволяет получать на выходе готовые бухты.

Что касается производства фитингов для труб, то они производятся из того же материала, что и трубы, а именно из полипропилена Рандом сополимер тип 3.

Метод литья под давлением известен уже несколько десятилетий. Термопласт-автомат представляет собой единую технологическую конструкцию. Рассмотрим ее подробнее. Способ загрузки, нагрева и пластификации при подготовке к литью совершенно идентичен экструзионной линии. То есть мы имеем тот же самый бункер для материала и пару шнек-цилиндр, установленную на станину. Полипропилен засыпается в бункер, посредством вращающегося шнека и кольцевых нагревателей превращается в расплав и, пластифицируясь, поступает к соплу для вспрыска в пресс-форму. Последняя представляет из себя две полуформы, гидравлически смыкающиеся перед циклом вспрыска и размыкающиеся после охлаждения готового изделия. Пресс-форма имеет литниковое отверстие для подачи под давлением расплавленного материала. Шнек термопласт-автомата связан с гидроцилиндром и имеет возможность с заданной скоростью двигаться вперед и по команде с пульта оператора возвращаться в исходное положение. Таким образом, процесс производства фитингов представляет собой цикл, состоящий из шести фаз: смыкание полуформ, подвод к литниковому отверстию сопла, вспрыск расплава, отвод сопла, размыкание пресс-формы и набор следующей дозы материала посредством вращения шнека. Любой термопласт-автомат имеет программируемый логический процессор, пульт оператора, блок элетроавтоматики, позволяющие программировать технологический процесс с заданием режимов нагрева, набора материала, вспрыска и других параметров.

Понятно, что эти технологические установки в реальном производстве могут содержать в своем составе различные вспомогательные агрегаты. В некоторых условиях производста желательны установка подготовки воздуха (воздушный компрессор, фильтр), принтер для нанесения маркировки на готовое изделие, холодильная установка и т. д.

Читайте также: