Строительные ПВХ профили: экструдер — машина для извлечения прибыли

В номерах 35 от 15.09.98 г. и 37 от 29.09.98 г. мы уже рассматривали аспекты производства строительных ПВХ профилей методом экструзии. Остановимся подробнее на описании технологического оборудования для их производства - профильной экструзионной линии на базе двухшнекового экструдера. Подобные линии состоят всегда из нескольких узлов: сам экструдер (одно- или двухшнековый), формующий инструмент (фильеры и калибраторы), стол вакуумной калибрации и водяного охлаждения профиля, тянущего гусеничного устройства, блока отрезной пилы и опрокидывающего (складирующего) устройства для готовых профилей. К сожалению, подобные линии (для профилей) не производит ни одно предприятие полимерного машиностроения в СНГ.

В данной статье рассмотрим описание и характеристики стандартного двухшнекового экструдера с коническими шнеками - главного узла всей профильной линии.

ПОТРЕБЛЯЕМЫЕ РЕСУРСЫ (кроме полимерного сырья)

Водопроводная вода (непрерывный рециклинг) - 600 литров в час.

Суммарная потребляемая мощность 3-фазного тока (85 kW/h).

Необходимая производственная площадь (минимально) 30х20 м, температура в отопительный сезон - не ниже + 15°С.

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ УЗЛЫ ЭКСТРУДЕРА И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Двухшнековый экструдер с коническими шнеками для производства жестких строительных ПВХ профилей состоит из рабочего цилиндра и шнеков, привода, загрузочного устройства, системы смазки и охлаждения, системы нагрева рабочего цилиндра, системы дегазации рабочего цилиндра, электросилового шкафа, системы защиты от перегрузок и системы автоматического контроля технологического процесса.

Максимальная производительность готовых ПВХ профилей - до 250 кг в час; вращение шнеков - встречное; высота оси экструзии от уровня стояния - 1000 мм; номинальное и максимальное давление расплава экструдата в рабочем цилиндре экструдера - 390/450 bar; вольтаж - 3х380V+0; максимальное водопотребление в случае водяного охлаждения - 1000 л/час; емкость загрузочного бункера для ПВХ компаунда - 110 литров; вольтамперная характеристика - 176 kVA.

1. Шнеки: диаметр - 45/97 мм; длина - 1025 мм; макс. скорость вращения - 35 мин-1; продольное усилие на опорный тарельчатый подшипник каждого шнека - 145 kN; рабочий крутящий момент - 4,2 kNm; охлаждение шнеков - внутреннее, циркуляционное, маслом.

Шнеки - основной рабочий орган экструдера. Они забирают непластифицированный uPVC компаунд от загрузочного отверстия, пластифицируют его и равномерно подают в виде гомогенного расплава к фильере. Продвигаясь по каналу шнеков, материал разогревается от внутреннего вязкого трения и от тепла, подводимого от электронагревателей, расположенных на корпусе рабочего цилиндра. В результате уплотнения из материала удаляется захваченный воздух и удельный объем пробки уменьшается. Для компенсации уменьшения объема каналы шнеков выполняются с уменьшающимися объемами витков. Поэтому глубина винтового канала шнека на выходе всегда меньше, чем на входе. По характеру процессов, протекающих на каждом участке шнеков, их можно разделить на 3 основные зоны: зона питания (загрузки) - участок, на котором перерабатываемый материал находится в твердом состоянии; зона сжатия (плавления) - участок, на котором почти полностью происходит плавление материала; зона дозирования - участок, на котором материал находится в расплавленном вязкотекучем состоянии.

2. Рабочий цилиндр: зон нагрева - 3; потребляемая мощность нагрева (максимально) - 11,7 kW; воздушное охлаждение - 2 зоны.

В рабочем цилиндре располагаются шнеки экструдера. Цилиндр выполнен из высокопрочной стали, внутрь цилиндра вставлены коррозионно-стойкие биметаллические гильзы. Корпус цилиндра соединяется с фильерой посредством специального фланца. Обогрев корпуса осуществляется нагревателями сопротивления. Для отвода избыточного тепла и для соблюдения нужного температурного режима служит система воздушного охлаждения, состоящая из вентиляторов, системы воздухопроводов и заслонок.

3.Привод: электромотор асинхронного типа (постоянный ток 32,5 kW) с тиристорной бесступенчатой регулировкой вращения.

Номинальная частота вращения: без регулировки поля - 2000 мин1; с регулировкой поля - +20%; редукционное число зубчатого редуктора - i = 56,2.

4.Питающее устройство: служит для подачи суспензионного или гранулированного uPVC компаунда в рабочий цилиндр экструдера посредством шнека, имеющего отдельный электропривод. Оборудован устройствами предварительного уплотнения материала и системой вакуумирования для удаления летучих веществ.

5.Автоматическая система управления и контроля технологического процесса: работа системы происходит на 3 уровнях: управление ходом процессов и координация работы отдельных узлов линии; совмещение функциональных схем контроля (регулировка температуры, частоты вращения шнеков, давление экструдата); система визуализации процессов для схемы "человек - машина"; возможность выводить данные на печать, в общую компьютерную сеть предприятия (удобный интерфейс, принтер).

6.Экструзионная фильера:

Фильера - это профилирующий инструмент, придающий расплаву полимера, покидающего рабочий цилиндр экструдера, необходимую форму. От степени совершенства реологического и теплотехнического расчета (скорость экструзии, коэффициенты разбухания экструдата, вязкоэластичные деформации, сбалансированность отдельных потоков экструдата и т. п.) зависят точность поперечного сечения профиля, качество его поверхности, механические свойства профиля и т.п.

В последующих выпусках газеты мы рассмотрим остальные технологические узлы профильной экструзионной линии.

Владимир КОВАЛЬ
pb7251@belsonet.net