Производство пластиковых труб методом экструзии

Пластиковые трубы все активнее вытесняют традиционные во всех сферах строительной деятельности; более 95% всех производимых в мире пластиковых труб изготавливаются на трубных экструзионных линиях десятками фирм. К сожалению, производившиеся ранее отечественные линии не выдерживают конкуренции с зарубежными по всем показателям. Производится ли в данный момент отечественными заводами что-либо подобное - широкой строительной общественности неизвестно: здесь мы не рассматриваем случаи переделки, сборки машин "на коленке" и "гаражным способом". Получаемые на них трубы похожи на "настоящие", но всякий уважающий себя заказчик, ценящий свои деньги, ни за что не станет их покупать.

Итак, при работе экструзионной линии расплав полимера выдавливается из фильеры экструдера в виде непрерывной трубчатой заготовки, которая тянущим устройством протягивается через калибрующую насадку, где труба калибруется (по наружному или внутреннему диаметру) и частично охлаждается; затем труба поступает в охлаждающую ванну, в которой она окончательно охлаждается водой. После прохождения через маркирующее приспособление готовая труба разрезается на куски и укладывается в штабель (или наматывается в бухту).

Охлаждающие ванны делают сварными из коррозионностойкой стали. На торцах ванн имеются отверстия со сменными резиновыми манжетами. Диаметр отверстия в манжете должен быть несколько меньше наружного диаметра экструдируемой трубы. Внутри ванны устанавливают поддерживающие ролики из пластмассы или алюминия, удерживающие охлаждаемую трубу под водой. Ванну обычно устанавливают на роликах, позволяющих перемещать ее по укрепленным в полу направляющим. Для равномерного охлаждения трубы ванны снабжают автоматическими регуляторами температуры и системами дозирования подачи охлаждающей воды.

Протяжка труб осуществляется при помощи гусеничных, роликовых или комбинированных тянущих устройств с пневматическим, механическим или гидравлическим зажимом трубы. Привод тянущего устройства имеет систему бесступенчатого регулирования скорости вытяжки.

Трубная фильера состоит из корпуса, внутри которого смонтирован дорн, закрепленный в дорнодержателе при помощи рассекателя. Формующая матрица центрируется относительно дорна при помощи установочных винтов и крепится в головке посредством фасонной гайки. Крепление головки к корпусу экструдера производится при помощи фланца, притянутого к корпусу головки болтами. На входе в фильеру установлена решетка с пакетом сеток. Штуцер служит для подвода сжатого воздуха во внутреннюю полость через канал заготовки. Головка обогревается тремя ленточными нагревателями сопротивления; отверстия предназначены для установки термопар.

Дорнодержатель обычно представляет собой плоское перфорированное кольцо, через отверстия которого расплав проходит от экструдера к формующему зазору. Для того, чтобы отдельные струи могли слиться друг с другом и образовать сплошной кольцевой поток, дорнодержатель не должен быть расположен слишком близко к формующему зазору. Общая площадь отверстий в дорнодержателе должна быть несколько больше площади поперечного сечения формующего зазора.

Для предотвращения сплющивания заготовки, а также для создания прижимающего усилия при калибровании трубы по наружному диаметру внутрь заготовки через имеющийся в дорне канал подается сжатый воздух.

Применяются следующие виды калибрования труб: по наружному диаметру (избыточным давлением или с помощью вакуума) и по внутреннему диаметру с помощью дорна или избыточного давления.

Устройство для калибрования труб по наружному диаметру избыточным давлением состоит из дорна, к концу которого прикреплена штанга с пробкой, уплотняющей резиновыми манжетами внутреннюю полость экструдируемой трубы. Труба, выходящая из фильеры, попадает в охлаждаемый калибрующий стакан, укрепленный внутри цилиндрического корпуса.

К стенкам стакана труба прижимается изнутри избыточным давлением воздуха, подаваемого в полость через дорн и отверстие в штоке. По выходе из калибрующего устройства труба попадает в охлаждающую ванну, а затем поступает на тянущее устройство. Внутренняя поверхность калибрующего стакана обычно хромируется и тщательно полируется. Иногда вместо штанги пробку закрепляют на металлическом тросе.

Устройство для вакуумного калибрования по наружному диаметру располагается непосредственно у трубной головки и состоит из калибрующей насадки с рубашкой и вакуумной линией. Рубашка состоит из двух секций, в которые подается охлаждающая вода. Центральная камера соединяется с вакуум-насосом, и в полости создается разрежение. Благодаря наличию отверстий в калибрующей насадке над трубой создается разрежение, внутреннее давление распирает трубу и прижимает ее к внутренней поверхности калибрующей насадки.

Калибрующие устройства, в которых пластмассовая труба охлаждается за счет контакта со стенками металлического калибрующего стакана, не обеспечивают интенсивного охлаждения трубы, что снижает производительность трубных агрегатов.

Более эффективны вакуумные калибрующие устройства с прямым охлаждением, состоящие из калибрующих диафрагм. В вакуумной камере, на входе в которую установлено эластичное уплотнение, расположен блок калибрующих диафрагм. Каждая диафрагма представляет собой плиту (или диск) с центральным отверстием, выполненную из латуни или нержавеющей стали толщиной до 6,25 мм. Диафрагмы устанавливают вначале очень близко друг к другу, а затем расстояние между ними увеличивается. Калибрующие отверстия имеют со стороны входа трубы заходную фаску, выполненную под углом 75°.

Охлаждающая вода поступает в камеру через патрубок и выходит через трубу. Через патрубок камера соединяется с вакуум-насосом. Разрежение в камере контролируется вакуумметром. Калиброванная труба проходит через диафрагму в охлаждающую ванну, в которой также поддерживается разрежение, так как полость ванны через патрубок соединена с вакуум-насосом. Вода поступает в ванну через один патрубок, а сливается через другой. На выходе из охлаждающей ванны установлено второе эластичное уплотнение. Все калибрующее устройство смонтировано на каретке, которая может перемещаться на роликах по рельсам. Устройства такого типа можно применять для калибрования и охлаждения труб диаметром от 4 до 125 мм.

Устройство для калибрования трубы по внутреннему диаметру представляет собой охлаждаемый калибрующий сердечник, который крепится к дорну головки. Сердечник охлаждается водой, поступающей в него по трубке через каналы, имеющиеся в дорне трубной фильеры. Выходящая из головки экструдера цилиндрическая заготовка натягивается на калибрующий сердечник усилием, создаваемым тянущим приспособлением. Внутренним калиброванием можно получать трубы квадратного, треугольного, овального или другого сечения.

Гусеничное тянущее устройство состоит из роликовых цепей, на звеньях которых укреплены покрытые резиной пластины. Зажим трубы производится посредством изменения расстояния между гусеницами. На устройстве установлены тахометр для определения линейной скорости вытяжки и счетчик длины трубы.

Резку труб диаметром до 200 мм производят при помощи дисковой пилы маятникового типа. При диаметре труб более 200 мм применяют дисковую пилу с планетарным механизмом, поворачивающим пилу вокруг трубы. В обоих случаях в процессе резки пила перемещается вместе с трубой, а после ее разрезания автоматически возвращается в исходное положение.

Автоматическая система контроля работы линии состоит из микропроцессора, блока памяти, пульта управления, на котором располагаются мнемосхемы и клавиатура для ввода технологической информации; дисплея, на экран которого можно вызвать сведения о фактических и заданных значениях технологических параметров в любой точке технологического процесса; печатающего устройства, которое регулярно печатает информацию о работе агрегата; банка технологических данных; устройства для ввода программ (считывающего устройства).

Подобная система рассчитана на сбор информации, поступающей от 15-20 термопар (о значениях температуры в зонах корпуса, головки, температуры расплава, воды в калибрующем устройстве и охлаждающих ваннах); информация о двух значениях давления расплава (перед фильтром и за ним); о двух-трех значениях частоты вращения (шнека экструдера, тянущего устройства); о толщине стенки, диаметре трубы, давлении масла в системе смазки. Кроме того, машина снабжается стандартным набором аппаратуры тепловой автоматики и управления приводом.

При запуске в изготовление конкретного изделия из архива берется соответствующая программа и вводится в считывающее устройство. Помимо ввода заданных по всей линии технологических параметров с пульта управления нажатием на соответствующие клавиши можно вызвать на цифровое табло (или дисплей) значения вводимых параметров и при необходимости внести в них изменения. Устройство, позволяющее вносить изменения в заданные параметры, имеет запирающуюся систему блокировки.

Выходящие с пульта управления команды поступают в микропроцессор, который преобразует их в управляющие команды, поступающие на исполнительные регуляторы системы тепловой автоматики и привода агрегата.

Владимир КОВАЛЬ Extrusion@solo.by