Производство пластмасс – улучшение качества и повышение производительности благодаря использованию ротационных соединений

Пример 1: изделия из каучука

От автомобилестроения до медицинской техники: профили, шланги, кожухи, приводные ремни и многие другие детали изготавливаются из каучуковых смесей. При изготовлении данных смесей используются рецептуры, оптимизированные под конкретный способ применения, несмотря на то, что в глазах неспециалиста все они зачастую воспринимаются просто как «резина».

Наряду с базовой рецептурой за придание формы и в частности за максимально постоянное качество изделий из каучука отвечает техническая начинка экструдеров. В то время как форма определяется используемыми инструментами, фактическое качество зависит от «внутренних свойств» экструдера. Поэтому на экструзионную технику всегда направлено пристальное внимание инженеров компаний-производителей экструзионного оборудования, ищущих возможности для повышения качества за счет внесения дополнительных усовершенствований.

Drehdurchführung an ExtruderВ качестве наглядного примера возьмем штифтовый экструдер холодной загрузки.

Необходимое темперирование шнека экструдера обеспечивается с помощью ротационного соединения. Подобное темперирование соответствует уровню техники и является общим условием для выполнения технических параметров.

Однако инженеры-конструкторы захотели сделать больше для качества и воспроизводимости результатов производства, при этом была поставлена цель темперировать другие узлы машины.

В итоге с помощью дополнительного ротационного соединения было реализовано темперирование верхнего и нижнего ротора шестеренчатого насоса. Шестеренчатый насос сам по себе изначально несет в себе преимущества, связанные с более равномерным выталкиванием и постоянным соблюдением размеров, поскольку проталкивание материала на небольшом расстоянии от матрицы (инструмента) намного эффективнее чистой подачи с помощью шнека экструдера. Но если обеспечить дополнительное темперирование насоса, можно также добиться улучшения порционирования каучуковой смеси при одновременном повышении качества смеси.

kurze bauformХотя совершенно очевидно, что для экструдирования термопластических материалов требуется подвод тепловой энергии, в экструдере есть одно место, которое, как ни странно, работает эффективнее в «более холодном» состоянии: питающий валик.

Холодные, т.е. более прочные жгуты намного лучше поддаются загрузке и, следовательно, можно более равномерно подать в экструдер.

С помощью ротационных соединений короткой и компактной конструкции эту идею удалось воплотить в жизнь. Результаты показывают, что характеристика загрузки материала была существенно улучшена. С помощью данного технического метода даже удалось дополнительно реализовать охлаждение игольчатых или цилиндрических роликоподшипников питающего валика, которое открыло возможности для дополнительной оптимизации.

 

lange bauformПример 2: синтетическая пленка

Если абстрагироваться от дискуссии, которая сегодня ведется вокруг «пластиковой планеты», участники которой утверждают, что на данный момент мы могли бы несколько раз обернуть нашу Землю в произведенную упаковочную пленку, в ближайшей перспективе она будет продолжать играть важную роль в упаковке.

В то же время продолжают форсироваться разработки по созданию все более тонких пленок, чтобы обеспечить бережное расходование ресурсов, т.е. получить больше готовой продукции из одной партии сырья, а также добиться большего объема продукции на единицу времени.

Данные тенденции развития оказывают влияние на технологическое оборудование, поскольку приходится использовать большие машины и/или увеличивать скорость машин.

folienwickelmaschineДля изготовления пленки исходный материал методом прокатывания и вытягивания обычно растягивают до состояния, близкого к физическому пределу разрыва.

Используемые для этого валики нагреваются с помощью теплоносителя, например, термомасла или горячей воды, чтобы добиться кратковременного повышения энтропии молекулярной структуры пластмассы. При этом ее прочность уменьшается, а термопластическая деформируемость используется для растяжения кристаллической структуры материала.

Ротационные соединения используются для нагрева валов путем передачи необходимого объема теплоносителя. Они выполняют функцию соединительного звена между неподвижными подающими трубками/шлангами и вращающимися валами.

Но в то же время, помимо подачи значительных объемов теплоносителя через валы отмечается потребность в сохранении или повышении качества готовой продукции.

Данное требование можно выполнить только благодаря предельной слаженности работы всей машины. Это же утверждение по аналогии может быть применено к таким компонентам машины, как ротационные соединения, поскольку рабочие параметры, в том числе тип рабочей среды, давление, температура и скорость вращения, всегда влияют на их срок службы.

По этой причине брендовые производители, к которым относится компания DEUBLIN, ведут непрерывную работу по усовершенствованию ротационных соединений, используемых в машинах для производства пластмасс.

В результате со временем на рынке появились модели с компактной, занимающей мало места конструкцией, в одноканальном или многоканальном исполнении, а также соединения из нержавеющей стали. Каждая модель оснащается надежными и износостойкими механическими уплотнениями.

 

KalanderПример 3: машины для нанесения покрытия и ламинирования

Машины для нанесения покрытий и ламинирования часто работают при очень высоких температурах и требуют использования специальных ротационных соединений для горячих сред.

Практический опыт показывает, что раньше, а в некоторых случаях и сегодня ротационные соединения присоединяются к подающим трубопроводам с помощью адаптеров и резьбовых штуцеров. Данные способы присоединения являются сложными и требуют больших затрат времени и зачастую серьезных усилий при монтаже или техническом обслуживании. Кроме того, при работе с ними даже опытные и квалифицированные монтажные специалисты не застрахованы от ошибок; в дальнейшем они могут вылиться в поломки, вызванные нанесенными ранее повреждениями подшипников или контактных уплотнительных колец, результатом становится сокращение срока службы ротационного соединения.

Вместе с тем было установлено, что при использовании адаптера уменьшается поперечное сечение потока, что ведет к снижению теплоотдачи и повышенным потерям давления.

drehdurchführung mit flanschБлагодаря разработке и последовательному использованию фланца SAE эти проблемы ушли в прошлое, так как места соединения получили новую и простую компоновку. Так, для монтажа необходимо всего лишь четыре винта, одно уплотнительное кольцо и фланцевая втулка, благодаря которым осуществляется подключение подающей линии к ротационному соединению, а также торцового шестигранного ключа, используемого в качестве инструмента.

Такая компоновка позволяет существенно сократить затраты при монтаже и, следовательно, при обслуживании, т.к. за минимальное время можно установить соединение с питающими трубами, установленными без натяжения. Разборку также можно провести без использования множества инструментов, что обеспечивает меньший простой машины и дает пользователю неоспоримые преимущества по затратам.

«Избыточное натяжение» при монтаже ротационных соединений исключается конструктивными мерами, срок службы ротационного соединения увеличивается, как и его энергоэффективность, поскольку, например, нажимные пружины также находятся вне контакта с рабочей средой. За счет этого валик или каландр с помощью ротационного соединения постоянно обеспечиваются нужным объемным потоком теплоносителя, потери давления и теплопроизводительности более не возникают.

В зависимости от используемой серии, такие ротационные соединения для горячих сред оснащаются устойчивой подшипниковой конструкцией и вспомогательным мембранным уплотнением, за счет этого исключается относительное движение в месте уплотнения. А для повышения безопасности машин для заказа доступны версии с предохранительным кольцом корпуса и ротора, а также с дополнительным стопорным кольцом, выполняющим роль «аварийного предохранителя».

Вывод:

Сочетание ноу-хау инженеров фирм-производителей машин и изготовителей высококачественных ротационных соединений ведет к последовательному совершенствованию и открывает все новые потенциалы, позволяющие достигать дополнительных целей в будущем.

Инвестиции в высококачественные машины, состоящие из высококачественных узлов и компонентов и выполненные с внедрением новейших разработок, окупаются за короткое время!