Производственная практика на «ОАО Беларускабель»

расплавления слоя гранул или неполного плавления, но разрушения оставшегося

твердого слоя гранул на части, распределения их в расплаве и перехода на

движение в результате вязкого течения. В зоне дозирования происходит

окончательное плавление оставшихся частиц, выравнивание температуры

расплава полимера по сечению и его гомогенизация, т. е. тщательное

перемешивание расплава и придание ему однородных свойств за счет сдвиговых

деформаций вязкого течения в каналах шнека.

В зону питания полимер поступает из бункера машины в виде порошка,

гранул или ленты, захватывается нарезкой шнека и перемещается вдоль

цилиндра. Движение полимера, находящегося в твердом состоянии, обусловлено

разностью крутящих моментов, возникающих от сил трения между поверхностью

шнека и полимером и поверхностью цилиндра и полимером. При этом для

перемещения полимера необходимо, чтобы крутящий момент от действия силы

трения на поверхности цилиндра был больше, чем на поверхности шнека. Это

условие обеспечивается, например, изменением температуры цилиндра или

шнека, в результате чего меняются коэффициенты трения. Вначале с ростом

температуры коэффициент трения повышается, а выше температуры плавления

полимера понижается, что можно объяснить появлением пристенного вязкого

течения расплава и уменьшением сил трения. Поэтому для достижения

максимальной разности крутящих моментов сил трения температура поверхности

цилиндра должна быть близкой к температуре плавления полимера, а

температура шнека Тш на 30—40°С ниже температуры поверхности цилиндра Тц.

Для этого цилиндр нагревается, а внутрь шнека подается охлаждающая вода.

При правильно выбранном технологическом режиме стенки цилиндра

задерживают вращение гранул полимера, которые шнеком перемещаются вдоль

оси. По мере продвижения под действием возникающего давления гранулы

уплотняются и перемещаются в виде твердого слоя (винтовой пробки) без

пересыпания в канале шнека. Поскольку твердый слой частично проскальзывает

относительно поверхности цилиндра и шнека, то движение его происходит по

винтовой линии относительно оси вращения.

Казалось бы, что чем сильнее охлажден шнек, тем ниже коэффициент

трения полимера на его поверхности, тем выше разность крутящих моментов и

тем лучше происходит движение полимера. Однако при очень сильном охлаждении

шнека замедляется процесс плавления и гомогенизации полимера в последующих

зонах, а это вызывает снижение производительности и повышение удельной

мощности.

Для нахождения оптимальной температуры шнека и цилиндра при расчетах

необходимо учитывать как изменение коэффициентов трения, так и скорость

плавления гранул. На значения коэффициентов трения влияет также чистота

обработки поверхности шнека и цилиндра. Для того чтобы уменьшить силы

трения между полимером и шнеком, поверхность последнего полируют до

достижения десятого или двенадцатого класса чистоты обработки, а

поверхность внутри цилиндра должна иметь восьмой класс чистоты. В некоторых

случаях для увеличения сил трения между полимером и цилиндром на внутренней

поверхности цилиндра делают продольные или винтовые канавки. Это

способствует увеличению производительности машины и улучшает стабильность

ее работы.

Процесс перехода полимера в вязкотекучее состояние начинается на

входе в зону плавления, когда вследствие теплоты трения и контакта

материала с горячей поверхностью появляется слой расплава. Первоначальное

появление расплава на поверхности шнека или цилиндра зависит от температуры

и скорости скольжения материала, а также от возникающего давления.

В данном случае нагревание зависит от тепловых потоков, обусловленных

теплопроводностью и диссипацией энергии трения. Обычно температура цилиндра

выше, чем температура шнека, поэтому пленка расплава вначале появляется на

поверхности цилиндра. На входе в зону плавления пленка имеет незначительную

толщину и не срезается нарезкой шнека. Движение материала происходит за

счет течения вязкой жидкости по поверхности цилиндра и скольжения слоя

гранул по поверхности шнека. В зависимости от этой скорости развивается

профиль скорости вязкого течения в пленке расплава. Поскольку объем,

занимаемый гранулами, при плавлении уменьшается, шнек в зоне плавления

обычно имеет уменьшающуюся глубину, что обеспечивает постепенное сжатие и

уплотнение пористого слоя гранул. Под действием давления расплав частично

заполняет воздушные полости между гранулами, что увеличивает коэффициент

теплопроводности и повышает скорость плавления полимера. Изменение давления

по длине канала шнека зависит от соотношения крутящих моментов, возникающих

на поверхностях шнека и цилиндра.

В конце зоны плавления, когда основная часть канала шнека заполнена

расплавом, слой гранул разрушается на отдельные части и движение полимера

осуществляется за счет вязкого течения. Поскольку частицы твердого полимера

сравнительно невелики, то они не оказывают существенного влияния на

характер течения расплава. Большинство полимеров в вязкотекучем состоянии

обладает адгезией к металлам, поэтому при течении они не проскальзывают

относительно поверхностей каналов. В данном случае слой расплава,

прилегающий к цилиндру, остается неподвижным, а расплав, находящийся около

шнека, вращается вместе с ним. Часть расплава, которая остается

неподвижной, срезается с поверхности цилиндра винтовым выступом нарезки

шнека, вследствие чего по ширине канала возникает перепад давления.

Расплавленная масса проходит через ситосменное устройство,

предназначенное для удаления механических включений, которые могут быть в

сырье. Причем, для лучшей фильтрации массы температура в зонах ситосменного

устройства должна быть выше.

За счет винтовой нарезки вращающегося червяка создается мощное

усилие, которое выдавливает расплав полимера из цилиндра экструдера в

головку, где расположен формующий инструмент (дорн и матрица)

обеспечивающий наложение заданного слоя изоляции (или оболочки) на

токопроводящую жилу.

Инструмент экструдера (дорн и матрица) образует кольцевое отверстие,

размеры и форма которого определяют основные параметры накладываемой

оболочки, и существенно влияет на работу экструдера. От конструкции и

взаимного расположения инструмента зависят плотность наложения материала на

жилу или кабель и качество выпрессовываемой оболочки.

Все типы головок экструдеров можно разделить в зависимости от

направления потока перерабатываемой массы и способа крепления к цилиндру.

По направлению потока массы головки делятся на прямоточные, прямо- и

косоугольные, а по способу крепления к цилиндру экструдера – на резьбовые,

фланцевые на болтах и шарнирно-откидные.

Наибольшее применение в кабельной промышленности получила головка

прямоугольной конструкции, легко доступная для чистки, заправки и контроля

температур, имеющая небольшой размер и массу по сравнению с косоугольной и

малый свободный объем внутри головки.

После выхода из экструдера изолированная жила или заготовка с

наложенным в экструдере покрытием поступает в охлаждающую ванну, состоящую

из одного или нескольких охлаждающих желобов. Длина каждой секции

охлаждающей ванны около 4 м. Секции охлаждающей ванны обычно изготавливают

из коррозионно-стойкой листовой стали и соединяются между собой фланцами.

Секции представляют собой два желоба, вставленных один в другой; по

внутреннему желобу в потоке воды проходит охлаждаемое изделие, наружный

желоб используется для транспортировки воды, поступающей из внутреннего

желоба.

Применяемые тяговые устройства бывают колесного и гусеничного типов.

Тяговое устройство колесного типа состоит из двух шкивов, которое

изолировочная жила или заготовка огибает несколько раз, что увеличивает

силу трения между поверхностью шкивов и кабельного изделия или

полуфабриката. Такие устройства используются при изолировании или

ошлангировании кабельных изделий, имеющих малые диаметры, и при

сравнительно высоких линейных скоростях. Тяговое устройство колесного типа

может иметь также шкивы с трапецеидальным желобом, в который уложен провод.

Кабальные изделия прижимаются к поверхности желоба клиновидным ремнем.

Тяговые устройства гусеничного типа имеют две или три гусеницы,

расположенные в вертикальной или горизонтальной плоскости и движущиеся в

противоположных направлениях. В месте соприкосновения с кабельным изделием

поверх ремней или цепей гусениц имеются эластичные резиновые накладки с

желобообразным профилем для размещения изолированной жилы или заготовки.

Тяговые устройства гусеничного типа предназначены для кабельных изделий

больших диаметров или имеющих малую гибкость.

Экструзионные линии оборудуются различной контрольно-измерительной

аппаратурой. Измерители диаметра бывают контактного и бесконтактного типа.

Контактный измеритель диаметра размещается непосредственно после

охлаждающего устройства, и, как правило, состоит из двух роликов, между

которыми и проходит измеряемое изделие. Широкое применение, особенно при

экструдировании с большими скоростями, получили также бесконтактные

измерители диаметра, которые устанавливаются непосредственно после головки

экструдера. Принцип действия прибора – фотоэлектрический. Сканирующий луч

лазера, ощупывающий поверхность изделия фокусируется в фотощели. Полученная

информация анализируется, и необходимая информация передается к ЭВМ,

воспроизводящим профиль или размер измеряемого изделия /4/.

Необходимым элементом для экструзии профильных изделий из

термопластичного материала — является формующий инструмент. Формующим

инструментом называется узел, имеющий канал, проходя по которому, поток

расплавленного термопласта формируется в изделие заданного профиля.

Формующий инструмент крепится к экструдеру, нагнетающему расплав под нужным

давлением, с требуемой скоростью и температурой.

Головка экструдера представляет собой отдельный сменный узел. В ней

крепятся детали, составляющие непосредственно формующий инструмент.

Головка экструдера предназначена для направления потока пластмассы к

устанавливаемому в ней инструменту – дорну и матрице. При этом в кольцевом

зазоре между дорном и матрицей давление должно быть всюду одинаковым. Все

типы головок экструдеров можно разделить в зависимости от направления

потока перерабатываемой массы и способа их крепления к цилиндру.

По направлению потока массы головки делятся на прямоточные, прямо-

и косоугольные, а по способу крепления к цилиндру экструдера – на

резьбовые, фланцевые на болтах и шарнирно-откидные.

Прямоугольные головки применяют чаще, так как они наиболее удобны в

эксплуатации, их легко выполнить откидными, что обеспечивает смену

формующего инструмента, фильтрующих сеток и решеток. При применении

прямоугольных головок, в которых угол между осью червяка и жилы заготовки

составляет 90(, проще производить чистку червяка и головки. Схема

прямоугольной головки представлена на рис. 2.2. Однако в прямоугольной

головке поток перерабатываемого материала испытывает поворот на 90(, что

осложняет центровку изоляции.

Ось косоугольной головки экструдера расположена по отношению к оси

червяка под углом 40-60(. Это позволяет уменьшить угол поворота расплава.

Однако косоугольные головки имеют увеличенный объем, так же как и

прямоугольные, они должны быть откидными для удобства в эксплуатации. Схема

косоугольной головки представлена на рис.2.3.

Прямоугольная головка

[pic]

1-дорн, 2-матрица, 3-перерабатываемый материал, 4-червяк, 5-цилиндр,

6-токопроводящая жила или заготовка

Рис. 2.2

Косоугольная головка

[pic]

1—дорн, 2—матрица, 3—перерабатываемый материал, 4—червяк, 5—цилиндр,

6— токопроводящая жила или заготовка

Рис. 2.3

В прямоточной головке поворота потока расплава не происходит, поэтому

достигается равномерное по толщине наложение покрытия. Но чистка головки

усложняется, так как дорн находится на вращающемся червяке. Поэтому

прямоточные головки применяются в том случае, когда отверстие в дорне не

требуется (производство трубок, нитей и т.п.). Схема прямоточной головки

представлена на рис.2.4.

В производстве проводов и кабелей применяют два способа наложения

полимерных покрытий на заготовку: плотное (с обжатием под давлением) и

свободное (трубкой). Схемы наложения покрытий показаны на рис. 2.5.

Первый способ позволяет получить покрытие, плотно охватывающее

заготовку, с минимальными воздушными зазорами между заготовкой и покрытием;

вытяжка и, следовательно, ориентация минимальны, что обеспечивает также

относительно небольшую усадку и минимальные относительные перемещения

элементов кабеля на концах при циклических изменениях температуры.

Прямоточная головка

[pic]

1—дорн, 2—матрица, 3—перерабатываемый материал, 4 – червяк, 5—цилиндр,

6— токопроводящая жила или заготовка

Рис. 2.4

Применение свободного наложения позволяет снизить расход материала

при негладкой поверхности заготовки, существенно облегчает центровку и

заправку заготовки в дорн, так как зазор между заготовкой и дорном может

быть больше, чем при первом способе. Так как по второму способу необходима

значительная вытяжка экструдата, то возрастает ориентация и, следовательно,

усадка, однако скорость прохождения расплава в формующей части инструмента

ниже, чем скорость отвода провода, что увеличивает производительность

переработки материалов с низкой критической скоростью сдвига.

К недостаткам этого способа относится то, что расплавы ряда полимеров

имеют недостаточную способность к вытяжке, особенно при наличии в материале

посторонних гелеобразных включений, агломератов наполнителя, которые

приводят при высокой вытяжке к появлению точечных разрывов и даже к полному

обрыву трубки при ее вытяжке.

Схемы наложения полимерных покрытий

[pic]

а - плотное наложение, б - свободное наложение, 1-дорн, 2-матрица, 3-

заготовка, 4 - расплав

Рис. 2.5

Варианты технологического инструмента приведены на рис. 2.6. Дорн

служит для ввода заготовки в формующую головку и точного направления ее в

матрицу. Он должен обеспечивать концентрическое положение заготовки в

матрице, что требует минимального зазора между заготовкой и цилиндрической

частью дорна, но одновременно свободное и равномерное без рывков введение

заготовки в матрицу. Кроме того, при большом зазоре возможно проникновение

расплава в дорн, что исключает возможность нормального ведения

технологического процесса /4/.

Варианты технологического инструмента

[pic]

[pic]

а - дорн для плотного наложения, б - дорн для свободного наложения, в –

матрица, г - вставка с наконечником из твердого сплава; д - матрица с

конической формующей частью

Рис.2.6

2.4. Обслуживание и ремонт оборудования

Рабочим, осуществляющим обслуживание и уход за установкой, следует

особенно обращать внимание на следующие источники опасности:

1.При нормальной работе.

1.1. Во время процесса пуска запрещено находиться перед фланцем

машины и перед формовочным инструментом. Во время работы машины следует по

возможности избегать нахождение перед машиной, так как из нее выходит

горячая пластмасса.

2. Соприкасаться с формовочным инструментом, с фланцем и его

окрестностью и со шнеком разрешается только в асбестовых

рукавицах.

3. Необходимо быть осторожным при переработке ПВХ, так как при

местном перегреве выделяются пары соляной кислоты. Следует сразу

выключить обогрев и охладить вентиляторами. Следует предпринять

меры защиты от коррозии.

2.При пуске в ремонтном режиме.

2.1.Монтаж и демонтаж шнека должен производиться двумя рабочими. При

демонтаже следует использовать вспомогательные средства, поставляемые

вместе с машиной, а также следует носить асбестовые рукавицы.

2.2.Демонтированный шнек должен транспортироваться таким образом,

чтобы остаточная горячая вода не смогла вылиться из трубы охлаждения.

Ремонты в электрической части должны быть проведены только

специалистами.

2.3.1 Виды ремонта

Организация ремонтных работ в значительной мере зависит от принятого

метода ремонта. Различают следующие методы: индивидуальный, узловой и

поагрегатный.

Индивидуальный метод ремонта характеризуется тем, что детали и узлы,

снятые при разборке с машины, после исправления ставят на ту же машину (за

исключением оказавшихся негодными и замененных новыми). Таким образом, при

индивидуальном методе ремонта детали и узлы не обезличиваются.

Этот метод имеет существенные недостатки: длительность простоя

оборудования в ремонте, ограниченная возможность механизации работ и

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7