Экструзионные линии для производства труб

Экструзионные линии для производства труб

Экструзионная линия для производства труб представляет собой особенный вид промышленных автоматизированных конвейеров, специально предназначенных для изготовления трубчатых изделий и полимерных плит разнообразного назначения и любых размеров. Данные приборы дают возможность изготавливать изоляционные оболочки для проводов и трубы, которые применяются в системах водо- и газоснабжения, водосточных и дренажных комплексах. Главными преимуществами экструзионных линий является простота в обращении, высокая производительность, позволяющая оперативно, в зависимости от внутренних запросов предприятия или спроса, изменять объемы выпускаемой продукции.

Несмотря на несколько существующих классификаций экструзионных линий для производства труб, основным и главным фактором разделения на категории этих приборов служит фильера — деталь, которая формирует трубную головку. Определяет внешний вид готовых изделий именно конструкция фильеры.

Экструзионная линия для производства полимерных труб в зависимости от назначения состоит из разнообразных узлов, но при этом каждая из них обязательно содержит несколько основных секций: экструдер, фильеры, калибратор, шестеренчатый насос расплава, охлаждающая ванна, измерительный прибор, протяжное устройство, укладчик или намотчик, нарезчик.

Технические характеристики экструзионных линий для производства гладких труб из ПВХ (PVC)

Также возможна нестандартная комплектация линий GF-250 и GF-500.

Изготовление труб посредством экструзионного оборудования — это сложный, многоступенчатый процесс. На первом этапе через воронку загрузочного бункера подается гранулированное сырье в нагревательный цилиндр, где происходит его расплавление и тщательное перемешивание.

На следующем этапе шестеренчатый насос с заранее заданной скоростью подает к головке фильеры порции расплавленной массы, где происходит формовка продукции. По принципу «непринудительной экструзии» изготавливаются трубки малого диаметра ( до 10 мм): сырье проходя через формующую головку приобретает вид конечного изделия. Изготовление труб большего диаметра происходит при помощи использования специального устройства — калибратора, которое расположено непосредственно сразу за фильерой и задает габариты заготовки будущей трубы. И именно в калибраторе изделие подвергается охлаждению и приобретает итоговый размер и форму.

Толщина стенки трубы зависит от количества экструдеров, их производительности и скоростью устройства протяжки. Количество слоев готового изделия зависит от количества экструдеров. На толщину изделия влияет скорость движения через протяжку: чем быстрее движется масса, тем тоньше будут слои изделия, и как следствие, сама труба на выходе из экструзионной линии.

Измерительный датчик контролирует диаметр трубы. Датчики могут быть представлены как ультразвуковым, так и лазерным устройством. Лазерные приборы принято считать более точными, они также регулируют в режиме реального времени толщину изделия. Более высокой показатель допустимой погрешности имеют ультразвуковые измерители. Данные измерители дешевле лазерных, поэтому их устанавливают обычно на экструзионных линиях бюджетного сегмента.

Для производства гофрированных труб и шлангов экструзионные линии оснащают специальным инструментом — гофратором. Монтируется он непосредственно за формующей головкой и занимается выполнением сразу двух функций: калибровкой изделия и придания ему волнообразного рельефа.

Экструзия (технологический процесс)

Экстру́зия (от позднелат.  extrusio  «выталкивание») — технология получения изделий путём продавливания вязкого расплава материала или густой пасты через формующее отверстие. Обычно используется при формовке полимеров (в том числе резиновых смесей, пластмасс, крахмалсодержащих и белоксодержащих смесей), ферритовых изделий (сердечники), а также в пищевой промышленности (макароны, лапша, кукурузные палочки и т. п.), путём продавливания формуемого вещества через формующее отверстие головной части экструдера. Двумя основными преимуществами этого процесса перед другими производственными процессами являются его способность создавать очень сложные поперечные сечения и обрабатывать хрупкие материалы, поскольку материал сталкивается только со сжимающими и сдвиговыми давлениями. Он также формирует детали с отличным качеством поверхности [1] . Процесс экструзии в металлах также может увеличить прочность материала. Продукты экструзии обычно называют «экструдатами».

Содержание

История [ править | править код ]

В 1797 году Джозеф Брама запатентовал первый процесс экструзии для изготовления труб из мягких металлов. Он включал предварительный нагрев металла, а затем проталкивание его через штамп ручным плунжером. В 1820 году Томас Барр (Thomas Burr) применил этот процесс для свинцовой трубы с помощью гидравлического пресса (также изобретенного Джозефом Брамой). В то время процесс назывался «впрыскивание» (squirting). В 1894 году Александр Дик (Alexander Dick) расширил процесс экструзии для медных и латунных сплавов [2] .

В 1990 году был изобретён процесс микроформования, который помог разработать несколько процессов микроэкструзии [3] [4] [5] .

Описание [ править | править код ]

Экструзия представляет собой непрерывный технологический процесс, заключающийся в продавливании высоковязкого материала на основе расплава, либо пастообразной многофазной дисперсной системы, либо металла, через формующий инструмент (экструзионную головку, фильеру), с целью получения изделия с поперечным сечением нужной формы. В промышленности переработки полимеров методом экструзии изготавливают различные погонажные изделия, такие, как трубы, листы, плёнки, оболочки кабелей, элементы оптических систем светильников — рассеиватели и т. д. Аналогично полимерам методом экструзии изготавливаются разнообразные алюминиевые профили. Основным технологическим оборудованием для переработки полимеров в изделия методом экструзии являются одночервячные, многочервячные, поршневые и дисковые экструдеры.

Виды экструзии [ править | править код ]

• Холодная синяя экструзия — возможны только механические изменения в материале вследствие медленного его перемещения под давлением и формованием этого продукта с образованием заданных форм.
• Теплая экструзия — сухие компоненты сырья смешиваются с определённым количеством воды и подают в экструдер, где наряду с механическим его подвергают ещё и тепловому воздействию. Продукт нагревается извне. Получаемый экструдат отличается небольшой плотностью, незначительным увеличением в объёме, пластичностью, а также ячеистым строением. Иногда экструдату необходимо подсушивание.
• Горячая экструзия — процесс протекает при высоких скоростях и давлениях, значительном переходе механической энергии в тепловую, что приводит к различным по глубине изменениям в качественных показателях материала. Кроме того, может иметь место регулируемый подвод тепла как непосредственно к продукту, так и через наружные стенки экструдера. Массовая доля влаги в сырье при горячей экструзии составляет 10…20 %, а температура превышает 120 °C.  — процесс обработки металлических сплавов и полимерных материалов жидкостью, основанный на свойстве их высокой текучести при высоких давлениях.

Оборудование [ править | править код ]

Экструдер (экструдинг-пресс) — машина для формования пластичных материалов, путём придания им формы, при помощи продавливания (экструзии) через профилирующий инструмент (экструзионную головку).

Экструдер состоит из: корпуса с нагревательными элементами; рабочего органа (шнека (винт Архимеда), диска, поршня), размещённого в корпусе; узла загрузки перерабатываемого материала; силового привода; системы задания и поддержания температурного режима, других контрольно-измерительных и регулирующих устройств. По типу основного рабочего органа (органов) экструдеры подразделяют на одно-, двух- или многошнековые (червячные), дисковые, поршневые (плунжерные) и др. Двухшнековые экструдеры в зависимости от конфигурации шнеков могут быть параллельными или коническими. В зависимости от направления вращения — с сонаправленным или противонаправленным вращением шнеков.

Применение [ править | править код ]

Химическая промышленность [ править | править код ]

В химической промышленности метод экструзии применяется для нагрева, пластификации, гомогенизации и придания необходимой формы исходному сырью. Химический состав конечного продукта при этом идентичен химическому составу исходного сырья, что позволяет добиваться стабильного качества продукта прибегая при этом к минимальному количеству настроек экструдера, этим объясняется относительная простота машин, работающих в химической промышленности.

Методом экструзии в химической промышленности изготавливают различные погонажные изделия, такие как трубы, листы, плёнки, оболочки кабелей, элементы оптических систем светильников — рассеиватели и т. д.

Пищевая промышленность [ править | править код ]

В пищевой промышленности метод экструзии применяется намного шире. В ходе процесса под действием значительных скоростей сдвига, высоких скоростей и давления, происходит переход механической энергии в тепловую, что приводит к различным по глубине изменениям в качественных показателях перерабатываемого сырья, например денатурация белка, клейстеризация и желатинизация крахмала, а также другие биохимические изменения. Простейший экструдер, применяемый в быту — кондитерский рукав, механический экструдер — ручная мясорубка.

Продукты, получаемые на пищевых экструдерах [ править | править код ]

• традиционная жевательная резинка[6]
• подушечки и трубочки с начинкой и соломка
• фигурные сухие завтраки и из других злаков
• быстрозавариваемые каши
• фигурные чипсы
• экструзионные сухарики
• мелкий шарик из риса, кукурузы, гречи, пшеницы, для наполнения и обсыпки шоколадных изделий, мороженого и других кондитерских изделий
• пищевые отруби , панировка
• продукты вторичной переработки хлеба : соевый текстурат, концентрат (применяются в производстве колбасы, сосисок, котлет и т. д.), кусковые соевые продукты (фарш, гуляш, бифштекс, тушёнка и т. д.)
• продукты переработки отходов животноводства
• модифицированный крахмал
• реагент на основе крахмала применяемый в нефте- и газодобыче
• строительные крахмалсодержащие смеси
• основы для клеев

Комбикормовая промышленность [ править | править код ]

Экструдирование — процесс происходящий в стволе экструдера, при котором происходит механическое перемалывание за счёт трения, высокотемпературное воздействие при высоком давлении на кормовое сырьё (температура от 110 до 160 градусов и давление от 20 до 30 атмосфер). В процессе такого воздействия, происходит расщепление сложных углеводов на простые сахара, что обеспечивает существенное улучшение органолептических показателей корма, а также повышает усваиваемость кормов (от 45 % при традиционных видах обработки до 95 %).

Производство твердого биотоплива [ править | править код ]

Одним из наиболее популярных методов получения топливных брикетов является использование специальных экструдеров. Процесс представляет собой прессование шнеком отходов (шелухи подсолнечника, гречихи и т. п.) и мелко измельчённых отходов древесины (опилок) под высоким давлением при нагревании от 250 до 350 С°. Получаемые топливные брикеты не включают в себя никаких связующих веществ, кроме одного натурального — лигнина, содержащегося в клетках растительных отходов. Температура, присутствующая при прессовании, способствует оплавлению поверхности брикетов, которая благодаря этому становится более прочной, что немаловажно для транспортировки брикета.

Ремонт повреждений колес крупногабаритных шин [ править | править код ]

Ручной экструдер для ремонта колес крупногабаритных шин карьерных самосвалов — для подогрева сырой резины и быстрого заполнения воронки повреждения при ремонте крупногабаритных шин.

См. также [ править | править код ]

• Значения в Викисловаре
• Медиафайлы на Викискладе

Основное оборудование экструзионной линии

Экструзионная линия – это комплекс устройств, которые предназначены для придания сырью, детали или вещи определенной формы, а также лучших технических и эксплуатационных свойств. Происходит выдавливание материала в нужную форму, преобразование в конечный продукт.

Экструзионная линия и её основные компоненты

1. Экструдер – это главный компонент линии, самый технологически сложный аппарат. Непосредственно он выполняет процесс экструзии. Именно здесь происходит переработка начального сырья в конечный продукт. Это может быть полипропилен, гофрированные трубы, комбикорма, макароны, хлопья и любой другой тип продукции.

Экструзионные линии для производства свою работу выполняют непрерывно – масса продавливается сквозь отверстия определенной формы. А форма изделия зависит от используемых насадок – при потребности последние меняются.

Основные рабочие компоненты экструдера:

• бункер для приема сырья;
• шнеки;
• нагревательные элементы;
• поршни;
• винты;
• датчики и контроллеры;
• многие другие дополнительные компоненты.

Экструзионные линии для производства являются автоматическими. Человек должен только задать соответствующую программу. А контроль за всеми производственными процессами (давление, температура и т.д.) осуществляют специальные датчики. Если будет нужна дозагрузка сырья, то система даст оповещение – это помогает в том случае, чтобы аппарат не простаивал.

2. Даунстрим – это еще один важный компонент для проведения экструзии, который своим внешним видом напоминает конвейер. В конвейерную установку включен стол для калибровки, протягивающая лента и упаковочный стол.

Считается наиболее популярным методом производства всевозможных деталей и материалов. Цена на данное устройство в компании «Алмаз» находится на приемлемом уровне для большинства потенциальных клиентов. Именно по этой причина эксплуатации экструдера в нынешних реалиях стала практически повсеместной. «Алмаз» предлагает широкий выбор готовых экструзионных линий для производства различной продукции.

Многие современные люди отдают предпочтение правильному питанию и тщательно следят за своей фигурой. Хорошим подспорьем в борьбе с лишним весом является полный или частичный отказ от хлеба и хлебобулочных изделий, имеющих в своем составе глютен и его производные. Хорошей альтернативой ему являются низкокалорийные хлебцы. Они богаты полезной клетчаткой, а также витаминами и микроэлементами сохранять которые позволяет технология их производства.

Наше детство невозможно представить без чипсов, подушечек сладеньких, сухариков, снеков с приправкой. Мы-то уже получаем готовый продукт в фасованных пакетиках с яркими иллюстрациями и не задумываемся о том, как же они были сделаны. Поговорим сейчас о технологическом производстве снеков.

Рачительные хозяева закупают для своих питомцев именно комбинированные корма, приготовление которых не занимает много времени. Таким образом, производство комбикорма – это достаточно выгодный современный бизнес.

Экструзионная линия

Полимеры являются распространенными материалами. Но чтобы изготовить из них какой-либо предмет, требуется воспользоваться специальным оборудованием. Таким комплексом является экструзионная линия.

Процесс представляет собой выдавливание материала в определенную форму. Экструзионная линия отвечает за процесс безостановочной обработки вещества посредством продавливания через соответствующие формующие инструменты до конечного продукта. Для этого используется вязкий материал.

Основные требования к технологии экструзии при производстве листовых материалов

Экструзия является распространенным способом производства деталей из пластмассы. Такой обработке могут подвергаться практически все соответствующие материалы: эластомеры, термопласты, реактопласты.

Экструзию применяют для создания полимерных пленок, производства труб, наружных оплеток для проводов, элементов оптических систем, смесей резины, пластмасс и прочего в зависимости от качества сырья.

Кроме того, методику используют в производстве тепловых изоляционных материалов. Получается пенополистирол высоким уровнем качества, который применяют в изоляционных работах для железных дорог, фундаментов.

Изделия формируются экструзионными линиями. Их достаточно много в зависимости от профиля материала. Наиболее распространенный вариант оборудования предназначен для пластмассы. Линия включает различные агрегаты – экструдеров обычно несколько. К ним полагаются дополнительные инструменты.

Основными агрегатами для обработки полимеров являются экструдеры одношнековые и двухшнековые, дисковые и поршневые.

Технологический процесс предполагает пластификацию и передвижение материала шнеком в последствие вращения внутри цилиндра. Последний имеет 2 зоны:

1. Зона питания. Порошки, гранулы, сажевый концентрат транспортируются в область между витками шнека, располагаются плотнее.
2. Зона пластификации и плавления. Сырье плавится в местах, которые примыкают к поверхности цилиндра. Потом спрессовывается.
3. Дозирование расплава. Материал гомогенизируется и продавливается через формующую головку.

К основным параметрам экструзионного метода относят температуру в зонах устройства, давление, режим охлаждения. Эти данные определяются в процессе. Главные технические показатели экструзионных линий – характеристики шнека: длина, диаметр, их соотношение, скорость вращения.

Выделяют 3 главных способа экструзии:

1. Холодная. Задействованы к материалу только изменения механического типа, когда тот медленно передвигается под давлением, а формование осуществляется головкой, деление которой отличается.
2. Теплая. Смешивается сухой компонент с водой перед подачей в конструкцию экструдера. Там осуществляется не только механическое, то и температурное давление. Иногда изделия требуется дополнительно просушивать.
3. Горячая. В данном случае все проходит быстро и при температуре примерно в 200С. Для этого задействовано нагревательное оборудование.

Экструдер является главным оборудованием в экструзионной линии, предназначенной для производства пластмассовых изделий. Основные узлы следующие:

• корпус с рабочими деталями;
• рабочие детали (диски, поршни, шнеки);
• место загрузки материала для переработки;
• привод;
• агрегаты для поддержания определенной температуры;
• различные регулирующие приборы (для давления и температуры).

Выделяют экструзионные машины:

• 1-шнековый;
• 2-шнековый;
• многошнековый;
• поршневый;
• дисковый

Одношнековый тип является специальным экструзионным оборудованием, которое чаще всего используется в линиях. Обычно делают на них листы, пленки, трубы, профили.

Устанавливаются шнеки барьерного типа, чтобы повысить производительность устройство за счет возрастания индекса перехода тепла от цилиндра к материалу. Уменьшение потребления энергии при этом осуществляется за счет зоны загрузки, где нарезка либо прямая, либо в виде винта.

Кроме того, задействуется специальная охлаждающая система. Если требуется обработка полимеров гигроскопического типа, то включают и зону дегазации.

Двухшнековые машины бывают параллельными и коническими. Последние предназначаются для переработки ПВХ, который подается в гранулированном или порошковом виде. Его используют для создания профилей. Подобное оборудование создает высокое давление для соответствующего уровня гомогенизации за короткий промежуток времени.

Шнеки вращаются навстречу друг другу. В итоге в цилиндр поставляется вещество. При этом температура полимера не увеличивается, а уровень трения внутри снижается. В оборудовании устанавливают различные системы управления, сушильные бункеры, загрузочные агрегаты.

Параллельные двухшнековые экструдеры применяют, когда требуется смешать несколько типов полимерных материалов. Система охлаждения жидкостью, входящая в такую конструкцию, дает возможность регулировать температуру веществ. Оборудование можно легко подстроить для определенных композиций, используя наборные элементы.

Специальное экструзионное оборудование – многошнековое. Сюда относятся машины 4-шнекового и планетарного типа. В последней располагается червячная система (1 центральный плюс 6 дополнительных шнеков). Подобное оборудование обычно применяют, когда требуется обработать сырье, склонное к быстрому разрушению под действие температуры.

Поршневые машины еще называются бесчервячными. Их применяют не часто, что связано с низким давлением и показателем производительности в пластификации. Обычно это оборудование используют для обработки политетрафторэтилена. Подобным агрегатам требуется много места и сложное обслуживание.

Дисковые экструдеры, как и предыдущие, используются тоже редко. Сырье перемещается к подвижным узлам, увеличивается давление за счет адгезионных свойств материала. Машины бывают одно- и многодисковыми. В последнем случае давление будет намного выше. Самое популярное изделие, которое получают посредством данного воздействия – пленка (ручные ее смогут соединять).

Распространенным является метод плоскощелевой экструзии. Отверстие в оборудование протачивают так, что оно стало тонким. Пленка, которая выходит из головки полотном, будет определенной толщины и ширины. Потом ее охлаждают.

Есть 2 варианта:

1. Помещение на специальный холодный барабан.
2. Пропускание через ванну с водой.

В целом оборудование применяется для создания листов и пленок шириной с эту щель в агрегате.

Для труб экструдеры тоже используются. В зависимости от используемых материалов задействуют 1- или 2-шнековые агрегаты. Дополнительно применяют охлаждающие устройства, дробилки и прочее. Выпускают канализационные, газовые, водопроводные, дренажные и другие разновидности полимерных труб.

Преимущества экструдеров заключаются в их экономичности, высокой производительности, простоте использования, обслуживания и монтажа, прочности, надежности. Для запуска линий требуется минимальное количество людей.

Но одной из проблем является появление пузырьков. Для их устранения применяют дегазирующие экструдеры. В них потом сырье, в котором нужно убрать пузыри, перемещается от привода шнека. А дегазированный материал проходит к его концу. После подачи сырья осуществляется действие атмосферного давления или вакуума. Так и происходи дегазация.

Экструзионная линия для производства гранул композиционного материала для кабельной промышленности

Применяются полиэтилен, ПЭНД и сажевый концентрат в гранулированном виде, а также Ирганокс в порошковой форме и жидкий дбутилоловодилаурат. Показатель производительность линии должен составлять от 800 до 100 кг в час. Температура среды – от 10 до 400С, а воды для охлаждения – 150С.

Используется экструзионная линия для создания композиционных гранул. Они применяются в кабельной промышленности. Основой такой линии является 2-винтовой экструдер. В комплекте применяют гравиметрическое оборудование для дозировки, а также водокольцевую систему, чтобы создавать гранулы.

Мощность в узле переработке составляет 710 кВт, а в зоне нагрева – 170 кВт. Двигатель рассчитан на 11 кВт. Вращение составляет 1500 оборотов в минуту. Давление – 6 бар. Оборудование изготовлено из нержавеющей стали и специальных сплавов.