Лекции ОПП / лек. 6.2-ОПП 1.Е 2012-2013 підг кауч укр
.docЛекція 6.2. Обладнання для підготовки каучуку до переробки.
Основні питання: Підготовка каучуку. Декристалізаційні установки. Схеми і конструкції. Характеристики і параметри. Розрахунок основних з них.
Завдання на СРС: Типи і конструкції ножів для різки кип каучуку.
1. Обладнання для підготовки каучуку до переробки
Підготовка каучуку до переробки. Виготовлення гумових сумішів здійснюється за допомогою спеціального обладнання – вальців, гумозмішувачів. До них всі компоненти повинні завантажуватися в певних масових співвідношеннях та в певної послідовності. Для одержання гумових сумішів високої якості дозування інгредієнтів повинно проводиться з достатньою точністю. З цією метою всі компоненти перед дозуванням і завантажуванням повинні бути певним чином підготовлені. Кожний каучук має свою технологію підготовки перед виготовленням певних порцій з встановленою точністю. Каучуки низької пластичності іноді гранулюють у вигляді циліндричних гранул діаметром 10...15 мм і довжиною 15...20 мм, що полегшує механізацію і автоматизацію виробництва.
Зберігають каучуки звичайно в спеціальних опалюваних складах. Безпосереднє до складу підвозиться фурами або залізницею з механізованим розвантажувальним майданчиком (рампою). Зберігання каучуків на складі передбачено в стійкових або ящикових піддонах з укладанням їх в штабелі за допомогою електрокарів.
Кипи натурального каучуку (НК) розтарюють, знімають з них зовнішній шар, забруднений при зберіганні і транспортуванні. Відомо, що при низьких температурах НК переходить з аморфного в кристалічний стан. Інтенсивність кристалізації НК прискорюється при температурах нижче +10°С. Кипа закристалізованого НК потребує значних зусиль для її різання і витрат більшої кількості теплоти на декристалізацію. На одних підприємствах кипи кристалічного НК розрізають спеціальними однолезвійними ножами на шматки, котрі піддають декристаллизации в механізованих розпарювальних камерах шляхом нагріву при підвищених температурах. На інших заводах кипи НК після розтарювання цілком направляють на декристалізацію и потім здійснюють їх різку багатолезвійними ножами. Вибір методу декристалізації залежить і від енерговитрат на цей процес.
Виконання кожної технологічної операції підготовки каучуку до змішування здійснюється за певним регламентом на спеціальному обладнання.
Декристалізаційні установки. Під впливом низьких температур (особливо в зимовий період) НК затвердіває (кристалізується) і важко піддається обробці. Здатність до кристалізації виявляється і у деяких синтетичних каучуків, наприклад, СКИ-3, наирита. Декристалізація (розпарювання) каучуків здійснюється при температурах порядку 50...70°С. При цьому каучук з кристалічного стану переходить з різною швидкістю в аморфний стан, а листи натурального каучуку, з яких складається кипа, порівняльно легко відокремлюються один від одного.
Відомо декілька типів установок для декристалізації НК: 1) повітряні розпарювальні камери безперервної дії; 2) повітряні розпарювальні камери періодичної дії (рис. 1); 3) опалювальні складські приміщення; 4) установки (періодичної і безперервної дії) для декристалізації НК токами високої частоти. У перших трьох типах установок розігрів шматків каучуку здійснюється за допомогою конвективного теплообміну від нагрітого повітря (газу) через зовнішні шари кипи каучуку до внутрішніх. При використанні токів високої частоти шматки каучуку розігріваються за рахунок електромагнітної індукції, для чого шматок або кипа НК розміщується в перемінному електричному полі високої частоти – від 20 до 75 МГц. Розігрів кипи в цьому випадку відбувається одночасно по всьому об'єму за рахунок перемінної силової орієнтації молекул каучуку в перемінному електричному полі високої частоти. Тривалість декристалізації кипи каучуку в установках індукційного розігріву періодичної дії складає 40...45 хв, тривалість декристалізації нарізаних шматків каучуку (кипа звичайно ріжеться на чотири частини) в установках конвективного теплообміну – 5...8 годин.
Рис. 1. Схема повітряної декристалізаційної установки періодичної дії: 1 – піддони з кипами каучуку; 2 – шлюз; 3 – декристалізаційна камера: 4 – повітроводи; 5 – вентилятор; 6 – калорифер; 7 – перфорована підлога камери
Шлюз – устройство из изолирующих перемычек с люком для перехода из одного пространства, помещения в другое.
Калорифер – прибор для нагревания воздуха в системах воздушного отопления, вентиляции, искусственного климата и в сушильных установках. Калорифер представляет собой теплообменник, в котором теплоноситель через стенки поверхности нагревает или охлаждает воздух.
В зависимости от типа теплоносителя калориферы делятся на паровые, водяные и огневые (использующие продукты сгорания топлива). Обычно калориферы изготовляются из стальных труб, оребренных с наружной стороны для увеличения поверхности нагрева. Как правило, внутри труб протекает нагревающий или охлаждающий теплоноситель (имеющий высокий коэффициент теплоотдачи), а снаружи через оребренную поверхность труб – воздух (имеющий низкие значения коэффициента теплоотдачи).
В зависимости от типа оребрения калориферы делятся на пластинчатые, спирально-навивные и с проволочным оребрением. В первом случае ребра, увеличивающие наружную поверхность калорифера, представляют собой пластинки, которые насаживаются на трубки, во втором – ленту, которая навивается на трубу, а в третьем — тонкую проволоку, навитую на трубу в виде спирали.
Калориферы изготовляют одно- и многоходовые. Одноходовые калориферы применяются при работе на паре, многоходовые — на воде или жидком теплоносителе. Чем выше коэффициент теплоотдачи калорифера при одинаковой затрате мощности, тем эффективнее калорифер. Наиболее эффективны спирально-навивные калориферы и пластинчатые калориферы с овальными трубками. Однако при выборе калориферы следует руководствоваться не только эффективностью, но и технико-экономическими показателями, а также специфическими требованиями, предъявляемыми к данной установке (вес, габариты и т. п.).
Принцип роботи установки (рис. 1) наступний. Кипи каучуку на піддонах 1 через шлюз 2 розміщують у декристалізаційній камері 3. Знизу до камери вентилятором 5 по повітроводу 4 безперервно подається гаряче повітря, яке підігрівається до заданої температури в калорифері 6. Такі установки мають невисоку продуктивність, оскільки значна частина часу робочого циклу витрачається на завантаження і розвантаження каучуку. Іншим їх недоліком являється велика тривалість нагріву кип, яка досягає 70 год. При цьому прогрів об'єму полімеру відбувається нерівномірним: верхні шари перегріваються, в той час як температура в масі матеріалу протягом тривалого часу залишається значно нижчою температури навколишнього середовища.
Вказані вище недоліки усуваються при використанні повітряних установок безперервної дії (рис. 2). Шматки каучуку масою приблизно 20...25 кг після розрізання на вертикальних гідравлічних ножах 6 поступають на рольганги 5, а потім укладаються на підвіски конвеєру 2. Повітря нагрівається в калориферах і зазнає циркуляції за допомогою вентиляторів. Місця входу і виходу конвеєру з камери теплоізолюються повітряними завісами. Після виходу з декристалізаційної камери 3 траса конвеєру проходить над відбірним транспортером 8. При цьому підвіски автоматично перекидаються и шматки каучуку звалюються на транспортер. Час нагріву і декристалізації каучуків у повітряної камері безперервної дії складає біля 6 годин.
Рис. 2. Схема повітряної декристалізаційної камери безперервної дії: 1 – камера; 2 – конвеєр; 3 – повітряні завіси;4 – розрізані кипи каучуку; 5 – рольганги; 6 – вертикальні ножи для різки каучуку; 7 –рольганг, що подає; 8 – відбірний стрічковий транспортер
Конвеєр – Конвейер (от англ. convey — передавать) — машина непрерывного транспорта[1], предназначенная для перемещения сыпучих, кусковых или штучных грузов.
Важной характеристикой работы конвейера является её непрерывность. Это верно и когда конвейером называют средство для транспортировки грузов на небольшие расстояния, и когда конвейер — система поточного производства на базе двигающегося объекта для сборки. Эта система превратила процесс сборки сложных изделий, ранее требовавший высокой квалификации от сборщика, в рутинный, монотонный, низкоквалифицированный труд, значительно повысив его производительность. Расстановка рабочих или автоматов на линии конвейерной сборки осуществляется с учётом технологии и последовательности сборки или обработки деталей, чтобы добиться эффективного разделения труда.
Повітряні завіси – Воздушная завеса (тепловая завеса, воздушно-тепловая завеса) — создает невидимый барьер воздушного потока, который эффективно разделяет внутреннюю среду помещения от внешней. Внешняя среда - это и порывы теплого/ холодного воздуха, и различные запахи, насекомые, пыль ит.д. Воздушные завесы являются идеальным решением для поддержания / сохранения комфортных условий внутреннего климата в общественных зданиях, в торговых и промышленных помещениях, которые держат свои двери открытыми. Воздушные завесы, их еще называют «Тепловые воздушные завесы», призваны решить ряд очень важных вопросов, которые на первый взгляд могут обычному обитателю показаться не существенными.
Рольганги – Рольганг (нем. Rollgang, от Rolle — каток и Gang — ход) — конвейер, по закреплённым на небольшом расстоянии друг от друга роликам которого перемещаются грузы.
Применяются на промышленных предприятиях, проходных печах, складах, как часть транспортных, сельскохозяйственных и других машин.
Роликовые транспортёры могут быть приводными (оснащённые приводом и передающим механизмом) или бесприводными (гравитационными). У гравитационных транспортёров движение осуществляется при помощи использования разницы в начальной и конечной высоте роликового конвейера, а также используя силу инерции (начальную скорость груза). Это возможно благодаря тому, что ролики транспортёра не тормозят движение. Ролики конвейера могут быть выполнены из нержавеющей стали, оцинкованной стали и полимерных материалов. Внутри ролика может находиться подшипник или полимерная втулка.
Стрічковий транспортер –
Продуктивність Gп повітряної декристалізаційної установки періодичної дії
,
(1)
де М – маса натурального каучуку, котрий завантажується до камери; k – коефіцієнт використання машинного часу; tn – час циклу декристалізації.
Продуктивність Gб повітряної декристалізаційної установки безперервної дії
,
(2)
де М1 – маса натурального каучуку, котрий знаходиться на одній полці конвеєру; υ – швидкість конвеєру; s – відстань між сусідніми полками зі шматками каучуку;
де S – загальна довжина частини конвеєру, котра знаходиться в камері; tкр – час декристалізації.
Час декристалізації приблизно дорівнює часу прогріву внутрішніх шарів каучуку до заданої температури декристалізації.
Література
1. Робоча навчальна програма кредитного модулю «Устаткування для переробки еластомерiв», 2012. – 8 с.
2. Бекин Н.Г. Оборудование и основы проектирования заводов резиновой промышленности Учеб. Пособие для вузов / Бекин Н.Г., Захаров Н.Д., Пеунков Г.К. и др. – Л.: Химия, 1985. – 504 с.
3. Барсков Д.М. Машины и аппараты резинового производства. /Д.М. Барсков и др. – М.: Химия, 1975. – 600 с.
Рис. 1. Схема повітряної декристалізаційної установки періодичної дії: 1 – піддони з кипами каучуку; 2 – шлюз; 3 – декристалізаційна камера: 4 – повітроводи; 5 – вентилятор; 6 – калорифер; 7 – перфорована підлога камери
Рис. 2. Схема повітряної декристалізаційної камери безперервної дії: 1 – камера; 2 – конвеєр; 3 – повітряні завіси;4 – розрізані кипи каучуку; 5 – рольганги; 6 – вертикальні ножи для різки каучуку; 7 –рольганг, що подає; 8 – відбірний стрічковий транспортер