Оборудование для производства труб, шлангов, профилей и кабелей

Кроме гладких труб из пластмасс по­лучают также трубы армированные, гофрированные, перфорированные. В процессе формования гладких труб расплав полимера непрерывно выдав­ливается из головки пресса в виде трубной заготовки, которая затем тя­нущим устройством проводится через насадку, калибруется в ней и предва­рительно охлаждается; затем заготов­ка окончательно охлаждается водой в ванне, после чего разрезается на от-

резки определенной длины или нама­тывается в бухту.

Линия ЛТ 90—500/100 для получе­ния труб показана на рис. 15-V.

По технологии и конструкции обо­рудования процесс получения профи­лей, шлангов и кабелей в принципе не отличается от процесса производства гладких труб.

При выборе линий для производст­ва профилей вместо наружного диа­метра трубы указывают ширину и вы­соту профиля, для кабельных линий — наружный диаметр кабеля D_K и тол­щину стенки трубы б или слоя изоля­ции 6„. Основные параметры некото­рых линий для производства труб, профилей и кабелей приведены в табл. 12-V, 13-V.

При производстве труб и шлангов применяют следующие виды калибров­ки: по внутреннему диаметру (избы­точным давлением или с помощью дорна); по наружному диаметру (под вакуумом, с помощью калибровочных труб и плит). При изготовлении про­филей для калибровки используют вакуумные насадки или охлаждаемые водой поддерживающие профильные насадки.

Устройство для калибровки по внут­реннему диаметру избыточным давле­нием воздуха представляет собой трубу с рубашкой, в которую через штуцера подается вода для охлажде­ния. Внутреннюю поверхность насад­ки хромируют и полируют. Насадку укрепляют непосредственно на форму­ющей головке или на передней стенке охлаждающей ванны. Внутрь трубы нагнетается сжатый воздух через ка­налы в дорне головки. Для поддержа­ния избыточного давления воздуха в полости труб помещают плавающую пробку с резиновыми манжетами, при­крепленную тросом к дорну формую­щей головки.

Устройство для вакуумной калиб­ровки по наружному диаметру состоит из калибрующей трубы с рубашкой, насоса и системы регулирования ваку­ума. Рубашка насадки разделяется обычно на три секции. В первую и третью секции подается охлаждающая вода; в средней секции, в зоне кото­рой калибруется труба, поддерживает­ся вакуум. Калибрующая труба в зо­не средней секции перфорирована. Внутренняя часть насадки на длине 31—62 мм со стороны головки расточ ена на конус, угол которого зависит от усадки перерабатываемой пласт­массы.

В вакуумной насадке трубы охлаж­даются менее интенсивно, чем в дру­гих устройствах, поэтому на высоко­скоростных линиях применяют не­сколько последовательно установлен­ных насадок.

При калибровке трубы по внутрен­нему диаметру применяют охлаждае­мый водой калибрующий дорн, кото­рый крепится к дорнодержателю го­ловки. Дорн охлаждается водой, подаваемой в него через каналы в трубной головке. Внутренней калиб­ровкой можно получать трубы квад­ратного, треугольного, овального и другого сечения. Наружную калибров­ку труб с помощью калибровочных плит осуществляют протягиванием труб через последовательно уменьша­ющиеся отверстия в плитах толщиной до 6,25 мм, выполненных из латуни или коррозионностойкой стали; отвер­стия имеют фаску под углом 45° со стороны ввода в них трубы. Расстоя­ние между плитами, их число, а так­же внутренний диаметр определяют опытным путем.

Поскольку термопласты являются плохими проводниками тепла, то сле­дует избегать быстрого охлаждения экструдируемых труб, чтобы свести к минимуму неравномерность усадки и предупредить образование пустот в стенках трубы. Трубы, шланги или профили после насадок окончательно охлаждают в ванне, наполненной во­дой, или в ванне с оросителями (стальные трубы с отверстиями, через которые вода разбрызгивается на по­верхность охлаждаемой трубы), а также дополнительным разбрызгива­нием воды внутри трубы. Охлаждаю­щие ванны выполняют сварными из коррозионностойкой стали. Ванну мо­жно перемещать вдоль направляющих, установленных на стойках с помощью реечного механизма и роликов, кото­рые прикреплены к ванне снаружи. По торцам ванны имеются отверстия с манжетами из резины (диаметр отвер­стий несколько меньше наружного диаметра экструдируемой трубы). Внутри ванны помещаются ролики из пластмассы или алюминия, которые удерживают под водой охлаждаемую трубу. Для равномерного охлаждения трубы ванну снабжают иногда авто­матическими устройствами для подо­грева и дозированной подачи воды. Вакуумные охлаждающие ванны поз­воляют получать с высокой произво­дительностью качественные трубы большого диаметра (400 мм и более), Для вытяжки трубы с заданной ско­ростью применяют роликовые, гусе­ничные и комбинированные устройст­ва с механическим, гидравлическим или пневматическим зажимом трубы. Гусеничное тянущее устройство обычно состоит из гусениц с покрытыми резиной пластинами, а также механиз­мов для бесступенчатого привода гу­сениц и регулирования расстояния между ними.

Пластины прикреплены к площадкам, установленным на осях бесконечных цепей. Для плавного из­менения скорости вытяжки установлен вариатор. Устройство оснащено счет­чиком метража труб и тахометром.

При вытяжке профильных изделий обычно вместо гусеничных устройств применяют ленточные транспортеры. Для вытяжки профилей с глубокой полостью применяют комбинированные тянущие устройства, в которых снизу расположена гусеница, а свер­ху — профильные ролики (или на­оборот) .

При экструзии кабелей используют тянущее устройство в виде двух тяго­вых барабанов диаметром от 400 до 2500 мм, расположенных консольно на некотором расстоянии один от друго­го. Поверхность барабанов покрыта фетром или резиной. Один из бараба­нов вращается регулируемым приво­дом.

Для разрезания труб при диаметре до 200 мм используют дисковую пилу маятникового типа, а при диаметре труб более 200 мм —дисковую пилу с планетарным механизмом, поворачи­вающим вращающуюся пилу вокруг трубы. В обоих случаях пила в про­цессе резки перемещается вместе с трубой и после ее разрезания возвра­щается в исходное положение. Управ­ление механизмом резки автоматиче­ское.

Внутренний диаметр насадки

где D_ном — номинальный наружный диаметр трубы, м; V_p—расчетный коэффициент усадки наружного диа­метра трубы.

Длина насадки зависит от разме­ров трубы, свойств пластмассы, тем­пературы расплава на выходе из го­ловки и скорости экструзии трубы. Длина насадки должна быть достаточ­ной для предварительного охлажде­ния трубы и фиксации ее геометриче­ской формы. В то же время с увеличе­нием длины насадки возрастает сила трения между её внутренней поверх­ностью и трубой, что приводит к увеличению усилия, необходимого для от­вода трубы.

На рис. 16-V приведена схема ка­либровки трубы с применением внут­реннего давления (стрелкой показано направление отвода трубы).

На рисунке приведены следующие обозначения D_tt — наружный диаметр трубы; 6 — толщина трубы; L—дли­на зоны контакта трубы с калибрую­щей насадкой; Т_о и Г, — температура соответственно материала на входе в насадку и внутренней поверхности трубы; Т_т —средняя температура в стенке трубы на выходе из насадки; Тал, Т_а,2— температура внутренней поверхности насадки соответственно в начале и конце контакта с трубой.

Объем пластмассовой трубы в зоне контакта

V_Tp = SL,

где S — площадь поперечного сечения трубы.

Объемная производительность прес­са

Qo = Sρv;

здесь ρ — плотность расплава при температуре экструзии; v—скорость отвода экструдируемой трубы.

S = π(D_H— δ)δ.

При условии хорошего контакта между наружной поверхностью экст­рудируемой трубы и насадкой можно предположить, что температуры их равны, т. е. T_a,1 = Т_а, ₂ = Т_а. Вслед­ствие плохой теплопроводности пласт­масс температура на внутренней по­верхности изготовляемой трубы во время калибровки (на длине насадки, эбычно не превышающей 1 м) изме­няется незначительно, поэтому можно принять Г, = Т_о. Среднюю температу­ру стенки трубы на выходе из калиб­рующего приспособления определяют из предположения, что по толщине стенки в радиальном направлении температура изменяется по линейному закону, т. е.

При средней температуре стенки трубы T_m потери тепла трубкой в зо­не контакта составляют

где t — время прохождения трубы в зоне контакта: с—удельная теплоем­кость материала трубы.

С другой стороны, потери тепла тру­бой при стационарном тепловом режи­ме, т. е. при Тi —Та ~ Т_о — Т_а, мож­но определить по уравнению

здесь λ — коэффициент теплопровод­ности в кал/(см-с-°С).

Действительные потери тепла, так как тепловой режим охлаждаемой трубы не является стационарным и температура по толщине стенки трубы изменяется не по линейному закону, находят по формуле

Для труб, толщина стенки которых но сравнению с D,, мала (например б Ц= 0,1£>„), последнее уравнение при­нимает вид

После преобразований уравнение (23-fV) приведем к виду

где ε—безразмерная физическая кон­станта, определяемая опытным путем (для полиэтилена ε = 0,1, для поливинилхлорида ε = 0,4). Тогда получим