Проект участка по производству газовых труб из поливинилхлорида методом экструзии (стр. 3 из 6)
Трубы из ПВХ в основном выпускаются с раструбами. Для выполнения этой операции в линии предусматривается устройство для изготовления раструба. Для этого конец трубы разогревается и выполняется раструб. Готовые трубы сдаются на склад в пакетированном виде. Пакет формируется автоматически. Для этого предусматривается устройство, обеспечивающее разворот каждой второй трубы на 180 º [4]. Это обеспечивает равномерную укладку труб со сдвигом ряда труб на величину раструба. Длина трубы с раструбом составляет 5,5 м. Пакет труб имеет длину 6 м [6].
Формирование пакета производится в специальном приспособлении. Форма пакета обеспечивается деревянными рамками, устанавливаемыми в пазы приспособления.
При завершении формирования пакета сверху устанавливается планка и производится увязка каждой рамки с помощью металлической или ориентированной полипропиленовой ленты. Готовый пакет вынимается краном из пакетирующего устройства и транспортируется на место технологического хранения и затем на склад готовой продукции. Трубы должны соответствовать ГОСТ и ТУ и контролируются по признакам [4]:
– внешний вид и качество поверхности;
– размеры и овальность;
– предел текучести при растяжении и относительное удлинение при разрыве;
– изменение размеров при прогреве;
– удельная вязкость;
– стойкость к растрескиванию;
– температура размягчения по Вика;
– водопоглощение.
Кроме того, трубы подвергаются гидростатическим испытаниям.
В данной работе предлагается новая конструкция теплоизолирующей трубы (см. рис. 1). Труба указанной конструкции предназначена для транспортирования горячих жидкостей. Эффективность разработанной [18] пластиковой трубы подтверждена на модельной установке. Полученные результаты испытаний позволили определить оптимальные геометрические параметры трубы. Проведенные расчеты теплопотерь в трубопроводе из теплоизолирующих пластиковых труб показали преимущества использования разработанной конструкции [18]. Применение таких труб позволяет значительно упростить технологию прокладки теплотрасс (отсутствие необходимости теплоизоляции труб), практически исключает ремонты и плановую замену труб, а также сокращает потери тепла в окружающую среду.
Рис. 1. Схема конструкции теплоизолирующей трубы
1.2. Выбор и краткая характеристика основного применяемого оборудования
Таблица 5
Виды и характеристика основного оборудования
| Наименование аппарата | Техническая характеристика | Примечание |
| 1. Экструдер | Число червяков - 2;Диаметр червяка - 125 мм;Номенклатура выпускаемых труб наружным диаметром - 140-400 мм;Установленная мощность, кВт- электродвигателей - 82,2- электронагревателей - 89,2;Число оборотов шнека - до 70 об/мин;Длина шнека - 2500 мм;Отношение L/D = 20;Производительность - 13646 кг/сут | Габариты: 1166×1370×2650 мм; Масса - 22435 кг |
| 2. Вакуумная ванна с калибратором | Глубина вакуума - 550 мм.рт.ст.;Температура воды в ванне - 12-14 ºС | Габариты: 6200×1800×2400 мм |
| 3. Ванна охлаждения | Прямоугольная емкость из винипласта;Вместимость - 10 м3;Длина зоны охлаждения - 4000 мм;Расход воды - до 1 м3/ч | Габариты: 4400×630×1206 мм |
| 4. Тянущее и счетно-маркирующее устройство | Состоит из узлов калибровки и охлаждения, тянущего узла, дискового ножа и счетного устройства;Скорость протяжки трубы - до 30 м/мин;Мощность электродвигателя - 2,4 кВт | Габариты: 1830×770×18800 мм; Масса - 1500 кг4200×1800×2200 мм |
| 5. Отрезное устройство | Давление сжатого воздуха на механизм резки - до 0,4 МПа;Мощность электродвигателя - 0,75 кВт | Габариты: 1675×1045×1600 мм |
| 6. Приемное устройство и упаковочный стенд | Стенд, располагающийся на четырех ножках-опорах | Габариты: 6200×1700×500 мм |
| 7. Устройство для оформления раструба и упаковочный стенд | Стенд, снабженный устройством для разворота труб на 180 º и устройством для оформления раструба | Габариты: 6200×1700×2200 мм |
1.3. Выбор и краткая характеристика формующей оснастки
Головка экструдера - это формующий инструмент, в котором под давлением течет вязкая масса и при этом образуется форма изделия. Профиль поперечного сечения головки определяет вид поперечного сечения выдавливаемого изделия.
Расчеты, связанные с течением и деформированием перерабатываемого вязкотекучего полимерного материала, называют реологическими.
Анализ и расчет формующих участков головок включает:
1) Определение оптимального коэффициента геометрической формы головки К для обеспечения максимальной производительности машины, а также величин γ, Р. Головки различают не только по профилю поперечного сечения выдавливаемого из них изделия, но и по давлению, которое в них образуется: до 4 МПа, 4 ÷ 10 МПа, и головки высокого давления 10 МПа.
2) Определение оптимальных размеров формующих участков, которые обеспечивают качество готовых изделий.
Проектирование и расчет формующих головок производят в указанной ниже последовательности [7]:
1. Определение размеров оформляющих зазоров. При этом необходимо учитывать степень вытяжки и разбухания экструдата.
2. Разделение каналов сложной геометрии на участки простой геометрии поперечного сечения и определение соответствующих элементарных расходов полимерного расплава через эти участки.
3. Определение скоростей сдвига γ для данной температуры переработки и эффективной вязкости η.
4. Расчет коэффициентов геометрической формы Кі для каждого элементарного участка сечения каналов.
5. Расчет перепада давления на том же элементарном участке сечения.
6. Сравнение перепада давления отдельных участков.
7. Оценка повышения температуры
(в градусах) вследствие диссипативного тепловыделения при сдвиговом течении.Обычно канал формующей головки, по которому течет расплав, имеет сечения разной формы: цилиндрическое (К3), коническое с уменьшающимся диаметром на выходе (К4), щелевое прямоугольное (К5), щелевое клиновидное (К6), кольцевое цилиндрическое (К7), кольцевое коническое (К8).
Обычно при переработке ПВХ в экструдерах устанавливают пластинчатые и цилиндрические фильтровальные элементы - стационарные и сменные с размером отверстий 0,1 - 0,2 мм (70 - 140 м). На современных экструдерах устанавливают сито-сменные фильтровальные устройства с общей площадью фильтрующего комплекта 500 - 2000 см2 и числом фильтровальных элементов n = 5 ÷ 20.
1.4. Характеристика исходного сырья и материалов
Основные виды сырья и материалов представлены в таблице 6.
Таблица 6
Основные виды сырья и материалов
| Наименование сырья, материалов, полуфабрикатов | ГОСТ, ТУ | Показатели, технические требования | Примечание |
| 1. Поливинилхлорид С 70 - 100 | ТУ 6-14-839-73 | Относительное удлинение при разрыве - до 25%;Модуль упругости при сжатии - 245-248 кГс/см2;Разрывное напряжение - 400-600 кГс/см2;Зольность - 0,03-0,08%;Степень полимеризации - 900-1000;Удельная вязкость 0,2%-ного раствора полимера в циклогексаноне - 0,2 | |
| 2. Стеарат свинца трехосновный | ТУ 84-95-70 | Содержание основного вещества не менее 95% | |
| 3. Стеарат свинца двухосновный | ТУ 84-95-71 | Содержание основного вещества не менее 96% | |
| 4. Стеарат кальция | ТУ 84-95-72 | Содержание основного вещества не менее 95% | |
| 5. Стеариновая кислота | ТУ 6-14-403-70 | Содержание основного вещества не менее 99,0% | гидрированная растительная |
| 6. Воск углеводородный, марки ПВО-30; ПВО-20; ПВ-25; ПВ-60; ПВ-200; ПВ-300 | ТУ 6-05-041-30-71 | Содержание основного вещества не менее 99,8% | |
| 7. Мел гидрофобный, сорт А | ГОСТ 8253-72 | Содержание карбоната кальция не менее 98,5% |
Для производства труб ПВХ используются композиции поливинилхлорида и различных добавок. Чаще всего используется пластикат атмосфероводостойкий поливинилхлоридный ПВ-1 - это композиция на основе ПВХ, пластификатора и других добавок. Основные его показатели:
· разрушающее напряжение при растяжении - 400-600 кГс/см2 (600 МН/м2);
· относительное удлинение при разрыве -
р = 250%;· твердость по Шору - Нш = 80-90;
· температура рабочая - Траб = от 40 до 70 ºС;
· водопоглощение - 0,8%.
Все материалы, используемые на предприятии, должны строго отвечать установленным техническим условиям.
1.5. Характеристика готовой продукции
Основной продукцией являются трубы из поливинилхлорида (ГОСТ 226890-77).
Номенклатура выпускаемых труб:
– наружный диаметр - 400 мм;
– толщина стенки - 11,7 мм;
– длина - 6000 мм.
Согласно ГОСТ 226890-77 трубы ПВХ выпускаются следующих четырех типов:
Л (легкие) - давлением до 2,5 атм (0,25 МПа);
СЛ (среднелегкие) - давлением до 4,0 атм (0,4 МПа);
С (средние) - давлением до 6,0 атм (0,6 МПа);
Т (тяжелые) - давлением до 10,0 атм (1,0 МПа).
Основные требования, предъявляемые к трубам из ПВХ согласно ГОСТ 226890-77 представлены в табл. 7.
Таблица 7
Требования к трубам ПВХ согласно ГОСТ
| Наименование показателя | Величина показателя | Примечание |
| 1 | 2 | 3 |
| 1. Внешний вид, маркировка | Без видимых дефектов и вмятин | |
| 2. Размеры, овальность:размеры, ммовальность, отклонение, % | до 400;не более 0,1 | |
| 3. Стойкость к термоокислению | При 160 ºС без изменений цвета поверхности | |
| 4. Степень сшивки, % | 65 | |
| 5. Стойкость при постоянном давлении:при 20 ºСпри 95 ºСпри 95 ºС | 1 ч. (без разрушения при напряжении 12 МПа);24 ч. (без разрушения при напряжении 4,8 МПа);1000 ч. (без разрушения при напряжении 4,4 МПа) | |
| 6. Изменение длины труб после прогрева, % | Не более 0,7 | |
| 7. Кислородопроницаемость, г/м3d (d в мм) | Не более 0,08 | |
| 8. Наименьший радиус изгиба, мм | Не менее 5 наружных диаметров трубы |
1.6. Обеспечение БЖД на участке по производству труб ПВХ