СПб

Полиэтиленовые трубы ПВХ

Полиэтиленовые трубы ПВХ

Свойства и назначение

Для изготовления труб применяют полиэтилен, полученный способом высокого давления, с молекулярным весом около 30 000.

Основным отличием труб из полиэтилена является морозостойкость, благодаря чему не утрачивают гибкости до температуры - 80°. Кроме того, они пластичны, что позволяет изготовлять их длиной до 300 м, наматывать на барабан и в таком виде транспортировать. Изделия большого диаметра сворачивают в бухты.

Полиэтиленовые трубы вырабатывают диаметром от 13 до 150 мм и рассчитаны они на рабочее давление до 12 ат. Они почти в 9 раз легче стальных и на 40% легче винипластовых. При замерзании в них воды не разрушаются (как металлические), а растягиваются.

Полиэтилен весьма чувствителен к действию ультрафиолетовых лучей, отрицательно влияющих на его качество. Поэтому трубы, предназначенные для наружных трубопроводов, подвергаемых солнечной радиации, «изготовляют из полиэтилена, окрашенного в черный цвет путем добавления 2—3% газовой сажи.

Трубы, соединительные фланцы и другие детали трубопроводов из полиэтилена хорошо поддаются механической обработке. Их можно резать, строгать, точить, сверлить, фрезеровать и сваривать (но не склеивать, так как к поверхности полиэтилена клей не пристает).

Для монтажа широко применяют фасонные части из легких металлов, не подвергающиеся коррозии.

Производство полиэтиленовых труб

Полиэтиленовые трубы в настоящее время изготовляют экструзионным методом, т. е. методом непрерывного выдавливания размягченного полиэтилена. Для этой цели применяют агрегат из нескольких аппаратов, составляющих одну производственную линию. Схема этого агрегата изображена на рис. 1.

Производственному процессу должен предшествовать процесс грануляции полиэтилена. После чего полиэтилен становится более удобным для дальнейшей обработки, поскольку размер и форма гранул полиэтилена оказывают большое влияние при переработке его методом экструзии.

Гранулируют полиэтилен на различных установках, выпускающих гранулы разной формы, размера и насыпного веса. Наиболее совершенным методом грануляции нужно считать получение гранул кубической формы, которые отличаются одинаковыми размерами, отсутствием ворсистости и пыли и обладают большим насыпным весом (450—480 г/л). Размер гранул (по длине ребра) 3—4 мм.

Для получения таких гранул служит специальная установка, состоящая из шнек-машины и экструзионной головки с отверстиями квадратной формы заданной величины.

Выдавливаемые полосы полиэтилена, имеющие квадратное сечение, при выходе из головки режутся поперек специальными ножами, движение которых согласовано со скоростью выдавливания массы. Если отверстия в экструзионной головке имеют круглое сечение, то гранулы полиэтилена получают форму цилиндра диаметром и высотой также 3—4 мм.

Насыпной вес цилиндрических гранул несколько выше, чем кубических (в пределах 496—512 г/л). Наибольшим насыпным весом (544 г/л) обладают гранулы шарообразной формы, получаемые на машине, работающей по принципу выталкивающих стержней.

Насыпной вес гранул влияет на производительность машины при дальнейшей обработке полиэтилена. Чем больше насыпной вес, тем выше производительность экструзионной установки. Так, применение шарообразных гранул вместо кубических повышает производительность экструдера на 10%.

С применением гранул произвольной формы и малого насыпного веса (288—304 г/л) производительность экструдера снижается почти вдвое.

Агрегат для изготовления полиэтиленовых труб

Рис. 1. Агрегат для изготовления полиэтиленовых труб:
1 — шнек-машина; 2 — экструзионная головка и калибровочная насадка; 3 — холодильная ванна; 4 — тянущее устройство; 5 — резательное устройство

Полиэтилен, выходящий из экструзионной головки в размягченном состоянии, перед резкой подвергают интенсивному охлаждению путем обдувания воздухом или прохождением через холодильную ванну, во избежание слипания отдельных гранул. Образование гранул большого размера (более 1 см) крайне нежелательно, так как большие гранулы расплавляются неравномерно и в экструдируемых изделиях образуются гелеобразные включения.

На рис. 2 приведена принципиальная схема установки для грануляции полиэтилена с воздушной транспортировкой и охлаждением полученных гранул. Подготовленный таким образом полиэтилен в виде гранул поступает на агрегат для производства труб. Этот процесс можно разбить на следующие операции: 1) обработка на шнек-машине; 2) экструзия через трубную головку; 3) калибровка в калибровочной насадке; 4) охлаждение в холодильной ванне; 5) разрезка на куски или сматывание в бухты.

Схема установки для грануляции полиэтилена

Рис. 2. Схема установки для грануляции полиэтилена:
1 — шнек-машина; 2 — головка с резательным механизмом; 3 — электромотор; 4 — вентилятор; 5 — воздухопровод; 6 — циклон; 7 — смесительный барабан для гранул

Шнек-машина 1 предназначена для нагревания и расплавления полиэтилена, перемешивания его до состояния гомогенной вязкой массы и подачи его в трубную головку 2 под необходимым давлением. Для нагрева цилиндра шнек-машины до необходимой температуры имеется электрический нагреватель, конструкция которого позволяет регулировать температуру с точностью до 1°.

Указанные выше функции машины выполняет шнек с тремя зонами разной нарезки и регулируемым числом оборотов. Длина шнека должна быть равна 15 диаметрам цилиндра.

Зазор между поверхностью цилиндра и шнеком должен быть небольшим, в пределах 0,125—0,200 мм.

Для быстрого охлаждения при перегреве цилиндра устраивают водяное или воздушное охлаждение каждой зоны в отдельности. Водяное охлаждение, как более эффективное, предпочтительно. На рис. 3 показана схема шнек-машины.

Температурный режим работы шнек-машины следующий: шнек имеет температуру 40—50°; по мере продвижения от загрузочного отверстия к головке масса должна постепенно нагреваться до 140° в загрузочной части цилиндра и в конце цилиндра у головки достигать 120—140°. Рабочая температура самой головки цилиндра должна быть в пределах 120—150°.

Схема шнек-машины

Рис. 3. Схема шнек-машины:
1—нагреватель; 2 — канал для водяного охлаждения; 3— загрузочный бункер; 4 — вал; 5 — шнек; 6 — экструзионная головка

Такое распределение температур обеспечивает правильный перепад вязкости и возможность создания нужного давления массы в головке. При повышении температуры в загрузочной части цилиндра выше предельной происходит плавление полиэтилена, что может препятствовать нормальному питанию машины. Если же температура в головке ниже 120°, то экструзия затрудняется, так как масса теряет пластичность и гомогенность.

На рис. 4 показана схема головки для экструзии труб. Формующая головка состоит из обогреваемого корпуса 6, мундштука 2 и дорна 1. Головка крепится к цилиндру шнек-машины переходной втулкой с нарезкой или на шарнире. Дорн ввинчивают в дорнодержатель, представляющий собой решетку с отверстиями, через которые полиэтилен продавливается из цилиндра к формующему зазору.

Формующий зазор устанавливают от решетки на расстоянии, обеспечивающем полное слияние продавленной через решетку массы. Это (расстояние не должно быть меньше двукратного диаметра решетки. Во избежание потери нужного давления необходимо следить, чтобы площадь поперечного сечения формующего зазора была несколько меньше площади поперечного сечения всех отверстий решетки. Длина формующего зазора обычно равна 15-кратной величине самого зазора.

Сжатый воздух подается в головку через специальный штуцер на корпусе и через имеющийся в решетке радиальный канал, соединенный с осевым каналом дорна.

Площадь поперечного сечения формующего зазора головки принимают на 10% больше поперечного сечения готового изделия, так как требуется некоторая вытяжка заготовки внутри насадки для создания минимального напряжения в размягченной заготовке.

Схема головки для экструзии труб

Рис. 4. Схема головки для экструзии труб:
1 — дорн; 2 — мундштук; 3 — стакан; 4 — решетка дорна; 5 —торпеда; 6 — корпус; 7 — решетка; 8 — втулка; 9 — сетка

Выдавленная через головку масса имеет цилиндрическую форму и поступает в металлическую калибровочную насадку, имеющую водяное охлаждение. Здесь полиэтиленовая труба несколько охлаждается, твердеет, калибруется и получает точный внешний диаметр, равный диаметру калибровочного цилиндра.

Длина насадки для калибровки труб небольшого диаметра обычно составляет 10-кратный диаметр трубы, но также зависит от толщины стенок трубы. При расчетах мощности экструзионной машины и всех ее параметров исходят из скорости получения труб не менее 30 м/час.

Схема действия калибровочной насадки показана на рис. 5. Сжатый воздух, поступающий через дорн головки под давлением 0,3—0,7 ат, раздувает трубу и плотно прижимает ее к внутренней поверхности насадки.

Для обеспечения герметичности внутри трубы при выходе из насадки ее перегибают или закрывают плотной пробкой. Запорные пробки применяют разных типов — подвижные или неподвижные. Для удержания неподвижной пробки на определенном расстоянии от головки в решетке дорна делают радиальный канал, по которому пропускают трос, крепящий пробку.

Для облегчения скольжения трубы в насадке в последнюю через специальный ниппель также подают сжатый воздух под небольшим давлением (0,05—0,1 ат), выполняющий роль смазки и охлаждающий наружную поверхность трубы, благодаря чему уменьшается трение ее о внутреннюю поверхность насадки.

Схема работы калибровочной насадки

Рис. 5. Схема работы калибровочной насадки:
1 — экструзионная головка; 2 — канал для подачи воздуха; 3 — пробка; 4 — штуцер для подачи холодной воды; 5 — труба для стока воды

Поскольку выходящая из калибровочной насадки труба имеет весьма высокую температуру, достаточно пластична и легко деформируется, ее интенсивно, но равномерно охлаждают в специальной холодильной ванне.

Обычно их охлаждают в ваннах, заполненных холодной циркулирующей водой, обеспечивающей необходимую температуру ванны. Такие ванны разделены на секции, в которых температура воды постепенно понижается в направлении, обратном движению трубы. При этом в первой секции вода за счет отдачи тепла охлаждаемой трубы нагревается до допустимого предела (50°).

Такое распределение температур позволяет постепенно и равномерно охладить трубу, выходящую из насадки, и резко снизить внутренние напряжения, возникающие в полиэтилене при быстром и неравномерном охлаждении.

Применяют также оросительные ванны, в которых трубу интенсивно орошают холодной водой из перфорированных продольно расположенных водопроводных труб или из специальных оросительных форсунок.

После охлаждения они приобретают достаточную твердость, гарантирующую от деформации, и полную усадку, которая может достигать 15% от первоначального объема при температуре до 120°. Это свойство полиэтилена необходимо учитывать при расчетах параметров всех деталей экструзионной машины.

Непосредственно из ванны трубу для удаления влаги с поверхности пропускают через кольцо, обтянутое фетром, оттуда она поступает в устройство 4 (рис. 1), представляющее собой несколько транспортерных гусениц с резиновыми накладками, или несколько рядов покрытых резиной роликов, между которыми зажимается транспортируемое изделие.

Тянущее устройство обеспечивает непрерывный и равномерный отвод готовой трубы с тяговым усилием для изделий диаметром 40—80 мм не менее 75 кг. Следует иметь в виду, что рывки и пульсация приводят к браку (неоднородность размеров, образование гофра внутри труб и пр.).

Подвижность роликов и транспортерных гусениц должна гарантировать возможность отвода труб разного диаметра. Ведущими являются обычно нижние ролики (или гусеницы), а верхние ролики прижимают изделие с помощью винтовой подачи.

В зависимости от назначения, диаметра и длины трубы режут на куски или наматывают в бухты.

Разрезку производят на специальном поперечно-резательном станке 5 постоянного действия. Во время резания труба непрерывно движется, причем режущая головка перемещается вместе с ней, зажатой в колодки. Отрезанная труба, нажимая на концевой включатель, приводит в действие сбрасывающее устройство. Поскольку скорость экструзии очень невелика, резку можно обеспечить одним резцом. В последних, более совершенных конструкциях резательного станка, режущая головка проходит вместе с трубой небольшое расстояние, необходимое для разрезки, а затем возвращается в исходное положение, пропуская её между разжатыми колодками. При достижении трубой заданной длины колодки вновь сжимаются, и процесс резки повторяется.

Прогрессивным методом съема полиэтиленовых труб является намотка их в бухты. Намоточное устройство несложно и осуществляется барабаном, имеющим коническую поверхность и съемную внешнюю щеку, что в значительной мере облегчает процесс съемки намотанной бухты.

Для намотки изделий большого диаметра служат намоточные устройства с регулируемым диаметром бухты (рис. 6). Это регулирование производится радиальным перемещением опорных кронштейнов.

Необходимо помнить, что минимальный диаметр бухты должен быть не менее 60-кратного размера внутреннего диаметра намотанной трубы, иначе резкий изгиб при длительном хранении бухты становится необратимым.

Полиэтиленовые трубы хранят в закрытых складских помещениях, которые, учитывая стойкость полиэтилена к отрицательным температурам, можно не отапливать в зимний период. При укладке не следует подвергать трубы большой нагрузке, особенно при длительном хранении. Трубы из чистого полиэтилена, без защитной окраски сажей необходимо защищать от солнечного света.

Намоточное устройство для труб с регулируемым диаметром бухты

Рис. 6. Намоточное устройство для труб с регулируемым диаметром бухты:
1 — привод; 2 — вал намотки; 3 — раздвижной кронштейн для намотки

0 Комментарии к "Полиэтиленовые трубы ПВХ"

Написать комментарий

Ваше имя:
 
Ваш комментарий:
Примечание: HTML не переводится!