CC BY
55Т. КЛОФТ, дипл. инженер, директор Petersenservice GmbH (Германия)
Оптимизация работы шнековых экструдеров в производстве керамических стеновых материалов
Особенности и настройки
Экструзия с последующим делением глиняного бруса на изделия является традиционным методом формования керамических стеновых материалов, который обеспечивает максимальные возможности в соотношении с производственными затратами.
В кирпичном производстве наиболее распространенной конструкцией является одношнековый экструдер, менее популярной - двухшнековый, редко встречается дисковый экструдер («европресс»). Для экструзии строительного кирпича, в том числе облицовочного, обычно используется одношнековый экструдер.
В универсальной конструкции экструдера сзади пресса располагается понижающий редуктор с ременным приводом или с электродвигателем. Менее распространенным вариантом является привод посредством гидромотора, преимущества которого особенно выявляются при высокой приводной мощности. Далее установлен привод подающих лопаток с раздаточной коробкой либо напрямую. В случае если подающие лопатки экстру-дера установлены как шлицевое соединение с валом, то ступень передаточной коробки необходима для обеспечения синхронного движения лопаток вместе со шнековым валом. Подающие лопатки служат для того, чтобы в области вакуумной камеры не происходило образования «мостиков» и, таким образом, был достигнут равномерный поток перерабатываемой массы. Также лопатки препятствуют скоплению материала на шнеке в направлении его вращения.
Подающие лопатки должны быть сконструированы таким образом, чтобы в этой области не происходило скопления материала, который затем будет высыхать под действием вакуума и возрастающей температуры. Поэтому целесообразно применять какой-либо механизм очистки, который будет возвращать прилипающий материал в поток массы.
При работе экструдера сам шнек разрыхляет накапливаемый и налипающий в области лопаток материал. Посередине приводного вала расположен шнек экструдера, соосно его внутренней обшивке - рубашке экструдера. Существует множество различных конфигураций экструдерного шнека и рубашки, которые, в конечном счете, влияют на требуемую производительность машины, форму конечного продукта и его качество. Целью является достижение максимально равномерного, с минимальной пульсацией выхода глиняного бруса из экструдера, который будет обладать низким уровнем внутренних напряжений и при постоянной скорости подвергаться дальнейшему резу.
Широкие возможности, существующие для достижения обозначенных целей, не исключает ошибок, которые могут отрицательно сказаться на качестве конечного продукта либо привести к повышенному расходу энергии.
Увеличение давления в шнековой зоне начинается сразу же после того, как материал выходит из области лопаток и попадает далее в закрытую область. Максимальное давление достигается в конце шнековой зоны. После этого происходит уменьшение давления за счет возникающего в прессующей головке и мундштуке трения.
Возможными проблемами при экструзии являются:
- образование «мостиков» в зоне вакуумной камеры;
- включения засохшего материала в брус;
- неравномерный выход бруса;
- разрыв потока бруса в зоне мундштука;
- высокая пульсация;
- образование текстуры.
Образование «мостиков» в зоне экструдера
Чтобы в вакуумной камере было обеспечено достаточное движение материала форма и расположение подающих лопаток должны способствовать такой подаче массы, при которой не возникнет прочных связей внутри материала обусловливающих образование «мостиков». Регулировка заполнения
вакуумной камеры значительно снижает этот риск позволяет обнаружить и остановить не только переполнение вакуумной камеры, но и ее недостаточное заполнение, и как следствие, вращение шнека без материала.
Включения засохшего материала в брус
Включения засохшего материала, так называемого «сушняка», в брус являются постоянной темой обсуждений и дискуссий в области экструзии. Причиной является периодичность очистки экструдера, двухвального смесителя, либо установленных ранее машин и узлов. Если «сушняк» наблюдается уже в области вакуумной камеры и шнека, то его можно устранить за счет гладкой рубашки и специальных расположенных на кромке шнеко-вой лопасти зубцов, которые не будут допускать скопления материала и, соответственно, его высыхания, а также будут минимизировать трение.
Неравномерный выход бруса / «разрыв» потока бруса
Неравномерный выход бруса можно обнаружить при его поперечном разрезе. В худшем случае это может привести к так называемому разрыву потока бруса, об этом сразу же свидетельствуют отверстия (дыры, полости) в выходящем брусе. Либо же неравномерный выход бруса наблюдается при обратном перетекании потока. Это явление вызывают причины разного рода. Например, это может быть следствием недостаточного увеличения и поддержания давления. Так называемое «самовращение» бруса в зоне прессующей головки (мундштука) может также вызвать неравномерный выход бруса из экструдера. Причину подобной проблемы можно выявить и впоследствии документально обосновать с помощью анализа экструдера. Соответствующая конфигурация шнека и рубашки, а также возможный монтаж дополнительных элементов в прессующей головке позволят устранить причины неравномерного выхода бруса либо же улучшить данный параметр. Настройка и правильный баланс работы шнека и мундштука, при которых за счет целенаправленного торможения будет возможна регулировка выхода бруса, приведут к улучшению работы экструтера. Однако последняя мера даст положительный результат только при условии стабильного функционирования самого шнека.
Высокая пульсация
Многие экструдеры показывают большие колебания скорости бруса за один оборот шнека. Впоследствии это ведет к повышенным напряжениям в поперечном сечении бруса, что в свою очередь может вызвать трещинооб-разование во время сушки, особенно при производстве поризованных блоков с тонкими перегородками. Причиной этого является недостаточное увеличение и поддержание давления, а также неравномерное распределение материала в зоне двух- и трехлопастного головного шнека. В этом случае, прежде чем предпринимать какие-либо изменения в конфигурации шнека и рубашки, следует провести анализ экструдера. Это позволит определить его фактическое состояние и впоследствии улучшить режим работы.
Образование текстуры
Текстуры - опасное явление при производстве керамического кирпича, вызываемое расслоением материала, которое может возникать вследствие разноплотности в потоке бруса, образования водных пленок либо слоев с очень высокой долей мелких не связанных друг с другом частиц. Текстуры представляют постоянную проблему при производстве, в особенности, полнотелого кирпича или изделий с небольшой пустотностью. Целью любого действия при решении данной проблемы является создание равномерных внутренних связей в массе.
Иногда этого можно достичь простым поворотом головного шнека. Положительный результат приносит, в частности, монтаж дополнительных элементов на головном шнеке либо на мундштуке. Термография позволяет
www.rifsm.ru научно-технический и производственный журнал fö
64 апрель 2010 *
обнаружить тенденцию образования таких текстур на всех экструдерах. На поризованных блоках с высокой пустотностью и тонкой решетчатой структурой можно также выявить образование текстур, несмотря на то, что в области кернов и кернодержателей они уже не так критичны.
Устранение неполадок - анализ машины
Устранение неполадок возможно только после выявления вызвавших их причин.
ООО «Петерсен Самара» предлагает на российском рынке разработанную немецкой компанией Rehart GmbH методику анализа экструдеров. Данный метод был разработан около 15 лет назад и все время совершенствовался для обеспечения качественного и тщательного анализа работы экструдеров и формовочных установок. При данном методе анализа сначала проводится замер различных производственных параметров непосредственно на экструдере: давление прессования, температура в области прессующей головки, скорость бруса, число оборотов шнека и потребляемая мощность. Обозначенные параметры сразу отражаются на компьютере.
Затем регистрируются показания вакуума. Дополнительно регистрируется тепловыделение на прессовом цилиндре, так как оно позволяет выявить возможные ошибки, вызываемые различной степенью трения на корпусе машины. Важным является учет общих производственных условий. Такой анализ не ограничивается исследованием только экструдера. При общем анализе обязательно рассматриваются установленные ранее машины и узлы, а также учитываются параметры продукта производства.
Только после этого происходит непосредственная работа - оценка и систематизация полученных данных. Для этого анализируются и оцениваются все зафиксированные характеристики как в макро-, так и в микродиапазоне времени, то есть происходит фиксирование данных как за период 15-20 мин, так за несколько секунд. В окончательной оценке отдельные данные соотносятся друг с другом. Зачастую это позволяет установить и подтвердить неполадки и ошибки документально.
В заключительных рекомендациях характеризуется состояние машины, и предлагаются конкретные варианты устранения неполадок в ее работе. К части заключительных рекомендаций относится и обозначение тех показателей, которые будут достигнуты после проведения оптимизации машины. Обязательная документация, которая сопровождает проведение анализов такого рода, всегда позволит сравнить показатели машины до и после ее оптимизации.
Настройки и эксплуатация
Во время проведения анализа машины проводится замер многих параметров. Иногда уже на стадии проведения замеров становится возможным предпринять простейшие меры по усовершенствованию отдельных операций в ходе работы экструдера. На этом этапе зачастую предлагают снизить число оборотов шнека с целью увеличения степени заполнения машины в шнековой зоне. Но операторы экструдера, как правило, опасаются такого шага, так как он означает полное заполнение вакуумной камеры, и в худшем случае это может привести к большим трудозатратам.
Для предотвращения полного заполнения вакуумной камеры необходима система, которая обеспечила бы надежный контроль установленной ранее машины: двухвального смесителя либо форпресса. Стандартным решением здесь являются предельные выключатели, например, датчики уровня с поворотной лопастью (лопастной датчик уровня), либо емкостные датчики, которые служат для отключения предшествующей машины. Но такое действие всегда приводит к пульсации скорости бруса, а на старых машинах это нередко приводит к износу муфты (иногда до 15-20 включений за один час).
Разработка компании Petersen Service - уровнемер Leveltronic - направлена на решение именно данной проблемы. Радиолокационный измерительный прибор позволяет с сантиметровой точностью осуществлять бесконтактный замер уровня заполнения вакуумной камеры. Полученные значения можно отразить в виде индикации, а также ввести в систему автоматического регулирования, что позволит изменять скорость установленной ранее машины и, соответственно, регулировать степень заполнения вакуумной камеры. Благодаря тому, что это бесконтактный метод замеров, при его использовании никогда не произойдет налипания материала, как это может случиться, например, на лопастном датчике уровня.
Специалисты ООО «Петерсен Самара» всегда готовы придти на помощь вашему прессу.
PETERSEN
SERVICE GMBH
rai
Системные технические решения для керамической промышленности
One-stop for machines and accessories: from raw material processing to moulding.
Besl possible machine for the homogenisalion arid blending in scrap materials and addi lives, including steam input Available In different sizes.
ПОЛНЫЙ КОМПЛЕКТ ПРОГРАММЫ
THE FULL RANGE
Компания «Petersen Service GmbH* - партнер группы <cREHART». Сокращайте расходы и повышайте производительность внедрением нашего оборудования! Мы охотно поможем в достижении этих целей!
Petersen Service GmbH - a partner of R EH ART-GROUP. Reduce expenditure, increase performance - with our equipment. We would be pleased to demonstrate how.
PETERSEN Service GmbH Kreuztaler Straße 7 D- 57250 Netphen (Oreis-Tiefenbach) Телефон +49 (0) 271 77235-0 Телефакс +49 (0) 271 77235-50 E-Mail mail@petersenservke.de
ООО «Петерсен Самара» ул. Заводское шоссе 25/2 443022 г. Самара, Россия
Телефон (846} 261 78 99 Телефакс (846) 261 28 53 E-Mail: pt-sam54@mail,ru
www.petersenservice.dewww.rehartgroup.de
Реклама
■f: ■ научно-технический и производственный журнал www.rifsm.ru
iU!' ® апрель 2010 as
