Оборудование заводов по переработке пластмасс

Смесительные вальцы

Вальцы — самый простой смеситель для высоковязких материа­лов; они были впервые применены для приготовления резино­вых смесей Эдвином Шаффе в 1835 г. На вальцах перемешива­ние материала осуществляется в зазоре между двумя парал­лельно расположенными, вращающимися навстречу друг другу. полыми цилиндрами (валками). Вальцы подразделяют по диа­метру валков на лабораторные — с диаметром валков меньше.225 мм (частным случаем их являются микровальцы с диамет­ром валков 40—80 мм) и производственные — с. диаметром вал­ков от 300 до 800 мм. Основные размеры вальцов, выпускаемых в СССР, унифицированы в соответствии с рекомендациями СЭВ (табл. 4.2).

Принципиальная схема обычных двухвалковых вальцов пред­ставлена на рис. 4.11. На фундаментной плите 4 установлены

* Имеется привод постоянного тока на каждом валке. Примечание. Поверхность валков — гладкая.

Две станины 2, в проемах которых в подшипниках 5 и 7 укреп­лены валки 1. |На конце заднего валка консольно закреплена приводная шестерня 6. Подлежащие смешению компоненты — полимер, пластификаторы, измельченные твердые ингредиенты (тальк, технический углерод, мел, асбест и др.) —загружаются в зазор, в котором за счет интенсивной деформации сдвига, со­провождающейся сильными тепловыделениями, происходит сме­шение. Валки 1 обычно изготавливают из кокильного чугуна. Ра­бочая поверхность отбеливается на глубину 15—18 мм; при этом твердость поверхности по Бринеллю должна составлять НВ = 300—450. Наружная поверхность валков шлифуется до класса чистоты 7—9. На поверхности валков дробильных валь­цов под углом 7—11° фрезеруются рифления глубиной 4,5— 6 мм и шириной 4,5—15 мм; края валков оставляют гладкими.

Валки вальцов делают полыми. В них подается горячий теп­лоноситель, в качестве которого может использоваться нар, на­гретое масло, перегретая вода. Валки вальцов, предназначенных для переработки термочувствительных материалов, снабжают системой интенсивного теплообмена — сверленые или фрезеро­ванные каналы, расположенные непосредственно у поверхности валка, в которых с большой скоростью циркулирует охлаждаю­щая жидкость. Валки лабораторных вальцов обычно снабжают системой электрообогрева. В зависимости от назначения валь­цов скорость валков может быть одинаковой или разной. В по­следнем случае скорость вращения заднего валка U2 выше, чем

Переднего Uі. Отношение окружных скоростей валков называет­ся фрикцией.

Для регулирования зазора между валками подшипники пе­реднего валка 5 могут перемещаться при помощи регулировоч­ных винтов 3 в проемах станины 2. От смещения вверх подшип­ники удерживаются траверсами 8, которые крепятся к станине болтами. Для правильной установки зазора регулирующие вин­ты снабжены указательными шкалами. На вальцах с большими диаметром и длиной валков привод регулировочных винтов осу­ществляется от специальных электродвигателей. На вальцах малого размера и вальцах старых конструкций вращение вин­тов производится вручную.

При вальцевании полимерного материала в зазоре между валками возникают распорные усилия, которые пропорциональ­ны эффективной вязкости вальцуемого материала и могут со­ставлять в расчете на 1 см длины валка от 3,5 до 11 кН. 'Для предотвращения поломки валков на концах регулирующих вин­тов установлены предохранительные шайбы, срезающиеся при перегрузке.

Валки вальцов обычно устанавливаются в подшипниках скольжения. Смазка подшипников циркуляционная (от специ­ального насоса или от лубрикатора). Для отвода тепла корпус подшипника на производственных вальцах снабжен охлаждае­мой водой рубашкой.

Для предотвращения попадания вальцуемого материала в

Рис. 4.13. Групповой при­вод вальцов:

1 — электродвигатель; 2 — редук­тор; 3— большая шестерня; 4—" малая шестерня; 5 — фрикцион­ные шестерни; 6 — валки-.

Подшипники на концах валков устанавливают профильные плас­тины 10 (называемые «ограничительными стрелками»), каждая из которых состоит из двух половин, укрепленных соответствен­но на подшипнике переднего и заднего валков. На одной из по­ловин стрелки установлена стальная планка, перекрывающая зазор, образующийся между стрелками при раздвигании валков (рис. 4.12).

В большинстве случаев привод осуществляется от электро­двигателя переменного тока. Привод может быть групповым и индивидуальным. Специфическая особенность работы привода вальцов состоит в широком диапазоне изменения потребляемой вальцами мощности. При групповом приводе несколько (обычно двое) вальцов приводятся от одного мощного синхронного элек­тродвигателя, соединенного с ведущим валом через редуктор (рис. 4.13). Групповой привод позволяет снизить установочную мощность и способствует увеличению cos іф агрегата. В случае индивидуального привода (рис. 4.14) используют электродвига­тель, опрокидывающий момент которого рассчитывается по мак-

Симальной нагрузке. Это требует примерно полуторакратного запаса по сравнению со средним значением мощности, потреб­ляемой в течение рабочего цикла. Завышение установочной мощ­ности приводит к уменьшению cos ф агрегата. Поэтому на круп­ных предприятиях индивидуальный привод почти не применя­ется.

Регулируемый привод обеспечивает возможность изменения «кружной скорости вращения валков (от 6,3 до 25 м/мин) и фрикции (от 1:1 до 1:4); он применяется только на лабора­торных вальцах.

Верхний предел окружной скорости вращения переднего валка обусловлен требованиями техники безопасности;, окруж­ная скорость переднего валка может составлять не более 38 м/мин, скорость заднего валка, как правило, выше.

Для мгновенной остановки вальцов в случае попадания в них одежды или руки рабочего служит устройство, называемое ава­рийным остановом (см. рис. 4.11), которое состоит из коромыс­ла, соединенного с аварийным выключателем, и троса или цепи 9, протянутого вдоль переднего и заднего валков на такой высоте, чтобы оператор, обслуживающий вальцы, мог привести его в действие с любого места. Время остановки вальцов при незагруженных валках не должно превышать 1,5—2,0 с. Валки загруженных вальцов останавливаются практически мгновенно. При индивидуальном приводе аварийный останов отключает двигатель привода и приводит в действие колодочный тормоз, установленный на валу двигателя. При групповом приводе ава­рийный останов отключает соединительную муфту. В этом слу­чае управление муфтой обычно осуществляется механически.

На вальцах старых конструкций оператор для улучшения од­нородности смешения вручную периодически подрезал слой ма­териала, обволакивающий передний валок, скручивал его в ру­лон и вновь направлял в зазор. Современные вальцы снабжены ножом для механического подрезания, укрепленном на суппорте, который совершает возвратно-поступательное перемещение по установленному вдоль валка ходовому винту. Иногда на вальцах предусматривают дополнительный привод для поперечного пе­ремещения ножа, который в этом случае совершает сложное дви­жение, имитирующее операции, производимые вальцовщиком: нож подводится к поверхности валка, выстаивает в течение не­которого времени и подрезает полосу массы; затем он продвига­ется вдоль валка и отходит от него (в этот момент срезанная масса вновь затягивается в зазор).

На некоторых моделях лабораторных вальцов, применяемых Для исследовательских целей, устанавливается специальная контрольно-измерительная аппаратура, предназначенная для замера параметров режима вальцевания. Замер распорных уси­лий производится посредством месдоз, устанавливаемых на кон­цах винтов, регулирующих зазор. Температура вальцуемого ма­териала замеряется встроенной в валок термопарой. Скорость

Рис. 4.15. Схема процесса вальцева­ния.

Вращения переднего и заднего валков определяется по пока­заниям тахометра (устанавли­вается только на вальцы с ре­гулируемой скоростью враще­ния валков).