Walcarka laboratoryjna LM-200/400

Uniwersalna walcarka laboratoryjno-technologiczna

LM-200/400 została zaprojektowana do mieszania, walcowania, homogenizacji i przygotowania próbek z polimerów, mieszanek gumowych, elastomerów oraz materiałów kompozytowych. Walce o średnicy 200 mm i szerokości roboczej 400 mm zapewniają większą skalę procesu niż kompaktowe stanowiska laboratoryjne, przy zachowaniu rozbudowanych pomiarów i precyzyjnej kontroli parametrów pracy.

W zależności od wersji maksymalny moment wynosi od 2 × 1500 Nm do 2 × 2700 Nm. Maksymalna siła dynamiczna pomiędzy walcami wynosi 149 kN, a statyczna 500 kN. Parametry te umożliwiają prowadzenie wymagających prób z gumą, elastomerami, tworzywami termoplastycznymi oraz materiałami wysoko napełnionymi.

Sztywna konstrukcja z wahliwym łożyskowaniem walców

Korpus nośny LM-200/400 wykonano z masywnych, precyzyjnie frezowanych elementów z litej stali. Sztywna konstrukcja zapewnia stabilne podparcie zespołów łożyskowych, mechanizmów regulacji szczeliny oraz układów pomiarowych.

Walce są osadzone w łożyskach wahliwych, które umożliwiają kompensację zmian kątowego ustawienia zespołów łożyskowych powstających pod obciążeniem. Dzięki temu układ roboczy może prawidłowo przenosić również niesymetryczne obciążenia lewej i prawej strony bez nadmiernego przesztywnienia konstrukcji.

Ma to szczególne znaczenie podczas wprowadzania zimnej, twardej lub wysoko napełnionej mieszanki, gdy napór materiału może początkowo koncentrować się po jednej stronie walców. Niezależny pomiar siły po lewej i prawej stronie pozwala równocześnie obserwować rzeczywisty rozkład obciążenia procesu.

Aktywna kontrola geometrii szczeliny

Szczelina pomiędzy walcami jest regulowana elektrycznie za pomocą dwóch niezależnych mechanizmów nastawczych, po jednym dla lewej i prawej strony. Każda strona ma własny napęd oraz niezależny pomiar położenia.

Zakres szczeliny roboczej wynosi 0,2-10 mm. Położenie walców jest mierzone niezależnie po obu stronach z rozdzielczością 0,01 mm, a zmiana szczeliny może być wykonywana również podczas pracy maszyny.

Sterowanie wykorzystuje informacje o położeniu lewej i prawej strony do aktywnej korekcji równoległości walców. Układ kompensuje również zmianę geometrii wynikającą z rozszerzalności cieplnej, co ma szczególne znaczenie przy małych szczelinach, wysokich obciążeniach i zmianach temperatury procesu.

Dwustronny pomiar siły i pomiar momentu każdego walca

Siła działająca pomiędzy walcami jest mierzona niezależnie po lewej i prawej stronie na zespołach łożyskowych. Pozwala to obserwować zarówno całkowite obciążenie układu, jak i jego asymetrię wzdłuż szerokości roboczej.

Każdy walec ma niezależny pomiar prędkości i momentu obrotowego. Jednoczesna obserwacja siły, momentu, szczeliny, prędkości oraz temperatury umożliwia analizowanie zmian zachodzących w materiale podczas kolejnych etapów procesu.

Pomiar siły na zespołach łożyskowych nie jest bezpośrednim pomiarem lokalnego ciśnienia w szczelinie. Jest natomiast wartościowym parametrem opisującym rzeczywiste obciążenie walców i jego rozkład pomiędzy lewą i prawą stroną maszyny.

Do 2700 Nm momentu na każdy walec

Każdy walec LM-200/400 jest napędzany niezależnie. Prędkość obrotowa może być regulowana w zakresie 0,5-27 obr/min, co odpowiada prędkości powierzchniowej około 0,3-17 m/min.

Silniki wykorzystują obce chłodzenie niezależne od prędkości obrotowej. Rozwiązanie pozwala zachować skuteczne chłodzenie również podczas długotrwałej pracy z wysokim momentem przy bardzo małych prędkościach.

Dostępne są trzy warianty napędu: 2 × 1500 Nm, 2 × 2000 Nm oraz 2 × 2700 Nm. Pozwala to dobrać konfigurację do rodzaju materiału, wymaganej intensywności procesu oraz przewidywanego obciążenia mechanicznego.

Niezależna regulacja friction ratio

Niezależne sterowanie napędami umożliwia swobodne kształtowanie stosunku prędkości powierzchniowych obu walców, określanego jako friction ratio. Parametr ten wpływa na warunki ścinania, deformację materiału, zachowanie rolling banku oraz sposób prowadzenia pasma na powierzchni walca.

Prędkości obu walców mogą być zmieniane również podczas pracy, dzięki czemu wpływ friction ratio na zachowanie mieszanki może być analizowany bez przerywania procesu.

Zależności pomiędzy temperaturą, szczeliną, rolling bankiem i friction ratio opisano szerzej w artykule Stan mieszania gumy w walcarce dwuwalcowej.

Wodne lub olejowe termostatowanie walców

LM-200/400 może być wyposażona w wodny albo olejowy układ grzewczo-chłodzący. Wariant dobierany jest do rodzaju materiału, zakresu temperatury oraz charakterystyki cieplnej procesu.

Układ wodny umożliwia pracę w zakresie 20-140°C. Wariant olejowy rozszerza zakres temperatury do 20-300°C.

Temperatura walców jest monitorowana w sześciu punktach pomiarowych. Cyfrowa regulacja PID umożliwia sterowanie temperaturą podczas procesu, a aktywne chłodzenie pozwala odbierać ciepło generowane podczas walcowania.

Do czterech dodatkowych czujników procesu

LM-200/400 może zostać wyposażona w maksymalnie cztery dodatkowe czujniki bezkontaktowe. Poszczególne punkty pomiarowe mogą być skonfigurowane jako czujniki temperatury IR, czujniki odległości albo jako kombinacja obu typów, zależnie od wymagań aplikacji.

Czujniki IR umożliwiają pomiar temperatury materiału niezależnie od pomiaru temperatury walców. Zastosowanie kilku punktów pozwala obserwować różnice temperatury mieszanki w różnych obszarach szerokości roboczej.

Czujniki odległości mogą być wykorzystane do pomiaru wysokości rolling banku przed szczeliną. Konfiguracja wielopunktowa umożliwia także analizę jego profilu wzdłuż szerokości walców, w tym zmian wysokości oraz asymetrii rozkładu materiału.

Programowalny stock blender z pomiarem momentu

LM-200/400 może zostać opcjonalnie wyposażona w programowalny stock blender. Napędzana rolka dociskowa przemieszcza się ruchem posuwisto-zwrotnym wzdłuż walca, odrywa pasmo materiału od jego powierzchni, zawija je i ponownie kieruje do obszaru roboczego.

Z poziomu sterowania można programować zakres przemieszczania rolki, jej prędkość obrotową, czas pracy oraz liczbę cykli. Parametry stock blendera mogą być zapisane jako element receptury procesu, co umożliwia odtwarzanie tego samego sposobu prowadzenia materiału podczas kolejnych prób.

Programowany zakres ruchu pozwala prowadzić materiał na całej szerokości roboczej albo ograniczyć działanie rolki do wybranego obszaru walca. Sterowanie prędkością, czasem i liczbą cykli umożliwia kontrolowanie intensywności mieszania poprzecznego.

Napęd rolki jest wyposażony w pomiar momentu obrotowego. Rejestrowany moment dostarcza informacji o oporze występującym podczas odrywania, zawijania i prowadzenia materiału oraz może być wykorzystywany do ilościowej analizy jego przylegania do powierzchni walca.

Wieloparametrowa analiza procesu

LM-200/400 może jednocześnie rejestrować moment obu walców, siłę po lewej i prawej stronie, położenie obu stron szczeliny, prędkości walców oraz temperaturę.

Po zastosowaniu dodatkowych czujników i stock blendera zakres obserwacji może zostać rozszerzony o temperaturę materiału IR, wysokość i profil rolling banku oraz moment rolki mieszającej związany z oporem odrywania i przylegania materiału.

Połączenie tych wielkości umożliwia porównywanie receptur i etapów procesu na podstawie danych oraz ogranicza zależność wyników od subiektywnej oceny operatora.

Sterowanie czasu rzeczywistego i integracja przemysłowa

Sterowanie LM-200/400 opiera się na PLC czasu rzeczywistego i rozproszonej architekturze automatyki. Panel dotykowy 12 cali umożliwia nastawę parametrów procesu oraz zapis i odtwarzanie receptur.

POWERLINK, Ethernet oraz OPC UA stanowią standardową warstwę komunikacyjną urządzenia. OPC UA umożliwia wymianę danych z systemami nadrzędnymi oraz integrację walcarki z infrastrukturą laboratoryjną i przemysłową.

Możliwa jest integracja z systemami MES i LIMS. Opcjonalnie stanowisko może zostać rozszerzone o Wi-Fi, tablet, zdalny nadzór, diagnostykę serwisową oraz serwer WWW.

Bezpieczeństwo i niezależne sposoby awaryjnego uwolnienia

LM-200/400 jest wyposażona w system bezpieczeństwa zgodny z EN 1417. Przy dostępnym zasilaniu sieciowym realizowane są aktywne funkcje bezpieczeństwa obejmujące zatrzymanie, automatyczne rozsunięcie oraz kontrolowany rewers walców.

Kąt zatrzymania walców po zadziałaniu odpowiedniego urządzenia ochronnego wynosi poniżej 45°. Funkcja awaryjnego rozsunięcia zwiększa szczelinę pomiędzy walcami do 50 mm w czasie poniżej 5 s.

Maszyna wykorzystuje dwa odrębne tory zasilania rezerwowego. Pierwszy zapewnia niezależne zasilanie automatyki 24 V DC, a drugi dostarcza energię potrzebną do wykonania awaryjnego rozsunięcia po zaniku zasilania podstawowego.

Niezależnie od układów elektrycznych każda strona walców może być rozsuwana mechanicznie za pomocą standardowego klucza nasadowego. Lewa i prawa strona mogą być przemieszczane niezależnie, dzięki czemu możliwe jest zwiększenie szczeliny po stronie wymagającej awaryjnego uwolnienia również bez zasilania elektrycznego.

Kiedy wybrać LM-200/400?

LM-200/400 jest przeznaczona dla laboratoriów, centrów R&D i działów technologicznych, które potrzebują większej obciążalności i skali procesu niż zapewniają najmniejsze walcarki laboratoryjne, ale nie wymagają jeszcze gabarytów i momentu LM-250/500.

Model dobrze odpowiada badaniom mieszanek gumowych i elastomerowych, polimerów, materiałów wysoko napełnionych oraz pracom wymagającym precyzyjnej kontroli szczeliny, temperatury, momentu i obciążenia walców.

Dla bardziej kompaktowych badań dostępna jest LM-150/320. Do badań scale-up i procesów wymagających największego momentu dostępna jest LM-250/500.

Całą rodzinę przedstawiono na stronach walcarek do polimerów i gumy oraz walcarek do gumy.

Dobór konfiguracji LM-200/400

Konfiguracja walcarki może zostać dopasowana do rodzaju materiału, wymaganego momentu, zakresu temperatury, sposobu prowadzenia mieszanki, wyposażenia pomiarowego oraz wymaganej integracji z infrastrukturą użytkownika.

Jeżeli LM-200/400 ma realizować określoną procedurę badawczą lub pracować z materiałami o wysokim oporze deformacji, skonsultuj konfigurację LM-200/400 z SiTech3D.