Pompy stopionego tworzywa lub gumy przeznaczone dla linii do wytłaczania

Pompy zębate stopu służą do transportu uplastycznionych polimerów, wytwarzania ciśnienia przed głowicą oraz ograniczania wahań strumienia materiału. SiTech3D dobiera pompy do istniejących i nowych linii wytłaczania, uwzględniając materiał, wydajność, warunki ciśnieniowe, napęd i sposób sterowania.

W przemyśle pompa pomaga utrzymać powtarzalne warunki zasilania głowicy, co ma znaczenie dla jakości folii, płyt, profili, rur i filamentu. W laboratoriach i pracach R&D małe pompy pozwalają projektować układy o niewielkim strumieniu stopu i kontrolować przebieg prób technologicznych. SiTech3D może połączyć pompę zębatą stopu z wytłaczarką, pomiarami ciśnienia i temperatury oraz automatyką procesu. Zakres integracji dobieramy do stanowiska.

Pompy zębate stopu do przemysłowego wytłaczania tworzyw

Pompa stopu jest szczególnie użyteczna tam, gdzie o jakości wyrobu decyduje powtarzalne zasilanie głowicy. Dotyczy to między innymi wytłaczania folii, płyt, rur, profili i filamentu, a także linii z filtracją stopu lub głowicą stawiającą znaczne opory przepływu. W odpowiednio zaprojektowanym układzie pompa zmniejsza zależność strumienia podawanego do głowicy od krótkotrwałych zakłóceń pracy wytłaczarki. Dostępne wykonania przedstawia karta techniczna pomp zębatych stopu.

Ślimak wytłaczarki odpowiada za podawanie, uplastycznianie i przygotowanie materiału, a pompa zębata przejmuje znaczną część zadania wytwarzania ciśnienia w dalszej części linii. Pozwala to dobrać obroty ślimaka przede wszystkim do warunków uplastyczniania i homogenizacji, a wydatek pompy do potrzeb głowicy. Osiągnięte korzyści zależą od właściwości stopu, ciśnienia na wlocie do pompy, oporów przepływu i sposobu regulacji napędów.

Kiedy warto zastosować pompę stopu?

• Produkcja wyrobów o wymaganych tolerancjach: gdy wahania przepływu przekładają się na zmiany grubości folii, przekroju profilu lub średnicy żyłki.
• Wysokie opory głowicy lub układu filtracji: gdy wskazane jest rozdzielenie uplastyczniania materiału od zasadniczego wytwarzania ciśnienia potrzebnego za pompą.
• Modernizacja istniejącej wytłaczarki: gdy zależy nam na poprawie powtarzalności procesu bez wymiany całego układu uplastyczniającego, po zweryfikowaniu możliwości zasilania pompy.
• Przetwórstwo materiałów wrażliwych: gdy potrzebne jest świadome ograniczanie obciążenia cieplnego i czasu przebywania stopu w poszczególnych elementach linii.

Przy właściwej konfiguracji pompa może poprawić warunki pracy wytłaczarki, ograniczyć odrzuty wymiarowe lub umożliwić zwiększenie wydajności konkretnej linii. Każdy z tych rezultatów wymaga jednak doboru do materiału i potwierdzenia w warunkach procesu; sama instalacja pompy nie zastępuje prawidłowego uplastycznienia ani homogenizacji.

Przepływ stopu, ciśnienie i sterowanie – trzy różne zagadnienia

Pompa zębata jest urządzeniem wyporowym. Jej wydatek teoretyczny wynika z objętości geometrycznej transportowanej na jeden obrót i prędkości obrotowej. Wydatek rzeczywisty zależy także od przecieków wewnętrznych, lepkości i temperatury materiału oraz różnicy ciśnień między wylotem a wlotem. Dlatego nastawa obrotów nie jest jeszcze pomiarem rzeczywistej wydajności.

W układzie wytłaczarka–pompa–głowica trzeba kontrolować co najmniej dwie strefy ciśnienia. Ciśnienie przed pompą informuje o warunkach jej zasilania i może służyć do regulacji prędkości ślimaka. Ciśnienie za pompą wynika z przepływu i oporów dalszej części linii; jest ważnym sygnałem nadzoru, regulacji i zabezpieczeń. Prędkość pompy może wyznaczać zadany strumień objętościowy albo być elementem właściwie zaprojektowanej pętli regulacji ciśnienia, zależnie od zadania technologicznego.

Projekt sterowania obejmuje również kolejność nagrzewania i uruchamiania napędów, ograniczenia ciśnienia, kontrolę temperatury oraz reakcję na niedostateczne zasilanie pompy. Przy konfiguracji z filtrem stopu, zmieniaczem sit lub kilkoma głowicami uwzględnia się także lokalizację poszczególnych elementów i wymagane punkty pomiaru. Takie podejście pozwala wykorzystać pompę jako część regulowanego procesu, a nie wyłącznie dodatkowy zespół mechaniczny.

Małe pompy zębate stopu do laboratoriów i prac badawczo-rozwojowych

W laboratorium celem jest często uzyskanie stabilnych warunków przy niewielkim zużyciu materiału. Mała pompa zębata może współpracować z miniaturową wytłaczarką, małą głowicą, stanowiskiem do badań przetwarzalności lub linią do wytłaczania próbek i filamentu. Ułatwia to porównywanie prób prowadzonych przy określonym strumieniu stopu, temperaturze i ciśnieniu.

Co daje pompa w badaniach materiałów i rozwoju procesu?

Rozdzielenie nastawy prędkości ślimaka od nastawy prędkości pompy pozwala badać wpływ wybranych warunków przetwarzania na wynik eksperymentu. Można na przykład porównywać zachowanie formulacji przy zbliżonym wydatku objętościowym, a następnie analizować temperaturę stopu, ciśnienie, warunki przepływu przez głowicę i właściwości otrzymanego wyrobu. Wymaga to odpowiednio dobranych czujników i rejestracji danych oraz zachowania prawidłowego zasilania pompy.

Przy małych wydajnościach duże znaczenie mają objętość stopu pozostającego w pompie i adapterach, możliwość opróżnienia układu oraz czas przebywania materiału w podwyższonej temperaturze. Parametry te wpływają na koszt prób, szybkość zmiany formulacji i ryzyko degradacji materiałów wrażliwych na temperaturę lub ścinanie. Dlatego małą pompę dobieramy nie tylko według objętości na obrót, ale też pod kątem geometrii przepływu, minimalnych użytecznych obrotów i charakterystyki materiału.

Jak oszacować wydatek małej pompy?

Do pierwszego oszacowania wystarczą objętość geometryczna na obrót i prędkość wału. Przykładowo pompa o objętości geometrycznej 1 cm³/obr. przy 30 obr./min ma wydatek teoretyczny 1,8 l/h. To przykład obliczeniowy, a nie deklaracja osiągów konkretnego modelu. Wydatek rzeczywisty ustala się z uwzględnieniem przecieków, właściwości stopu i warunków ciśnieniowych. Do przeliczenia na kg/h potrzebna jest również gęstość stopu w temperaturze procesu.

Małoobjętościowe pompy zębate mogą stanowić element stanowisk laboratoryjnych. Dobór konkretnej wielkości, napędu i zakresu obrotów wymaga potwierdzenia dostępnego wykonania oraz warunków jego pracy. Rozwijana oferta małych pomp pozwoli przedstawić te konfiguracje osobno od urządzeń do produkcji ciągłej.

Dobór pompy zębatej do ekstrudera – jakie dane są potrzebne?

Pompa stopu powinna być dobierana do całego układu, a nie wyłącznie do średnicy ślimaka. Przed wyborem modelu ustalamy:

• Materiał: rodzaj polimeru i formulację, obecność napełniaczy, wymagania dotyczące czystości oraz wrażliwość na temperaturę i czas przebywania.
• Wydatek: oczekiwany zakres kg/h lub l/h, warunki pracy ciągłej i wymagany zakres regulacji.
• Temperaturę i lepkość stopu: dane materiałowe w przewidywanych warunkach przetwarzania, a w razie potrzeby wyniki pomiarów reologicznych.
• Ciśnienia: dostępne ciśnienie przed pompą, wymagane ciśnienie za nią oraz dopuszczalne wartości dla głowicy i pozostałych elementów linii.
• Warunki zabudowy: miejsce montażu, adaptery, sposób ogrzewania, rodzaj uszczelnienia, filtrację i możliwości czyszczenia.
• Automatykę: sposób zadawania wydajności, wymagane pomiary, zabezpieczenia, komunikację z PLC i zakres rejestracji parametrów procesu.

Na tej podstawie można określić odpowiednią wielkość geometryczną pompy, zakres obrotów, moment i moc napędu, wykonanie materiałowe oraz koncepcję sterowania. Dla materiałów z napełniaczami ściernymi szczególnej uwagi wymagają elementy robocze i łożyska pompy.

Termoplasty, elastomery i mieszanki kauczukowe

Wykonania pomp dobiera się również do rodzaju medium. Oferta obejmuje serie przeznaczone do stopionych termoplastów, w tym różne konstrukcje do transportu i zwiększania ciśnienia polimeru. W przypadku mieszanek kauczukowych przed wulkanizacją konieczne są odrębne rozwiązania konstrukcyjne i warunki pracy; do takich zastosowań przeznaczona jest między innymi seria ZB-R. Dla elastomerów termoplastycznych dobór zależy od ich zachowania w temperaturze przetwarzania oraz wymaganej konfiguracji pompy.

Pompa stopu jako element kompletnego rozwiązania SiTech3D

SiTech3D może dobrać pompę zębatą jako samodzielne urządzenie lub uwzględnić ją w projekcie nowej bądź modernizowanej linii. Zakres integracji może obejmować napęd, przekładnię, adaptery, ogrzewanie, pomiary ciśnienia i temperatury, sterowanie napędami oraz współpracę z PLC wytłaczarki. Przy stanowiskach badawczych można przewidzieć również rejestrację parametrów procesu i powiązanie ich z kolejnymi próbami materiałowymi.

Wybrane wykonania ZB-B, ZB-C, ZB-D, ZB-E i ZB-H przedstawiono w karcie pomp stopionego polimeru. Szersze omówienie zasady działania znajduje się w artykule Pompy stopionych polimerów w Bazie Wiedzy SiTech3D. Dane katalogowe i dostępność konkretnej konfiguracji potwierdzamy podczas doboru.

Zapytaj o dobór pompy do swojej wytłaczarki

Do wstępnego doboru wystarczy informacja o przetwarzanym materiale, oczekiwanej wydajności, temperaturze pracy, przewidywanym ciśnieniu i rodzaju głowicy. Jeśli pompa ma pracować w istniejącej linii, pomocne będą również model wytłaczarki, schemat zabudowy i opis obecnego problemu technologicznego. Na tej podstawie można rozpocząć dobór pompy, napędu i zakresu integracji sterowania.

Prześlij parametry procesu i zapytaj SiTech3D o dobór pompy stopu oraz jej integrację z linią.