Walcarki do polimerów i gumy

Walcarki laboratoryjne do polimerów i gumy LM- 150/320, LM- 200/400, LM- 250/500.

Walcarka dwuwalcowa zwana też młynem walcowym jest urządzeniem do mieszania wsadowego mieszanek gumy, kauczuku naturalnego lub polimerów. Zasadnicza konstrukcja składa się z dwóch poziomych walców, zwykle jednakowej wielkości, ułożonych obok siebie i obracających się ku sobie z różnymi prędkościami. Stosunek prędkości obwodowych walców, znany jako współczynnik tarcia (frykcja), waha się od 1 do 2,5 ale zwykle wynosi około 1,2. Wyższy współczynnik tarcia prowadzi do wyższego wytwarzania ciepła w obrabianym materiale. Tarcie, prędkość i rozmiary walców wpływają na ogrzewanie i chłodzenie masy materiału i intensywność jej obróbki. W zależności od właściwości materiału procesowego i jego pożądanej temperatury, walce można wewnętrznie chłodzić lub podgrzewać za pomocą grzałek elektrycznych, cyrkulującej wody lub odpowiedniego oleju grzewczego.

Operacja mieszania (walcowania) polega na podaniu materiału pomiędzy walce w postaci grudek, peletek, granulek, kawałków lub proszku. W wyniku obrotu walców, przylegania i tarcia materiał zostaje porwany w szczelinę pomiędzy walcami, a po rozwalcowaniu przykleja się do jednego z walców, w zależności od ich różnicy temperatur i prędkości. Kolejnym czynnikiem jest odstęp między walcami. Podczas mieszania materiał po załadowaniu przechodzi wielokrotnie przez szczelinę pomiędzy walcami, a mieszanie wynika z różnych prędkości walców. Zarówno działanie ścinające, jak i porywanie materiału do szczeliny są bardzo ważne w procesie mieszania i transportu materiału przez urządzenie. Szczelinę pomiędzy rolkami można regulować w czasie pracy za pomocą serwomechanizmu z poziomu pulpitu operatora. Zadaniem walcarek laboratoryjnych jest symulacja procesów przemysłowego walcowania w warunkach laboratorium. Bardzo ważne jest bezpieczeństwo obsługi, ergonomia i krótki czas przygotowania urządzenia do kolejnego badania. Walcarka wyposażona jest w mechanizmy pozwalające na regulację prędkości obrotowej walców oraz frykcji w pełnym zakresie z dużą dokładnością. Unikalny elektryczny mechanizm regulacji szczeliny pomiędzy walcami automatycznie kontroluje wzajemną równoległość walców w trakcie pracy uwzględniając rozszerzalność termiczną. Możliwość szybkiego nastawienia szerokości szczeliny między walcami, jej ciągła kontrola oraz możliwość zmiany w czasie procesu walcowania decydują o sprawności procesu i oszczędności materiału. Pomimo niewielkich gabarytów mechanizmy napędowy oraz regulujący odległość pomiędzy walcami są przystosowane do przenoszenia dużych momentów obrotowych oraz sił w trakcie walcowania.

Walcarki przeznaczone do walcowania polimerów i gumy charakteryzują się tym, że musza pozwalać nagrzać walce do temperatury ok 300^oC lub wyższej co jest konieczne dla pracy z polimerami oraz muszą posiadać napęd walców dysponujący wysokim momentem obrotowym (mocą) co jest niezbędne do pacy z mieszankami gumy.

Walcarki laboratoryjne do polimerów i gumy LM- 150/320, LM- 200/400, LM- 250/500.

• Elementem roboczym walcarki są dwa grzane i ochłodzone walce, pokryte warstwą chromu technicznego, nadającemu im wymaganą twardość i gładkość powierzchni. Walce mają możliwość obracania się niezależnie z różną prędkością, w zależności od nastawionej frykcji w zakresie 0 – 100% maksymalnej prędkości obrotowej.

• Odległość między walcami regulowana jest bezstopniowo w zakresie od 0,2 mm do 10 mm z dokładnością do 0,1 mm. Regulacji szczeliny można dokonywać również podczas pracy walcarki pod pełnym obciążeniem wynoszącym 150 000 N.

• Szerokość szczeliny pomiędzy walcami jest cały czas mierzona w trakcie walcowania. Cyfrowy system sterowania kontroluje dynamicznie równoległość walców względem siebie i koryguje ewentualne odchylenia od wartości zadanej.

• Szerokość szczeliny pomiędzy walcami w trakcie pracy walcarki jest cały czas korygowana w funkcji zmian temperatury walców. Walce w trakcie nagrzewania zwiększają swoją średnicę na skutek zjawiska rozszerzalności termicznej. Zjawisko to prowadzi do zmiany szerokości szczeliny pomiędzy walcami i jest zauważalne w sytuacji, kiedy szczelina jest ustawiona na wartości poniżej 1 mm. Cyfrowy system sterowania koryguje te zmiany dbając oto, aby szczelina miała zadaną wartość niezależnie od zmian temperatury walców w trakcie nagrzewania i chłodzenia.

• Prowadnice boczne są wykonane z brązu jako niedotykające powierzchni walców.

Rys.1 Wizualizacja procesu walcowania i mieszania za pomocą walcarki dwuwalcowej.

Napęd główny walców walcarki.

Źródłem mocy walcarki są dwa nowoczesne silniki prądu przemiennego wykonane w technologii 120 Hz. Silniki te dostarczają mocy walcom. W przypadku walcarki wyposażonej w walce o średnicy 250 mm maksymalny moment obrotowy przypadający na jeden walec wynosi 4200 Nm. Walcarka nie zatrzyma się pracując nawet z niezwykle wymagającymi materiałami. Takie silniki mają zwiększony zakres sterowania prędkością obrotową, zwłaszcza w zakresie niskich prędkości obrotowych oraz zapewniają stały maksymalny moment obrotowy w całym zakresie prędkości. Ponadto takie silniki są praktyczne bezobsługowe, a koszty ich użytkowania są niskie. Ważnym elementem napędu są dwa współpracujące ze sobą przemienniki częstotliwości [falowniki]. Falownik pozwala kontrolować niezależnie prędkość obrotową walców oraz ich moment obrotowy. Stosujemy silniki oraz falowniki renomowanych producentów. Opcjonalny moduł pomiaru zużytej energii oraz kontroli jej, jakości pozwala na bieżąco kontrolować koszty oraz jakość zużytej energii, co zwiększa możliwości badawcze walcarek.

Napęd mechanizmu ustawiania szczeliny roboczej walcarki

Unikalny elektryczny mechanizm regulacji szczeliny pomiędzy walcami automatycznie kontroluje wzajemną równoległość walców w trakcie pracy. Możliwość szybkiego nastawienia szczeliny między walcami oraz jej ciągła kontrola w czasie procesu walcowania decydują o sprawności procesu i oszczędności materiału. Mechanizmy napędowe oraz regulujące odległość pomiędzy walcami są przystosowane do przenoszenia dużych momentów obrotowych oraz sił w trakcie walcowania. Mechanizm regulacji szczeliny roboczej działa w oparciu o precyzyjne śruby kulowe. Sercem systemu regulacji szczeliny pomiędzy walcami jest niezwykle wydajny i precyzyjny dwuosiowy napęd serwo firmy B&R [Bernecker i Rainer] ACOPOS, który ustanawia nowe standardy sterowania ruchem. Ten serwonapęd jest jednym z najbardziej wydajnych serwonapędów ze zintegrowanymi funkcjami bezpieczeństwa na rynku. Oferuje również niezrównaną dynamikę i precyzję, z czasem próbkowania wynoszącym zaledwie 50 µs dla całej kaskady kontrolera. Parametry tego napędu oraz zintegrowany system bezpieczeństwa pozwalają stawić czoła wymogom normy bezpieczeństwa dla walcarek.

Mechanizm regulacji temperatury walców walcarek LM- 150/320, LM- 200/400, LM- 250/500.

Walcarki LM- 150/320, LM- 200/400, LM- 250/500  przeznaczone do walcowania polimerów i gumy są wyposażone w elektryczny system ogrzewania walców w przypadku walcarekLM- 150/320 oraz w system olejowy w przypadku walcarek LM- 200/400, LM- 250/500 umożliwiający pracę do temperatury maksymalnej 250°C lub wiekszej w zależności od użytego oleju termicznego.

Możliwe jako opcja jest zastosowanie niezależnych olejowych  systemów grzewczo chłodzących dla każdego walca. Takie rozwiązanie pozwala na niezależną kontrolę temperatury każdego walca.

Pomiar temperatury jest realizowany poprzez 6 precyzyjnych przetworników temperatury, rozmieszczonych w taki sposób, aby możliwa była kontrola wzdłuż oraz po obwodzie dla każdej z trzech stref grzewczych walca. Regulacja temperatury odbywa się poprzez wielostrefowe ekologiczne termoregulatory PID, które posiadają bardzo dobre parametry techniczne i jednocześnie są proste w obsłudze. Grzałki oraz układy grzewczo chłodzące są jednocześnie regulowane poprzez cyfrowy regulator PID (proporcjonalno całkująco różniczkujący). Takie rozwiązanie umożliwia utrzymanie zadanej temperatury z duża dokładnością oraz uniknąć tzw. przesterowań, czyli niekontrolowanych wzrostów lub obniżeń temperatury. Cyfrowy regulator temperatury opracowany przez nasz dział automatyki, nadzoruje pracę wszystkich stref jednocześnie, uwzględniając ich wzajemne odziaływanie na siebie, dzięki czemu temperatura jest stabilna oraz zgodna z wartościami zadanymi a pomiar jest wiarygodny.
W celu zapewnienia wysokiej niezawodności systemu pomiaru temperatury czujniki są zdublowane [system Redundancyjny], w praktyce oznacza to, że każdy walec jest wyposażony w 6 czujników temperatury. Dodatkowo złącza obrotowe przekazujące sygnały elektryczne do walca są wyposażone w zapasowe styki na wypadek wystąpienia usterki. Taki system jest niezawodny oraz ogranicza koszty i czas ewentualnej naprawy.

Mechanizm automatycznego mieszania walcowanej mieszanki.

W przypadku konieczności walcowania mieszanek wymagających wysokich temperatur, praca operatora staje się mało komfortowa, ponieważ wymaga stosowania dla ochrony rąk grubych i niewygodnych rękawic. Aby uniknąć twej niedogodności walcarka może być wyposażona w automat mieszający. Automat ten pracuje w oparciu o wirującą rolkę, która jest przesuwana wzdłuż cylindra w taki sposób, że zawija krawędź walcowanej mieszanki i tym samym dokonuje mieszania. Cykl pracy mieszacza jest dowolnie programowany z poziomu dotykowego ekranu operatora. Nieużywany mieszacz parkuje poza obszarem pracy walcarki.

Rys.2 Automat mieszający w walcarce dwuwalcowej.

System bezpieczeństwa walcarki LM- 150/320, LM- 200/400, LM- 250/500.

Rosnące wymagania odnośnie do bezpieczeństwa użytkowania walcarek i kalandrów powodują, że systemy przesuwu cylindra muszą uzyskiwać parametry zgodne z obowiązującymi normami oraz zapewniać wysoką precyzję i niezawodność działania. Wysoka prędkość otwarcia walców, jaką pozwalają osiągnąć systemy napędu przesuwu walca, jest jednym z kluczowych parametrów stanowiących o bezpieczeństwie pracy walcarki i operatora [norma bezpieczeństwa EN 1417 oraz późniejsze wymaga, aby szybkość awaryjnego otwarcia walców na odległość minimum 50 mm nie przekraczała czasu 5 sekund ponadto walce musza się zatrzymać wykonując obrót maksymalnie o 90 st.] Dodatkowo pomiar siły umożliwia stałą kontrolę siły zwarcia walców i chroni maszynę przez przeciążeniem. System bezpieczeństwa w razie konieczności można uruchomić rękoma, głową lub kolanem. System jest zgodny z obowiązującymi wymaganiami, a nawet je przewyższa. W razie włączenia systemu bezpieczeństwa walcarki, walce automatyczne hamują praktycznie w miejscu oraz odjeżdżają od siebie na odległość 50 mm w czasie nie większym niż 5 sekund.

Walcarki dla zapewnienia wymaganego bezpieczeństwa pracy są wyposażone w dwa systemy UPS (Uninterruptible Power Supply).

• Pierwszy i zarazem główny system awaryjnego zasilania UPS prądu stałego jest przeznaczony do ciągłego niezależnego od zaniku napięcia sieci energetycznej zasilania wewnętrznej szyny zasilającej dwuosiowego napędu serwo firmy B&R ACOPOS P3, który jest kluczowym elementem systemu bezpieczeństwa walcarki, ponieważ zapewnia pewny odjazd walców na odległość 50 mm w przypadku zadziałania systemy bezpieczeństwa. UPS jest wyposażony w system ciągłej kontroli napięcia akumulatorów, ich temperatury. W przypadku wystąpienia nieprawidłowości w systemie UPS system bezpieczeństwa nie zezwoli na uruchomienie urządzenia lub go wyłączy w trybie awaryjnym.
• Drugi UPS służy do zasilania cyfrowego systemu sterowania walcarki. Dzięki drugiemu systemowi awaryjnego zasilania wszystkie funkcji walcarki działają po zaniku zasilania zapewniając pewne działanie systemów bezpieczeństwa oraz ich kontrolę przez operatora.
• System bezpieczeństwa firmy B&R [Bernecker i Rainer] jest zintegrowany z systemem sterowania urządzenia i komunikuje się z nim za pomocą niezwykle szybkiej magistrali czasu rzeczywistego. Dzięki zastosowaniu niezwykle zawansowanego technologicznie rozwiązania walcarka zapewnia wysokie bezpieczeństwo pracy oraz komfort obsługi.

Cyfrowy system sterowania walcarek  LM- 150/320, LM- 200/400, LM- 250/500.

Praca walcarki jest monitorowana przez system komputerowy PLC. Z kolorowego panelu dotykowego możliwe jest sterowanie wszystkimi parametrami pracy walcarki. Istnieje również możliwość wizualizacji i zapisu większości parametrów pracy oraz ich eksportu do plików arkuszy kalkulacyjnych. Nasze oprogramowanie pozwala sterować, kontrolować i zarządzać procesami badawczymi. Ciągła kontrola parametrów walcarki takich jak: temperatura, frykcja, obroty, moment obrotowy, siła, zużycie energii, pozwalają mieć kontrolę nad procesem i walcarką. Dodatkowo można do tego dodać możliwość zapisu parametrów do bazy danych w celu późniejszej analizy i archiwizacji, wyświetlanie wykresów on-line oraz pracę w sieci zakładowej a nawet globalnej. Dzięki naszemu oprogramowaniu możemy prowadzić badania a proces oraz obraz video transmitować poprzez sieć Ethernet w dowolne miejsce na komputery, tablety itp. Nasze oprogramowanie możemy dostosować do oczekiwań naszych klientów. Kontrolować proces można z poziomu ekranu dotykowego na konsoli urządzenia lub w sieci Ethernet.

Wytłaczarki laboratoryjne posiadają tak trwałą i niezawodną konstrukcje oraz wysoki poziom bezpieczeństwa, że mogą być użytkowane w laboratorium i przemyśle.

System bezpieczeństwa walcarki LM- 150/320, LM- 200/400, LM- 250/500:

Ważne cechy użytkowe walcarki LM- 150/320, LM- 200/400, LM- 250/500:

1. Wysokie parametry użytkowe [moment obrotowy, siła pomiędzy walcami, precyzja działania]
2. Wbudowany system grzewczo-chłodzący dostosowany do potrzeb użytkownika.
3. Precyzyjne wysokotemperaturowe baryłkowe łożyska walców.
4. Precyzyjny pomiar parametrów [momentu obrotowego, siły, temperatury]
5. Wysokie bezpieczeństwo użytkowania nawet przy zaniku zasilania
6. Opcjonalny moduł pomiaru zużytej energii oraz parametrów sieci zasilającej
7. Wysoka sprawność energetyczna
8. Wysoka trwałość podzespołów
9. Integracja z siecią Ethernet
10. Dostosowana do Przemysł 4.0