Агломератор — промышленный агрегат для «запекания» полимера!

Сентябрь 25, 2016, Energylogia Автор , Категория Пластик, Просмотров: 5 483 Нет комментариев

Агломератор — что это такое? Чтобы понять что собой представляет агломератор нужно понять суть проблемы которую он решает.

Проблема заключается в следующем — отходы полимерных пленок и изделий из них в своем первоначальном виде довольно неудобны для хранения и дальнейшей переработки. Скомканные полиэтиленовые пакеты и пластиковые мешки занимают слишком много места, а отправить их сразу на плавление и грануляцию невозможно в большинстве случаев.

Поэтому в технологическую цепочку регенерации пленочных полимеров введена дополнительная операция — измельчение и уплотнение сырья в специальных аппаратах — агломераторах.

Агломератор это — специальное промышленное оборудование представляющее из себя круглую бочку в которой отходы тонкостенного пластика измельчаются стационарными и движущимися ножами движущимися на большой скорости (1200 об/мин в среднем), после чего проходят стадию нагрева до температуры плавления.

При достижении этой стадии в массу полимерного сырья идет заливка порции воды (шоковая вода) оператором агломератора. Из-за резкого охлаждения масса почти спекшегося полимера распадается на гранулированные сферические частицы удобные для дальнейшего гранулирования и прочих операций с их плавлением и формованием.

Общее понятие агломерации полимеров

агломерат полимера

  • Агломерация применительно к тонким отходам полимерных пленок — это операция измельчения механическим способом с одновременным саморазогревом массы под воздействием силы трения.
  • Результатом такого измельчения становится промежуточное вторичное сырье — плотные мелкие катышки размером от 3 до 15 мм – агломерат. Его дальнейшая обработка происходит двумя путями:
  • Сырье, не загрязненное примесями, направляется прямиком в термопласт — автомат, где из него отливаются разнообразные пластиковые изделия.
  • Когда агломерат требует дополнительной очистки или добавления новых компонентов, то он отправляется на операцию гранулирования и компаундирования.

Процедура агломерации тонкостенного пластика может занимать разные места в технологической цепочке в зависимости от происхождения отходов.

Существуют такие три варианта :

  1. Полиэтиленовые пленки, поступающие на переработку прямо из торговой сети (магазинов, складов, оптовых баз), сразу попадают на агломерацию. Условие одно: использованный пластик должен складироваться в биг-беги либо другую тару и не подвергаться загрязнению.
  2. Данная операция также стоит на первом месте при поступлении полимерных отходов напрямую с других производств.
  3. Отходы тонкого пластика с полигонов сначала проходят стадии сортировки, измельчения, промывки и сушки. Только после этого из них можно получить агломерат необходимого качества с которым можно продолжать переботку полимеров.

Конструкция и виды агломераторов

агломераторная установка

  • Агломерационная установка представляет собой мощную стальную раму, на которой смонтированы следующие узлы и агрегаты:
    стальная толстостенная емкость (бочка) круглого либо эллиптического сечения;
  • высокооборотный электродвигатель большой мощности с насаженным на вал многоручьевым шкивом для ременной передачи;
    в днище бочки встроен подшипниковый узел, куда опирается ведомый вал с таким же по форме шкивом;
  • на конце вала установлены стальные ножи для рассечения пленки;
  • сверху емкости сделан загрузочный проем, а в боковой части устроена дверца с заслонкой для выгрузки готового сырья.

Управление агломератором осуществляется с пульта управления, установленного отдельно или вмонтированного в силовой шкаф. Машины средней и большой производительности могут дополнительно комплектоваться такими элементами:

  • вторым электродвигателем с отдельным приводом и ножами в бочке эллиптической формы (так называемый двухроторный агломератор);
  • системой автоматической подачи технологической воды для очистки сырья;
  • конвейерами для загрузки отходов и перемещения агломерата в тару;
  • автоматикой, отслеживающей технологический процесс.

Помимо разделения установок на одно– и двухроторные разновидности, их различают по типу секущих ножей и строению корпуса. В то же время агломераторы — это машины универсальные, способные перерабатывать различные полимеры — стретч-пленку, ПНД, ПВД и полипропилен. Разница заключается в технологии измельчения, о чем и пойдет речь далее.

Принцип действия агломератора и технология агломерации

Агломератор для пленочных отходов действует достаточно просто. После запуска электродвигателя ножи внутри бочки начинают вращаться с большой скоростью (1200 об/мин и выше), за счет чего производится измельчение и нагрев полимерных отходов. Технологический цикл протекает в такой последовательности:

  • Производится пуск двигателя и заполнение бочки отходами пленки одного вида. Последняя заблаговременно рассортирована, чтобы не смешивать разные типы полимеров между собой. На простых моделях машин малой и средней производительности загрузка ведется оператором вручную, на больших агломераторах — с помощью ленточного конвейера. Величина порции на 1 цикл должна определяться взвешиванием.
  • Загруженная пленка рассекается ножами и превращается в однородную массу. За течением процесса постоянно наблюдает оператор машины.
  • Спустя 6—10 минут (в зависимости от производительности агрегата) взбиваемые частицы пластмассы нагреваются от трения и начинают плавиться, спекаясь между собой.
  • В момент «отрыва» сырья, когда плавящаяся масса под воздействием центробежных сил начинает приподниматься над ножами, оператор заливает в бак порцию шоковой воды.
  • Под воздействием резкого охлаждения спекание полимера прекращается и образуется сыпучая субстанция, состоящая из мелких окатышей — агломерат.

В ряде случаев выгрузка готового сырья через дверцу происходит сразу же после заливки и испарения воды, пока масса не успела разогреться по новой. В иных условиях необходимо подождать некоторое время после заливки воды.

Очень важно поймать момент «отрыва» и вовремя залить воду.

  • Если сделать это раньше, то выйдет рыхлая масса, не спекшаяся в окатыши.
  • Запоздание с заливанием "шоковой воды" приведет к перегреву и завариванию (сплавлению) полимера, который после охлаждения возьмется сплошным коржом.

Технология несколько отличается при «варке» липкой стретч-пленки ПНД. Здесь вода добавляется дважды – перед «отрывом» массы и после него. Выполнив первую заливку, необходимо дождаться, пока вода выпарится и только тогда производить заливку второй порции.

В операциях с агломератором очень много решает личный опыт, чувство ритма машины и что немаловажно — реакция оператора. Агломератор это всего лишь мощный промышленный инструмент, и качество выходного продукта практически полностью зависит от его оператора.

Производительность же агломерационного оборудования напрямую зависит только от мощности электродвигателя. Чем мощнее мотор и выше крутящий момент на его оси, тем большего размера ножи он может вращать с необходимой скоростью. Два двигателя, крутящие 2 ротора с ножами в общей бочке, дадут увеличение производительности в 2 раза. Это является весомым плюсом двухроторных агломераторов.

Пример. Однороторный агломератор АМ-30 от российской компании «Балтия» мощностью 30 кВт имеет производительность до 125 кг/ч сырья, а его двухроторный «собрат» АМ-30х2 способен выдать за 1 ч до 280 кг агломерата.

Зависимость производительности от мощности можно проследить по таблице характеристик нескольких моделей другого российского производителя — компании April Plast.

Название модели Мощность электродвигателя, кВт Производительность, кг/ч Масса полимера, загружаемого за 1 раз, кг
HQ-150 18.5 до 100 6—10
HQ-300 37 150—200 10—20
HQ-500 45 300—400 20—40
HQ-800 110 500—600 40—60

Примечание. При определении показателей производительности время, уходящее на загрузку бака отходами полимеров, принято не учитывать.

Конструкция агломератора

Чтобы детально разобраться во всех нюансах работы агломерационного оборудования, стоит изучить каждый узел в отдельности.

Электродвигатель

Двигатели асинхронного типа, устанавливаемые на различные агломераторы, по принципу действия не отличаются от обычных электродвигателей, применяемых в других сферах промышленного производства.электродвигатель агломератора

Поскольку они обладают высокой мощностью, то пусковой ток при включении через обычные контакторы и реле тоже будет очень большим, что может вызвать перегрузку на линии и срабатывание автоматических выключателей. Чтобы этого избежать, часто аппарат оснащается устройством плавного пуска — частотным преобразователем.

Конструктивная особенность электродвигателей агломерационных машин состоит в специальном опорном подшипнике качения, заделанном в установочный фланец. Цель — обеспечить надежную и длительную работу агрегата в вертикальном положении со значительными осевыми нагрузками.

Как и другие подобные устройства, электродвигатели весьма надежны в работе, исключая китайские изделия, у которых неисправность может появиться в любой момент. Поэтому лучше выбирать агломератор, собранный из отечественных либо корейских и европейских комплектующих. Исключением являются двигатели китайского бренда Weima — это очень достойные решения нижнего и среднего ценового диапазона.

Во время всего срока эксплуатации двигателям свойственны такие поломки:

  • Износ подшипников, характеризующийся повышением шума и потребляемой мощности (тока в цепи). Неполадка устраняется заменой деталей.
  • Замыкание и перегорание проводов в обмотках вследствие перегрева от большой нагрузки. В большинстве случаев работоспособность восстанавливается путем перемотки контуров.

Рекомендуем вам тщательно следить за температурным режимом двигателей и избегать перегрева. Дополнительное охлаждение кожуха электродвигателя будет очень ему полезно и положительно скажеться на длительности его эксплуатации.

Проблемы с подшипниками решаются путем проведения регулярных ТО грамотными специалистами.

Ременная передача

Передача крутящего момента от электродвигателя валу с ножами осуществляется посредством ременной передачи. В агломерационных машинах от разных производителей могут применяться такие типы ремней:

  • классические клиновые ремни с углом 40°;
  • то же, с фасонными зубьями;
  • многорядные (многоручьевые);
  • поликлиновые, способные длительно работать на высоких скоростях.

Чаще всего используется классическая конструкция передачи, где в зависимости от мощности оборудования задействовано от 5 до 10 ремней клиновидного профиля. Они устанавливаются на два многоручьевых шкива и натягиваются должным образом. Срок эксплуатации привода зависит от качества ремней, их натяжения и нагрузок на механизм.

Шкаф управления

В агломераторах простой конструкции, где все сопутствующие операции выполняются вручную, шкаф совмещен с кнопочным пультом управления, наделенным минимумом функций:

  • включение / останов электродвигателя;
  • визуальный контроль нагрузки с помощью цифрового либо стрелочного амперметра.

В этом же шкафу установлен частотный преобразователь для плавного запуска мотора. На пультах агломерационных машин, где подача воды и выгрузка сырья производятся автоматически, установлены соответствующие дополнительные кнопки. Согласно правилам техники безопасности, все блоки управления оснащены кнопкой аварийного отключения.

В некоторых конструкциях агломераторов, способных производить предварительную мойку пленки и дополнительный подогрев массы, на пульте есть органы управления этими функциями.

Непременный атрибут любого измельчителя — амперметр, именно по его показаниям можно судить о нагрузке на двигатель во время процесса и остроте ножей.

 При нормальной работе показания амперметра должны укладыватся в диапазон 20—60 А.

Бочка агломератора

Бочки агломераторов изготавливаются из нержавеющей либо углеродистой стали. В последнем варианте корпус снаружи покрывается защитным слоем краски.

По конструкции емкости делятся на 3 вида:бочка агломератора

  • стационарные;
  • съемные;
  • с откидным корпусом.

Последние наиболее удобны и чаще всего применяются на установках с ручной загрузкой отходов и доливкой воды.

При случайном перегреве и «заваривании» пластика в бочке есть возможность быстро ее откинуть и почистить изнутри, открутив 3—4 болта. Первый и второй тип баков ставятся на машины средней и большой производительности, оснащенные автоматикой.

Загрузочный проем по центру крышки обычно открыт и оснащен внутри металлическим ограждением в целях безопасности оператора. Через него же оператор заливает воду в нужный момент. В некоторых моделях проем закрывается прозрачным щитком, чтобы при работе из него не вылетали куски пластика, но оставалась возможность визуального контроля процесса.

Люк выгрузки в нижней части бочки открывается как вручную, так и дистанционно посредством электропривода. Габариты емкости и размеры люков зависят от производительности агломератора. Во время эксплуатации бак периодически очищается от остатков пластмассы, особенно при переходе на другой вид полимера.

При первой загрузке в начале смены цикл может продолжаться до 20 минут. Причина в том, что бочке необходимо прогреться (особенно в холодное время года), после чего машина выйдет на паспортную производительность и цикл сократится до 5—10 мин.

Ножи

Производители комплектуют свои агломерационные аппараты ножами самой разнообразной конфигурации, заточенными под углом от 20 до 45°:

  • прямыми;
  • саблевидными;
  • дисковыми в виде зубчатой фрезы;
  • квадратными, ромбовидными и так далее.

По способу установки ножи делятся на подвижные (роторные) и неподвижные (статорные).

Первые установлены на вращающийся вал, вторые крепятся к нижней части корпуса.

 Прохождение подвижного острия на малом расстоянии от неподвижного позволяет эффективнее дробить тонкостенные полимеры, тем самым увеличивая производительность установки.

Роторный нож в виде диска с зубьями по краям не только способствует лучшей переработке пластика, но и предохраняет вал привода от наматывания длинных полос пленки при загрузке. Сверху на диске может устанавливаться еще 2—4 инструмента.

Двойные прямолинейные ножи (так называемый вертолет) ставятся сверху диска с целью быстро рассекать крупные куски пленки, загружаемые оператором. Также они принимают участие в последующем дроблении и агломерации полимерной массы.

Материал, из которого изготавливается режущий инструмент – высокоуглеродистая либо легированная марганцем сталь (марки Ст35, Ст45, 65Г и им подобные).

Чтобы достигнуть твердости по шкале HRC не менее 50 единиц, изделия проходят закаливание. Заточка жала нового или тупого ножа производится на плоскошлифовальном станке. Степень его остроты во время работы определяется двумя способами:ножи агломератора

  • Посредством амперметра. Опытный оператор знает его показания при нормальном режиме работы и заметит рост нагрузки от затупившихся ножей.
  • Визуально в интервале между загрузками бочки. Проверку стоит выполнять после того, как отмечены завышенные показания амперметра.

Острый режущий инструмент является залогом хорошей производительности. Исключение — переработка полипропилена, которую рекомендуется проводить не слишком острыми ножами для лучшего удаления влаги из отходов за счет более длительного и плавного цикла нагрева массы.

И наоборот, увеличение числа острых инструментов далеко не всегда ведет к росту производительности. Из-за большого количества ножей увеличивается нагрузка на вал и электродвигатель, что ведет к повышенному потреблению электричества и ускоренному износу всех деталей.

Поэтому форма ножей и их оптимальное количество тщательно просчитывается конструктором машины при ее разработке.

Инструмент с двухсторонней заточкой или квадратной формы с 4 рабочими жалами имеет преимущество над обычными ножами. Если последние требуется затачивать примерно 1 раз в неделю, то двухсторонние после затупления просто переворачиваются и работа продолжается.

Подшипниковый узел

Данный узел несет повышенную нагрузку, поэтому в нем применены роликовые двухрядные подшипники, установленные в разных корпусах.

Устройство подшипниковой группы следующее:

  • верхний корпус с первым подшипником – это неподвижная плита, прикрепленная к днищу бочки;
  • нижний корпус со вторым подшипником стоит на упругой рессоре;
  • шкив, насаженный на вал, размещается между этими двумя корпусами и имеет 2 точки опоры;
  • оба корпуса оснащены водяной рубашкой для охлаждения подшипников;
  • сепараторы подшипников защищены чехлами от попадания абразивных частиц грязи и пыли.

Крышка, закрывающая верхний корпус, имеет так называемое лабиринтное уплотнение, предохраняющее сепаратор от попадания полиэтиленовой пыли или затекания расплава.

Срок службы узла определяется износом подшипников, а их ресурс зависит от их первоначального качества, интенсивности работы оборудования и эксплуатационных нагрузок. Замена деталей производится после появления постороннего шума в узле, подкрепляемого увеличением показаний амперметра.

Эксплуатация агломератора и контроль качества сырья

Как показывает практика, во время эксплуатации агломерационных машин допускается ряд ошибок, ведущих к снижению качества сырья или его отбраковке:эксплуатация агломератора

  • несвоевременная подача шоковой воды;
  • загрузка малой или слишком большой порции отходов в бочку;
  • несоблюдение требований по длине загружаемых полос стретч-пленки, отчего она наматывается на вал;
  • заливка недостаточного или чрезмерного количества воды;
  • задержка с выгрузкой полученного агломерата.

Поскольку перечисленные ошибки связаны с нарушением технологии, то лучшей профилактикой является качественное обучение операторов.

Также необходимо следить за исправностью и чистотой оборудования. Особого внимания требует ременная передача и подшипниковый узел. Чтобы подвижные детали служили долго, нужно проверять натяжение ремней перед каждой сменой, а также удостовериться в работоспособности водяного охлаждения подшипников, если таковое предусмотрено конструкцией.

На протяжении рабочей смены следует контролировать качество получаемого агломерата, как это принято делать на любом серьезном производстве.

Контроль проводится такими методами:

  • Визуально и на ощупь можно оценить чистоту сырья, его твердость и приблизительный размер катышков, влажность агломерата.
  • Дисперсный состав сырья определяется просеиванием сквозь сита с разными отверстиями на вибростоле.
  • Для точной и комплексной проверки текучести расплава из полученного агломерата, его влажности и наличия примесей используются специальное оборудование контроля.

Например, лабораторный аппарат ИИРТ-АМ, представляющий собой мини-экструдер, позволяет определить показатель текучести полимерного расплава и сравнить его с требованиями ГОСТ. На основании проведенного контроля технолог делает выводы и вносит корректировки в процесс производства агломерата.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *