高速压力水冷双壁波纹管生产线

作者:浙江双林机械股份有限公司 文章来源:PT《现代塑料》 发布时间:2017-08-29
本文介绍了一款高速压力水冷生产线,这款生产线能有效提高冷却效率,长时间稳定地保持工作温度,实现双壁波纹管的高速生产。

双壁波纹管生产线从最开始的立式风冷生产线,到现在的高速压力水冷生产线,生产速度有了翻天覆地的变化。目前,行业内的生产机型普遍存在生产速度偏低、生产不稳定和废料多等难题。本文介绍了一款高速压力水冷生产线。这款生产线能有效提高冷却效率,长时间稳定地保持工作温度,实现双壁波纹管的高速生产。

双壁波纹管

双壁波纹管于20世纪80年代初由德国率先研制成功。根据材料的不同,双壁波纹管可分为HDPE(高密度聚乙烯)双壁波纹管、PVC(聚氯乙烯)双壁波纹管和PP(聚丙烯)双壁波纹管等。凭借重量轻、耐高压、韧性好、施工快、寿命长、连接方便以及成本低等特点,双壁波纹管在国内外得到了广泛使用,其主要应用范围包括:市政排水、排污管道系统工程;公寓、住宅地下埋设的排水排污系统;高速公路预埋管道,高尔夫球场地下渗水管网;农田水利灌溉,输水、排涝等水利工程;化工、矿山用于流体的输送及通风等;地下管线的保护套管和通信电缆护套管等。

通常,PE、PP双壁波纹管为内径系列,常见规格为ID200(内径为200mm)、ID300、ID400、ID500、ID600、ID800、ID1000、ID1200和ID1500。PVC双壁波纹管为外径系列,常见规格为OD200(外径200mm)、OD250、OD315、OD400、OD500和OD600。PE双壁波纹管的最大常见规格为ID800,PP双壁波纹管的最大常见规格为ID500,PVC双壁波纹管的最大常见规格为OD500。

不同类型的双壁波纹管

高速压力水冷双壁波纹管生产线

双壁波纹管生产线根据结构和冷却形式的不同可分为立式风冷、卧式水冷两大类。立式风冷的优点是结构简单、成本低,不足之处是生产速度慢,设备中心太高,操作和维护不便;卧式水冷的优点是生产速度快,中心低,操作和维护方便,但其结构较复杂,成本偏高。卧式水冷根据结构和冷却形式的不同可以细分为链式开放水冷、梭式开放水冷及压力水冷生产线。开放水冷与压力水冷的区别在于冷却水的注入形式不同:开放水冷的冷却水为重力注入,通水量较小;压力水冷的冷却水为压力注入,通水量较大。

浙江双林机械股份有限公司(以下简称“双林”)研发的双壁波纹管生产线以高速压力水冷为主,与国外设备在性能(主要是管材生产速度与管材质量)上已无明显差异。根据生产规格的不同,生产线可分为DWC160、DWC300、DWC600、DWC800和DWC1200等几种型号。目前,国内市场对DWC600的需求量最大,其次是DWC800。中东、东南亚和印度等市场对DWC160、DWC300生产线的需求较大。

双林的高速压力水冷双壁波纹管生产线

HDPE、PP双壁波纹管生产线由挤出机、模具、成型机、喷淋槽、切割机、下料架和电控系统七部分组成。PVC双壁波纹管生产线由挤出机、模具、成型机、切割机、扩口机和电控系统六部分组成。

1.挤出机

双壁波纹管生产线使用的挤出机有单螺杆挤出机与锥形双螺杆挤出机两种。单螺杆挤出机主要用于PE、PP等材料的挤出,锥形双螺杆挤出机主要用于PVC的挤出。

(1)单螺杆挤出机:这类挤出机主要由机架、电动机、减速机、机筒、螺杆、上料机、干燥机、一体式加热器(带控温风机)和电控柜等组成。挤出机一般采用Z4直流电动机或三相交流电动机,Z4直流电动机的调速性能更好、运行更稳定。控温一般采用PLC或温控表两种。PLC控温的的操作更简单、更人性化,温控表控温更为简单可靠。

单螺杆挤出机

常见的单螺杆挤出机有65/33、75/33、90/33、120/33和150/33等规格。以65/33为例,是指螺杆的外径为65mm长径比为33。长径比是指螺杆的有效长度与螺杆直径的比值,相同直径的螺杆长径比越大螺杆越长,螺杆的挤出量越大、塑化越好且产量越稳定。但需要注意的一点是,长径比提高以后,如果使用含有大量填充材料的原料生产管材,螺杆磨损加快。因此,根据客户的反馈,一般情况下推荐长径比为33的挤出机,在此长径比下性价比最高。

(2)锥形双螺杆挤出机:这类挤出机是一种高效的混炼、挤出设备,其控温一般采用PLC控温或温控表。锥形双螺杆挤出机的机筒上装有铸铝加热器并配置冷却风机管,螺杆芯部有控温装置以实现螺杆恒温,还装有真空排气装置和定量喂料装置。锥形双螺杆挤出机采用专用减速机,通过变频器或直流调速器控制电动机以实现无级平稳调速。常见的锥形双螺杆挤出机规格为65/132、80/156和92/188等。

锥形双螺杆挤出机

2.模具

模具由机头、定径套两大部分组成。机头的主要作用是将挤出的连续实心料坯变为连续环形料胚,根据管材结构的不同料坯数量也不同。双壁波纹管机头需要形成两个连续环形料坯,一个料坯形成外壁,一个料坯形成内壁。一般情况下,内、外壁料坯分别由独立的挤出机供料。外壁料坯通过压缩空气吹到铝质成型模具内壁上形成波纹,模具通过冷却和抽真空使管材外壁冷却定型。内壁料坯通过真空贴到定径套上形成管材内壁,定径套通过冷却和抽真空使管材内壁冷却定型。

模具

环形料坯

在双壁波纹管生产线中,定径套与机头结构的好坏直接关系到生产线的速度,双林的高速压力水冷双壁波纹管生产线对二者进行了严格甄选。

定径套根据材质不同可以分为普通钢定径套、不锈钢定径套、铜定径套和铝定径套4种。每种定径套各有优缺点:普通钢定径套成本低,但导热性、耐磨性差;不锈钢定径套成本较低,导热性、耐磨性差,但耐腐蚀性好;铜定径套成本高,耐腐蚀性、耐磨性一般,但导热性好;铝定径套成本较高,耐腐蚀性一般,但导热性好且耐磨处理后耐磨性高。这里需要提一下,如果定径套的导热性不好, 就无法保证管材的冷却,或者只能使用冷冻水(生产冷冻水需用大功率的冷水机,能耗非常高)。鉴于铝定径套优异的导热性(使用常温水即可满足管材内壁冷却要求),以及经过表面耐磨处理后远高于其他材质定径套的寿命,所以双林的生产线标配铝定径套。

生产线的机头长时间处于高温工作状态(一般在180℃),为确保其耐用性,机头零件全部由40Cr加工而成,且在加工过程中都进行了热处理(保证了零件的热稳定性)和氮化抛光处理(保证了管材的质量)。另外,机头安装了加热器和热电偶,用于控制机头的温度,以及熔体压力传感器,以防止压力过高损毁设备。

值得一提的是,双林的这款高速压力水冷生产线的机头与定径套采用了特殊结构设计,可以同时保证PE、PP两种不同物料的高速生产。在两种物料切换时,机头无需调整即可挤料生产。为保证机头能生产不同壁厚的管材,机头间隙、偏壁均可调整。

3.成型机

成型机是双壁波纹管生产线的核心,各种结构的成型机各有其特点:

(1)立式风冷机型:中心太高,操作、维护不便,设备刚性差、运行抖动大。模块为风冷结构,在夏天或环境炎热的地方生产效率非常低,生产内径超过800mm的管材时,管材质量不太稳定。

(2)链式水冷机型:设备中心低,操作、维护方便,生产速度慢,对环境洁净度要求较高(如果环境中粉尘较多会导致滑动平面磨损),最大只能生产内径500mm的管材。

(3)梭式水冷机型:设备刚性好、运行抖动小,可以生产内径1000mm以上的超大口径管材。但设备中心较高,操作、维护一般,结构较复杂、电气动作多需要复杂的控制,可靠性一般,对环境洁净度要求较高,成本较高。

(4)双林生产线采用的高速成型机:中心较低,操作、维护方便,生产速度快(生产速度是立式风冷机型的2.5倍以上),可靠性高,对电器控制依赖度低,设备刚性好、运行平稳,模块为密闭式水冷结构,在夏天或环境炎热的地方时生产效率受影响小,适合生产ID40~1200的管材。

双林的高速成型机主要由各类框架、减速机、齿轮传动机构、成型模具、冷却系统、真空系统和电器控制系统等主要部分组成。铝成型模块安装在滑动座上,滑动座在平台上按照固定轨迹运行。动力通过齿轮传动机构传递到滑动座上,使滑动座带动模块运行。冷却系统对模块进行压力注水冷却,真空系统对模块抽真空,从而实现对管材外壁的冷却定型。双林的零件均为自制或专业厂家加工配套,质量可靠。成型机的机械化程度高,各种调节均为电动调节,操作方便灵活。另外,成型机平台采用稀油润滑泵集中供油润滑,保证了设备长时间的可靠运行。

高速压力水冷成型机

成型模块采用铝合金制作,拥有良好的导热性和足够的强度。根据客户不同的环刚度要求,可以设计不同的波形。波形设计时通过理论计算,可以实现管材米重最低、环刚度最高的效果。直管套上胶圈后插入扩口,就可以形成可靠的密封。

4.喷淋槽

喷淋槽的主要作用是对管材进行冷却定型,同时对管材进行牵引,防止由于扩口太软导致扩口在进入喷淋槽前变形。

喷淋槽

5.牵引机

牵引机可以有效避免生产出来的管材扩口变形,从而提高生产线的生产速度并降低能耗;还有助于提高切割机切割的准确性,减少误切割;另外还能有效减小成型机的负载,防止成型机过电流停机保护。

牵引机

6.切割机

切割机的主要作用是将管材上没用的部分切掉,获得最终的产品。双林生产线采用的切割机为行星式无屑切割机,切割系统采用机械同步,可以实现切割系统与管材生产的完美配合,保证切割机平稳顺利地完成切割动作。切刀采用液压控制,可实现低速稳定进给。管材夹紧采用套夹紧,可保证管材夹紧的可靠性。为了操作方便,切割机为独立控制。

切割机

7.堆放机

堆放机的主要功能是将管材从生产线上卸下堆放到托架上。为了保证切掉部分顺利落到地上,这款生产线采用的堆放机带有快速输送功能。

堆放机

8.电控系统

生产线采用西门子PLC进行控制,人机界面采用了西门子触摸屏。电控系统为集中控制,主要控制挤出机、机头的温度、挤出机电动机的转速、成型机电动机的转速和气路电磁阀的动作等。为了保证系统的可靠性,整条生产线的关键电器件均采用西门子、ABB等国际知名品牌的产品。

电控系统

结语

双林的高速压力水冷双壁波纹管生产线通过对现有的双壁波纹管生产技术进行改进,在性能和使用的便捷性方面实现了显著提高,现已获得了十余项发明专利,具有极高的兼容性和协调性,保持了生产的高效率,降低了设备维护成本,将有效帮助用户提高其竞争力。

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