Ванна для охлаждения и калибрования экструдируемых труб из термопластов

(51)4 С 479 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н соный э етр етения является повь 1 бласти ю и относится к лимерных мат ользовано в в линиях дл уемых труб иИэобретенипереработки поможет бытьиспромышленностства экструдипластов. ти по готововышения стабильитель ение произв му продукту ости работыНа чертеж и алов иимической производче системы вакуумирования. показана ванна, общий(71) Украинский научно-исследовательский и конструкторский институтпо разработке машин и оборудованиядля переработки пластических масс,резины и искусственной кожи(54) ВАННА ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ И КАПИБРОВАНИЯ ЭКСТРУДИРУЕМЫХ ТРУБ ИЗ ТЕРИОППАСТОВ(57) Изобретение относится к переработке полимерных материалов и можетбыть использовано в линиях для производства экструдируемых труб изтермопластов в химической,промышленности. Цель изобретения - повышениепроизводительности по готовому продукту эа счет повышения стабильностиработы системы вакуумирования. Дляэтого ванна соединена с системами по,дачи хладагента в емкость и вакуумирования. Устройство контроля уровняхладагента в.емкости выполнено в виде установленного в корпусе иэ диэлектрического материала ступенчатого электропроводящего стержня. О держит в нижней части контакт лемент в виде цилиндра, образующего с корпусом зазор не менее его днам а, Заканчивается контактный элемент коо нусом с углом при вершине 25-30 Верхняя часть стержня установлена в корпусе герметично, а средняя его часть профилирована винтовой демпфирующей канавкой, соединенной с полостью емкости боковыми каналами. Каналы выполнены в корпусе и расположены выше и ниже контролируемого уровня хладагента., Электронный блок управления гальваничесьи развязан от электропроводящего стержня и емкости и связан с автоматическим регулирующим краном подачи хладагента в емкость. При работе при превышении уровнй хладагент скачкообразно поднимается по поверхности контактного элемента,и замыкает цепь электронного блока, Он выдает команду на регулирующий кран, который прекращает подачу хладагента в емкость. При снижении уровня хладагента начинается подпитка емкости, Это обеспечивает устойчивую работу устройства контроля уровня. 1 ил.140 3 1495Ванна, содержит емкость 1, герметично закрытую крышкой 2, систему 3 вакуумирования и систему 4 подачи хладагента посредством насоса 5 на экструдируемую трубу. Система 4 подачи хладагента включает верхний 6 и нижний 7 коллекторы с форсунками 8. На боковой стенке емкости 1 закреплено устройство контроля уровня хлад- агента, состоящее из корпуса 9 из диэлектрического материала, в котором установлен электропроводящий стержень 10, имеющий вид ступенча;ого цилиндра. Герметичность установки верхней части стержня 1 О в корпусе 9 обеспечена посредством уплотнения 11, расположенного на верхней гладкой части стержня 1 О.Стержень 10 в нижней части содержит контактный элемент 12 в виде цилиндра, заканчивающегося конусом суглом при вершине 25-30 , Контактныйэлемент 12 образует с корпусом 9зазор 13, по меньшей мере равный диаметру его цилиндра, Наружная поверхность стержня 10 в средней части профилирована винтовой демпфирующей канавкой 14. Канавка 14 сообщена с полостью емкости 1 боковыми каналами 15и 16, выполненными в корпусе 9 соответственно выше и ниже контролируемого уровня хладагента. Стержень 10имеет головку 17 под ключ и с помощьюрезьбового соединения 18 имеет возможность регулировки по высоте,Электропроводящий стержень 10 электрически связан с электронным блоком 19 и имеет гальваническую развязку от его электрических цепей. Электронный блок 19 не имеет электрическойсвязи с емкостью 1, Выход электронного блока 19 связан с автоматическим регулирующим краном 20 подачихладагента в емкость 1.Охлаждение и калибрование экструдируемой трубы в ванне осуществляется следующим образом,Экструдируемая заготовка 21, проходя через калибрующее устройство(не покааано), попадает в воздушнуюполость емкости 1, Для обеспеченияпроцесса калибрования воздушная полость находится под вакуумметрическим давлением, создаваемым посредством системы 3 вакуумирования. Охлаждение и фиксация геометрии получаемой трубы обеспечивается системой 4подачи хладагента, отбирающей воду О 5 20 25 30 35 40 45 50 55 из нижней части емкости 1 и подающейее снова на трубу с помощью верхнего 6 и,нижнего 7 коллекторов с форсункой 8.При этом уровень 22 хладагента должен поддержияаться строгоопределенной величины,Это вытекает из того, что трубнаязаготовка 21 непосредственно за калибром не имеет жесткой фиксации повнешнему диаметру и может изменятьгеометрические размеры своего поперечного сечения в соответствии с колебаниями величины вакуумметрического давления в воздушной полости емкости 1 ванны, поскольку температуратрубной заготовки 21 еще достаточновысока.Колебания же вакуумметрическогодавления могут обуславливаться двумяпричинами, С одной стороны они происходят при изменении объема воздушной полости емкости 1 ванны вследствие колебаний уровня 22 хладагента,а с другой - это происходит при снижении производительности системывакуумирования по воздуху вследствиечрезмерно большого количества хладагента, попадающего в систему 3 вакуумирования при повышении уровня 22хладагента в момент подпиткиПри отклонении вакуумметрическогодавления от номинального значения будет изменяться диаметр экструдируемой трубы, Устранить отклонение наружного диаметра трубы возможно путем стабилизации величины уровня 22хладагента в воздушной полости емкости 1 ванны.Стабилизация уровня хладагента вванне осуществляется следующим образом.Электропроводящий стержень 10устройства контроля устанавливаетсяв корпусе 9 с помощью резьбового соединения 18 так, чтобы вершина конуса его контактного элемента 12 находилась на высоте, соответствующейоптимальному заданному уровню 22хладагента, При этом нижний боковойканал 16 находится ниже уровня 22хладагента.При пуске линии хладагент поступает в емкость 1 ванны через открытый автоматический регулирующий.кран 20 подачи хладагента до достижения заданного уровня 22,Достигнув вершины конуса контактного элемента 12, хладагент скачко1406бы материал контактного элемента 12и материал емкости 1 ванны былимаксимально идентичны по химическомусоставу, а ток, протекающий черезэлектролит, был минимально возможнымСкорость процесса электролиза зависит от частоты внешнего источникатока. Так при постоянном токе оиамаксимальна, а с увеличением частоты(переменный ток) скорость электролиза уменьшается,Первичная цегь устройства контроля должна питаться переменным током,а постоянная составляющая, должнабыть исключена, что достигается гальванической развязкой первичной цепиот электронного блока 19, Если использовать источник тока ие промьппленной частоты, а значительно болеевысокой, то пути, проходимые ионамиза время полупериода, будут уменьшаться и при достаточно высокой частотевремя движения иона в одном направлении станет настолько малым, чтосферическая симметрия ионной атмосферы практически ие будет нарушена,За время полупериода иои почти несместится от центра ионной атмосферы.При этом изчезает илн сильно уменьшится тормозящий эффект релаксации,ибо ионная атмосфера не успевает рассеиваться за короткий полупериод,Исчезновение эффекта релакции должно иметь следствием увеличение электропроводности раствора.Частота (в герцах), при которойтормозящий эффект должен значительноуменьшиться, может быть определенапо известной формуле 1 С Е 1 1 о- :- 1 О0,6где 2 - время релаксации, с;С - концентрация элсктролита,моль/л;Ед - валентность ионов,Питание первичной пепи устройстваконтроля уровня должно производитьсяпеременным током. Причем напряжениеисточника оказывается ограниченнымеще и по той причине, что согласнотребованиям падение напряжения иаучастке контакта хладагеита ие должно превьппать 1 Ч. Реально иапряжеииеисточника переменного тока первичнойцепи составляет единицы вольт.С другой стороны, ток цереэ соприкасающийся с контактным элементом 12 5 495 образно поднимается по его поверхности на некоторую величину сверх истинного повьппения уровня. Это происходит под действием сил поверхностного натяжения жидкости благодаря5 смачиваиию металла конуса контактного элемента 12 хладагентом.Таким образом, первичная электрическая цепь электронного блока 19 замкнется через хладагеит, При этом электронный блок 19 выдаст соответствующую команду иа автоматический регулирующий кран 20 подачи хладагента, который прекратит подачу послед него в емкость 1 ванны.В процессе охлаждения трубы при повьппении температуры хладагента часть его сбрасывается из емкости 1.При этом уровень 22 начнет пони жаться и, когда вес частиц хладагента, находящихся на поверхности контактного элемента 12, станет больше сил поверхностного натяжения, хлад- агент скачкообразно опустится и меж в 25 ду его поверхностью и вершиной конуса снова образуется воздушный зазор. Первичная цепь электронного блока 19 разомкнется и начнется подпитка ем", кости 1 хладагентом, Скачкообразный ЗО характер замыкания-размыкания контакта между поверхностью хладагента и контактным элементом 12 позволяет свести к минимуму случайные срабатывания устройства при хаотичном пере 35 мешивании зеркала уровня 22 хлад- агента в пределах 1-2 мм.Для нормальной работы устройства контроля уровня немаловажное значение имеет величина угла при вершине щ 0 конуса контактного элемента 12, Это вытекает из следующих соображений.Два металла, помещенные в электролит (вода является слабым электролитом), образуют гальванический элемент, ЭДС которого зависит от того, насколько удалены друг от друга данЮ ные металлы в ряду активности, При замыкании внешней цепи через электролит потечет электрический ток и начнется процесс электролиза, сопровождаемый окислением-восстановлением металлов-электродов и выпадением в осадок солей электролита. От интенсивности этого процесса зависит долговечность работы устройства. Поэтому для получения максимальной долговечности необходимо этот процесс замедлить, Для этого требуется, что 1495140участок хладагента пропорционален площади смоченной хллдлгентом поверхности конуса. Если эта площадь мала, то естественно будет слабым сигнал на входе электронного блока 19, что потребует значительного повьппения его коэффициента усиления, Последнее же нежелательно, так как может привести к ложному срабатыванию устройства, например, от случайно попавшей на конус влаги.Изложенное было учтено при опрсделении оптимального угла при вершине конуса. 15Было принято также во внимание, то что предель 1 изменения уровня 22 хлад- агента, при которых гарантируется надежная работа устройства, не должны превышать +3 мм, 20Как показали экспериментальные исследования, оптимальный угол при вершине конуса должен составлять 25-30 а его отклонения от указанной величины как в большую, так и меньшую 25 сторону, приводят к ухудшению характеристики устройства.Резкие колебания уровня 22 хлад- агента с амплитудой более 2 мм, носящие случайный характер, сглаживают ся следующим обр,.зом. Боковье кана - лы 15 и 16 корпуса 9 сообщаются между собой посредством винтовой канавки 14, выполняющей роль демпфера. Эта канавка работает подобно капилляру,35 частично заполняемому хладагентом. Хладагент в виде мальчайших капелек попадает в канавку 14 вследствие случайного их попадания в боковой канал 15 в процессе распыления форсун ками 8.При случайном резком изменении уровня 22 хладагента в емкости 1 должен бьл бы резко измениться уровень 22 хладагента и в зоне контактного элемента 12, что должно сопро.вождаться резким изменением объема полости, состоящей из объема канавки 14 ниже частиц хладагента и воздушной полости в зоне конуса контактного элемента 12. Это изменение объема вызывает некоторый дополнительный перепад давления и заставляет частицы хпадагента перемещаться в соответствующем направленииТаким образом, часть энергии коле 55 баний уровня 22 хллдагента будет затрачена на преодоление сил сопротивлеЯия перемещению частиц хладлгента по спиральной траектории, чем и достигается эффект демпфирования.Лля надежной работы устройства контроля уровня необходимо, чтобы при максимальном повьппении уровня 22 хладагента смачивалась только часть поверхности конуса и не смачивался цилиндрической участок контактного элемента 12. Необходимо также, чтобы хладагент, попадающий нл контактный элемент 12, например, через демпфирующую канавку 14, не удерживался благодаря действию сил поверхностного натяжения в зазоре 13 между цилиндром и корпусом 9,Учитывая сказанное, л также величину угла при вершине конусл, необходимую точность поддержания уровня 22 хладагента, составлякщую +3 мм, и возможность получения минимальных размеров контактного элемента 12, было определено, что зазор 13 между цилиндрической частью контактного элемента 12 и корпусом 9 должен бытьне менее одного диаметра цилиндрической части контактного элеменга 12.Таким образом, предложенная компановка конструкции в комплексе ванны позволяет максимально повысить стабильность работы системы влкуумирования, что обеспечивает повышение производительности трубной линии по готовому продукту путем повышения точности геометрических размеров труб и снижения брака.Предложенная ванна за счет повышения точности геометрических размеров труб, снижения брака.и, как следствие, экономии сырья позволит, повысить производительность трубной линии по готовому продукту на 8-10 . Формула и з о б р е т е н и яВанна для охлаждения и калибровлния экструдируемых труб из термопластов, содержащая емкость, соединенную с системой вакуумирования :. системой подачи хладагента на экструдируемую трубу, устройство контроля уровня хладагента, электрически связанное с электронным блоком, упрлвлн,опим автоматическим регулирующим краном подачи хладагента в емкость, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с . целью повьппения производительности по готовому продукту зл счст повьпцсния стабильности работы системы влкуумирования, устройство контроля1495140 15 2 Я 6 8 171011 Уагенгл Составитель Л.КольцоваРедактор Л.Гратилло Техред М, Дидык Корректор Л,Бе аказ 4167 14 Подписно раж при ГЕНТ ССС ретениям и открытия ушская наб., д. 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г,ужгород, ул. Гагарина,10 уровня хладагента выполнено н видеустановленного в корпусе из диэлектрического материала ступенчатогоэлектропроводящего стержня, содержащего в нижней части контактный элемент в виде цилиндра, смонтированногос образованием с корпусом зазора,по меньшей мере равного его диаметру, и заканчивающегося конусом с углом при вершине 25-30 О, причем верхНИИПИ Государственного комитета по иэ 11" 03 5, Москва, Ж, няя часть стержня установлена в корпусе герметично, в средней его части выполнена винтовая демпфирующаяканавка, а в корпусе - боковые каналы дпя сообшения демпФирующей канавкис полостью емкости соответственно выше и ниже контролируемого уровня,приэтом электронный блок гальваническиразвязан от электропроводящего стержня и емкости,