Державний вищий навчальний заклад 10 страница

Запропонована вулканізація рукавів в спеціальних пресах, що мають двоплиткові прес-форми довжиною 10 см з подовжніми жолобчастими канавками. Рукави заздалегідь піддуваються повітрям. Одночасно вулканізують декілька рукавів. Вулканізація здійснюється послідовно ділянками, рівними довжині прес-форми. Після вулканізації з рукава зрізають випреси, що утворюються по лінії роз'єму прес-форми. До недоліків цього способу відносяться: перевулканізація ділянок рукава, що потрапляють на краї плит, циклічність процесу і складність виготовлення плит.

Довгомірні бездорнові рукава вулканізують в свинцевій оболонці, яку накладають зверху зовнішнього гумового шару, пропускаючи рукав через пресову голівку з формоутворюючим інструментом, що встановлюється на плунжерному пресі або на черв'ячному екструдері. Освинцьований в розтопі рукав намотують на великий барабан і заповнюють водою під тиском 0,7-0,8 МПа. Кінці рукавів зі свинцевою оболонкою затискають. Барабани з освинцьованими рукавами поміщають в котел. Вода в рукаві перегрівається, розширюється і упресовує шари. Після вулканізації вода з рукава зливається. Свинцева оболонка зрізається з рукава, рубається і перетоплюється для повторного використання.

Підготовка свинцю здійснюється у ванні для топлення. Чистий і сухий свинець у вигляді чушок або пластин після обдирання освинцьованого рукава завантажується в ванну для топлення. Температура розтопленного свинцю у ванні повинна бути 390±30 °С. Рівень топленного свинцю у ванні повинен бути 70-75 мм нижче за верхній край ванни. Для запобігання окиснення свинцю і видалення домішок поверхню топленного свинцю покривають шаром деревного вугілля (допускається працювати без застосування деревного вугілля).

Плунжерні преси періодичної дії для накладення свинцевої оболонки випускаються в двох варіантах: прес вертикальний з однією напірною камерою і прес горизонтальний з двома напірними камерами, що працюють по черзі. Гідравлічним циліндром топленний свинець видавлюється з напірної камери в кільцевий отвір, що утворюється матрицею і порожнистим дорном. В цей же час через канал в дорні протягується рукав. Температура свинцю біля виходу з голівки преса регулюється в межах 200-240°С. Швидкість освинцювання - до 27 м/хв. Товщина свинцевої оболонки 2,2 мм.

Ширшого поширення для освинцювання рукавів набули черв'ячні преси (екструдери). У рукавному виробництві використовуєміживані черв'ячні преси розрізняються розташуванням черв'яка: горизонтальні з порожнистим черв'яком і з прямоточною (співвісною з черв'яком) головкою і вертикальні з головкою, розташованою під кутом 90° до осі черв'яка. Вертикальні преси набули ширшого поширення. На редукторі преса вертикально встановлений циліндр, в нижню частину якого по трубі з плавильної печі заливається топленний свинець, що подається черв'яком під тиском в головку.

Прес освинцювання зазвичай агрегується (рис. 4.11) з транспортними, закочувальними і розкочувальними пристроями для барабанів, з верстатом для зняття оболонки з рукава і її рубки, печами для розтоплення з транспортними і підйомними механізмами для завантаження свинцю.

Перед роботою проводиться налагодження екструдера під певний діаметр рукава. Діаметр матриці вибирається рівним діаметру дорну плюс 2-4 мм залежно від товщини свинцевої оболонки (табл. 4.4).

Таблиця 4.4 - Товщина свинцевої оболонки, що рекомендується для рукавів

Номінальний внутрішній діаметр рукавів, мм	Товщина свинцевої оболонки, мм
6,0-9,0 10,0 20,0 25,0	1,3±0,2 1,5±0,2 1,8±0,2 2,0±0,2

Діаметр головки вибирається рівним зовнішньому діаметру рукава плюс 1,0-2,5 мм залежно від зовнішнього діаметру.

1,8- пристрої для розкочування і загортання рукава на барабани; 2, 6 – печі для розтоплення свинцю; 3 - верстат для зняття і рубки свинцевої оболонки; 4 - труба для передачі розтопленного свинцю; 5 - кран-балка; 7 - черв'ячна машина; 9 - барабани; 10 - котел

Рисунок 4.11 - Переріз і план розташування устаткування на ділянці освинцювання рукавів

При виході з преса освинцьований рукав проходить через пристрій, що охолоджує, де обприскується водою. Охолоджений рукав за допомогою укладальника укладається рівними рядами на приймальний барабан закочувального пристрою. Швидкість загортання рукавів повинна бути синхронізована із швидкістю освинцювання.

Після наповнення рукавів водою і повного видалення з нього повітря вільний кінець рукава заглушають затиском, доводять тиск в рукаві до потрібного. Тиск води в системі при наповненні рукавів водою перед вулканізацією 0,3-0,7 МПа. Барабан з рукавом встановлюють електротельфером на візки, які закочують в котел для вулканізації. Вулканізацію рукавів в котлах здійснюють при температурі 143±3°С протягом 30±3 хв при надмірному тиску 0,29 МПа.

Після закінчення вулканізації і спуску пари, не відкриваючи кришки котла або після відкриття кришки, відкривається клапан подачі холодної води для охолоджування рукавів, яке проводиться розбризкуванням води з форсунок по всій довжині котла. Контроль режиму вулканізації здійснюють за температурою за допомогою електронного потенціометра КСП.

Після охолоджування рукава подаються на завершальні операції: зняття свинцевої оболонки, спуск води, продування повітрям, розбраковування і упакування.

Перспективним процесом є безперервна вулканізація рукавів з жорстким дорном при значних тиску і температурі пари. Дорни повинні стикуватися, оскільки процес вулканізації окремими, навіть довгими до 150 м відрізками економічно невигідний.

На ряді підприємств застосовують безперервну вулканізацію в комбінованому вулканізаторі (рис. 4.12), на якому можна виготовляти рукава діаметром до 60 мм при температурі вулканізації до 250 °С і тиску до 0,7 МПа.

Цей агрегат є круглою сталевою трубою, до половини наповненої скляними кульками. Пара поступає через пористу керамічну трубу, а виходить через регульований клапан. Телескопічними патрубками один кінець труби сполучений з черв'ячним пресом 2, а інший кінець - з ущільнюючим пристроєм 3 і баком, в якому розміщений відбірковий пристрій.

1 - рукав; 2 - черв'ячний прес; 3 - пристрій для ущільнення; 4 - вулканізатор з псевдо-розрідженим шаром теплоносія; 5 - параперегрівач; 6 - вентиляція; 7 - змішувач; 8 - камера очищення рукава від теплоносія; 9 - паровий вулканізатор; 10 - затвор; 11, 14 - секції охолоджування під тиском; 12 - повітряне ущільнення; 13 - насос; 15 - холодильник

Рисунок 4.12 - Схема комбінованого вулканізатора для рукавів

Тиск у вулканізаторі регулюється клапанами на вході і виході пари. У головці черв'ячного преса 2 рукав на гнучкому дорні покривається зовнішнім шаром гуми і поступає у вулканізатор 4 з псевдорозрідженим шаром теплоносія.

Вулканізатор складається з трьох основних секцій (одна парова, дві - водяного охолоджування під тиском); телескопічного патрубка, що примикає до головки черв'ячного преса; вузла видалення кульок з поверхні рукава; ущільнень і та ін. Парова і охолоджувальна секції розділені діафрагмами, в простір між якими подають повітря.

Вода з секції, що охолоджує, 11 під тиском протікає послідовно через зазори, утворені рукавом і діафрагмами, в бак, з якого знову потрапляє в секцію, що охолоджує, 14. Вулканізатори подібного типу обов'язково мають секцію попереднього охолоджування рукава, щоб уникнути утворення місцевого здуття і пір в зовнішньому шарі рукава при виході його з вулканізатора. Розділення водяного і парового середовищ відбувається за допомогою спеціальної гумової діафрагми. Вода, що пройшла через діафрагму, стікає у вертикальну трубу; рівень її регулюється датчиком.

Установка безперервної дії фірми «Крупп» складається з двох, встановлених один за одним екструдерів з головками, що працюють за принципом дисипативного розігрівання матеріалу, і розташованого між ними першого вулканізатора, де теплоносієм є гаряче повітря, а також машини для навивки силового шару. За допомогою першої головки екструзії виготовляється камера рукава, після цього здійснюється підвулканізація її в каналі гарячого повітря, а потім армування нитяним оплетенням, металевим дротом або тканиною. Після завершення армування слідує нанесення зовнішнього шару на другій машині екструзії. Як остання робоча операція здійснюється вулканізація в другому тунелі гарячим повітрям, охолоджування і намотування готового рукава па бобіни.

Слід зазначити, що впровадження нових процесів і устаткування для виробництва рукавів, особливо ліній, що включають безперервну вулканізацію, різко підвищує ефективність виробництва і покращує якість виробів, що випускаються. Підвищення ефективності рукавного виробництва відбуватиметься по шляху його подальшої спеціалізації, використанні високоавтоматизованого спеціального устаткування, здійснення багатьох стадій процесів виготовлення за безперервною схемою, що дозволить повністю механізувати і автоматизувати рукавне виробництво.

4.4 Контроль якості рукавів

Технічні характеристики рукавів підтверджують результатами випробувань, яким піддають залежно від їх конструкції і призначення. Основним способом перевірки якості рукавів є випробування гідравлічним тиском.

При проведенні гідравлічних випробувань розрізняють випробувальний тиск, при якому протягом 10 хв не повинно спостерігатися пропускання води на поверхню навіть у вигляді найдрібніших крапель, і руйнуючий, при якому порушується цілісність рукава. Залежно від технічних вимог вибирається запас міцності, що є відношенням руйнуючого тиску Р_руйн. до робочого Р_роб. Орієнтовні значення запасів міцності напірних рукавів різного призначення приведені нижче:

для транспортування рідин при низькому

і середньому тиску 2,5-3,0

для транспортування рідин при високому тиску

- у статичних умовах 3,0

- у динамічних умовах 4,0

для транспортування рідин в агрегатах 3,5-4,0

для транспортування газів 5,0

для транспортування гарячих рідин 5,0-8,0

для транспортування пари 6,0-10,0

При випробуванні на міцність в рукав подають тиск, рівний руйнуючому, тобто Р_руйн., збільшений на запас міцності каркаса. Якщо рукав не руйнувався при такому тиску, він вважається таким, що витримав випробування.

Перевірку герметичності проводять подачею в рукав випробувального тиску Р_випр., який перевищує номінальний робочий тиск Р_роб. в 1,25-2 рази і витримують протягом 3-5 мин. Якщо при цьому на рукаві не виявиться течі, роси, розривів або здуття, вважається, що рукан герметичний. Випробовують рукава на герметичність зазвичай вибірково, в межах 0,1-2,0 % від партії. У ряді випадків, наприклад у виробництві бурових рукавів з кінцевою арматурою, перевіряють кожен рукав.

Важливими чинниками при проведенні гідравлічних випробувань є швидкість підвищення тиску і температура навколишнього середовища. Відповідно до стандарту ІСО 1402 швидкість підвищення тиску при статичних випробуваннях при 23±2 °С повинна бути від 0,075 до 0,175 МПа/с для рукавів з розривним тиском до 12,5 МПа; від 0,35 до 1,0 МПа/с - для рукавів з руйнуючим тиском більше 12,5 МПа.

Якість рукавів перевіряють інструментально і візуально. Розміри елементів рукавів перевіряють вимірювальними приладами, що забезпечують задану точність вимірювань: штангенциркулем, товщиноміром, вимірювальною лінійкою, стінкоміром індикаторним, рулеткою, мікроскопом. Наприклад, для вимірювання зовнішнього діаметру верхнього металевого оплетення оплітального рукава по колу зрізають шари, що знаходяться над оплетенням, не менше 2,5 d_вн від кінця рукава у вигляді кільця шириною 8-10 мм і проводять виміри штангенциркулем.

Внутрішній діаметр рукава вимірюють циліндровими калібрами, при цьому прохідна сторона калібру повинна проходити в рукав на відстань 50 мм від кінця рукава. Довжину рукава визначають вимірювальною лінійкою або рулеткою.

Стан поверхні і зовнішній вигляд рукавів оцінюють візуально.

4.5 Практичні завдання для самостійної роботи

1. Запропонувати конструкцію напірного рукава низького тиску для передачі бензину, вказати його тип, прийняти армуючий матеріал та розробити рецептуру гумової суміші для внутрішньої камери цього рукава.

2. Запропонувати конструкцію напірного рукава низького тиску для передачі молока, вказати його тип, прийняти армуючий матеріал та розробити рецептуру гумової суміші для внутрішньої камери цього рукава.

3. Запропонувати конструкцію напірного рукава низького тиску для передачі води, вказати його тип, прийняти армуючий матеріал та розробити рецептуру гумової суміші для внутрішньої камери цього рукава.

4. Запропонувати конструкцію напірного рукава низького тиску для передачі піску від піскоструминої установки, вказати його тип, прийняти армуючий матеріал та розробити рецептуру гумової суміші для внутрішньої камери цього рукава.

5. Запропонувати конструкцію напірного рукава низького тиску для передачі нафти, вказати його тип, прийняти армуючий матеріал та розробити рецептуру гумової суміші для зовнішнього шару цього рукава.

6. Запропонувати конструкцію напірного рукава низького тиску для передачі штукатурного складу, вказати його тип, прийняти армуючий матеріал та розробити рецептуру гумової суміші для зовнішнього шару цього рукава.

7. Запропонувати конструкцію напірного рукава високого тиску для передачі стисненого повітря, прийняти армуючий матеріал та розробити рецептуру гумової суміші для внутрішньої камери цього рукава.

8. Запропонувати конструкцію напірного рукава високого тиску для передачі води, прийняти армуючий матеріал та розробити рецептуру гумової суміші для внутрішньої камери цього рукава.

9. Розробити технологічну схему виробництва напірних бездорнових рукавів навивочної конструкції.

10. Розробити технологічну схему виробництва напірних рукавів дорновим способом з опліткою нитками.

11. Запропонувати та обґрунтувати безперервний спосіб вулканізації рукавів.

12. Запропонувати конструкцію напірного рукава середнього тиску для передачі азоту, прийняти армуючий матеріал та розробити рецептуру гумової суміші для внутрішньої камери цього рукава.

13. Запропонувати конструкцію напірного рукава середнього тиску для передачі 10% розчину НСl, прийняти армуючий матеріал та розробити рецептуру гумової суміші для внутрішньої камери цього рукава.

14. Вимоги до тканин в виробництві напірних рукавів. Запропонувати тканину, що дозволяє зменшити кількість силових шарів в конструкції рукава.

15. Порівняти конструкції силових каркасів напірних рукавів і запропонувати раціональну конструкцію для рукавів низького тиску.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. Лепетов, В.А. Расчет и конструирование резиновых технических изделий и форм [Текст] /В.А. Лепетов. – Л.: Химия, 1972. – 312 с.

2. Мартин, Дж. М. Производство и применение резинотехнических изделий [Текст] / Дж. М. Мартин, У.К. Смит. – М.: Химия, 1981. – 264 с.

3. Махлис, Ф. А. Современное состояние производства конвейерных лент (материалы, технология, свойства) [Текст] / Ф.А. Махлис, Л.Б. Томчин, Д.Л. Федюкин, И.И Леонов. - М.:ЦНИИТЭнефтехим, 1983. - 46 с.

4. Применение резиновых технических изделий в народном хозяйстве [Текст] / Под ред. Д. Л. Федюкина. - М.: Химия, 1986. – 240 с.

5. Осошник, И. А. Практикум по технологии резиновых изделий [Текст]: учеб. пособие для вузов / И.А. Осошник, В.С. Шеин. - Л.: Химия, 1989. - 224 с.

6. Махлис, Ф. А. Конвейерные ленты [Текст] / Ф.А. Махлис, И.И. Леонов, О.Г. Карбасов, В.В. Никитин. – М.: Химия, 1991. – 184 с.

7. Жовнер, Н. А. Структура и свойства материалов на основе эластомеров [Текст] /Н.А. Жовнер, Н.В. Чиркова, Г.А. Хлебов. – Омск: Вят. гос. университет, 2003. – 276 с.

8. Шутилин, Ю. Ф. Справочное пособие по свойствам и применению эластомеров [Текст]/ Ю.Ф. Шутилин. - Воронеж: Воронеж. гос. технолог. академия, 2003. – 872 с.

9. Осошник, И. А. Производство резиновых технических изделий [Текст] / И.А. Осошник, Ю.Ф. Шутилин, О.В. Карманова. – Воронеж: Воронеж. гос. технолог. академия, 2007. - 972 с.

10. Корнев, А. Е. Технология эластомерных материалов [Текст] / А.Е. Корнев, А.М. Буканов, О.Н. Шевердяев. – М.: НППА „Истек”, 2009. – 504 с.

11. Аверко-Антонович, Ю.О. Технология резиновых изделий [Текст] / Ю.О. Аверко-Антонович, Р.Я. Омельченко, Н.А. Охотина, Ю.Р. Эбич. – Л.: Химия, 1992. – 352 с.

12. Перепелкин, К.Е. Армирующие волокна и волокнистые полимерные композиты [Текст] / К.Е. Перепелкин - СПб.: Научные основы и технологии, 2009. - 380 с.

13. Люсова, Л.Р. Армирующие материалы, применяемые при производстве резиновых изделий. Учебно-методическое пособие [Текст] / Л.Р. Люсова, А.М. Буканов, В.С. Кузин, Н.Я. Овсянников, Ю.А. Наумова. – М.: МИТХТ им. М.В. Ломоносова, 2010. - 47 с.