Меню

Система термостатирования высокого давления

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ТЕРМОСТАТИРОВАНИЯ И ОХЛАЖДЕНИЯ

Оборудование для охлаждения и термостатирования занимает особое место в ряду других вспомогательных или периферийных установок, так как, во-первых, без системы охлаждения основное оборудование работать не в состоянии, а во-вторых, от организации системы охлаждения напрямую зависит технологический режим производства изделий из полимерных материалов, или другими словами, — качество выпускаемой продукции [1].

Применение термостатирующего оборудования позволяет:

  • • получить более высокое качество готового изделия;
  • • обеспечить точное соблюдение технологии производств;
  • • сократить время цикла, а следовательно, увеличить производительность и улучшить экономические показатели производства;
  • • снизить количество брака конечной продукции;
  • • снизить количество отходов при выходе на режим, за счет начального прогрева.

Для поддержания необходимого температурного режима в технологических процессах переработки пластмасс наибольшее применение нашли термостаты и чиллеры различных типов и модификаций.

Термостаты

Поддержание повышенных температур является неотъемлемым условием проведения технологического процесса при работе целого ряда как основного, так и вспомогательного оборудования, используемого на предприятиях по переработке пластмасс. Широко используется жидкостной обогрев на вальцах, каландрах, смесителях, ряде экструзионных агрегатов (например, в гладильных каландрах листовальных линий) и т.д. С помощью жидкостного обогрева поддерживается необходимая температура различного формующего инструмента. Однако наиболее широко термостаты в настоящее время используются в процессах литья под давлением. Поэтому именно этим термостатам в данном разделе будет уделено больше внимания.

Термостатирование литьевой формы необходимо для разогрева и поддержания в ней на продолжении всего времени работы машины определенной температуры, оптимальной для данного типа полимера. Это обеспечивает высокое качество изделий, минимальное количество брака (по данным Института переработки пластмасс города Аахена (Германия), 24% от общего количества брака возникает вследствие неправильной температуры формы) и позволяет оптимизировать технологический процесс.

При завышении температуры формы увеличивается время охлаждения, усадка после извлечения изделия из формы. Заниженная температура литьевой формы приводит к образованию дефектов поверхности изделия (снижению глянца, возникновению следов течения и линий спая), повышению внутренних напряжений и, вследствие этого, к короблению изделия.

Оптимальные температуры форм при литье термопластов под давлением приведены в табл. 1.1 [2].

Оптимальные температуры литьевых форм при переработке термопластов

Рациональный подбор температурных режимов позволяет ликвидировать нестабильность размеров при изготовлении в многоместной литьевой форме очень мелких деталей, исключить появление облоя при изготовлении деталей сложной конструкции, в которых его зачистка существенно увеличивает трудозатраты. Даже при работе на старых и уже довольно изношенных термопластавтоматах, используя термостатирование литьевых форм, можно добиться положительного эффекта.

Термостатирующее оборудование должно иметь достаточную тепловую мощность для нагрева теплоносителя и достаточную мощность охлаждения для быстрого снижения температуры в охлаждающих контурах.

Система термостатирования литьевой формы включает три компонента: литьевую форму, термостат (терморегулятор, термоконтроллер) и теплоноситель, который должен обеспечивать хороший теплообмен для снабжения или отвода большого количества тепла за короткий промежуток времени. В качестве теплоносителя чаще всего применяются вода или масло.

Термостат (термоконтроллер) — устройство, предназначенное для прогрева и последующего точного поддержания температуры устройств в различных технологических процессах. Термостаты классифицируются по диапазону рабочих температур [3]:

  • — термостаты высоких температур (до 300°С);
  • — термостаты средних температур (до 180°С);
  • — термостаты низких температур (до 95°С).

С помощью термостата задается температура, поддерживаемая постоянной, сколько бы времени ни работало перерабатывающее оборудование.

Для обеспечения равномерности охлаждения термостатируюшее устройство посредством оптимальной регулировки должно обеспечивать низкие колебания температуры формы: на входе и выходе разница температур должна быть от 1 до 3°С. Но в любом случае очень важна точность терморегулирования, которая может порой значительно отличаться — как по диапазону (0,4—1,5°С), так и по скорости реагирования на изменения температуры (термостат или ПИД-микропроцессор).

Термостат для литьевых форм состоит из электрической части с регулятором температуры, указателем, элементами управления, включателями и предохранителями, а также нагревателя, охладителя, насоса и предохранительных элементов [2].

Принципиальная схема термостата приведена на рис. 1.1, а на рис. 1.2 показана одна из возможных монтажных схем такого устройства [4].

Рис. 1.1. Принципиальная схема термостата для литьевых форм

Читайте также:  Материалы выдерживающие большое давление

Рис. 1.2. Схема термостата для литьевых форм

Водяные термостаты — это термостаты, роль теплоносителя в которых играет вода.

Она может находиться в контуре при нормальном давлении (тогда максимальная температура нагрева составляет 95°С) или под давлением (перегретая вода, температура нагрева до 180°С). Также существуют версии термостатов, работающие с разряжением в контуре нагрева, они используются для нагрева форм, в контурах которых есть утечки. Тогда в месте разгерметизации начинает «подсасываться» воздух, который потом удаляется через специальный клапан в термостате. Водяной термостат может быть использован в различных технологических процессах переработки пластмасс.

В масляных термостатах роль теплоносителя играет масло. Они применяются при необходимости прогреть литьевую форму или что- либо еще до температуры 150—350°С. Данный тип термостатов является сложным высокоточным техническим устройством. Для работы с масляными термостатами необходимы также специализированные шланги подключения. Но в целом эксплуатация масляного термостата не очень сложна и они широко применяются в различных производственных областях.

При использовании водяных и масляных термостатов для обогрева холодноканальных форм имеются свои особенности. Дело в том что в этих формах очень сильно повышается количество брака готовой продукции, связанного с непроливом готового изделия. Иногда получение качественной продукции на холодноканальной форме без термостати- рования невозможно, поскольку форма забирает большое количество тепла от детали.

Так как холодноканальные литьевые формы не подразумевают наличия нагревательных элементов в самой форме, то производитель сталкивается с необходимостью внешнего подогрева формы. В данной ситуации есть два решения:

  • — прогрев формы с помощью материала, при этом варианте определяется первая партия деталей, которая заведомо считается браком, причем количество материала, необходимого при таком прогреве, зависит от размеров и веса формы, а также точности изделия;
  • — использование термостата для термопластавтомата, которое позволит без потерь материала подогревать форму до рабочей температуры.

Использование водяных и масляных термостатов для обогрева горячеканальных форм позволяет значительно повысить качество продукции, за счет точного поддержания необходимой температуры литьевой формы и исключения ее колебаний. Это особенно важно, если существует необходимость точно выдерживать размеры изделий, качество поверхности и т.п.

В зависимости от назначения различают одноконтурные и многоконтурные термостаты.

Одноконтурные термостаты — это отдельные, установленные стационарно или мобильные установки, подсоединяемые к охлаждаемому оборудованию с помощью шлангов, и находящиеся, как правило, рядом с основным оборудованием.

  • • простота эксплуатации;
  • • относительно невысокая стоимость;
  • • подходит практически к любому процессу термостатирования.

К недостаткам одноконтурных термостатов надо отнести:

  • • для многоконтурных систем требуется установка разветвителя (гребенки);
  • • контроль температуры осуществляется на выходе из термоконтроллера в литьевую форму;
  • • контроль температуры в многоконтурных системах не может быть осуществлен в каждом контуре отдельно, так как теплоноситель в каждый канал поступает с одинаковой температурой.

Многоконтурные термостаты используются, как правило, для многоконтурных литьевых форм. Количество контролируемых каналов может быть от 4 до 128.

Многоконтурные термостаты — это интегрированные многоблочные системы, подсоединяемые к охлаждаемому оборудованию с помощью коротких шлангов и закрепленные на термопластавтоматах рядом с половинками литьевой формы.

Регулирование температуры осуществляется за счет прямой подачи охлаждающей воды в каналы литьевых форм. Контроль температуры каждого канала проводится на выходе из канала индивидуальным расходомером. Регулировка температуры каждого канала осуществляется индивидуальным импульсным клапаном. Весь процесс контролируется на панели управления, находящейся рядом с термопластавтоматом или закрепленной на нем.

Многоконтурные термостаты обладают следующими преимуществами:

  • • каждый канал охлаждается (термостатируется) отдельно, вплоть до полного отключения охлаждения;
  • • температура контролируется и автоматически регулируется сразу на выходе из канала охлаждения;
  • • отвод тепла осуществляется только прямым охлаждением, теплоносителем, циркулирующим в контуре охлаждения;
  • • простота эксплуатации;
  • • точность регулирования температуры в каждом канале (это почти недостижимо в классическом термостате);
  • • можно локально влиять на распределение температур при литье изделия;
  • • сокращается время охлаждения в цикле и, соответственно, уменьшается время цикла;
  • • появляется возможность отслеживать образование накипи на стенках каждого канала охлаждения;
  • • отсутствуют изнашивающиеся элементы (насосы);
  • • экономия до 40% электроэнергии за счет отсутствия насосов (используется давление входной охлаждающей цеховой воды);
  • • увеличивается свободная площадь около термопластавтоматов.
Читайте также:  Где находится датчик давления масла ауди 80 дизель

Однако многоконтурные термостаты имеют и ряд недостатков:

  • • привязка к конкретному термопластавтомату, термостаты этого типа не мобильны;
  • • более жесткие требования к качеству воды, поступающей в систему охлаждения;
  • • система более дорогая, чем одноконтурный термостат с гребенкой.

К основным характеристикам термостатов относят следующие параметры:

  • • максимальная температура в охлаждающих контурах;
  • • максимальная мощность нагрева теплоносителя;
  • • максимальная мощность охлаждения.

Если максимальная температура в охлаждающих каналах будет до 180°С, тогда обычно в термоконтроллерах в качестве теплоносителя (хладагента) используется вода. Если максимальная температура в охлаждающих контурах будет свыше 180°С, то в качестве хладагента используется масло.

Максимальная мощность нагрева теплоносителя имеет главное значение при запуске холодного оборудования. Чем за меньшее время требуется разогреть литьевую форму, тем большая требуется мощность по нагреву. Но иногда, в некоторых процессах производства изделий из полимеров, мощность нагрева может быть важной характеристикой и внутри цикла.

Максимальная мощность охлаждения является одним из самых важных параметров. Чем больше мощность охлаждения, тем за меньшее время будет понижена температура в охлаждающих каналах литьевой формы. При правильном выборе этого параметра, цикл при литье на термопластавтоматах может быть минимальным, следовательно основное оборудование — литьевая машина — будет использоваться на максимуме своих возможностей [5].

Термостаты могут работать в режимах открытого и закрытого контуров.

При работе в режиме открытого контура охлаждения термоконтроллеры могут не иметь теплообменника и работать в режиме прямого охлаждения. Это означает, что охлаждающая вода из цеховой системы напрямую поступает в каналы охлаждения и достаточно эффективно отводит тепло от контуров литьевой формы и выдавливается в цеховую систему с горячей водой.

Преимущество при работе в режиме открытого контура — высокая скорость отвода тепла, уменьшение расхода электроэнергии и сокращение времени цикла, а недостаток — требования к качеству цеховой воды должны быть высокими, иначе на поверхности охлаждающих каналов литьевых форм будет образовываться накипь и эффективность теплоотвода будет падать. Поэтому приходится чаще проводить очистку каналов литьевых форм.

При закрытом контуре охлаждения термостаты с теплообменником работают в режиме косвенного охлаждения. Охлаждающая вода из цеховой системы поступает в теплообменник термоконтроллера и там забирает тепло от воды (или масла — для термоконтроллеров на масле). Вода (масло) циркулирует в независимом контуре термостата, и охлаждающие каналы литьевых форм замкнуты на этот контур.

Преимущество при работе в режиме закрытого контура состоит в том, что если в качестве теплоносителя используется вода, то она может быть специально подготовленной и минимально воздействовать на каналы литьевых форм. Поэтому реже приходится проводить очистку каналов литьевых форм.

Основной недостаток работы в режиме закрытого контура — более низкая скорость охлаждения, чем у термостатов с открытым контуром, больше расход электроэнергии и увеличение времени цикла.

Источник

Холодильная установка термостатирования. Прецизионный чиллер

Особенности установки:

  • стабильность рабочей температуры ± 0,1°С;
  • мощность охлажденияот 2 до 10 кВт;
  • поддерживаемая температура жидкости от минус 30 до +100°С;
  • герметичная система;
  • подключение интерфейс RS 485;
  • воздушное или водяное охлаждение конденсатора;
  • рабочая температура до +55°С;

Система термостатирования — это специальная система, которая позволяет поддерживать строго определённый температурный режим вне зависимости от окружающей среды, а также внутреннего тепловыделения. Данная система также является автоматической и тепловой.

Термостат нужен для того, чтобы поддерживать необходимую температуру жидкости во время нагревания или охлаждения пресс-формы термоформовочной машины, а также термопластавтомата. Также в качестве жидкости, которая используется для охлаждения или нагревания, можно использовать обычную воду. Важно отметить, что термостат иногда называют терморегулятором пресс-формы.

Компания Ксирон-Холод готова представить абсолютно новое поколение установок, которые можно использовать для контроля температуры. Речь идёт о новых чиллерах ВМТ. Эти установки способны справиться с решением практически любых задач. Они отлично подходят для термостатирования реакторов, а также проведения тестов с новыми материалами. Кроме этого, их используют и для симуляции той либо иной температуры. Важно отметить, что чиллеры ВМТ сделаны специально для как можно более точного управления, а также обеспечения скорейшего изменения температуры. Они могут похвастаться высочайшей мощностью как охлаждения, так и нагрева. Ещё можно отметить, что они нужны для диапазона температур от −30 градусов по Цельсию до +100 градусов.

Читайте также:  Аппарат высокого давления для автомойки окпд 2

Из-за того, что в этих приборах используются специальные компоненты, обладающие поразительной эффективностью, они могут компенсировать экзотермические и эндотермические реакции. Также эти чиллеры могут похвастаться высокой надёжностью, ведь во время работы при слишком высоких температурах они не выходят из строя. Большое количество интерфейсов позволяет обеспечить удалённое управление с помощью сетевых соединений. Точность поддержания температуры составляет -+ 0.5°С градуса. Также можно заказать установку, которая будет поддерживать температуру с точностью -+ 0.1°С.

Если установить жидкостное термостатирование, то можно добиться следующих параметров: температура жидкости во время выхода из установки будет составлять −30 — +100 градусов по Цельсию.

Обычно термостат изготавливают как моноблок, имеющий ролики. Стоит отметить, что из системы термостатирования пресс-формы выведены сразу 6 патрубков. 2 из них нужны для соединения с потребителями, а оставшиеся 2 для выхода, а также входа холодной воды, имеющей температуру +8 — +12 градусов по Цельсию. Кроме этого, на самой установке расположена специальная панель управления, имеющая индикацию работы термостата. Сам термостат имеет ёмкость, в которой находится специальная термостатирующая жидкость с теплообменником, а также нагревательным элементом, системой автоматики и насосом. Важно отметить, что система автоматики построена на основе ПИД-регулятора.

Каков принцип функционирования термостатирующей установки

Если в ёмкости термостата находится слишком мало жидкости, то долив этой жидкости происходит в автоматическом режиме. Это возможно благодаря наличию сигнала от уровнемера. Именно он передаёт сигнал на специальный клапан, который и открывает магистраль долива. Стоит заметить, что индикация режима работы термостата находится прямо на передней панели.

В некоторых случаях возникают проблемы с производительностью машины ЛДП, а также слишком ранним износом пресс-формы. В некоторых случаях на пресс-форме и вовсе появляются многочисленные повреждения. Именно поэтому так важно поддерживать температурный режим пресс-формы в строго определённых пределах. В противном случае появления проблем не миновать. Как раз для поддержания нормальной температуры и было создано оборудование, которое позволяет обеспечить нормальный режим терморегуляции пресс-формы. Непосредственно во время работы подобной установки происходит стабилизация температуры пресс-формы. Сам по себе процесс термостатирования выглядит как прокачка диатермического масла по каналам, которые есть в пресс-форме. Именно это масло способно нагреть либо охладить пресс-форму.

Что же насчёт установки терморегуляции? Она способна обеспечить максимальную механическую прочность, а также высокое качество поверхности. Также следует помнить о том, что поддержание необходимой температуры пресс-формы имеет решающее значение для оптимизации общего времени во время литья под давлением.

Как выбрать жидкость для термостата

Также сегодня существует множество импортных силиконовых масел, которые способны покрыть диапазон температур от −80 до +350 градусов по Цельсию. Важно отметить, что эти масла стоят довольно дорого. Кроме этого, использовать их ежедневно весьма затруднительно. В частности, при достижении температуры в +100 градусов по Цельсию может потребоваться вытяжная вентиляция, потому что пары масла могут испариться и навредить здоровью.

Кроме этого, загрязнение и окисление могут стать причиной полимеризации, а также отвердевания масла. Это может привести к выходу термостата из строя. Как раз поэтому так важно следить за цветом масла и выключать установку после калибровки. Если масло стало слишком тёмным, то его следует незамедлительно заменить. Кроме этого, масляный термостат может потребоваться в лаборатории для проведения поверки термометров.

Если же речь идёт о низких температурах, то выгоднее всего использовать этиловый спирт. Он стоит достаточно дёшево. К тому же, его нельзя назвать ядовитым. Эти два качества можно назвать решающими, ведь использовать ядовитый продукт было бы слишком опасно. К примеру, метанол способен нанести колоссальный урон здоровью, поэтому безопасный этиловый спирт используется достаточно часто.

Источник

Adblock
detector