Вспомогательное оборудование для переработки пластмасс

М. А. Шерышев, Н. Н. Тихонов





                ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ПЛАСТМАСС





Санкт-Петербург
2016

ЦЕНТР обмэомтаьнш п»о галим

ПРОФЕССИЯ

ББК 35.710
УДК 678
Ш49





      Шерышев М. А.
Ш49 Вспомогательное оборудование для переработки пластмасс / М. А. Шерышев, Н. Н. Тихонов. — СПб.: ЦОП «Профессия», 2016. — 592 с., ил.

      ISBN 978-5-91884-072-6

      Приведены основные сведения о периферийном технологическом оборудовании для переработки пластмасс (сушки, измельчения, дробления, дозирования, смешения, термостатирования и охлаждения), а также о складском и подъемно-транспортном оборудовании. Рассмотрены принципиальные схемы и основные характеристики каждого вида оборудования, включая специальные и особо значимые. Даны рекомендации по выбору оборудования для решения конкретных практических задач на основе данных о его производительности, эффективности и надежности. Отдельные главы посвящены оборудованию для финишной обработки и декорирования готовых изделий, их упаковки и хранения. Представлены также классификация и обзор роботов и манипуляторов.
      Книга адресована инженерно-техническим специалистам предприятий по переработке пластмасс, проектировщикам и поставщикам периферийного оборудования, преподавателям и студентам профильных вузов.

ББК 35.710
                                                                 УДК 678





Все права защищены. Никакая часть этой книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме без письменного разрешения владельцев авторских прав.

Информация, содержащаяся в данной книге, получена из источников, рассматриваемых издательством, как надежные. Тем не менее, имея в виду возможные человеческие или технические ошибки, издательство не может гарантировать абсолютную точность и полноту приводимых сведений и не несет ответственности за возможные ошибки, связанные с использованием книги.






ISBN 978-5-91884-072-6

                                                  © М. А. Шерышев, Н. Н. Тихонов, 2016
                                                  © ЦОП «Профессия», 2016
                 © Оформление: ЦОП «Профессия», 2016

        Оглавление



Введение...................................................................7

ГЛАВА 1. Складское оборудование............................................9
   1.1. Растеривающие устройства..........................................15
   1.2. Силосы............................................................20
   1.3. Стеллажи..........................................................32
   Информационные ресурсы.................................................41

ГЛАВА 2. Подъемно-транспортное оборудование...............................42
   2.1. Погрузочно-разгрузочное оборудование..............................42
      2.1.1. Погрузчики...................................................42
      2.1.2. Штабелеры....................................................48
      2.1.3. Грузовые тележки.............................................56
   2.2. Грузоподъемное оборудование.......................................59
      2.2.1. Лебедки......................................................60
      2.2.2. Тали и тельферы..............................................60
      2.2.3. Кран-балки...................................................65
      2.2.4. Лифты........................................................70
      2.2.5. Грузовые подъемники..........................................71
         2.2.5.1. Тельферный грузовой подъемник...........................72
         2.2.5.2. Шахтный подъемник.......................................72
         2.2.5.3. Мачтовый подъемник......................................74
   2.3. Транспортирующее оборудование.....................................75
      2.3.1. Конвейерный транспорт........................................75
         2.3.1.1. Шнековые конвейеры......................................76
         2.3.1.2. Спиральные транспортеры.................................78
         2.3.1.3. Скребковые транспортеры.................................81
         2.3.1.4. Ленточные конвейеры.....................................82
         2.3.1.5. Роликовые конвейеры.....................................84
      2.3.2. Пневматический транспорт.....................................86
   Литература.............................................................93

ГЛАВАЗ. Оборудование для сушки полимеров..................................94
   3.1. Конвекционные сушилки.............................................96
      3.1.1. Сушильные шкафы..............................................96
      3.1.2. Камерные сушилки.............................................96
      3.1.3. Бункерные сушилки............................................97
   3.2. Адсорбционные системы осушения...................................101
      3.2.1. Системы сушки с одной емкостью с влагопоглотителем..........106
      3.2.2. Системы сушки с двумя емкостями с влагопоглотителем.........107
      3.2.3. Системы сушки с роторными осушителями.......................108
   3.3. Организация сушки полимеров на производстве.......................ПО
      3.3.1. Компактные системы сушки полимеров..........................110
      3.3.2. Централизованные системы сушки полимеров....................111

Оглавление

   3.4. Инфракрасные сушилки.............................................115
   3.5. Микроволновые сушилки............................................116
   Литература............................................................116

ГЛАВА 4. Оборудование для измельчения....................................117
   4.1. Виды дробилок....................................................121
      4.1.1. Щековые дробилки............................................121
      4.1.2. Валковые дробилки...........................................123
      4.1.3. Дробилки ударного действия..................................125
   4.2. Измельчение крупногабаритных отходов термопластов................128
      4.2.1. Шредеры.....................................................128
      4.2.2. Ножницы гильотинного типа...................................133
   4.3. Измельчение малогабаритных отходов термопластов..................134
   4.4. Оборудование для тонкого измельчения пластмасс...................143
   4.5. Агломераторы.....................................................161
   Литература............................................................166

ГЛАВА 5. Оборудование для классификации и сепарирования..................167
   5.1. Оборудование для механической классификации......................167
   5.2. Оборудование для пневматической классификации....................182
   5.3. Металлосепараторы................................................186
   5.4. Сепараторы для отделения литников от готовых изделий.............192
   Литература............................................................193

ГЛАВА 6. Оборудование для смешения.......................................195
   6.1. Смесители для сыпучих материалов.................................200
      6.1.1. Низко- и среднеинтенсивные смесители........................200
         6.1.1.1. Смесители с вращающимся резервуаром....................200
         6.1.1.2. Смесители с перемешивающими устройствами...............203
      6.1.2. Высоко интенсивные смесители................................209
   6.2. Двухроторные смесители...........................................219
      6.2.1. Лопастные смесители.........................................219
      6.2.2. Двухроторные смесители закрытого типа.......................223
   6.3. Смесители больших объемов........................................228
   6.4. Шнековые и дисковые смесители-пластикаторы.......................230
      6.4.1. Шнековые смесители-пластикаторы.............................230
      6.4.2. Дисковые смесители-пластикаторы.............................235
   Литература............................................................237

ГЛАВА 7. Оборудование для таблетирования.................................238
   7.1. Кривошипные таблеточные машины...................................241
   7.2. Ротационные таблеточные машины...................................245
   7.3. Гидравлические таблеточные машины................................253
   Литература............................................................257

ГЛАВА 8. Дозирующие и питающие устройства................................258
   8.1. Питатели сыпучих материалов......................................258
      8.1.1. Устройства без движущегося рабочего органа..................259
      8.1.2. Устройства с поступательным движением рабочего органа.......265
      8.1.3. Питатели с колебательным движением рабочего органа..........266

Оглавление

5

      8.1.4. Устройства с вращающимся рабочим органом.....................268
      8.1.5. Питатели с винтовым движением рабочих органов.................275
      8.1.6. Устройства с возвратно-поступательным движением рабочих органов.....................................................282
      8.1.7. Вибрационные питатели........................................283
      8.1.8. Питатели с эластичным рабочим органом........................287
   8.2. Дозаторы сыпучих материалов.......................................288
      8.2.1. Объемные дозаторы............................................293
      8.2.2. Весовые дозаторы.............................................299
   8.3. Многокомпонентные дозировочные устройства.........................313
   8.4. Устройства для питания непрерывным (погонажным) материалом........317
   8.5. Дозаторы и питатели для жидкостей.................................318
   8.6. Питающие устройства для штучных объектов..........................322
   Литература.............................................................326

ГЛАВА 9. Оборудование для термостатирования и охлаждения..................328
   9.1. Термостаты........................................................328
   9.2. Водоохладители (холодильники, чиллеры)............................333
      9.2.1. Парокомпрессионные холодильники..............................335
      9.2.2. Энергосберегающие системы с естественным охлаждением.........344
         9.2.2.1. Испарительное охлаждение................................345
         9.2.2.2. Системы охлаждения с использованием теплообменников.....347
         9.2.2.3. Градирни................................................353
         9.2.2.4. Системы, применяемые для охлаждения масла на предприятиях переработки пластмасс............................................357
      9.2.3. Абсорбционные системы охлаждения.............................357
   9.3. Общие принципы организации системы охлаждения на предприятиях переработки пластмасс..................................359
   9.4. Расчет холодопроизводительности термостатирующего оборудования
   при производстве изделий из пластмасс..................................362
   9.5. Общие рекомендации по выбору системы охлаждения...................364
   Литература.............................................................364

ГЛАВА 10. Оборудование для водоподготовки.................................366
   10.1. Порядок водоочистки на предприятиях переработки пластмасс.........368
      10.1.1. Очистка от нерастворимых механических частиц................368
      10.1.2. Реагентная обработка........................................370
      10.1.3. Борьба с биологическим обрастанием..........................370
      10.1.4. Умягчение воды..............................................372
      10.1.5. Обезжелезивание воды........................................373
   10.2. Мембранные системы...............................................376
      10.2.1. Устройство и принцип действия...............................376
      10.2.2. Ультрафильтрация............................................380
   Литература.............................................................381

ГЛАВА 11. Оборудование для декорирования изделий..........................382
   11.1. Оборудование для металлизации изделий............................383
   11.2. Оборудование для этикетирования полимерной тары..................407
   11.3. Оборудование для поверхностного окрашивания изделий и нанесения печати ...408
      11.3.1. Подготовка поверхностей изделий.............................409

Оглавление

      11.3.2. Окрашивание поверхностей изделий...........................412
      11.3.3. Печать сетчатыми шаблонами.................................415
      11.3.4. Тампонная печать...........................................419
      11.3.5. Офсетная и типоофсетная печать.............................423
      11.3.6. Флексографическая печать...................................429
      11.3.7. Трафаретная печать.........................................434
      11.3.8. Глубокая печать............................................439
      11.3.9. Ультрафиолетовая печать....................................441
   11.4. Оборудование для горячего тиснения и декалькомании..............443
   11.5. Оборудование для флокирования...................................451
   11.6. Оборудование для ламинирования пленок...........................452
   11.7. Оборудование для ламинирования профилей.........................456
   11.8. Оборудование для термопечати на профилях........................473
   Литература............................................................476

ГЛАВА 12. Оборудование для механической обработки........................478
   12.1. Галтовочное оборудование........................................479
   12.2. Оборудование для удаления литников с изделий....................486
   12.3. Оборудование для обработки поверхностей изделий.................492
   12.4. Оборудование и инструменты для подготовки мерных заготовок для термоформования и разделительной штамповки........................504
   12.5. Оборудование и инструменты для обработки изделий, отформованных из листовых полимеров.................................................519
   12.6. Оборудование для сверления отверстий............................532
   Литература............................................................536

ГЛАВА 13. Оборудование для упаковки......................................537
   Литература............................................................557

ГЛАВА 14. Промышленные роботы и манипуляторы.............................558
   14.1. Общие сведения о роботах........................................558
   14.2. Три поколения роботов и области их применения...................560
   14.3. Промышленные роботы.............................................562
   14.4. Устройство промышленных роботов.................................564
   14.5. Характеристика механической системы.............................566
   14.6. Общая характеристика систем управления промышленных роботов.....577
   14.7. Методы программирования роботов.................................578
   14.8. Некоторые типовые конструкции промышленных роботов..............579
   14.9. Состояние и перспективы применения робототехники в переработке пластмасс...............................................583
   Литература............................................................586

        Введение


Производство изделий из пластических масс выделяется среди других отраслей современной промышленности большим разнообразием технологических процессов, объединяемых понятием «переработка пластмасс». Изделия из пластмасс применяются практически во всех областях человеческой деятельности, поэтому при их изготовлении используется множество различных конструкционных полимерных материалов.
   Естественно, что при таком многообразии сырья и готовой продукции в отрасли приходится использовать достаточно широкий набор складского, транспортирующего и грузоподъемного оборудования.
   Технологические особенности процессов переработки на стадиях подготовки сырья требуют смешения порошкообразных, гранулированных и разнодисперсных продуктов, жидкостей самых различных свойств (от низко- до высоковязких), твердых продуктов с жидкими и т. д. Иногда приходится использовать измельчающее и классифицирующее оборудование; некоторые виды сырья требуют обязательной подсушки или предварительного подогрева. Многообразие сырья обуславливает также широкий ассортимент оборудования для взвешивания и дозирования. При переработке применяются разнообразные питающие устройства: например, при получении определенной группы изделий методом прессования сырье приходится предварительно таблетировать.
   Вспомогательное оборудование используется и непосредственно при производстве изделий из пластмасс. В первую очередь, это оборудование для термостатирования формующего инструмента и охлаждения отформованных изделий. Кроме того, при переработке пластмасс большое значение имеет процесс водоподготовки, а следовательно, и оборудование для него.
   Большая часть отформованных изделий требует дополнительной механической обработки: удаления литников, галтовки, обработки поверхности, пробивки или сверления отверстий и т. д. Для каждой из этих операций также требуется соответствующее оборудование.
   Широкий спектр отформованных изделий дополнительно декорируется: поверхность полностью или частично металлизируется или окрашивается, наносятся необходимые надписи и этикетки, тиснение и т. д. Для этих целей на производствах также приходится устанавливать самое разнообразное оборудование.
   Во многих основных и вспомогательных процессах в настоящее время используется робототехника.

Вспомогательное оборудование для переработки пластмасс

   За последнее десятилетие в России было издано достаточно много монографий и учебных пособий, посвященных основным методам переработки пластмасс (технологическим особенностям, оборудованию, формующему инструменту, полимерным материалам и добавкам). Однако вспомогательным процессам и оборудованию в них, как правило, уделялось мало внимания.
   Последняя книга, посвященная этой тематике, была опубликована в 1977 г. (В. С. Ким, В. В. Скачков «Оборудование подготовительного производства заводов пластмасс»). По отдельным видам оборудования для вспомогательных процессов при производстве изделий из пластмасс за последние 10—20 лет также ничего нового не издавалось. Небольшим исключением может служить учебное пособие В. С. Кима и М. А. Шерышева «Оборудование заводов пластмасс» (КслосС, 2008), в котором достаточно кратко описано несколько видов машин для подготовительных процессов.
   В предлагаемой читателю книге авторы постарались, по возможности, описать большинство видов машин и механизмов, используемых на предприятиях отрасли при тех или иных вспомогательных операциях.
   Книга предназначена для инженерно-технических работников КБ, НИИ и заводов по переработке пластмасс. Кроме того, она может быть полезна для студентов, аспирантов и преподавателей вузов, занимающихся подготовкой специалистов в области оборудования и технологии переработки полимерных материалов.
   Авторы будут благодарны читателям за критические замечания, направленные на улучшение содержания данной книги.

ГЛАВА 1

        Складское оборудование


Наиболее распространенный вид доставки сырья на предприятия по переработке пластмасс — автотранспортом, в мешках или мягких специализированных контейнерах (биг-бегах). В настоящее время чаще всего используются одноразовые (невозвратные) биг-беги. Для выгрузки порошкообразного или гранулированного сырья в днище биг-бега ножом проделывается отверстие. В биг-бегах многоразового использования конструкцией предусмотрен специальный нижний разгрузочный клапан. При разгрузке он развязывается и опустошение биг-бега происходит без повреждения. Биг-беги шьются из ткани на основе волокон из полипропилена (реже из других полимерных материалов). Одноразовые биг-беги после растаривания укладываются в кипы, обвязываются и складируются, а после накопления на складе определенной партии продаются фирмам, специализирующимся на переработке вторичного полимерного сырья. Биг-беги многоразового использования после растаривания также укладываются в кипы, обвязываются и складируются, а затем, как правило, возвращаются предприятию-поставщику сырья.
   Гораздо реже сырье поступает на предприятие в октабинах — упаковке восьмиугольной формы из особо прочного гофрокартона, состоящей из основания, рукава и крышки.
   Транспортировка в биг-бегах — одно из наиболее прогрессивных и широко применяющихся направлений грузопереработки сыпучих продуктов.
   Использование биг-бегов способствует широкому внедрению комплексной механизации погрузочно-разгрузочных и транспортно-складских работ, повышению сохранности грузов при транспортировании и хранении, обеспечивает улучшение санитарно-гигиенических условий труда рабочих на упаковочных операциях, создает оптимальные условия для значительного уменьшения загрязнения окружающей среды.
   Биг-беги начали применять более 40 лет назад, в Японии и странах Западной Европы. В Японии ежегодно перевозится свыше 500 млн тонн сыпучих грузов в более чем 5 млн мягких контейнеров. Большая часть контейнеров используется 2—3 раза, 30 % контейнеров — 1 раз. Срок их службы составляет от нескольких месяцев до двух лет, причем более 50 % контейнеров эксплуатируется приблизительно в течение года.

Вспомогательное оборудование для переработки пластмасс

   Биг-беги принято классифицировать [1]:
   ♦  по конструкции — контейнер-цистерна (емкость) без жестких элементов, мягкий резервуар на жестком основании;
   •  сроку использования — многооборотные (многократного использования), оборотные (на 2—5 транспортных циклов), разовые;
   •  виду груза — для сыпучих и жидких продуктов (в том числе, агрессивных).
   Биг-беги отличаются конструкцией загрузочных и разгрузочных узлов, а также грузонесущих элементов.


Рис. 1.1. Классификация биг-бегов

   Классификация основных видов биг-бегов (рис. 1.1):
   •  А — биг-бег с открытым верхом и глухим днищем (без загрузочного и разгрузочного узлов);
   •  В — биг-бег с загрузочным узлом и глухим днищем;
   •  С — биг-бег с открытым верхом и разгрузочным узлом;
   •  D — биг-бег с загрузочным и разгрузочным узлами.
   Классификация перечисленных биг-бегов по конструкции грузонесущих элементов:
   •  тип I — чаще всего канат (крепится на биг-беге после его заполнения);
   •  тип II — подъемные петли, образованные канатом (или ремнем), закрепленным в верхней части оболочки биг-бега;