دو برابر کردن ظرفیت تولید لوله های پلی اتیلنی به کمک خنک کاری همزمان توسط آب و هوا

دو برابر کردن ظرفیت تولید لوله های پلی اتیلنی به کمک خنک کاری همزمان توسط آب و هوا

قالبهای اکستروژن جدیدی که برای تولید لوله های با قطر بالای HDPE و PP عرضه شده است، سیستم ترکیبی از خنک کاری مذاب پیش از خروج از قالب توسط آب و خنک کاری درون لوله توسط هوا را شامل می شود تا لوله هایی با قطر خارجی 110 تا 2000 میلی متر را تولید نماید. این سیستم همچنین می تواند مقدار تولید را دو برابر نماید یا طول قسمت خنک کاری را تا نصف کاهش دهد. شرکت سین سیناتی استرالیا این خط را به نام KryoSys و قالب های Kryos برای اولین بار در ماه سپتامبر راه اندازی نموده است. این خط لوله هایی به قطر 400 میلی متر از جنس پلی اتیلن سنگین با ضخامت 4/36 میلیمتر را با ظرفیت1300 کیلوگرم در ساعت تولید می نماید. در این خط طول قسمت خنک کاری فقط 40 متر است در حالیکه در خطوط استاندارد طول این قسمت برای تولید همین مقدار 85 متر می باشد. قالبهای Kryos دارای سه بخش اصلی پخش مذاب، خنک کاری مذاب و فرم دهی می باشد. بخش خنک کاری و فرم دهی شامل تعدادی حلقه های خنک کاری جهت خنک کردن آب است. قسمت خنک کاری قطر بزرگ در وسط قالب قرار دارد و تعدادی مارپیچ های خنک کاری آب را شامل می شود که این امر باعث بزرگی بسیار زیاد قالب می گردد. برای سهولت تعویض و پاک کردن قالب از گیره های C شکل استفاده می شود. جهت یکنواختی ضخامت دیواره لوله و کنترل دقیق درجه حرارت، آخرین مرحله قسمت فرم دهی به گونه ای طراحی گردیده است که هم دارای حلقه های بسته خنک کاری آب و هم گرمادهی باشد. جوزف دوبروسکی مدیر تولید سین سیناتی میگوید : اگر چه نصب چنین درجه هایی جهت کنترل درجه حرارت بر روی قالب تولید لوله های قطور پلی الفینی رایج نمیباشد ، لیکن جهت تولید لوله باید دمای مذاب خروجی قالب بین 160 تا 175 درجه سانتیگراد باشد . خنک کاری مذاب در قالبهای Kryos به کمک آب سرد و خنک کاری درون لوله به کمک هوای سرد باعث می شود تا طول قسمت خنک کاری در اکسترودر نصف گردد. خنک کاری درونی به کمک هوا علاوه بر خنک کاری مذاب توسط آب ، قالبهای Kryos هوای محیط را از سمت انتهایی لوله که برش می خورد مکش مینماید و پس از عبور از لوله گرم ، این هوا از سوراخی که در وسط قالب قرار دارد خارج مینماید . این جریان هوا با تعویض لایه های هوا نزدیک سطوح داخلی از افزایش گرما و عملکرد آن به عنوان عایق جلوگیری مینماید. خنک کاری درونی به کمک هوا توسط یکی از مشتریان روسی سین سیناتی به نام گروه پلی پلاستیک که در شهر مسکو قرار دارد توسعه یافت. از این گروه در امتیاز ثبت اختراع قالبهایKryos به عنوان مخترع همکار یاد شده است. پلی پلاستیک یکی از بزرگترین تولید کننده های لوله های HDPE میباشد که دارای نه خط تولید لوله و سه خط آمیزه سازی میباشد . این مجموعه برای توسعه تکنولوژی خنک کاری با هوا بیش از سه سال وقت صرف نموده است و برای اولین بار در خط تولید لوله هایی با قطر 400 میلی متر در طی دو سال گذشته ، این تکنولوژی را راه اندازی کرده است. مایرن گوریلوسکی که مدیر ارشد اجرایی پلی پلاستیک می باشد میگوید: هم اکنون شرکت پلی پلاستیک در حال راه اندازی 12 خط تولید لوله با تکنولوژی خنک کاری درونی به کمک هوا میباشد که توانایی تولید لوله هایی با قطر 400 تا 1200 میلی متر را دارا هستند ، خنک کاری با هوا 35 تا 40 درصد مقدار خروجی تولید را افزایش میدهد . پیش از همکاری با پلی پلاستیک ، سین سیناتی به تنهایی در جهت توسعه تکنولوژی خنک کاری با هوا برآمده بود لیکن بجای عبور هوا در جهت مخالف ، جریان هوا را از درون به بیرون قالب هدایت کرده بود و این سیستم را با تعبیه افشانکهای آب جهت خنک کاری بیشتر ، ترکیب نموده بود . در سال جدید تکنولوژی خنک کاری درونی با هوا برای تولید لوله توسط شرکت آلمانی Inoex به نوعی دیگر عرضه شده است . بنا بر گزارشات دریافتی مسیر جریان هوا در قالبهای Maxflexx این شرکت بر خلاف قالبهای Kryos میباشد . در قالبهای Maxflexx بجای مکش هوای محیط ، هوای فشرده را از درون قالب به سمت مسیر تولید لوله می دمد . استفاده از این قالبها مقدار تولید را 17 تا 20 درصد افزایش می دهد و همچنین طول مسیر خنک کاری را کوتاه می نماید . این تکنولوژی فقط برای تولید لوله هایی تا قطر 200 میلی متر عرضه شده است . شرکت Inoex دو خط تولید لوله های PP و HDPE را با این سیستم تاکنون راه اندازی نموده است. مکش هوای درون لوله به سمت عقب از سوراخی که در وسط قالبهای Kryos قرار دارد ، انجام می شود و باعث افزایش نرخ تولید به میزان 35 تا 40 درصد می گردد. ذخیره مقدار عظیمی از انرژی بنا بر محاسبات شرکت سین سیناتی مقدار انرژی لازم در خط KryoSys کمتر از نصف مقدار انرژی مصرفی در خطوط استاندارد اکسترودر لوله می باشد. قالب Kryos به یک مکنده هوا با توان kw 3 که در پشت قالب نصب میشود و یک سرد کننده آب قالب با توان kw 5 نیاز دارد . به علاوه ، مخزن 9 متری کالیبراسیون خلاء با توان kw 5/10 و چهار مخزن شش متری خنک کاری افشانک ها که هر کدام kw 4 توان دارند ، نیاز می باشد . گردش آب سرد و مبدل حرارتی برای تمامی مخازن kw 122به توان مصرفی دستگاه اضافه مینماید . با جمع مقادیر فوق ، میزان انرژی لازم برای این دستگاه 5/156 کیلو وات می باشد. در یک خط تولید لوله استاندارد ، مسیر خنک کاری شامل مخازن نه متری و شش متری کالیبره شده در خلاء است که توان مصرفی هر کدام kw 5/10 میباشد . بعلاوه 10 مخزن شش متری خنک کاری افشانک ها با توان kw 4 برای هر کدام بر روی خط تعبیه گشته است . برای حجم بیشتر گردش آب سرد و مبدلهای حرارتی kw 320 انرژی لازم است . در چنین خطی مجموع کل توان مصرفی برابر 381 کیلو وات می گردد. گرمایی که توسط هوای خنک در خط KryoSys برداشت میشود میتواند در جاهای دیگر بصورت انرژی بازیافت شود ؛ از جمله این موارد میتوان به خشک کردن و پیش گرمایش گرانولهای درون قیف خوراک اشاره نمود . همچنین کاهش انرژی مصرفی در خطوط اکسترودر سین سیناتی نسبت به موارد مشابه در این خصوص 10 % میباشد. قرار گیری اجزأ ماشین در خطوط KryoSys کمی متفاوت است . اکسترودر بصورت خارج از مرکز نسبت به قالب قرار دارد . بنابراین اجازه میدهد تا سوراخ هوا و قسمت مکش در پشت قالب قرار گیرد . سپس ماده مذاب در لبه قالب توسط یک توزیع کننده مارپیچی مدل IRIS40 تغذیه میشود . مخازن افشانک ها 20/1 تا 50/1 متر آنطرفتر قرار دارد . بنابراین لوله از هوای محیط بدون اینکه شکم بدهد و آویزان شود عبور میکند و توازنی بین خنک کاری درونی و بیرونی صورت میگیرد . در قالب های Kryos ، لوله توسط قطع کننده swarfless به گونه ای برش می خورد که از مکش گرد و غبار ناشی از برش به سمت لوله داغ و درون پمپ مکش هوا جلوگیری به عمل آید. در خطوط KryoSys مخازن افشانک 2/1 تا 5/1 متر آنطرف تر از قالب قرار دارد . بدین سبب باعث توازن هوای داخلی با آب خنک کاری شده خارجی می گردد و از شکم دادن و آویزان شدن لوله جلوگیری می نماید. مزایای کیفیتی اکسترود کردن لوله در دمای پایین و خنک کاری آن از درون و بیرون بواسطه کاهش تنشهای پس ماند در بهبود کیفیت لوله تاثیر بسزایی داشته است. آقای گوریلوسکی از شرکت پلی پلاستیک در این خصوص می افزاید : به سبب گرادیان دمایی یکنواخت در دیواره لوله ، کاهش انقباض و بهبود فوق العاده برش ، شکم دادن لوله و ضعییف شدن آن کاهش یافته است . همچنین سطح برش هیچگونه خمیدگی ندارد و اختلاف ضخامت آن بسیار کم است ؛ این مطلب در افزایش کیفیت جوشکاری شکافی به سبب عدم نیاز به برش لوله در زمان نصب برای دستیابی به ضخامت یکسان بسیار موثر است. قالبهای Kryos در سه اندازه زیر موجود است:

Kryos 40 با ظرفیت Kg/hr1600 برای قطر لوله های 110 تا 630 میلی متر

Kryos 63 با ظرفیت Kg/hr2400 برای قطر لوله های 250 تا 1200 میلی متر

Kryos 130 با ظرفیت Kg/hr3000 برای قطر لوله های 630 تا 2000 میلی متر

بعلاوه شرکت سین سیناتی هم اکنون جهت توسعه این قالب ها برای تولید لوله های PVC می کوشد. خط KryoSys با قالب Kryos 40 توسط اکسترودر سازی سین سیناتی پیش از این راه اندازی شده بود . از جمله مشخصات این خط میتوان به اکسترودر نمودن لوله PE با سرعت بالای rpm 1500 اشاره نمود. که با یک موتور سنکرون مغناطیس دائم ساخت شرکت آلمانی Oswald Electromotoren مجهز است که مستقیماً به اکسترودر 37 به 1 ، 60 میلی متری کوپله شده است . دو خط KryoSys امسال در این مجموعه تولید میگردد . که اکسترودر هر دو با سرعت بالا و 1500 دور در دقیقه می باشد.

برگردان: مهندس حمید معتبر

عضو هیات علمی دانشگاه آزاد اسلامی

منبع: مجله بسپار