Загрузочный бункер

Загрузочный бункер – это оборудование для подачи гранулированного или порошкообразного сырья к узлу пластикации экструдера, термопластавтомата, гранулятора, агломератора, машины для выдувного формования или иного устройства для производства готовых изделий и переработки вторичных полимеров.

Фото заимствовано с сайта p-z-o.com

Основная функция бункера: временное накопление и дозированная подача сыпучего материала. Его применение требуется, когда участвующие в единой производственном процессе единицы оборудования (технологические машины и транспортирующие устройства) работают в разных режимах.

В накопителе сырье хранится непродолжительное время, после чего посредством автоматической выгрузки направляется на соответствующий этап переработки или формования.

Фото заимствовано с сайта ok-stanok.ru

В основе работы стандартного бункерного загрузчика лежит способность сырья пересыпаться под действием силы тяжести. Для трудносыпучих материалов требуются дополнительные устройства, которые обеспечивают равномерную подачу полимерных гранул, агломерата или пушонки.

Фото заимствовано с сайта granula.pro

При выборе бункера загрузки следует обратить внимание на совместимость режимов работы всех машин и агрегатов линии (периодический, непрерывный), склонность сырья к сводообразованию и скорость самоистечения. Эти характеристики сырья важны при переработке порошкообразных материалов, а также масс с различной формой и размером частиц, абразивными примесями. При переработке полимеров с пониженными способностями к самоистечению используются дополнительные приспособления: ворошитель, вибратор, вращающиеся скребки. Для отдельных видов полимерного сырья, например, для сополимеров стирола, полиамидов, полиметилметакрилатов, используют бункер с электроподогревом для просушки сырья.

Конструкция бункера

Бункер – это простое в исполнении устройство, состоящее из следующих элементов:

- бункер (загрузочная емкость);

- датчики контроля;

- дополнительные приспособления.

Емкость бункера

Загрузочный бункер представляет собой емкость квадратной или цилиндрической формы с коническим переходом, выполненную из стального листа сварным методом. Внутреннюю поверхность, контактирующую непосредственно с материалом, чаще выполняют из легированной стали. На стенках емкости предусмотрено специальное смотровое окно, через которое можно осуществлять визуальный контроль уровня загрузки.

Фото заимствовано с сайта p-z-o.com

Толщина стенок бункера должна быть не менее 3 мм. При этом толщина должна увеличиваться по мере увеличения объема бункера. Стенки должны выдерживать давление материала без деформации. Места стыков листов стали должны быть выполнены сварным швом стык встык с обеспечением необходимой герметичности конструкции.

Датчики контроля

Бесперебойна подача сырья из бункера в питатель производственного оборудования обеспечивает работу линии без простоев. Контроль уровня заполнения бункера осуществляется не только визуально, но и при помощи специальных датчиков. Один из них отслеживает минимальный уровень заполнения. При его срабатывании процесс подачи сырья пневмотранспортером в емкость бункера возобновляется. Второй датчик контролирует максимальный уровень заполнения. При его срабатывании подача сырья временно прекращается. Для четкого контроля над уровнем заполнения применяются электронные датчики уровня.

Дополнительные приспособления

Стандартный бункер имеет простую конструкцию без дополнительных приспособлений. Однако их наличие улучшает скорость потока и способствует равномерной подачи сырья.

Бункер загрузочный может дополнительно оснащаться колосниковой решеткой, ворошителем, вакуумирующей установкой, аэраторной установкой. Колосниковая решетка необходима для разделения материала в процессе подачи. Ворошитель, располагающийся в нижней части бункера, используется для ворошения слежавшихся, уплотненных, увлажненных масс. Воздушные установки используются редко, они предназначены для продавливания уплотненного сырья.

Классификация бункеров

Бункеры загрузочные классифицируются по следующим параметрам:

- Принцип действия (приемные, компенсирующие, дозировочно-аккумулирующие, обогреваемые).

- Конструкция (с наклонной пластиной, с ворошителем, с воздушным подогревом).

- Форма бункера (вадратные, конический).

Классификация по принципу действия

По данному критерию можно выделить несколько видов устройств:

- приемные;

- компенсирующие;

- дозировочно-аккумулирующие;

- обогреваемые.

Бункеры приемного типа выполняют функцию приемки сырья из транспортировочного оборудования от предыдущих узлов линии. Они используются для материалов с равномерным гранулометрическим составом без склонности к сводообразованию.

Бункеры компенсирующего типа необходимы для выравнивания нагрузки на отдельные машины в составе производственной линии. Они оптимальны в случае, когда оборудование работает в разных режимах: периодическом и непрерывном, с различным показателем производительности.

Бункеры дозировочного типа обеспечивают не только накопление с последующей подачей, но и дозирование исходного сырья. Эти бункеры чаще используются в линиях производства изделий из полимерных композиционных материалов.

Бункеры обогреваемого типа устанавливаются над приемной зоной термопластавтомата или экструдера при переработке гигроскопичного сырья, склонного к накоплению влаги в процессе хранения (ПММА, АБС, ПС). Перед пластификацией его необходимо просушить.

Конструкция

Для бесперебойной работы всей производственной линии важно выбрать бункер правильной конструкции в зависимости от типа материала и особенностей технологического процесса. Существует несколько основных конструкций бункерных загрузочных устройств:

- с наклонной пластиной;

- с ворошителем;

- с вакуумом;

- с воздушным подогревом.

Бункер с наклонной пластиной монтируется над загрузочным отверстием материального цилиндра машины. В нижней части предусмотрена шиберная заслонка для перекрытия и возобновления потока сырья в ручном режиме. В аварийной ситуации, при выходе из строя датчиков или в процессе пуско-наладки может потребоваться ручная остановка потока с перекрытием отверстия между бункером и цилиндром. Она применяется, когда подачу необходимо перекрыть без опорожнения содержимого бункера.

В нижней части расположена наклонная пластина, которая поддерживает постоянный уровень материала над загрузочным отверстием питательного цилиндра. Материал сыплется на пластину и стекает по ней к стенкам.

Ликвидация сводообразования в стандартном бункере с наклонной пластиной осуществляется в ручном режиме – через специальные отверстия в стенках емкости. Также возможно применение механических приспособлений: груза, подвешенного вверху на цепи, лопастного вращающегося колеса, вибратор, закрепленный на стенке снаружи, аэрирующей установки для направленного толчкообразного вдувания воздуха.

Бункер с ворошителем используется при загрузке порошкообразных материалов, склонных с комкованию и сводообразованию, а также для влажного сырья. Ворошитель устанавливается в нижней части бункерной емкости. За счет работы ворошителя масса полимера перемешивается внутри бункера, равномерно осыпаясь в загрузочное отверстие технологического оборудования. Исключается ее слеживание и частичное зависание сыпучего продукта.

Бункер с ворошителем оптимален для подачи материала с большим углом внутреннего трения. Такое сырье склонно к зависанию в бункере любой формы.

Вакуумные загрузочные бункеры – специализированные устройства, которые позволяют на первоначальном этапе (до попадания материала в зону питания) устранить воздух из сырья. Определенные типы материалов способны захватывать воздух, увлекая его в потоке в цилиндр. Масса полимера, насыщенная воздухом, поступает к питателю. При отсутствии газоотводящих каналов в конструкции производственного оборудования пузырьки воздуха остаются в расплавленной полимерной массе, отражаясь на готовом изделии. Воздух приводит к появлению таких дефектов как воронки, непрокрас, утоньшение стенок.

Вакуумный бункер загрузки – технически сложное устройство, в котором важно решить проблему потери вакуума, герметизации объема, прилегающего к телу шнека. Также следует учесть, что к потере вакуума приводит наличие абразивных компонентов в массе. По причине сложности технического исполнения устройства вакуумного типа редко используются.

Бункер с подогревом устанавливается на ТПА и используется для просушки и подогрева гранулята. В бункер-сушилке установлен вентилятор и трубчатые электронагреватели, термодатчик. Воздух нагнетается в цилиндр бункера вентилятором и прогревается ТЭНами, после чего проходит через толщу материала. Влага из полимера абсорбируется воздухом, происходит осушение материала. Это необходимо для улучшения качества готовых изделий, предотвращения брака.

Форма бункера

Форма бункера – один из определяющих критериев выбора. Если бункер не сможет обеспечить равномерную подачу сырья в загрузочное окно производственного оборудования, могут проявить дефекты в виде вмятин, продольных полос, раковин, неравномерности стенок. Для исправления неправильной подачи сырья операторы часто используют тяжелый предмет, который кладут в бункер на материал, чтобы привести поток в движение. Однако частично дефекты остаются и в этом случае. Оптимальное решение проблемы – выбор правильного бункера.

По форме различают устройства следующих типов:

- конические;

- квадратные.

Конический бункер

Равномерное поступление материала в загрузочное окно технологического оборудования достигается за счет постепенного сжатия потока полимера по направлению сверху вниз. Потому оптимальной в производстве изделий из ПКМ является коническая форма бункера (цилиндрический корпус с переходом на конус в нижней части).

За счет конического перехода обеспечивается свободное течение потока полимерного материала, в том числе, трудносыпучего. С такими сложностями часто сталкиваются производители подоконников, стеновых панелей и иных погонажных изделий, использующие в качестве исходного сырья поливинилхлорид с высоким содержанием карбоната кальция.

Квадратный бункер

Иногда для загрузки гранулята в термопластавтомат или экструдер используют бункер с квадратным сечением. Он имеет наклонные стенки, сужающиеся к низу. Такая форма бункера легче изготавливается, потому стоит дешевле. Однако на практике она менее удобна, поскольку не может обеспечить стабильную подачу материала к шнеку.

Квадратный бункер с наклонными стенками подходит для объемного материала с равномерным фракционным составом, не склонного к зависанию. Если же частицы полимера имеют различные размеры, либо в первичный гранулят добавлен доизмельченный гранулированный материал, при такой конструкции бункера может возникнуть уплотнение материала и снижение скорости потока, что приведет к неравномерной загрузке.

При практическом сравнении бункеров с круглым и квадратным сечением загрузочного отверстия, имеющего равноценные размеры, было выявлено, что более стабильный и объемный поток подается из емкости с круглым сечением выходного отверстия. Квадратные и сравнимые с ними по эффективности прямоугольные бункеры менее производительны, потому уступают по популярности коническим устройствам.