Изготовление ПЭТФ-бутылок (стр. 5 из 6)
Блок управления механизмами машины включает в себя пневмоцилиндр закрытия формы, пневмоцилиндр движения штоков растягивания, два пневмоцилиндра запечатывания горла и пневмораспределители с электромагнитным управлением для запитки этих цилиндров. Цилиндры растягивания и запечатывания могут запитываться одним распределителем (рис.18). При этом временные задержки исполнительных механизмов обеспечиваются соответствующей настройкой дросселей.
3.8 Расчет количества сжатого воздуха, требуемого для выдува бутылок
Для того чтобы правильно выбрать компрессор и систему пневматического питания агрегата выдува, необходимо знать расход потребляемого им воздуха. Эта величина вычисляется исходя из объемного расхода воздуха (м3/ч), приведенного к нормальным атмосферным условиям (нм3/ч). Расход сжатого воздуха Qобщ, м3/ч, необходимого для работы выдувной машины, определяется из выражения:
Qобщ=Q1+Q2+Q3+Q4, (1)
где Q1- расход сжатого воздуха, требуемого для смыкания и размыкания пресс-формы; Q2- расход воздуха, необходимого для запечатывания горлышек преформ; Q3- расход сжатого воздуха для вытягивания преформ в продольном направлении; Q4- расход воздуха, необходимого непосредственно для выдува бутылок.
Дано:
Рабочее давление – 0,6 Мпа;
Давление выдува – 1,6 Мпа;
Теоретическая производительность агрегата выдува СП-8 – 600 бутылок в час;
Емкость получаемой бутылки – 1,5 литра;
Диаметр поршня рабочей полости цилиндра – 100 мм;
Диаметр поршня прижимного цилиндра – 50 мм;
Диаметр поршня цилиндра растягивания – 50 мм;
Ход поршня – 500 мм.
Оценочные расчеты потребления сжатого воздуха исполнительными цилиндрами Qц, нм3/ч, можно провести по выбранным значениям рабочего давления Рраб, Мпа, объема рабочей полости пневмоцилиндра Vц, м3, или же диаметра его поршня Dц, м, хода поршня L, м, и числа его ходов за единицу времени N, 1/ч:
Qц=PVцN, (2)
(здесь Р=(Ратм+Рраб)Ратм- степень сжатия воздуха, Мпа, Ратм и Рраб- атмосферное и рабочее давления, соответственно, Мпа) или:
Vц=πDц2L/4, [м3], (3)
где N- число ходов поршня за единицу времени, однозначно связанное с производительностью машины (Пт).
При использовании двухместной пресс-формы число циклов исполнительного цилиндра равняется половине производительности:
N=Пт/2 (4)
Расход сжатого воздуха Q4, нм3/ч, необходимый непосредственно для выдува бутылок, определяется по формуле:
Q4=PвыдПтVбут/1000 (5)
где Vбут- емкость выдуваемой бутылки, л.
1. Расчет сжатого воздуха, требуемого для смыкания и размыкания пресс-формы:
Q1=P*Vц1*N=7*0,003925*300=4,71(м3/ч)
Vц=π* Dц12*L/4=3,14*0,12*0,5/4=0,003925 (м3)
N=Пт/2=600/2=300(1/ч)
Р=(Ратм+Рраб)Ратм=(1+6)*1=7(атм)
2. Расчет расхода сжатого воздуха, необходимого, для запечатывания горлышек преформ:
Q2=PVц2*N=7*0,00098*300=2,06(м3/ч)
Vц=π* Dц22*L/4=3,14*0,052*0,5/4=0,00098 (м3)
N=Пт/2=600/2=300(1/ч)
Р=(Ратм+Рраб)Ратм=(1+6)*1=7(атм)
3. Расчет расхода сжатого воздуха, необходимого для вытягивания преформ в продольном направлении:
Q3=P*Vц3*N=7*0,00098*300=2,06 (м3/ч)
Vц=π* Dц32*L/4=3,14*0,052*0,5/4=0,00098 (м3)
N=Пт/2=600/2=300(1/ч)
Р=(Ратм+Рраб)Ратм=(1+6)*1=7(атм)
4. Расчет расхода сжатого воздуха, необходимого непосредственно для выдува бутылок:
Q4=PвыдПтVбут/1000=16*600*1,5/1000=14,4 (м3/ч)
5. Расчет расхода сжатого воздуха для работы выдувной машины:
Qобщ=Q1+Q2+Q3+Q4=4,71+2,06+2,06+14,4=23,23 (м3/ч)
Итоговые значения расхода сжатого воздуха Qобщ, необходимого для работы агрегата выдува, посчитанные для бутылок разного объема при Pраб=0,6 Мпа и Рвыд=1,6 Мпа, приведены на рис.9.
Рис.9. Расход воздуха, потребляемого на выдув ПЭТ-бутылок емкостью:
1 -5,0 л; 2 -3,0 л; 3 -2,0 л; 4 -1,5 л; 5 -1,0 л; 6 -0,5 л
Вычислив суммарный расход воздуха для работы выдувной машины по приведенным выше формулам, можно подбирать компрессор.
3.9Компрессоры для выдува и их виды
Сжатый воздух, необходимый для агрегата выдува, поступает от компрессора. По принципу действия и основным конструктивным особенностям компрессоры бывают поршневыми, винтовыми, центробежными и осевыми. Выбор типа компрессора зависит от величины рабочего давления и требуемого потребителю расхода воздуха. В настоящее время для выдува бутылок наибольшее распространение получили поршневые и винтовые типы компрессоров.
Поршневой компрессор возвратно-поступательного действия сжимает воздух, поступающий в его рабочий объем через всасывающий клапан. Через напорный клапан воздух подается потребителю. Компрессоры такого действия нашли довольно широкое применение, так как они обеспечивают получение сжатого воздуха в большом диапазоне давления и расхода. Для выдува ПЭТ-бутылок используют двухступенчатые компрессоры поршневого типа.
Винтовые компрессоры имеют два встречно вращающихся вала винтовой формы. При этом винтовые профили, входящие один в другой, уменьшают рабочий объем, из которого сжимаемый воздух вытесняется в пневматическую сеть потребителя.
Основными техническими характеристиками компрессора являются производительность и максимальное давление. Производительность- величина, показывающая, какой объем воздуха может быть сжат за единицу времени. Как правило, в технической документации указывают производительность для нормальных условий (давление атмосферное- 1 атм или 1 бар, температура комнатная- 200С), которую измеряют в метрах кубических в минуту или час, а также литрах в секунду. Максимальное давление, называемое еще давлением нагнетания, может быть как абсолютным, то есть отсчитываемым от нуля, так и избыточным, в виде добавки к атмосферному. Измеряют его в паскалях (Па), килопаскалях (1 кПа=1000 Па), мегапаскалях (1 Мпа=1000000 Па); барах (1 бар=100 кПа), физических атмосферах (1 атм=1,0133 бар=101,33 кПа), а также технических атмосферах (1 атм=1 кгс/см2=0,98066 бар=98,066 кПа).
Компрессоры общего назначения с максимальным давлением воздуха 0,6-1,0 Мпа для выдува бутылок не подходят. Давление выдува должно быть не менее 1,2-1,5 Мпа. Производительность компрессора прямо пропорциональна производительности выдувного оборудования и рассчитывается с учетом параметров изготавливаемых изделий.
Немаловажным показателем, характеризующим компрессор, является его привод, а именно мощность электродвигателя, измеряемая в киловаттах (кВт), и частота вращения, измеряемая в оборотах в минуту (об/мин). Для электродвигателя важны величина питающего напряжения и его частота. Для оценочных расчетов полезно запомнить, что на каждый 1 м3/мин производительности компрессора общего назначения (давление- 7-10 бар) необходимо 7-8 кВт установленной мощности привода.
При работе компрессора высвобождается большое количество тепла, для удаления которого требуется система охлаждения. Охлаждение может быть воздушным или водяным. Для водяного охлаждения необходим подвод оборотной воды.
Для повышения эффективности работы компрессора зазоры между поршнем и цилиндром в поршневом компрессоре и между винтами- в винтовом обычно заполнены маслом. Естественно, какая-то часть масла оказывается и в сжатом воздухе. Для его отделения используют маслоотделители и фильтры. В тех случаях, когда содержание масла в сжатом воздухе должно быть небольшим (менее 0,01 мг/м3), применяют либо безмасляные (сухие) компрессоры, которые дороже обычных и имеют меньшую надежность, либо дорогие комплекты фильтров высокой степени очистки.
Среди отечественных производителей ПЭТ-бутылок наибольшей популярностью пользуются поршневые компрессоры К-22 (рис.10) и К-20, выпускаемые бежецким заводом «Автоспецоборудование».
Рис.10. Поршневой компрессор К-22
производительность- 0,5 м3/мин; максимальное давление- 1,6 Мпа; установленная мощность- 7,5 кВт
Все поршневые компрессоры с воздушным охлаждением спроектированы для периодической работы, то есть за рабочим периодом всегда должен следовать период остановки. Только в этом случае поршневой компрессор будет надежно работать долгое время.
Все поршневые компрессоры с воздушным охлаждением спроектированы для периодической работы, то есть за рабочим периодом всегда должен следовать период остановки. Только в этом случае поршневой компрессор будет надежно работать долгое время.
Для эксплуатации на ответственных участках технологического процесса выдува ПЭТ-бутылок рекомендуется использовать компрессорные установки винтового принципа действия, все части которых рассчитаны на длительную работу без обслуживания. У этих компрессоров имеется ряд существенных эксплуатационных преимуществ:
- Габариты винтового блока значительно меньше габаритных размеров механизмов поршневого компрессора.
- Из-за несбалансированности элементов поршневого компрессора (поршень первой ступени всегда крупнее поршня второй ступени) происходят значительные колебания низкой частоты, поэтому поршневой компрессор требует наличия специального фундамента, в то время как винтовые компрессоры работают тихо и фундамента не требуют.