Санкт-Петербург
Обогрев пресс-форм
Тепло, необходимое для вулканизации формовых РТИ, поступает к пресс-формам от нагревательных плит пресса, которые обогреваются паром или электричеством. Известны системы обогрева плит с применением в качестве теплоносителя горячей жидкости.
В паровых нагревательных плитах преимущественно используют насыщенный водяной пар давлением 0,5—1,2 МН/м2 (иногда до 2 МН/м2), так как он имеет ряд преимуществ: высокий коэффициент теплоотдачи и быстрое нагревание плит и пресс-форм; температура насыщенного водяного пара легко регулируется путем изменения его давления.
Паровые нагревательные плиты изготовляют из стали толщиной 50—60 мм. При выборе толщины материала плит учитывают тяжелые условия работы (высокие давления при температуре порядка 200° С, интенсивный износ рабочих поверхностей от постоянного перемещения по ним пресс-форм; высокие напряжения на изгиб и смятие при неправильном подборе площади и высоты небольших ручных пресс-форм и неодинаковой их расстановке на соседних этажах пресса). В корпусе паровой нагревательной плиты сверлятся сквозные продольные к поперечные каналы, которые посредством перемычек (заглушек) соединяются между собой для получения своеобразного змеевика для прохода пара. Известны конструкции плит, в которых вместо заглушек используют перемычки в виде дисков, неподвижно закрепленных па тонком стержне и перекрывающих в необходимых местах поперечные каналы плиты.
В данном случае стержень своими концами упирается в пробки, закрывающие канал, и стопорит перемычки. Такая конструкция технологична в изготовлении и удобна при чистке каналов во время ремонта плит.
Пар подводится к подвижным нагревательным плитам с помощью различного рода соединений (шаровых подвижных металлических, телескопических с уплотнением сальником или фторопластовыми манжетами), а также гибкими шлангами из теплостойкой резины. Однако все эти соединения недолговечны и требуют постоянного ухода. В последнее время находят применение шланги высокого давления (ШВД), состоящие из фторопластовой трубки с металлической наружной оплеткой и стандартными шаровыми соединениями на концах шланга. ШВД имеют весьма высокие эксплуатационные характеристики (рабочая температура до 230° С, давление до 20 МН/м2).
При конструировании и эксплуатации прессов с парообогревом следует помнить, что незначительный контруклон каналов нагревательных плит или линий отвода конденсата приводит к его застою в каналах, интенсивному охлаждению плит, способствующему еще большему скоплению конденсата. В случае невозможности устранения причин скопления конденсата плиты оборудуются индивидуальными конденсатоокводчиками.
С точки зрения использования тепла вулканизационные прессы с парообогревом являются весьма несовершенным типом оборудования. Около 70% тепла рассеивается в окружающую среду через наружные поверхности нагревательных плит, пресс-форм, детали пресса и неизолированные стенки паропроводов. Расход пара пятиэтажным вулканизационным гидравлическим прессом «Свит» (ЧССР) с плитами 800 x 800 мм при 190° С, оборудованным теплозащитным кожухом, составляет 40 кг/ч.
Разброс температуры по полю нагревательных плит карусельного вулканизационного пресса 100-350 х510П-18, имеющего 36 паровых нагревательных плит размером 350x510 мм, при изготовлении каблуков в 12-гнездных трехплитных пресс-формах составил ±3,5° С при средней температуре плит 166° С. Расход пара при температуре вулканизации 170° С и темпе работы 60— 65 с составил 170—180 кг/ч.
Измерительное устройство температуры представляет собой гибкий лист из нескольких слоев асбестовой ткани и теплостойкой неэлектропроводной резины. Датчики температуры состоят из хромелькопелевых термопар, припаянных к медным дискам, вмонтированным в измерительное устройство заподлицо с наружным асбестовым листом. Выводные провода термопар присоединены к пакетному переключателю, который подключается к входным клеммам потенциометра пресса. Датчики расположены так, что при минимальном их числе измерения производятся в наиболее характерных точках температурного поля рабочей поверхности плиты.
Наряду с паровым обогревом в вулканизационных прессах широкое распространение получили электронагревательные плиты с нагревательными элементами разных типов.
Широко распространены прессы с плитами, в которых трубчатые электрические нагреватели (ТЭНы) прямолинейной формы помещены в каналы корпуса плиты. В прессе ПХГ2-214/4 в каждой из пяти нагревательных плит имеются 12 параллельных каналов для ТЭНов. Нихромовая спираль изолирована фарфоровыми кольцами и помещена в защитную трубку-патрон. Шаг спирали переменный и уменьшается от середины к концам нагревателя с целью компенсации тепловых потерь, которые увеличиваются к периферии нагревательных плит. Мощность одной нагревательной плиты пресса ПХГ2-214/4 — 4,8 кВт. Недостатком этих электроплит является большой температурный перепад по площади плиты, достигающий 12—17° С.
Электроплиты с равномерным температурным полем (РТП) имеют размеры 400 x 400; 600 x 600 и 800x800 мм.
Разброс температуры по рабочей поверхности плиты 560 х560 мм не превышает ±5° С, что соответствует лучшим образцам паровых плит. Необходимо отметить экономичность, долговечность, точность и относительную простоту установки заданной температуры вулканизации, а также и стабильное ее поддержание. Нихромовая спираль уложена в пазах корпуса плиты и изолирована специальной керамической массой на основе плавленого магнезита и асбеста. В каждой плите уложено по два спиральных элемента суммарной мощностью 4 кВт. Напряжение питания 220 В, датчиком температуры является термопара, устанавливаемая в специальный канал в корпусе плиты. Для контроля температуры каждой плиты в шкафу пресса установлен самопишущий многоточечный электронный потенциометр класса 0,5.
Для централизованного регулирования и контроля температуры нагревательных плит группы прессов с электрообогревом легко переключаются на общую электронную машину автоматического регулирования и сигнализации типа МАРС-200 или МАРС-300.
Практика применения других способов нагрева пресс-форм в вулканизационных прессах крайне невелика. Индукционный обогрев позволяет быстро выйти на режим, хотя требует большого расхода провода.
В ряде зарубежных патентов в качестве теплоносителя предлагается использовать «термические жидкости» (горячие масла), которые позволяют получать на поверхности плит температуру до 300—360° С. Создаются и установки для подогрева масла до заданной температуры.
Известен способ диэлектрического нагрева резинотехнических изделий токами высокой и сверхвысокой частоты, создаваемых ламповыми генераторами. Ввиду дополнительных требований к РТИ по диэлектрическому сопротивлению, устойчивости к электропробою, применению обкладок — электродов конденсатора, точно повторяющих форму изделия, и т. д. этот способ применяется только для предварительного подогрева листовых РТИ, заготовок подошвенной резины и в шинном производстве.