Руководство по характеристикам пакетов фильтрующих сеток для устройств смены сеток

Пакет фильтров устройства смены сеток представляет собой сменный многослойный фильтрующий узел из нержавеющей стали, устанавливаемый в устройство смены сеток экструдера для грануляции пластика — обычно это стопка из двух-шести дисков из тканой металлической сетки (чаще всего 20/40/60/80/100 mesh с добавлением слоя сетки Dutch-weave для более тонкой очистки), прижатых к распределительной плите для улавливания гелей, частиц нагара, металлических фрагментов и недиспергированных добавок перед тем, как расплав будет сформован в стренги и нарезан на гранулы. Правильно подобранный пакет удаляет частицы размером примерно от 100–500 мкм со стороны грубой подачи до 10–40 мкм со стороны тонкой фильтрации, и обычно его заменяют, когда противодавление расплава достигает около 150–250 бар или когда начинает снижаться производительность. Поскольку пакет расположен между наконечником шнека и гранулирующей головкой, его диаметр, номера сетки (mesh counts), количество слоев, обработка краев и сплав определяют как качество гранул, так и частоту остановок линии.

В данном руководстве объясняется, как устроены пакеты фильтров для устройств смены сеток грануляторов, какие конфигурации сеток подходят для тех или иных полимеров, и что именно необходимо указать в заказе на покупку, чтобы компания KAIFIL могла сразу рассчитать стоимость подходящего узла.

Типы устройств смены сеток и задачи пакета фильтров

Каждое устройство смены сеток для грануляции работает по одному принципу: расплав проходит через пакет фильтров, который забивается загрязнениями, а устройство заменяет пакет или очищает его без остановки линии. Четыре распространенные конструкции:

• Шиберные устройства смены сеток содержат один или два пакета фильтров в плоских стальных плитах, которые перемещаются поперек канала расплава. Замена пакета занимает от одной до двух секунд и вызывает кратковременный скачок давления, что делает их популярным решением для экструдеров грануляции среднего размера.
• Двухпоршневые устройства смены сеток используют две цилиндрические полости фильтра, одна из которых всегда находится в работе, пока другая открыта для замены пакета. Низкие колебания давления делают их популярными на линиях по производству PE, PP и суперконцентратов.
• Ротационные устройства смены сеток непрерывного действия удерживают несколько пакетов на вращающемся диске и с малым шагом вводят новый сегмент в поток, благодаря чему противодавление остается практически постоянным — это стандартный выбор для высокопроизводительных линий, где даже небольшое падение давления влияет на однородность гранул.
• Устройства смены сеток с обратной промывкой направляют поток расплава в обратном направлении через фиксированный фильтр, чтобы смыть загрязнения с поверхности пакета, что продлевает срок службы пакета при работе с загрязненным вторичным сырьем без открытия устройства смены.

Пакет сеток является быстроизнашиваемой деталью, общей для всех четырех типов. Его задача — задерживать твердые частицы, пропуская полимер достаточно быстро, чтобы температура и давление расплава оставались под контролем. Именно поэтому фильтрация при грануляции представляет собой баланс между тонкостью фильтрации, потерей давления и сроком службы пакета.

Как устроен пакет сеток для устройства смены фильтров

Пакет сеток для устройства смены фильтров — это не просто одна сетка. Он представляет собой многослойную сборку из дисков сеток экструдера, уложенных в определенном порядке: грубые слои направлены к входу расплава, а тонкие — к выходу. Важное значение имеют три элемента.

Многослойные диски из проволочной сетки

Каждый диск представляет собой круглую заготовку из тканой сетки из нержавеющей стали, а пакет уложен таким образом, чтобы крупная сетка защищала мелкую и принимала на себя большую часть загрязнений. Типичный пятислойный пакет имеет маркировку 20/40/60/80/100, где слой 20-mesh со стороны подачи задерживает крупные частицы и предотвращает забивание более тонких слоев, а сторона 100-mesh на выходе определяет тонкость фильтрации. Количество слоев напрямую влияет на перепад давления: каждый дополнительный слой создает небольшое сопротивление, поэтому трехслойный пакет на линии низкого давления ведет себя иначе, чем пятислойный пакет на той же машине. Простые фильтрующие диски из проволочной сетки полотняного переплетения укладываются непосредственно в полость устройства смены, в то время как более плотные сборки включают слой тонкой сетки галунного плетения для удаления гелей и микрочастиц.

Диски с окантованными краями

Простые диски представляют собой штампованные круги; окантованные фильтрующие диски дополнительно проходят обработку краев приваренным или обжатым кольцом из нержавеющей стали, которое придает диску жесткость и уплотняет его относительно перфорированной плиты. Окантовка предотвращает обход расплава по краям пакета — частую причину «прорыва» пакетов, которые выглядят чистыми, но пропускают загрязнения в гранулы. Для грануляции под высоким давлением окантованные фильтрующие диски из проволочной сетки являются стандартом, поскольку окантовка также предотвращает смещение или телескопический сдвиг слоев сетки во время смены шиберной плиты или ротора.

Посадка на перфорированную плиту

Пакет устанавливается в углубление на перфорированной плите — толстом перфорированном стальном диске, который удерживает сетку под полным давлением расплава. Диаметр пакета должен точно соответствовать углублению (обычно в пределах ±0.5 мм, а на более крупных плитах — еще точнее), чтобы весь поток расплава проходил через сетку, а не в обход нее. Для некруглых или ступенчатых углублений в плитах требуются диски индивидуальной формы, точно повторяющие геометрию плиты.

Конфигурации слоев сетки по типам полимеров

Не существует единого «лучшего» пакета. Правильная конфигурация сетки зависит от полимера, от того, является ли сырье первичным или вторичным, а также от уровня загрязнения, который допустим в гранулах. В таблице ниже приведены типичные отправные точки, используемые на линиях грануляции; рассматривайте их как базовые ориентиры и корректируйте после измерения фактического противодавления и качества гранул.

Указанные выше интервалы замены являются ориентировочными для линий грануляции; реальное значение зависит от площади фильтрации, производительности шнека и уровня загрязнения на входе, поэтому отслеживайте собственные данные, а не копируйте график соседей. Для более детального изучения взаимодействия отдельных слоев ознакомьтесь с руководством KAIFIL по комбинациям сеток для пакетов фильтров экструдера подробно описывает логику компоновки слоев 20/40/60/80/100 и голландского плетения.

Число меш (Mesh Count) и грязевая нагрузка

Число меш (mesh count) определяет количество отверстий на линейный дюйм, однако ключевым значением для фильтрации является тонкость фильтрации в микронах — размер наибольшей частицы, проходящей через сетку. Поскольку многослойный пакет обеспечивает поэтапное удержание частиц, вы можете подобрать размер каждого слоя под конкретную задачу:

Из этой таблицы следуют два правила. Во-первых, степень загрязнения определяет, насколько грубой должна быть сторона подачи: сильно загрязненные вторичные гранулы требуют грубого первого слоя 20 mesh с высокой грязеемкостью, иначе тонкие слои забьются за считанные минуты. Во-вторых, тонкая фильтрующая поверхность определяет качество гранул, поэтому использование более тонкого последнего слоя, чем требуется, лишь сокращает срок службы пакета сеток без улучшения продукта — если 100 mesh обеспечивает необходимые характеристики гранул, то использование сетки 200 mesh приведет лишь к лишним простоям без какой-либо пользы.

Основной вид отказа, который необходимо предотвратить при проектировании, — это забивание сетки. Когда загрязнения заполняют ячейки быстрее, чем расплав может пройти сквозь них, эффективная площадь живого сечения резко сокращается, а противодавление стремительно растет. Именно поэтому грубые слои со стороны подачи обязательны при работе с загрязненным сырьем: они продлевают срок службы дорогостоящего тонкого слоя и сохраняют стабильное давление на протяжении большей части ресурса пакета сеток, а резкий скачок давления в конце служит сигналом к замене.

Если загрязнения представляют собой гели и микропримеси, а не твердые частицы, слой металлической сетки голландского переплетения — полотняного переплетения с толстой проволокой утка, создающей извилистый путь потока — задерживает частицы размером 10–40 µm и является стандартным решением для модернизации оборудования при производстве PET, пленок и высокоглянцевых изделий, где видимая точка в грануле означает отбраковку всей партии.

Противодавление и интервалы замены

Пакеты сеток устройства смены фильтров выходят из строя из-за засорения, а не из-за поломки. По мере накопления загрязнений площадь живого сечения сетки уменьшается, а противодавление расплава растет. Практическим сигналом для замены пакета на линии гранулирования является:

• Противодавление расплава 150–250 bar, в зависимости от оборудования и полимера — на некоторых линиях замена производится при 180 bar, другие работают до 250 bar перед заменой пакета.
• Снижение производительности на 10–15% при постоянной скорости вращения шнека, что обычно совпадает с сигналом по давлению.
• Заметный скачок давления во время замены , который указывает на то, что пакет эксплуатировался слишком долго и тонкий слой начал забиваться.

Работа за пределами пороговой точки имеет реальные последствия: повышение температуры расплава из-за нагрева от противодавления, увеличение удельного энергопотребления и, в конечном итоге, разрыв или прорыв пакета сеток, из-за чего порция загрязнений попадает в гранулы. На линии гранулирования один прорванный пакет может загрязнить всю партию, поэтому большинство заводов производят замену при консервативном значении давления, а не работают до предела.

Экономика замены — это то, где выбор пакета сеток окупает себя. Пакет является недорогим расходным материалом, но время простоя для его замены на неавтоматическом устройстве смены означает минуты потерянного производства. Чуть более грубый фильтрующий слой, увеличивающий интервал работы с 12 до 20 часов, часто дает больший экономический эффект, чем доля процента дополнительных мелких фракций, которые он пропускает. Именно поэтому частота замены так тесно связана с противодавлением — KAIFIL предлагает практическое руководство по частоте замены сеток экструдера и противодавлению с реальными показателями для настройки порогов замены на шиберных, ротационных устройствах смены сеток и системах с обратной промывкой.

Как составить спецификацию на пакет фильтрующих сеток для устройства смены

При обращении к производителю самый быстрый способ получить точное коммерческое предложение — отправить полную спецификацию. Вот что необходимо включить в порядке значимости:

• Диаметр и посадка. Измерьте диаметр и глубину выемки распределительной плиты в миллиметрах (на старых линиях все еще часто встречаются дюймовые размеры). Укажите допуск — обычно ±0.5 mm или строже — а также тип выемки: плоская, ступенчатая или с зенковкой.
• Набор сеток, от грубой к тонкой. Запишите полную последовательность, например, 20/40/80/120, а не только размер тонкой сетки. Укажите требуемый размер ячейки на тонкой стороне в микронах или mesh.
• Количество слоев и тип. Укажите количество слоев и тип переплетения для каждого слоя: голландское, саржевое или полотняное. Укажите, требуется ли вам опорная сетка, фильтрующая сетка и защитный внешний слой или же простой набор одинаковых сеток.
• Марка материала. Нержавеющая сталь 304 используется по умолчанию для чистого PP, PE и большинства работ с суперконцентратами. Выбирайте 316L для полимеров с коррозионно-активными продуктами деструкции, вторичного сырья со смешанными загрязнениями или для областей применения, где пакеты промываются и используются повторно. 316L стоит дороже, поэтому выбирайте ее только тогда, когда этого требуют химические свойства среды.
• Обработка кромки / тип окантовки. Сделайте выбор между простыми дисками и фильтрующими дисками с окантовкой. Используйте окантовку для гранулирования под высоким давлением, для пакетов диаметром более 150 мм, а также в тех случаях, когда пакет должен оставаться неподвижным при смене шиберной плиты или ротора.
• Количество и формат пакета. Сообщите производителю, приобретаете ли вы пакеты в предварительно собранном виде (в сборе) или в виде отдельных дисков для самостоятельной сборки, а также укажите годовой объем заказа, чтобы в коммерческом предложении была учтена цена за партию.

Если какой-либо из этих параметров вызывает сомнения, отправьте марку и модель устройства смены сеток, а также фотографию или чертеж перфорированной плиты. KAIFIL регулярно производит проволочные сетчатые фильтрующие диски нестандартной формы для нестандартной геометрии плит, поэтому необычная форма посадочного места не помешает составить коммерческое предложение.

Для линий гранулирования вторичного сырья логика выбора имеет существенные отличия — более высокий уровень загрязнения, более широкий диапазон распределения частиц по размерам, возможное присутствие металлических включений — поэтому эта тема заслуживает отдельного рассмотрения. Ознакомьтесь с руководством KAIFIL по выбору сеток для экструдеров на линиях вторичной переработки пластмасс перед окончательным утверждением спецификации для дробленого сырья или бытовых пластиковых отходов.

Часто задаваемые вопросы

Какой набор сеток использовать для гранулирования PP? Стандартной отправной точкой для первичного полипропилена является комбинация 40/80/120 или 30/60/120, обеспечивающая тонкую фильтрацию около 125 µm. Для вторичного PP с более высоким уровнем загрязнения снизьте плотность со стороны подачи до 20 mesh (20/40/80), чтобы грубый слой задерживал загрязнения, а тонкие слои дольше оставались открытыми.

Когда следует менять пакет сеток шиберного фильтра? Производите замену, когда противодавление расплава достигает примерно 150–250 bar, когда производительность падает на 10–15% при постоянной скорости вращения шнека, или по фиксированному графику на основе ваших исторических данных. Замена по противодавлению, а не по времени, защищает качество гранул и предотвращает прорыв пакетов сеток.

В чем разница между пакетами сеток из стали 304 и 316L? Сталь 304 является стандартной нержавеющей сталью для большинства полимеров и стоит дешевле. В 316L добавлен молибден для лучшей стойкости к коррозии и питтингу, поэтому ее выбирают для PVC, фторполимеров, агрессивного вторичного сырья и любых областей применения, где пакеты сеток промываются и используются повторно. Для обычного гранулирования PP и PE марки 304 обычно достаточно.

Почему некоторые фильтрующие диски имеют окантовку? Фильтрующий диск с окантовкой имеет приваренное или опрессованное кольцо из нержавеющей стали по краю, которое придает диску жесткость и герметизирует его относительно перфорированной плиты, предотвращая обход расплава вокруг пакета. Окантовка является стандартным решением для гранулирования под высоким давлением и для пакетов диаметром более 150 mm, где плоские диски без окантовки могут сместиться во время смены сеток.

Какой диаметр пакета сеток мне нужен? Измерьте углубление в перфорированной плите — диаметр пакета должен точно соответствовать ему, обычно в пределах ±0.5 mm, чтобы весь расплав проходил через сетку. Если углубление ступенчатое или некруглое, вам потребуются диски нестандартной формы, соответствующие геометрии плиты.

Запросить коммерческое предложение от KAIFIL

Выбор подходящего пакета сеток для устройства смены сеток сводится к короткому списку параметров: диаметр плиты, набор сеток, количество слоев, сплав и тип окантовки. Отправьте эти данные — или просто модель вашего устройства смены сеток, тип полимера и производительность — в KAIFIL, и вы получите рекомендации по спецификации и коммерческое предложение от производителя, который поставляет сетки для экструдеров из нержавеющей стали, фильтрующие диски и пакеты сеток для линий гранулирования по всему миру. Чтобы получить более полное представление о роли этих пакетов в технологическом процессе, ознакомьтесь с обзором KAIFIL по фильтрации при экструзии пластмасс, а затем отправьте чертеж перфорированной плиты и требования к сетке для получения индивидуальной спецификации.