Гидравлические таблеточные машины

Широкое распространение получили гидравлические таблеточные машины; они в отдельных случаях вытесняют эксцентриковые и частично ротационные машины. Гидравлические машины отличаются простотой конструкции и компактностью при больших усилиях таблетирования, новым, более прогрессивным способом дозирования материала, наличием гибкой универсальной регулировки режима таблетирования. На таких машинах можно таблетировать высокодисперсные материалы, а также материалы с волокнистым наполнителем, таблетирование которых на механических машинах вызывает значительные затруднения.

В отличие от механических таблеточных машин описываемые гидравлические машины являются горизонтальными, поэтому удалось осуществить новый способ загрузки материала в матрицу и ограничиться только возвратно-поступательным движением небольшого числа подвижных деталей машин. В связи с отсутствием излишков материала в матрице таблетки имеют стабильную и равномерную плотность. Отформованная таблетка удаляется из матрицы без применения выталкивателя. На гидравлических машинах можно получать таблетки значительной толщины, требующие большой глубины заполнения матрицы.

Производительность гидравлических машин значительно выше, чем эксцентриковых машин. Многопуансонные гидравлические машины уступают в производительности только некоторым типам ротационных таблеточных машин. Качество таблеток, получаемых на гидравлических машинах (по стабильности веса и плотности), значительно выше.

Гидравлические таблеточные машины используются и для получения крупных таблеток из пресс-порошков фенопласта, аминопласта и других сыпучих материалов.

На основании гидравлической таблеточной машины (рис. 6.12) установлены две плиты-поперечины, передняя 1 и задняя 2, стянутые между собой двумя колоннами 3.

В передней поперечине установлен гидроцилиндр прессования 4, к плунжеру 5 которого прикреплен прессующий пуансон 6. Неподвижный пуансон 7 прикреплен к задней поперечине. Колонны одновременно выполняют функцию направляющих для бункера питателя 8, который несет матрицу; ее отверстие расположено соосно с пуансонами. Перемещение бункера-питателя и матрицы в осевом направлении осуществляется с помощью двух гидроцилиндров 9 (на схеме показан один), закрепленных в передней поперечине.

Для осуществления дозирования из исходного положения, показанного на схеме, бункер-питатель вместе с матрицей перемещается влево таким образом, что определенная доза сыпучего материала попадает в матрицу, оставаясь между торцами пуансонов, которые при выполнении этой операции неподвижны. Объем дозы определяется крайним правым положением прессующего пуансона, которое может регулироваться винтовым механизмом 10.

Рис. 6.12. Схема гидравлической таблеточной машины:

пояснение в тексте При прессовании порошка рабочая жидкость подается под высоким давлением в гидроцилиндр прессования, прессующий пуансон перемещается влево и сжимает дозу порошка, находящуюся в матрице. Реактивное усилие передается с гидроцилиндра на переднюю поперечину и через колонны уравновешивается усилием, действующим на заднюю поперечину через неподвижный пуансон.

При прессовании положение матрицы не фиксируется, т. е. она может смещаться под действием сил трения, что позволяет получить эффект двухстороннего таблетирования. После окончания процесса прессования пуансон 6 отходит вправо, а бункер-питатель 8 — до предельного положения влево, выталкивая таблетку из матрицы. После этого бункер-питатель возвращается в исходное — предельное правое положение.

Гидропривод машины — насос с электродвигателем, резервуар с маслом, распределительное устройство и т. д. — расположен в основании машины.

В машинах рассматриваемого типа легко меняется скорость прессования; в отличие от роторных и кривошипных таблеточных машин, прессование может осуществляться с выдержкой под давлением, длительность которой может регулироваться. Благодаря возможности в гидравлических таблеточных машинах проводить прессование с выдержкой до нескольких секунд, максимальное давление прессования, необходимое для достижения заданной плотности и прочности таблетки, значительно ниже, чем в других таблеточных машинах [4]. Так, таблетирование пресс-порошка фенопласта можно вести при давлении =60 МПа, в то время как на роторных таблеточных машинах для этого материала необходимо давление не менее 90—120 МПа.

Характерной особенностью гидравлических таблеточных машин является то, что все операции таблетирования до момента выталкивания таблетки протекают в замкнутом пространстве без контакта сыпучего материала с внешней средой. Это позволяет, при наличии надежных уплотнений и принятии специальных дополнительных мер, успешно таблетировать порошки с вредными для обслуживающего персонала наполнителями (мелкая асбестовая крошка и т. п.).

Теоретическая производительность машин Q_T (шт/ч) определяется по формуле.

где т — число гнезд пресс-инструмента; п — число двойных ходов плунжера в минуту.

Массовая производительность П_т (кг/ч) при известной массе одной таблетки G (г) равна.

Производительность насоса Q (м³/с) для гидропривода таблеточной машины определяется выражением.

где S — площадь живого сечения гидроцилиндра, м²; v — скорость перемещения плунжера (поршня), м/с.

В гидравлических таблеточных машинах обычно применяют насосы объемного действия, в которых давление создается за счет статического напора (поршневые, лопастные, шестеренные и др.).

На горизонтальной гидравлической машине материал загружается из нижней части питателя 1 (рис. 6.13) в подвижную матрицу 2 вследствие ее перемещения относительно подвижного и неподвижного пуансонов 3 и 7. Доза таблетируемого материала определяется расстоянием между формующими торцами пуансонов. Этот зазор зависит от положения винтового регулятора 6. Подвижный пуансон перемещается под действием дифференциального плунжера 5, расположенного в гидравлическом цилиндре 4.

Рис. 6.13. Схема дозирующего устройства горизонтальной гидравлической машины:

пояснения в тексте Рассмотренная выше гидравлическая таблеточная машина не может быть использована для таблетирования волокнистых материалов. Объемное дозирование, пригодное при таблетировании сыпучих материалов, на волокнистых материалах дает неудовлетворительные результаты: доза материала постоянно изменяется. Помимо того, прессование волокнистых материалов связано со значительным изменением объема дозы, что влияет на величину хода прессующего пуансона. Наконец, следует отметить, что таблетки или брикеты из волокнистых материалов, как правило, имеют большую массу и для их изготовления требуются значительные усилия прессования.

Указанные причины обусловили применение для таблетирования волокнистых материалов преимущественно гидравлических прессов, как общего назначения, так и специализированных.

При таблетировании волокнистых материалов на гидравлических прессах общего назначения производится весовое дозирование. Эта операция, так же, как и последующая (загрузка дозы в матрицу), выполняется вручную. Операции прессования и выталкивания осуществляются на прессе. При необходимости производится отсос пыли из рабочей зоны. Производительность на подобном оборудовании низкая, так как вспомогательные операции не механизированы.

В специализированных гидравлических прессах, представляющих собой автоматизированные агрегаты или линии для таблетирования волокнистых материалов, все основные и вспомогательные операции технологического процесса выполняются автоматически.

Агрегат для таблетирования стекловолокнистых пресс-материалов (рис. 6.14) представляет собой горизонтальную гидравлическую таблеточную машину с весовым дозатором и устройством для предварительного уплотнения материала.

При таблетировании материалов типа АГ-4С рулон материала 1 устанавливается на оправку, и лента стекловолокнита заправляет между тянущими роликами рубящего устройства 2. Поперечная рубка ленты производится вращающимися цилиндрическими фрезами со спиральной режущей кромкой. Продольная резка (разделение волокон) производится неподвижными пластинчатыми ножами. Необходимая длина поперечной нарезки обеспечивается регулировкой скорости подачи ленты и частотой вращения фрезы. Механизм резки работает, периодически включаясь или отключаясь в зависимости от уровня материла в бункере дозатора.

Рис. 6.14. Схема гидравлической таблеточной машины для стекловолокнистых материалов:

пояснение в тексте Куски нарубленной ленты падают в приемный бункер элеватора 3. Кроме спирального виброэлеватора, показанного на рисунке, можно использовать также ковшевой элеватор.

Непрерывно действующий элеватор подает материал, который должен взвешиваться на весах периодического действия. Для согласования их работы между ними устанавливается бункер (на рисунке не показан) и вибропитатель 4. Вибропитатель двумя потоками загружает материал в чашу весов. 90% дозы подается лотком грубой подачи, а доведение дозы материала до 100% производится лотком тонкой подачи.

После взвешивания порция материала 5 поступает в устройство для предварительного уплотнения 8. При предварительном уплотнении боковая стенка 6 принимает вертикальное положение, после чего опускается штемпель 7. Штемпель уплотняет материал и, опускаясь в крайнее нижнее положение, создает вместе с загрузочной частью матрицы цилиндрическую полость, чем облегчается перевод стекловолокнита в матрицу гидравлической таблеточной машины. Дальнейшее таблетирование производится как на обычной гидравлической таблеточной машине.

При таблетировании волокнистых сыпучих материалов типа ДСВ режущее устройство не работает, а материал загружается непосредственно на элеватор.

Литература

• 1. Колъман-Иванов, Э. Э. Таблетирование в химической промышленности / Э. Э. Кольман-Иванов. — М.: Химия, 1976.
• 2. Ким, В. С. Оборудование заводов пластмасс / В. С. Ким, М. А. Шерышев. — М.: Химия, КолосС, 2008.
• 3. Басов, Н. И. Расчет и конструирование оборудования для производства и переработки полимерных материалов: учебник для вузов / Н. И. Басов, Ю. В. Казанков, В. А. Любартович. — М.: Химия, 1986.
• 4. Колъман-Иванов, Э. Э. Машины-автоматы и автоматические линии химических производств: учеб, пособие / Э. Э. Кольман-Иванов, Ю. И. Гусев. — М.: Изд-во МГУИЭ, 2003.