Насосы для перекачивания смолы

Смола — один из самых капризных продуктов для насоса. Сегодня она течет как сироп, завтра в холодном цехе стоит как мед, а после выходных может застыть прямо в корпусе. Поэтому «насос для смолы» не подбирают по каталогу: сначала выясняют, что это за смола, при какой температуре ее перекачивают, есть ли в ней наполнитель и может ли она затвердеть в линии. Ниже — о чем мы спрашиваем заказчика, какие типы насосов работают на смолах и клеях и где у каждого из них пределы.

Почему смолу сложно перекачивать

Вязкость сильно зависит от температуры. У большинства смол изменение температуры на 10–20 °C меняет вязкость заметно, часто в разы. Зимняя бочка эпоксидной смолы и та же смола, подогретая до 40 °C, — для насоса это два разных продукта. Поэтому в запросе нужна вязкость не «вообще», а при самой низкой температуре, которая может быть в линии: при утреннем пуске, на неотапливаемом складе, в трубе на улице. От этой цифры зависят обороты насоса, диаметр всасывающей линии и необходимость обогрева.

Смола может затвердеть в насосе. Термореактивные смолы полимеризуются со временем, от тепла, от отвердителя или катализатора, а некоторые компоненты — от влаги из воздуха. В насосе есть места, где продукт стоит: зазоры, камера уплотнения, предохранительный клапан, байпас. Именно там смола твердеет первой. Поэтому конструкцию оценивают не только по тому, как насос качает, но и по тому, как его промыть и что останется внутри после остановки.

Наполнители изнашивают насос. Мел, кварцевый песок, тальк, тригидрат алюминия, пигменты делают смолу абразивной. Шестерни, втулки и боковые диски на таком продукте изнашиваются быстро, зазоры растут, подача падает. Для наполненных смол выбирают насосы с медленным движением рабочих органов и заменяемыми изнашиваемыми деталями: винтовой или перистальтический.

Растворители — это взрывоопасная зона. Смолы и клеи на органических растворителях, а также полиэфирные смолы со стиролом выделяют горючие пары. Насос, двигатель и вся обвязка должны соответствовать зоне по ATEX, а эластомеры уплотнений и мембран — быть стойкими к конкретному растворителю. Например, стирол быстро разрушает часть обычных резин.

Двухкомпонентные системы качают раздельно. Смолу и отвердитель (компоненты A и B) подают двумя отдельными насосами и смешивают только в смесителе перед формой или точкой нанесения. Готовую смесь насосом не перекачивают: ее жизнеспособность ограничена, и остановка на полчаса превращает насос в металлолом. Соотношение компонентов держит система дозирования с расходомерами, а не сам насос.

Какие насосы подходят для смол и клеев

Центробежный насос на смолах почти не применяют: на вязком продукте он быстро теряет напор и КПД. Работают объемные насосы — подача в них задается оборотами или частотой ходов и мало зависит от сопротивления линии. Общую логику выбора для густых продуктов мы описали в статье перекачивание вязких масс: какой насос выбрать, а здесь — что важно именно для смол.

Шестеренный насос внутреннего зацепления

Основной выбор для чистых вязких смол без абразива: эпоксидных и полиэфирных без наполнителя, полиолов, изоцианатов, фенольных и карбамидных смол, расплавов. Малая шестерня вращается внутри большой, продукт движется медленно, насос хорошо всасывает и ровно подает даже очень густую смолу. Для продуктов, которые густеют или кристаллизуются при охлаждении, корпус, крышку и камеру уплотнения делают с обогревающей рубашкой под пар, горячую воду или термомасло. Обязателен предохранительный клапан на нагнетании: объемный насос против закрытой задвижки будет поднимать давление, пока что-то не сломается. Как работает такой насос и где его пределы — в статье как работает шестеренный насос, исполнения — в разделе шестеренные насосы.

Насос внешнего зацепления (две одинаковые шестерни) компактнее и держит более высокое давление, но ему нужна чистая жидкость низкой или средней вязкости. На смолах его ставят в основном на малые расходы жидких компонентов, отвердителей и в системы дозирования.

Кулачковый насос

Роторы не касаются ни друг друга, ни корпуса, продукт движется крупными полостями с малым сдвигом. Кулачковый насос из нержавеющей стали уместен там, где важны бережность и легкая мойка: дисперсии ПВА, водные клеи, смолы с мягкими включениями. Переднюю крышку снимают без демонтажа с линии, поэтому насос удобно чистить после смены продукта. Ограничения: абразивные наполнители изнашивают роторы, а на жидких продуктах заметны перетечки. Дозирующим насосом он не является. Подробнее — в разделе кулачковые насосы.

Винтовой насос

Винтовой (одновинтовой, с ротором и эластомерным статором) насос — главный кандидат для наполненных смол, паст, шпаклевок и герметиков. Полости перемещаются вдоль статора равномерно, практически без пульсации и с минимальным сдвигом, поэтому насос справляется с абразивом и очень высокой вязкостью. Для густых паст на вход ставят бункер со шнековым питанием. Две вещи, о которых нужно помнить: сухой ход недопустим — статор может выйти из строя за считанные минуты, а материал статора подбирают под смолу и растворитель. Исполнения — в разделе винтовые насосы.

Мембранный пневматический насос

Универсальный насос для перекачивания смол и клеев из бочек и IBC-контейнеров, для слива и перелива, для лакокрасочных производств. У него нет уплотнения вала, он работает на сжатом воздухе, поэтому его легко поставить во взрывоопасную зону в токопроводящем исполнении с маркировкой ATEX. Насос выдерживает сухой ход, сам всасывает из пустой линии и останавливается, когда закрывается задвижка на нагнетании, без риска для себя. Минусы: подача пульсирует, поэтому для равномерной подачи ставят гаситель пульсаций, а на очень густых смолах расход заметно падает. Корпус и мембраны подбирают под растворитель: алюминий, нержавеющая сталь, PP, PVDF, мембраны из PTFE. Смотрите раздел мембранные насосы.

Перистальтический (шланговый) насос

Продукт контактирует только с внутренней поверхностью шланга: нет уплотнений, клапанов и зазоров, где могла бы застыть смола. Поэтому шланговый насос хорошо работает на клеях, абразивных и склонных к отверждению составах: если продукт все же затвердел, меняют шланг, а не ремонтируют насос. Он самовсасывающий, выдерживает сухой ход, реверсируется — можно вернуть продукт из линии в емкость перед промывкой. Ограничения реальные: давление ограничено прочностью шланга, расход — его диаметром, а шланг — расходный материал, и его ресурс сильно зависит от давления и оборотов. Материал шланга должен быть совместим с растворителем. Смотрите перистальтические насосы.

Пример: подача карбамидоформальдегидной смолы на линии ДСП

На производстве ДСП и ДВП связующее — чаще всего карбамидоформальдегидная (UF) смола, иногда меламиноформальдегидная (MF) или фенольная — подают в клеевой узел. Там она смешивается с отвердителем, парафиновой эмульсией и водой, а затем форсунками распыляется на стружку или волокно в осмолителе. Сама смола водная и сравнительно жидкая, но в ней есть свободный формальдегид, а с отвердителем она начинает твердеть.

Типовая схема такая. Смолу из расходной емкости подает шестеренный насос внутреннего зацепления из нержавеющей стали или винтовой насос, каждый компонент — своим насосом. Насос работает от частотного преобразователя. На нагнетании стоит расходомер, чаще всего массовый (кориолисовый). Контроллер сравнивает фактический расход с заданным, который привязан к массе стружки на ленточных весах, и корректирует обороты насоса. Именно этот контур — расходомер плюс частотный привод — дает точность дозирования. Насос лишь обеспечивает ровную подачу без пульсаций, которую легко регулировать. Без расходомера даже лучший объемный насос «плывет»: со временем растет износ, вязкость смолы меняется от температуры, а вместе с ними и фактическая подача.

Что еще важно на таких линиях:

• на каждую смолу — отдельный насос и отдельная линия; качать UF и фенольную смолу одним оборудованием нежелательно: остатки одной влияют на качество другой;
• смесь смолы с отвердителем через насос не прогоняют, смешивание — как можно ближе к форсункам;
• фильтр на всасывании: сгустки затвердевшей смолы быстро изнашивают шестерни;
• емкости и всасывающую линию держат в теплом помещении: холодная смола густеет, и насос начинает кавитировать;
• после остановки линию и насос промывают водой, пока смола не начала твердеть в зазорах.

Материалы, уплотнения и что делать после остановки

Чугун или нержавеющая сталь. Для большинства безводных смол — эпоксидных, полиэфирных, полиолов, изоцианатов, расплавов, канифоли — достаточно чугунного насоса со стальными шестернями. Нержавеющая сталь нужна для водных смол и клеев (UF, MF, фенольные, дисперсии ПВА): ржавчина от чугуна окрашивает продукт, а отвердители часто кислые. Важна и промывка: если насос моют водой, а потом оставляют на выходные, чугун начнет ржаветь. Химически агрессивные смолы и отвердители — уже отдельная задача, см. как выбрать химический насос и раздел химические насосы.

Сальник или двойное торцевое уплотнение. На смолах и клеях обычно применяют один из двух вариантов. Сальниковая набивка — простой и ремонтопригодный вариант: ее подтягивают по мере износа и меняют без замены дорогих деталей; важно не перетягивать и вовремя чистить вал от затвердевшего продукта. Двойное торцевое уплотнение с промывкой — для продуктов, которые твердеют от воздуха или влаги, токсичных и летучих: промывочная (затворная) жидкость между парами трения не дает смоле засохнуть на уплотнении. Для изоцианатов эта жидкость должна быть сухой, без воды. Какой вариант выгоднее, решаем по продукту, режиму работы и требованиям к утечкам.

Обогрев и промывка. Для горячих и густых продуктов обогревают не только корпус, но и камеру уплотнения: именно там смола остывает первой. Насос прогревают до пуска, а не включают на холодном продукте. Для промывки предусматривают штуцеры на корпусе и отдельный контур промывочной жидкости.

После остановки порядок зависит от продукта:

• водные смолы и клеи (UF, ПВА, фенольные) — промыть водой сразу после остановки, не дожидаясь конца смены;
• смолы на растворителях и эпоксидные компоненты — промыть совместимым растворителем или оставить насос заполненным чистым компонентом без отвердителя;
• расплавы, канифоль, густые смолы с обогревом — держать обогрев включенным или слить продукт, пока он жидкий; запускать только после полного прогрева;
• изоцианат — не допускать контакта с воздухом: насос и линию оставляют заполненными, емкость — под сухим азотом или с осушителем воздуха.

Какую смолу каким насосом качать

Что подготовить для подбора насоса

• название смолы или клея, тип (эпоксидная, UF, ПВА и т. д.), технический паспорт или паспорт безопасности;
• вязкость при рабочей и самой низкой температуре, плотность;
• температура продукта, нужен ли обогрев и какой теплоноситель есть на предприятии;
• наполнители: какой, доля, размер частиц;
• есть ли растворитель и стоит ли насос во взрывоопасной зоне;
• может ли продукт затвердеть: со временем, от тепла, воздуха, влаги; как часто бывают остановки;
• расход и давление нагнетания или схема трассы (длина, диаметр, перепад высот, фильтры, форсунки);
• откуда качаем: бочка, IBC, резервуар; емкость выше или ниже насоса;
• нужно ли дозирование, с какой точностью и есть ли в системе расходомер;
• чем и как часто промывают насос.

Отправьте эти данные через форму запроса. Инженер Vaterpass предложит тип насоса, материалы, уплотнение и привод, а если задачу лучше решить другим типом насоса, чем вы планировали, скажет об этом прямо.