Насоси для перекачування смоли

Смола — один із найпримхливіших продуктів для насоса. Сьогодні вона тече як сироп, завтра в холодному цеху стоїть як мед, а після вихідних може застигнути просто в корпусі. Тому «насос для смоли» не підбирають за каталогом: спочатку з’ясовують, яка це смола, за якої температури її перекачують, чи є в ній наповнювач і чи може вона затвердіти в лінії. Нижче — про що ми питаємо замовника, які типи насосів працюють на смолах і клеях і де межі кожного з них.

Чому смолу складно перекачувати

В’язкість сильно залежить від температури. У більшості смол зміна температури на 10–20 °C змінює в’язкість помітно, часто в рази. Зимова бочка епоксидної смоли і та сама смола, підігріта до 40 °C, — для насоса це два різні продукти. Тому в запиті потрібна в’язкість не «взагалі», а за найнижчої температури, яка може бути в лінії: під час ранкового пуску, на неопалюваному складі, у трубі на вулиці. Від цієї цифри залежать оберти насоса, діаметр всмоктувальної лінії і потреба в обігріві.

Смола може затвердіти в насосі. Термореактивні смоли полімеризуються з часом, від тепла, від затверджувача або каталізатора, а деякі компоненти — від вологи з повітря. У насосі є місця, де продукт стоїть: зазори, камера ущільнення, запобіжний клапан, байпас. Саме там смола твердне першою. Тому конструкцію оцінюють не лише за тим, як насос качає, а й за тим, як його промити і що залишиться всередині після зупинки.

Наповнювачі зношують насос. Крейда, кварцовий пісок, тальк, тригідрат алюмінію, пігменти роблять смолу абразивною. Шестерні, втулки і бокові диски на такому продукті зношуються швидко, зазори ростуть, подача падає. Для наповнених смол обирають насоси з повільним рухом робочих органів і змінними зношуваними деталями: гвинтовий або перистальтичний.

Розчинники — це вибухонебезпечна зона. Смоли і клеї на органічних розчинниках, а також поліефірні смоли зі стиролом виділяють горючі пари. Насос, двигун і вся обв’язка мають відповідати зоні за ATEX, а еластомери ущільнень і мембран — бути стійкими до конкретного розчинника. Наприклад, стирол швидко руйнує частину звичайних гум.

Двокомпонентні системи качають окремо. Смолу і затверджувач (компоненти A і B) подають двома окремими насосами і змішують лише в змішувачі перед формою або точкою нанесення. Готову суміш насосом не перекачують: її життєздатність обмежена, і зупинка на пів години перетворює насос на брухт. Співвідношення компонентів тримає система дозування з витратомірами, а не сам насос.

Які насоси підходять для смол і клеїв

Відцентровий насос на смолах майже не застосовують: на в’язкому продукті він швидко втрачає напір і ККД. Працюють об’ємні насоси — подача в них задається обертами або частотою ходів і мало залежить від опору лінії. Загальну логіку вибору для густих продуктів ми описали в статті перекачування в’язких мас: який насос вибрати, а тут — що важливо саме для смол.

Шестеренний насос внутрішнього зачеплення

Основний вибір для чистих в’язких смол без абразиву: епоксидних і поліефірних без наповнювача, поліолів, ізоціанатів, фенольних і карбамідних смол, розплавів. Мала шестерня обертається всередині великої, продукт рухається повільно, насос добре всмоктує і рівно подає навіть дуже густу смолу. Для продуктів, що густішають або кристалізуються під час охолодження, корпус, кришку і камеру ущільнення роблять з обігрівною сорочкою під пару, гарячу воду або термоолію. Обов’язковий запобіжний клапан на нагнітанні: об’ємний насос проти закритої засувки підніматиме тиск, доки щось не зламається. Як працює такий насос і де його межі — у статті як працює шестеренний насос, виконання — у розділі шестеренні насоси.

Насос зовнішнього зачеплення (дві однакові шестерні) компактніший і тримає вищий тиск, але йому потрібна чиста рідина невисокої або середньої в’язкості. На смолах його ставлять переважно на малі витрати рідких компонентів, затверджувачів і в системи дозування.

Кулачковий насос

Ротори не торкаються ні один одного, ні корпусу, продукт рухається великими порожнинами з малим зсувом. Кулачковий насос з нержавіючої сталі доречний там, де важливі дбайливість і легке миття: дисперсії ПВА, водні клеї, смоли з м’якими включеннями. Передню кришку знімають без демонтажу з лінії, тому насос зручно чистити після зміни продукту. Обмеження: абразивні наповнювачі зношують ротори, а на рідких продуктах помітні перетікання. Дозувальним насосом він не є. Детальніше — у розділі кулачкові насоси.

Гвинтовий насос

Гвинтовий (одногвинтовий, з ротором і еластомерним статором) насос — головний кандидат для наповнених смол, паст, шпаклівок і герметиків. Порожнини переміщуються вздовж статора рівномірно, практично без пульсації і з мінімальним зсувом, тому насос справляється з абразивом і дуже високою в’язкістю. Для густих паст на вході ставлять бункер зі шнековим живленням. Дві речі, про які треба пам’ятати: сухий хід неприпустимий — статор може вийти з ладу за лічені хвилини, а матеріал статора підбирають під смолу і розчинник. Виконання — у розділі гвинтові насоси.

Мембранний пневматичний насос

Універсальний насос для перекачування смол і клеїв із бочок та IBC-контейнерів, для зливу і переливу, для лакофарбових виробництв. Він не має ущільнення вала і працює на стиснутому повітрі, тому його легко поставити у вибухонебезпечну зону в струмопровідному виконанні з маркуванням ATEX. Насос витримує сухий хід, сам всмоктує з порожньої лінії і зупиняється, коли закривається засувка на нагнітанні, без ризику для себе. Мінуси: подача пульсує, тому для рівномірної подачі ставлять гасник пульсацій, а на дуже густих смолах витрата помітно падає. Корпус і мембрани підбирають під розчинник: алюміній, нержавіюча сталь, PP, PVDF, мембрани з PTFE. Дивіться розділ мембранні насоси.

Перистальтичний (шланговий) насос

Продукт контактує лише з внутрішньою поверхнею шланга: немає ущільнень, клапанів і зазорів, де могла б застигнути смола. Тому шланговий насос добре працює на клеях, абразивних і схильних до затвердіння складах: якщо продукт усе ж затвердів, міняють шланг, а не ремонтують насос. Він самовсмоктувальний, витримує сухий хід, реверсується — можна повернути продукт із лінії в ємність перед промиванням. Обмеження реальні: тиск обмежений міцністю шланга, витрата — його діаметром, а шланг — витратний матеріал, і його ресурс сильно залежить від тиску та обертів. Матеріал шланга має бути сумісним з розчинником. Дивіться перистальтичні насоси.

Приклад: подача карбамідоформальдегідної смоли на лінії ДСП

На виробництві ДСП і ДВП зв’язувальне — найчастіше карбамідоформальдегідну (UF) смолу, іноді меламіноформальдегідну (MF) або фенольну — подають у клейовий вузол. Там вона змішується з затверджувачем, парафіновою емульсією і водою, а потім форсунками розпилюється на стружку або волокно в осмолювачі. Сама смола водна і порівняно рідка, але в ній є вільний формальдегід, а із затверджувачем вона починає твердіти.

Типова схема така. Смолу з витратної ємності подає шестеренний насос внутрішнього зачеплення з нержавіючої сталі або гвинтовий насос, кожен компонент — своїм насосом. Насос працює від перетворювача частоти. На нагнітанні стоїть витратомір, найчастіше масовий (коріолісовий). Контролер порівнює фактичну витрату із заданою, яка прив’язана до маси стружки на стрічкових вагах, і коригує оберти насоса. Саме цей контур — витратомір плюс частотний привод — дає точність дозування. Насос лише забезпечує рівну подачу без пульсацій, яку легко регулювати. Без витратоміра навіть найкращий об’ємний насос «пливе»: з часом росте знос, в’язкість смоли змінюється від температури, а разом з ними й фактична подача.

Що ще важливо на таких лініях:

• на кожну смолу — окремий насос і окрема лінія; качати UF і фенольну смолу одним обладнанням небажано: залишки однієї впливають на якість іншої;
• суміш смоли із затверджувачем через насос не проганяють, змішування — якомога ближче до форсунок;
• фільтр на всмоктуванні: згустки затверділої смоли швидко зношують шестерні;
• ємності і всмоктувальну лінію тримають у теплому приміщенні: холодна смола густішає, і насос починає кавітувати;
• після зупинки лінію і насос промивають водою, доки смола не почала твердіти в зазорах.

Матеріали, ущільнення і що робити після зупинки

Чавун чи нержавіюча сталь. Для більшості безводних смол — епоксидних, поліефірних, поліолів, ізоціанатів, розплавів, каніфолі — достатньо чавунного насоса зі сталевими шестернями. Нержавіюча сталь потрібна для водних смол і клеїв (UF, MF, фенольні, дисперсії ПВА): іржа від чавуну забарвлює продукт, а затверджувачі часто кислі. Важливе й промивання: якщо насос миють водою, а потім залишають на вихідні, чавун почне іржавіти. Хімічно агресивні смоли й затверджувачі — це вже окрема задача, див. як вибрати хімічний насос і розділ хімічні насоси.

Сальник чи подвійне торцеве ущільнення. На смолах і клеях зазвичай застосовують один із двох варіантів. Сальникова набивка — простий і ремонтопридатний варіант: її підтягують у міру зношування і міняють без заміни дорогих деталей; важливо не перетягувати та вчасно чистити вал від затверділого продукту. Подвійне торцеве ущільнення з промиванням — для продуктів, що твердіють від повітря чи вологи, токсичних і летких: промивна (затворна) рідина між парами тертя не дає смолі засохнути на ущільненні. Для ізоціанатів ця рідина має бути сухою, без води. Який варіант вигідніший, вирішуємо за продуктом, режимом роботи та вимогами до витоків.

Обігрів і промивання. Для гарячих і густих продуктів обігрівають не лише корпус, а й камеру ущільнення: саме там смола охолоджується першою. Насос прогрівають до пуску, а не вмикають на холодному продукті. Для промивання передбачають штуцери на корпусі й окремий контур промивної рідини.

Після зупинки порядок залежить від продукту:

• водні смоли і клеї (UF, ПВА, фенольні) — промити водою одразу після зупинки, не чекаючи кінця зміни;
• смоли на розчинниках і епоксидні компоненти — промити сумісним розчинником або залишити насос заповненим чистим компонентом без затверджувача;
• розплави, каніфоль, густі смоли з обігрівом — тримати обігрів увімкненим або злити продукт, поки він рідкий; запускати лише після повного прогріву;
• ізоціанат — не допускати контакту з повітрям: насос і лінію залишають заповненими, ємність — під сухим азотом або з осушувачем повітря.

Яку смолу яким насосом качати

Що підготувати для підбору насоса

• назва смоли або клею, тип (епоксидна, UF, ПВА тощо), технічний паспорт або паспорт безпеки;
• в’язкість за робочої і найнижчої температури, густина;
• температура продукту, чи потрібен обігрів і який теплоносій є на підприємстві;
• наповнювачі: який, частка, розмір частинок;
• чи є розчинник і чи стоїть насос у вибухонебезпечній зоні;
• чи може продукт затвердіти: з часом, від тепла, повітря, вологи; як часто бувають зупинки;
• витрата і тиск нагнітання або схема траси (довжина, діаметр, перепад висот, фільтри, форсунки);
• звідки качаємо: бочка, IBC, резервуар; ємність вище чи нижче насоса;
• чи потрібне дозування, з якою точністю і чи є в системі витратомір;
• чим і як часто промивають насос.

Надішліть ці дані через форму запиту. Інженер Vaterpass запропонує тип насоса, матеріали, ущільнення і привод, а якщо задачу краще розв’язати іншим типом насоса, ніж ви планували, скаже про це прямо.