В таких производственных процессах, как экструзия пластмасс, гранулирование модифицированных материалов, прядение химических волокон и транспортировка высоковязких полимеров, расплавные насосы чаще всего устанавливаются между экструдером и головкой, где они служат для регулирования давления подачи, повышения производительности последующих участков линии и поддержания относительно стабильного расхода. Во время работы расплавного насоса высокотемпературный материал в рабочей камере не только выполняет функцию транспортировки, но и обеспечивает смазку, заполнение и отвод тепла для таких деталей, как шестерни, втулки и валы шестерен. Поэтому при отсутствии материала в рабочей камере насоса или при недостаточной подаче материала не следует эксплуатировать насос для расплава в течение длительного времени.
Насос для расплава относится к категории объемных шестеренчатых насосов. Во время работы шестерни непрерывно вращаются, забирая расплавленный материал на входе в пазы шестерен и транспортируя его вдоль внутренних стенок корпуса насоса к выходу. В нормальных условиях расплав проникает в зазоры между валом шестерни и втулкой, а также между торцевыми поверхностями шестерен и боковыми стенками, образуя смазочный слой, который уменьшает прямой контакт между деталями.
Если оборудование работает вхолостую, из-за отсутствия смазки материала внутри между шестернями, втулкой и валом шестерни нормальное состояние смазки легко сменяется сухим трением или недостаточной смазкой. Тепло, выделяемое в результате трения, не может своевременно отводиться материалом, что может привести к повышению локальной температуры и, как следствие, повлиять на состояние сопряжения деталей внутри насоса.
Во-первых, работа вхолостую способствует ускоренному износу втулок и валов шестерен. Зазоры в сборке насоса для расплава невелики, и при отсутствии смазки материалом на соприкасающихся поверхностях могут появиться царапины, износ или измениться зазоры. Увеличение зазоров может привести к росту обратного потока внутри насоса, что, в свою очередь, повлияет на давление на выходе, производительность и стабильность расхода.
Во-вторых, это может повлиять на торцевые поверхности шестерен, боковые панели и внутренние стенки корпуса насоса. Во время работы вхолостую, если корпус насоса нагревается неравномерно, остатки материала не полностью расплавлены или внутренние детали подвергаются тепловому расширению, сопротивление вращению шестерен может увеличиться; в серьезных случаях могут возникнуть задевания, посторонние шумы и даже заклинивание.
Работа вхолостую также влияет на рабочее состояние уплотнительных зон. Некоторые уплотнительные конструкции зависят от перекачиваемой среды для обеспечения лучших условий смазки и отвода тепла. Длительная работа без материала может привести к увеличению трения в уплотнительных зонах и повышению температуры, что ускоряет износ уплотнительных элементов и впоследствии приводит к утечке материала или снижению герметичности.
Кроме того, если в камере насоса остаётся небольшое количество материала, под воздействием локально высокой температуры и трения он может разлагаться, изменять цвет или карбонизироваться. Образовавшиеся нагар, карбиды или мелкая абразивная стружка, попадая в последующие фильтры, формующую головку и систему формования, могут повлиять на качество поверхности продукции и чистоту материала.
На практике холостой ход не всегда означает полное отсутствие материала в насосе. Нестабильная подача материала из экструдера, слишком низкое давление на входе, слишком высокая вязкость материала, засорение фильтра, отсутствие материала в бункере, слишком высокая скорость вращения насоса — все эти факторы могут привести к недостаточному заполнению зубчатых пазов и создать условия работы с недостатком материала, схожие с холостым ходом.
Для уменьшения подобных проблем перед запуском необходимо тщательно прогреть корпус насоса, трубопроводы и головку, убедившись, что остатки материала внутри размягчились или расплавились. Только после того, как подача материала с предшествующего оборудования стабилизируется и расплав поступит в рабочую камеру насоса, следует запустить насос для расплава на низкой скорости и постепенно довести её до требуемой технологической.
В процессе работы следует внимательно следить за давлением на входе и выходе, током двигателя, крутящим моментом привода, а также за шумом и вибрацией оборудования. В случае затруднений с набором давления, аномального повышения тока, колебаний расхода или появления посторонних шумов следует своевременно снизить скорость вращения или остановить насос для проверки; не следует продолжать работу при недостаточной подаче материала.
Работа расплавового насоса вхолостую недопустима, главным образом потому, что его внутренние детали нуждаются в смазке, заполнении и отводе тепла, которые обеспечиваются материалом. Рациональное управление временем предварительного нагрева, последовательностью запуска, давлением на входе и рабочей скоростью помогает снизить износ деталей насоса, поддерживать рабочее состояние оборудования и обеспечить непрерывность производственного процесса.
