Wentylator do przetwórstwa tworzyw sztucznych

Przetwórstwo tworzyw sztucznych obejmuje wiele procesów technologicznych, w których konieczne jest przemieszczanie, oczyszczanie lub chłodzenie powietrza. Wentylatory przemysłowe mogą być wykorzystywane między innymi do odciągania pyłów, usuwania oparów technologicznych, chłodzenia maszyn, odprowadzania gorącego powietrza oraz transportu pneumatycznego granulatu.

Nie istnieje jednak jeden uniwersalny wentylator do przetwórstwa tworzyw sztucznych. Inne wymagania występują przy wtrysku, inne podczas wytłaczania, a jeszcze inne podczas cięcia, frezowania, szlifowania czy rozdrabniania tworzyw.

Dobór urządzenia powinien uwzględniać przede wszystkim rodzaj procesu, charakter transportowanego medium, temperaturę, wymaganą wydajność, spręż instalacji oraz właściwości chemiczne i fizyczne zanieczyszczeń.

Do czego stosuje się wentylatory w przetwórstwie tworzyw sztucznych?

Wentylatory mogą pełnić różne funkcje w zależności od rodzaju procesu technologicznego.

W zakładach przetwórstwa tworzyw sztucznych stosuje się je między innymi do:

• Odciągania pyłów i drobin tworzyw
• Usuwania oparów technologicznych
• Odprowadzania gorącego powietrza
• Chłodzenia maszyn i urządzeń
• Transportu pneumatycznego granulatu
• Wentylacji stanowisk produkcyjnych
• Odciągania zanieczyszczeń powstających podczas obróbki mechanicznej
• Współpracy z filtrami i urządzeniami oczyszczającymi

Wybór wentylatora zależy więc przede wszystkim od tego, co ma być transportowane i w jakich warunkach urządzenie będzie pracować.

Odciąganie pyłów i drobin tworzyw

Pyły mogą powstawać podczas:

• Cięcia
• Frezowani
• Wiercenia,
• Szlifowania
• Rozdrabniania
• Obróbki elementów z tworzyw
• Regranulacji

W takich zastosowaniach wentylator jest częścią instalacji odpylającej. Powietrze wraz z cząstkami jest przechwytywane przy źródle emisji i kierowane do urządzenia filtracyjnego lub separacyjnego.

Odciąganie oparów z procesu przetwórstwa

Podczas ogrzewania, topienia i przetwarzania tworzyw mogą powstawać opary i inne zanieczyszczenia technologiczne.

Ich skład zależy między innymi od:

• Rodzaju tworzywa
• Dodatków zastosowanych w materiale
• Temperatury procesu
• Czasu przebywania materiału w wysokiej temperaturze
• Warunków technologicznych

Dlatego wentylator do takiego zastosowania należy dobierać nie tylko pod względem wydajności i sprężu, ale również właściwości transportowanego medium.

Transport pneumatyczny granulatu

Wentylatory mogą również uczestniczyć w transporcie granulatu i innych materiałów sypkich.

W takim przypadku strumień powietrza pełni funkcję medium transportującego. Szczegółowe zasady doboru wentylatora do tego typu instalacji zostały opisane w osobnym zagadnieniu dotyczącym transportu pneumatycznego materiałów sypkich.

Chłodzenie maszyn i urządzeń

Wentylatory mogą być wykorzystywane do odprowadzania ciepła z:

• Silników
• Szaf sterowniczych
• Urządzeń technologicznych
• Elementów maszyn
• Stref znajdujących się w pobliżu źródeł ciepła

W tym przypadku wymagania wobec wentylatora mogą być zupełnie inne niż przy odpylaniu.

Odprowadzanie ciepłego powietrza

W niektórych procesach przetwórstwa tworzyw występuje znaczna ilość ciepła. Wentylator może służyć do odprowadzania ogrzanego powietrza z określonej strefy lub urządzenia.

Jeżeli temperatura transportowanego medium jest wysoka, należy sprawdzić, czy standardowa konstrukcja wentylatora może pracować w takich warunkach.

Jakie procesy przetwórstwa tworzyw wymagają wentylatora?

Różne procesy technologiczne generują różne rodzaje obciążeń dla instalacji wentylacyjnej.

Wtrysk tworzyw sztucznych

Wtryskarki pracują z materiałem podgrzewanym do temperatury umożliwiającej jego uplastycznienie i formowanie.

W zależności od rodzaju tworzywa i warunków procesu mogą występować:

• Opary
• Ciepło
• Emisje technologiczne
• Zapachy
• Niewielkie ilości cząstek

Wentylator może być elementem odciągu miejscowego umieszczonego w pobliżu źródła emisji.

Wytłaczanie tworzyw sztucznych

Proces wytłaczania również może wymagać odprowadzania oparów i gorącego powietrza.

W zależności od konfiguracji linii wentylatory mogą być wykorzystywane również do:

• Chłodzenia
• Transportu granulatu
• Odciągania zanieczyszczeń
• Wentylacji stref technologicznych

Rozdmuch

Proces rozdmuchu tworzyw może wiązać się z występowaniem wysokiej temperatury i koniecznością odprowadzania ciepłego powietrza.

Dobór wentylatora powinien uwzględniać rzeczywistą temperaturę medium oraz wymagany przepływ.

Cięcie, frezowanie i obróbka mechaniczna

Podczas mechanicznej obróbki tworzyw powstają pyły, drobiny i wióry.

W takich zastosowaniach wentylator jest zwykle elementem instalacji odciągowej. Oprócz wymaganej wydajności należy uwzględnić wielkość i właściwości transportowanych cząstek.

Rozdrabnianie i regranulacja

Rozdrabnianie odpadów tworzyw sztucznych może powodować powstawanie znacznej ilości drobnych cząstek.

W instalacji mogą występować jednocześnie:

• Transport materiału
• Pył
• Drobiny tworzywa
• Podwyższona temperatura
• Możliwość elektryzowania się cząstek

Wymaga to odpowiedniego doboru zarówno wentylatora, jak i pozostałych elementów systemu.

Jaki wentylator do przetwórstwa tworzyw sztucznych?

Rodzaj wentylatora powinien wynikać z konkretnego zastosowania.

Wentylator promieniowy

Wentylatory promieniowe są często stosowane w instalacjach, w których wymagany jest większy spręż.

Mogą być wykorzystywane między innymi w:

• Instalacjach odpylania
• Odciągach technologicznych
• Systemach z długimi kanałami
• Instalacjach współpracujących z filtrami
• Transporcie materiałów

Ich zastosowanie jest szczególnie uzasadnione, gdy instalacja charakteryzuje się znacznymi oporami przepływu.

Wentylator osiowy

Wentylatory osiowe mogą być stosowane tam, gdzie wymagany jest duży przepływ powietrza przy stosunkowo niewielkich oporach.

Mogą znaleźć zastosowanie między innymi w:

• Wentylacji hal produkcyjnych
• Chłodzeniu
• Odprowadzaniu ciepłego powietrza
• Wentylacji ogólnej

Wentylator kanałowy

Wentylatory kanałowe mogą być stosowane w wybranych instalacjach wentylacyjnych i chłodzących, gdy wymagania dotyczące sprężu i medium odpowiadają konstrukcji urządzenia.

Wentylator chemoodporny

Jeżeli transportowane medium może powodować korozję elementów wentylatora, należy przeanalizować możliwość zastosowania konstrukcji chemoodpornej.

Dotyczy to szczególnie określonych procesów, w których występują agresywne chemicznie opary lub wilgotne media.

Wentylator wysokotemperaturowy

Jeżeli temperatura transportowanego powietrza jest wysoka, konieczne może być zastosowanie wentylatora przeznaczonego do pracy w podwyższonej temperaturze.

Wentylator ATEX

Jeżeli analiza zagrożenia wybuchem wykaże konieczność zastosowania urządzeń przeznaczonych do pracy w określonej strefie, należy odpowiednio dobrać również wentylator.

Nie każdy proces przetwórstwa tworzyw wymaga wykonania przeciwwybuchowego.

Jak dobrać wentylator do przetwórstwa tworzyw sztucznych?

Dobór wentylatora powinien rozpocząć się od dokładnego określenia procesu technologicznego.

Najważniejsze informacje obejmują:

Rodzaj procesu

Inne wymagania będzie miała instalacja przy wtryskarce, inne przy wytłaczarce, a jeszcze inne przy stanowisku szlifowania.

Rodzaj tworzywa

Właściwości materiału wpływają na rodzaj powstających zanieczyszczeń i warunki pracy instalacji.

Rodzaj medium

Należy ustalić, czy wentylator będzie transportował:

• Czyste powietrze
• Gorące powietrze
• Pył
• Wióry
• Granulaty
• Opary
• Mieszaninę powietrza i cząstek stałych

Temperatura

Temperatura medium może decydować o wyborze materiałów i konstrukcji wentylatora.

Wymagana wydajność

Należy określić ilość powietrza, która musi zostać odprowadzona lub dostarczona.

Spręż

Wentylator musi pokonać opory wszystkich elementów instalacji.

Właściwości chemiczne

Jeżeli medium może powodować korozję, należy dobrać materiały odpowiednie do warunków pracy.

Właściwości palne i wybuchowe

W przypadku pyłów lub innych substancji palnych należy przeanalizować możliwość powstania atmosfery wybuchowej.

Filtracja

Jeżeli wentylator pracuje w instalacji odpylającej, należy uwzględnić opory filtra oraz pozostałych urządzeń oczyszczających.

Wentylator do pyłów tworzyw sztucznych

Pyły tworzyw sztucznych mogą powstawać podczas mechanicznej obróbki materiału.

Szczególnie istotne są tutaj procesy:

• Frezowania
• Cięcia
• Szlifowania
• Wiercenia
• Rozdrabniania
• Regranulacji

W zależności od rodzaju tworzywa pył może różnić się wielkością cząstek, gęstością, właściwościami mechanicznymi i skłonnością do elektryzowania.

Wentylator powinien być dobrany do rzeczywistego stężenia i charakterystyki transportowanego medium.

W przypadku pyłów ściernych znaczenie ma również odporność wirnika i innych elementów instalacji na zużycie.

Jeżeli występuje możliwość powstania atmosfery wybuchowej, należy dodatkowo przeanalizować wymagania dotyczące bezpieczeństwa przeciwwybuchowego.

Wentylator do oparów z tworzyw sztucznych

Opary powstające podczas przetwórstwa tworzyw nie mają zawsze takiego samego składu.

Ich charakterystyka zależy od:

• Rodzaju polimeru
• Dodatków
• Temperatury
• Czasu ogrzewania
• Parametrów procesu

Dlatego dobór wentylatora powinien być poprzedzony określeniem charakterystyki medium.

Jeżeli transportowane opary są agresywne chemicznie, należy uwzględnić odporność materiałów konstrukcyjnych wentylatora.

Istotna jest również temperatura. Wentylator przeznaczony do standardowego powietrza może nie być odpowiedni do medium o znacznie podwyższonej temperaturze.

W przypadku odciągania oparów z wtryskarek czy wytłaczarek istotne jest również odpowiednie umiejscowienie punktu odbioru. Skuteczny odciąg powinien przechwytywać zanieczyszczenie możliwie blisko miejsca jego powstawania.

Wentylator do chłodzenia maszyn do tworzyw sztucznych

Wentylacja przemysłowa stosowana w przetwórstwie tworzyw nie zawsze służy do usuwania zanieczyszczeń.

Wentylatory mogą również odprowadzać ciepło powstające podczas pracy maszyn.

Dotyczy to między innymi:

• Silników
• Szaf sterowniczych
• Napędów
• Urządzeń technologicznych
• Pomieszczeń produkcyjnych

W takim zastosowaniu priorytetem może być uzyskanie dużego przepływu powietrza przy relatywnie niewielkich oporach instalacji.

Dlatego nie zawsze właściwym rozwiązaniem będzie ten sam typ wentylatora, który stosuje się w instalacji odpylania.

Wentylator do transportu granulatu tworzyw sztucznych

Granulat tworzyw sztucznych może być transportowany pneumatycznie pomiędzy poszczególnymi etapami procesu.

Wentylator w takim układzie odpowiada za wytworzenie przepływu powietrza umożliwiającego przemieszczanie materiału.

Przy doborze należy uwzględnić:

• Rodzaj granulatu
• Wielkość cząstek
• Gęstość
• Wydajność transportu
• Długość przewodu
• Średnicę przewodu
• Liczbę kolan
• Wymagany spręż

Szczegółowe zasady doboru wentylatora do transportu materiałów sypkich powinny być analizowane osobno, ponieważ transport pneumatyczny ma inne wymagania niż klasyczny odciąg powietrza.

Wentylator do wysokiej temperatury w przetwórstwie tworzyw

Temperatura medium jest jednym z parametrów, które mogą całkowicie zmienić wymagania wobec wentylatora.

Podwyższona temperatura wpływa między innymi na:

• Materiały konstrukcyjne
• Wirnik
• Obudowę
• Łożyska
• Uszczelnienia
• Silnik
• Sposób odprowadzania ciepła

Należy określić rzeczywistą temperaturę powietrza w miejscu, w którym wentylator będzie pracował.

Nie wystarczy znajomość temperatury występującej w samym procesie. Temperatura medium może zmieniać się podczas przejścia przez kanały, wymienniki lub inne elementy instalacji.

Jeżeli wymagania przekraczają zakres pracy standardowego urządzenia, konieczne może być zastosowanie wentylatora wysokotemperaturowego lub odpowiedniej konfiguracji układu.

Wentylator chemoodporny w przetwórstwie tworzyw

W niektórych procesach może występować medium o właściwościach agresywnych chemicznie.

W takim przypadku należy uwzględnić:

• Skład chemiczny medium
• Temperaturę
• Wilgotność
• Możliwość kondensacji
• Czas kontaktu z materiałem
• Odporność poszczególnych elementów instalacji

Nie wystarczy zastosowanie materiału odpornego na jeden czynnik, jeżeli w rzeczywistym procesie występuje mieszanina różnych substancji.

Dlatego dobór wentylatora chemoodpornego powinien być wykonywany na podstawie rzeczywistych warunków pracy.

Wentylator do tworzyw sztucznych a ATEX

Niektóre pyły tworzyw sztucznych mogą być palne i w określonych warunkach tworzyć z powietrzem atmosferę wybuchową.

Ryzyko zależy między innymi od:

• Rodzaju tworzywa
• Wielkości cząstek
• Stężenia pyłu
• Sposobu prowadzenia procesu
• Temperatury
• Obecności źródeł zapłonu
• Możliwości elektryzowania się materiału

Dlatego nie można automatycznie przyjmować, że każda instalacja w zakładzie przetwórstwa tworzyw sztucznych musi być wykonana w wersji ATEX.

Jeżeli analiza zagrożenia wykaże występowanie odpowiedniej strefy, należy dobrać urządzenia zgodne z wymaganiami dla danego zastosowania.

W takich przypadkach znaczenie może mieć również:

• Uziemienie
• Odprowadzanie ładunków elektrostatycznych
• Temperatura powierzchni
• Konstrukcja wirnika
• Silnik
• Pozostałe elementy instalacji

Wydajność wentylatora w instalacji do przetwórstwa tworzyw

Wymagana wydajność wentylatora zależy od jego zastosowania.

W przypadku instalacji kanałowej podstawową zależność można zapisać jako:

Q = v × A × 3600

gdzie:

• Q - strumień objętości powietrza [m³/h]
• v - prędkość powietrza [m/s]
• A - pole przekroju przewodu [m²]

Jednak sposób określenia wymaganej wydajności zależy od rodzaju procesu.

Inaczej określa się przepływ dla:

• Odciągu miejscowego
• Wentylacji ogólnej
• Chłodzenia
• Transportu pneumatycznego

W przypadku odciągu z maszyny należy przede wszystkim ustalić wymagany przepływ w punkcie odbioru i zapewnić odpowiednie warunki przechwytywania zanieczyszczeń.

Spręż wentylatora w instalacji do tworzyw sztucznych

Wentylator musi pokonać wszystkie opory występujące w instalacji.

Mogą one pochodzić z:

• Kanałów
• Kolan
• Trójników
• Zwężeń
• Okapów
• Ramion odciągowych
• Przepustnic
• Filtrów
• Separatorów
• Tłumików
• Wyrzutni

Dlatego dwa stanowiska wymagające identycznej wydajności powietrza mogą potrzebować wentylatorów o zupełnie różnych sprężach.

Właściwy dobór polega na określeniu punktu pracy, czyli wymaganej wydajności przy konkretnym sprężu.

Nie należy kierować się wyłącznie maksymalną wydajnością podaną w katalogu.

Filtracja powietrza w przetwórstwie tworzyw sztucznych

Jeżeli podczas procesu powstają pyły lub drobiny, wentylator może współpracować z urządzeniem filtracyjnym.

W zależności od charakteru zanieczyszczenia stosuje się odpowiednie rozwiązania, między innymi:

• Filtry patronowe
• Filtry workowe
• Separatory
• Cyklony
• Inne urządzenia filtracyjne

Przykładowy układ może wyglądać następująco:

maszyna → punkt odciągowy → kanał → filtr → wentylator → wyrzutnia

W innych instalacjach wentylator może znajdować się przed urządzeniem filtracyjnym.

Jego położenie ma wpływ na rodzaj medium przepływającego przez wirnik i tym samym na wymagania konstrukcyjne.

Jak obliczyć moc wentylatora do przetwórstwa tworzyw?

Podstawowa zależność pozwalająca określić moc aerodynamiczną wentylatora ma postać:

P = Q × Δp / η

gdzie:

• P - moc [W]
• Q - przepływ powietrza [m³/s]
• Δp - spręż [Pa]
• η - sprawność

Zależność pokazuje, że wzrost wymaganego przepływu lub sprężu powoduje zwiększenie zapotrzebowania na moc.

W praktyce moc silnika należy dobrać na podstawie charakterystyki konkretnego wentylatora, jego punktu pracy oraz sprawności.

Nie należy dobierać silnika wyłącznie na podstawie wydajności urządzenia.

Najczęstsze błędy przy doborze wentylatora

Dobór wyłącznie według wydajności

Wentylator może zapewniać dużą wydajność, ale nie osiągać jej przy sprężu wymaganym przez instalację.

Brak informacji o rodzaju tworzywa

Różne tworzywa mogą powodować powstawanie różnych zanieczyszczeń i wymagać innych materiałów konstrukcyjnych.

Pomijanie temperatury

W przypadku gorącego medium standardowy wentylator może nie być odpowiedni.

Nieuwzględnienie oparów

Opary mogą wymagać odpowiedniego materiału wykonania wentylatora i instalacji.

Pomijanie pyłu powstającego przy obróbce

Cięcie, frezowanie i szlifowanie mogą generować pyły, które wymagają osobnego układu odciągowego.

Brak analizy właściwości chemicznych

Jeżeli medium jest agresywne chemicznie, zwykła stal może nie zapewniać odpowiedniej trwałości.

Brak analizy zagrożenia wybuchem

W przypadku palnych pyłów należy sprawdzić, czy w procesie mogą wystąpić warunki sprzyjające powstaniu atmosfery wybuchowej.

Nieuwzględnienie filtra

Filtr powoduje dodatkowy opór, który musi zostać uwzględniony przy określaniu wymaganego sprężu.

Zbyt mały spręż

Wentylator może osiągać wysoką wydajność w warunkach katalogowych, ale nie zapewniać odpowiedniego przepływu w rzeczywistej instalacji.

Jak dobrać wentylator do przetwórstwa tworzyw sztucznych - krok po kroku?

Dobór można przeprowadzić według następującej procedury:

• Określ proces technologiczny
• Określ rodzaj tworzywa
• Ustal rodzaj transportowanego medium
• Określ temperaturę medium
• Wyznacz wymaganą wydajność powietrza
• Określ układ instalacji
• Oblicz straty ciśnienia
• Uwzględnij filtr, separator lub inne urządzenia technologiczne
• Sprawdź właściwości chemiczne medium
• Sprawdź możliwość wystąpienia atmosfery wybuchowej
• Dobierz odpowiednią konstrukcję wentylatora
• Sprawdź rzeczywisty punkt pracy oraz wymaganą moc silnika

Tak przeprowadzony dobór pozwala uniknąć sytuacji, w której wentylator jest poprawnie dobrany pod względem jednego parametru, ale nie działa prawidłowo w rzeczywistej instalacji.

Wentylatory do przetwórstwa tworzyw sztucznych Mastervent

Mastervent dostarcza rozwiązania wentylacyjne stosowane w instalacjach przemysłowych związanych z przetwórstwem tworzyw sztucznych.

Wentylatory mogą być dobierane między innymi do:

• Odciągania pyłów z obróbki tworzyw
• Odciągania oparów technologicznych
• Chłodzenia maszyn
• Odprowadzania gorącego powietrza
• Transportu pneumatycznego granulatu
• Centralnych instalacji wentylacyjnych i odciągowych

W zależności od warunków procesu można uwzględnić wymagania dotyczące wydajności, sprężu, temperatury, odporności chemicznej, odporności na ścieranie oraz bezpieczeństwa przeciwwybuchowego.

Dobór urządzenia powinien być wykonany na podstawie rzeczywistych parametrów procesu i całej instalacji, a nie wyłącznie na podstawie rodzaju maszyny.

Podsumowanie

Wentylator do przetwórstwa tworzyw sztucznych może pełnić wiele różnych funkcji - od odciągania pyłów i oparów, przez chłodzenie maszyn, aż po transport pneumatyczny granulatu.

Dlatego nie należy dobierać urządzenia wyłącznie na podstawie nazwy procesu lub rodzaju maszyny. Kluczowe znaczenie mają rodzaj medium, temperatura, wymagana wydajność, spręż instalacji, właściwości chemiczne i mechaniczne zanieczyszczeń oraz wymagania dotyczące bezpieczeństwa.

W przypadku pyłów należy dodatkowo uwzględnić ich stężenie, ścieralność i możliwość powstania atmosfery wybuchowej. Przy oparach istotna jest ich temperatura i skład, natomiast przy transporcie granulatu znaczenie mają parametry pneumatycznego przemieszczania materiału.

Prawidłowo dobrany wentylator powinien pracować w rzeczywistym punkcie pracy instalacji, zapewniając wymagany przepływ powietrza przy odpowiednim sprężu. Dzięki temu może skutecznie wspierać proces technologiczny, odciąg zanieczyszczeń, chłodzenie lub transport materiałów w zakładzie przetwórstwa tworzyw sztucznych.