В процессе производства и транспортировки полимеров расплав часто проходит через длинные трубопроводы, фильтрующие устройства, сменные сетки или статические смесители, прежде чем поступает в формующую головку и последующее оборудование. Под влиянием таких факторов, как изменения в подаче сырья на входе, колебания температуры материала, увеличение сопротивления фильтрации и потери давления в трубопроводах, в трубопроводах может возникать нестабильность давления, что, в свою очередь, влияет на непрерывность работы последующих технологических процессов. Задача насоса для повышения давления в трубопроводах расплава заключается в повышении давления, стабилизации давления и обеспечении непрерывной подачи высокотемпературного расплава по трубопроводу, а также в уменьшении передачи колебаний из верхней части трубопровода в нижнюю.
Насосы для повышения давления расплава в трубопроводах обычно имеют объемную зубчатую конструкцию. Во время работы оборудования ведущая шестерня приводит в движение ведомую шестерню, которые вращаются синхронно; расплав, попадая в замкнутое пространство, образованное зубьями шестерен и корпусом насоса, непрерывно транспортируется к выходу. Поскольку теоретическая производительность насоса в основном зависит от рабочего объема и частоты вращения, при относительно достаточном подаваемом материале на входе и стабильном состоянии материала можно обеспечить достаточно непрерывный выходной поток.
По сравнению с ситуацией, когда давление в трубопроводе создается исключительно за счет оборудования, расположенного выше по потоку, напорный насос способен в определенной степени изолировать изменения давления на входе. При небольших изменениях объема разгрузки из реактора, частоты вращения экструдера или вязкости материала система управления может регулировать рабочую частоту вращения насоса на основе сигналов обратной связи от датчиков давления, поддерживая давление на выходе в заданном диапазоне и уменьшая резкие скачки давления. Одновременно, взяв на себя часть задач по созданию давления, напорный насос также способствует снижению нагрузки на транспортирующее оборудование, расположенное выше по потоку.
Способность напорного насоса выполнять функцию стабилизации давления также зависит от конструкции зубчатых колес, внутренних зазоров и системы управления приводом. Рациональные параметры зубчатых колес и конструкция проходных каналов способствуют уменьшению пульсаций расхода, возникающих в процессе зацепления зубчатых колес; правильный зазор между зубчатым колесом и втулкой позволяет сократить обратный поток расплава со стороны высокого давления в сторону низкого давления. Частотно-регулируемый двигатель, редуктор и система управления давлением с замкнутым контуром позволяют регулировать скорость вращения в зависимости от изменений условий эксплуатации, улучшая отклик системы.
Стабильность температуры также является важным условием для уменьшения колебаний давления. Вязкость расплава полимера изменяется в зависимости от температуры; при наличии перепада температур в корпусе насоса, трубопроводах или фильтрах локальные изменения вязкости могут привести к изменению сопротивления транспортировки. Поэтому трубопроводные насосы повышения давления обычно должны быть оснащены электрическим нагревом или нагревом с помощью термомасла в зависимости от температуры среды и условий тепловых источников на месте установки, а также должны быть тщательно прогреты перед запуском, чтобы температура корпуса насоса соответствовала технологической температуре расплава.
В процессе эксплуатации также необходимо обеспечить достаточную подачу материала на входе, чтобы избежать перебоев в подаче, попадания воздуха или слишком низкого давления на входе насоса. Засорение фильтра, чрезмерное количество отводов в трубопроводе, нерациональная настройка скорости насоса, погрешности при монтаже муфты, а также износ деталей также могут вызывать аномалии давления. Операторы должны регулярно проверять давление на входе и выходе, температуру, ток двигателя и состояние уплотнений, а также корректировать рабочие параметры с учетом вязкости материала, производительности, сопротивления трубопровода и требований к перепаду давления.
Эффективность поддержания давления в трубопроводе расплава зависит не только от самого насоса, но и от согласованной работы с предшествующим оборудованием для подачи материала, трубопроводами, системой фильтрации, нагревательными устройствами и программой управления. При выборе модели необходимо указать такие параметры, как название среды, вязкость, температура, производительность, давление на входе, давление на выходе и способ монтажа, чтобы с учётом конкретных условий эксплуатации определить рабочий объём насоса, частоту вращения, материал корпуса и тип нагрева. Рациональный подбор модели и соблюдение норм эксплуатации позволяют обеспечить относительно стабильные технологические условия для непрерывной подачи расплава и последующих производственных процессов.
