Wirtschaftlichkeit und optimale Qualität

Extrusion von Großrohren
Wirtschaftlichkeit und
optimale Qualität
MBA and Eng., Dipl.-Ing. (BA) Daniel Lachhammer, Krauss-Maffei Technologies
Kunststoff als Ausgangsbasis für die Produktion von Großrohren gewinnt zunehmend an
Marktbedeutung. Ursache ist unter anderem die steigende Nachfrage in Ländern und
Regionen wie Russland, China, Arabien und Südamerika. Hier kommen Rohre großer
Dimensionen vor allem im sensiblen Bereich der Trink- und Abwasserleitungen zum
Einsatz. Aber auch zum effizienten Transport von Fernwärme setzen internationale
Anbieter zunehmend auf große Stahlrohre, die mit Überzugsrohren aus Kunststoff
ummantelt werden. Der Raum zwischen Stahlrohr und Kunststoffüberzugsrohr wird mit
Polyurethan ausgeschäumt und dient als Isolation. Des Weiteren werden große Kunststoffrohre als Seeauslaufleitungen, zur Entwässerung und als Lüftungsleitungen, Schächte,
Durchgänge, Tanks und Behälter eingesetzt.
Productivity and top quality – extrusion lines for large-diameter pipe: In
the market for large-diameter pipe, products made of plastic or plastic composites are rapidly gaining market share. This is partly due to surging demand from countries and regions as diverse as Russia, China, Arabia and South America, where large pipe in appropriate quality is needed to build drinking water pipelines or wastewater networks. District
heating networks are another interesting area, with international suppliers increasingly
choosing to use large steel pipes inside plastic jacketing. The gap between the steel pipe
and the plastic jacket is filled with foamed polyurethane for effective insulation. Other applications for large plastic pipe include ocean outfall pipes, drainage and ventilation,
shafts, connecting pipes, and conversion to tanks and containers.
D
ie Voraussetzung für diese Entwicklung bildet die wirtschaftliche
Produktion großdimensionierter Rohre
aus Polyolefinen. Einschneckenextruder
mit Verfahrenslängen von 36 L/D in Kom-
bination mit Wendelverteilergroßrohrköpfen bieten eine wirtschaftliche Lösung bei
höchster Qualität. Die leistungsstarke Extruder-Baureihe ermöglicht zuverlässige
Ausstoßleistungen bis zu 1.700 kg/h. Je
nach Rohrkopf – etwa mit dem KM-RKW
40 – können glatte Großrohre mit einem
Durchmesser von bis zu 2.000 Millimetern und einer Wandstärke von bis zu 100
Millimetern extrudiert werden. Optional:
ein Reduzierstück, mit dem der Durchmesserbereich des Rohrkopfes auf 630
bis 2.000 Millimeter erweitert werden
kann.
Das technologisch bewährte Schneckenkonzept mit seinem L/D-Verhältnis von
36 sorgt neben der hohen Ausstoßleistung und der materialschonenden Aufbereitung für eine große Homogenität der
Schmelze. Dies betrifft sowohl das Einmischen von Füllstoffen und Farbmitteln wie
auch die gleichmäßige Temperaturverteilung innerhalb des Prozesses. Die Verwendung von Low-Sagging-Materialien in
Kombination mit sehr niedrigen Schmelzetemperaturen verbessert das Verhalten
beim Sagging und führt dadurch zu kürzeren Kühlstrecken. Das Ergebnis ist eine
optimierte Rohrqualität bei der höchster
Produktionssicherheit der Anlagen und
damit ein effektiver, wirtschaftlicher Gesamtprozess. Dieser wird positiv unterstützt durch eine Reihe weiterer konstruktiver Vorteile. Dazu gehören die optimale
Anströmung des Wendelverteilers, die
präzise Ausführung der Vorverteilerbohrungen sowie das einfache und schnelle
Austauschen der Düsensätze.
Um dem Anwender einen möglichst bequemen und auch schnellen Wechsel der
Werkzeuge zu ermöglichen, wird der
Rohrkopf in einem Montagewagen aufgehängt. Dieser ermöglicht dem Bediener
der Anlage eine elektromotorische
Schwenkung und damit den einfachen
Wechsel der Düsensätze. Auch Demontage- und Reinigungsarbeiten sind auf diese
Weise mit minimalem Aufwand zu erledi-
Extrusionslinie zur Produktion von PO-Großrohren mit KME 150-36 B/R undKM-RKW 39 sowie Nachfolgeaggregaten /
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gen. Auf Wunsch kann der Rohrkopf zudem so ausgeführt werden, dass er zusammen mit dem Wagen seitlich aus der
Linie verfahren werden kann. So ist beispielsweise der Einsatz eines weiteren
Rohrkopfes in der selben Anlage möglich,
der den auf dieser Linie realisierbaren
Rohrdurchmesserbereich noch weiter vergrößert. In der Konsequenz ergeben sich
aus diesen Details signifikante Materialund Zeiteinsparungen bei Dimensionswechseln.
Die ausgefeilte Konstruktion des Extruders bildet die technische Voraussetzung
zur Entwicklung intelligenter Anlagen für
die wirtschaftliche Großrohrextrusion.
Hier entwickeln die Ingenieure in Abstimmung mit den Kunden ein individuelles
Gesamtkonzept, das von der Beschickung
der Anlage über die Kalibrierung, Kühlund Trenneinrichtung bis hin zur Wartungs- und Bedienerfreundlichkeit führt.
Denn erst die präzise Abstimmung aller
Komponenten und deren Potenzial zu einem kompletten System sichert die gesamten konstruktiven Vorteile. Wesentliches Augenmerk muss außerdem auf die
Auslegung der Kalibrierung gelegt werden, die Vakuum- und Kühltanks.
Alle Bäder sind mit einem speziellen Rohrführungssystem ausgestattet. Um Anfahrrohre leicht in die Linie einführen zu können, sind die Sprühbäder teilweise mit
Längs- und Querverfahreinrichtungen
ausgestattet. Zusätzlich befinden sich in
allen Kühltanks höhenverstellbare Rollenführungen. Auf diesen läuft das Anfahrrohr leichtgängig in Richtung Rohrkopf.
Dies erleichtert das Einführen im täglichen Betrieb und verringert damit die
Rüstzeiten deutlich.
Der Vakuumtank besteht aus drei hydraulisch gekoppelten Einzelkammern – 1,5
Anlagen mit Rohrköpfen von KraussMaffei Berstorff erzeugen Rohre bis zu einem Durchmesser von
2000 mm / KraussMaffei Berstorff pipeheads, like this one, are used in extrusion lines producing
pipe up to 2000 mm diameter
Meter, sechs Meter und sechs Meter lang
– mit Intensivkühlung im Einlaufbereich.
Die geringe Länge des ersten Tankelements von nur 1,5 Metern bei unverändert hoher Kühlleistung ermöglicht es,
schon nach dieser kurzen Strecke die
Wandstärkenverteilung mittels Handmessgerät zu prüfen. Damit kann der Bediener bereits unmittelbar am Rohrkopf
die Einstellungen anpassen, um zusätzliche Materialkosten zu sparen.
In der Großrohrlinie bis 1.600 Millimeter
besitzt der Abzug zwölf Raupen und eine
Abzugskraft von 120.000 N. Pendelnd gelagerte Raupenträger garantieren eine sichere und ruckfreie Übertragung der
benötigten Kräfte. Während des Anfahrprozesses übernimmt eine große Seilwinde die kontinuierliche Beförderung des
Anfahrrohrstückes durch die Extrusionslinie in Richtung Abzug. Hat das Rohr diesen erreicht, klinkt der Bediener das Seil
aus. Als Trenneinrichtung kommt eine planetarisch arbeitende Maschine mit Sägeblatt und Messer zum Einsatz. Vorteil: Bei
dem somit möglichen ‘kombinierten
Schnitt’ wird der wesentliche Anteil der
Rohrwandstärke mit einem rotierenden
Sägeblatt spanend abgehoben. Die letzten Millimeter trennt dagegen ein Abstechmesser spanfrei ab. Auf diese Weise
gelangen keine Späne in die Rohrleitungen.
Gesteuert werden alle entscheidenden
Komponenten des Systems über die C5Anlagensteuerung. Ziel ist dabei eine
möglichst hohe Flexibilität bei der Bedienerführung. Da es sich bei den Großrohr-
Extrusion line components for large PO pipe, incl. the KME 150-36 B/R and the KM-RKW 39 pipehead
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ing zones shortened
by the use of low
sagging resins and
the fact that 36D exHersteller von
truders keep melt
Compounds & Recompounds
temperature low. Excellent product qualiwww.palplast.de
ty and a proven ability to engineer stable
Extrusionsanlagen um sehr lange Linien processes make this system an attractive
handelt, lässt sich durch ein zweites Be- option for cost-competitive production of
dienpanel die Steuerung der Anlage hin- very large pipe. A number of engineering
sichtlich der Übersichtlichkeit deutlich er- details make the system even more proleichtern. Dieses ist per Kabel oder Funk ductive. These include optimized flow
mit der Hauptsteuerung verbunden.
through the spiral distributor, aided by
Die letzten Anlagen zur Produktion von precision channels in the predistributor
Glattrohren für großem Durchmesser zone, and easier die-set change.
wurden in die Türkei, in den Iran und nach To minimize the time and the material
Arabien geliefert.
costs involved in changing pipe dimenNeben Komplettlösungen zur Extrusion sions, the pipehead is suspended in a
von Glattohren aus Polyolefinen und PVC mounting carriage with electric motors
liefert KraussMaffei Berstorff – zusam- that allow the operator to tilt the pipemen mit Partnern – auch Anlagen zur Pro- head for easier access to the die set. The
duktion von Well- und Wickelrohren sowie system also makes disassembly and
stahlverstärkten Wickelrohren in großen cleaning quicker and easier. Optionally,
Durchmessern.
the pipehead and mounting carriage can
be designed to move sideways out of the
line. This feature makes it possible to use
pening the way for this new deve- a second pipehead to further extend the
lopment is the availability of large- range of diameters that can be produced
diameter polyolefin pipe at an affordable on one and the same extrusion line. All
price. 36D single-screw extruders teamed these improvements contribute to sharply
with spiral distributor pipeheads provide reducing the time and material costs of
an innovative production solution that changing pipe dimensions.
scores on low costs and highest quality. Starting with the engineering excellence
The high-performance extruders can be re- of the 36D single-screw extruders, it belied on for output up to 1700 kg/h. comes possible to plan intelligent comTeamed with our top-of-the-range KM-RKW plete systems for cost-effective produc40 pipehead, for example, the extruder tion of large pipe. Project engineers work
can be used to produce pipe up to 2000 with the customer to deliver an applicamm diameter with wall thickness up to 100 tion-specific system – from the metering
mm. For maximum flexibility, we also offer system, through calibration, cooling and
a reducing adapter, for a pipehead diame- cutting, to the right maintenance and serter range from 630 to 2000 mm.
vice concept. It takes this type of holistic
The proven, successful screw design for approach to make sure the customer bethese extruders, with an L/D ratio of 36, nefits from the full value-adding potential.
stands for high output, gentle plasticizing Especially with large pipe, engineering deand a very homogenous melt. Fillers and tails in the calibration unit and the vacucolour masterbatch are mixed in evenly um and cooling tanks can make a signifiand thermal homogeneity is excellent. cant difference.
Sagging behaviour is improved and cool- All the spray baths use a specially designed system to
support and convey
the pipe. For easier
line start-up, the
spray baths are designed to be moved
longitudinally
and
sideways. The rolls
that support and
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centre the pipe as it moves through the
tanks are height adjustable. This ensures
that the start-up pipe moves easily towards the pipehead and significantly reduces set-up times.
The vacuum tank consists of three hydraulically coupled chambers – 1.5 meters, 6 meters, 6 meters – with intensive
cooling in the intake zone. The first tank is
short, but cooling is intensive, so that wall
thickness spread can be measured already at this stage with a handheld device.
This means that the operator can make
any necessary adjustments immediately
at the pipehead, for extra material savings.
In lines up to 1600 mm, the 12-track hauloff has a take-off force of 120 000 N.
Float-mounted tracks guarantee smooth,
reliable transmission of the necessary
forces. During start-up, the start-up pipe
is winched smoothly through the extrusion line towards the haul-off. Once the
pipe reaches the haul-off, the winch is
detached. The parting system in these big
pipe lines is a planetary cutter unit with
both a saw and a knife. The advantage of
a "combi-cut” is that, while most of the
wall thickness is cut through by the rotating saw blade, the last few millimetres are
cut by the knife, in a swarf-free process.
This eliminates the problem of swarf contaminating the pipe sections.
All key line components are controlled by
KraussMaffei Berstorff’s C5 control system, where a high priority was to maximize flexibility and ease-of-operation.
Production lines for large pipe are necessarily very long, so that having a second
operator panel, linked to the main control
unit by cable or wireless connection,
makes the operator’s job much easier and
reduces the error risk.
The most recently built extrusion lines for
smooth, large-diameter pipe were installed in Turkey, Iran and Arabia.
In addition to complete solutions for the
extrusion of smooth polyolefin and PVC
pipe, KraussMaffei Berstorff – in collaboration with specialist partners – also supplies systems for large-diameter corrugated and wound pipe and for steel-reinforced wound pipe.
i
KraussMaffei Berstorff
www.kraussmaffei.com
www.berstorff.de
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