ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Конструктивные особенности основных узлов и деталей экструдера из "Оборудование предприятий по переработке пластмасс" Червяки. В зависимости от типа экструдируемого материала и конструкции изделия, изготовляются однозаходные и многозаходные червяки с постоянным и переменным шагом, с по стоянной и переменной глубиной канала. Для переработки термопластов применяются главным образом червяки с постоянным шагом и переменной глубиной капала. Машины с такими червяками более производительны, чем экструдеры с червяками, имеющими переменный шаг. Кроме того, червяки с постоянным шагом более просты в изготовлении. [c.232] Для параметрического расчета червячных экструдеров применяется теория моделирования. Моделирование возможно при равенстве масштабов моделирования глубины каналов червяков и их числа оборотов (для модели и проектируемой машины). В этом случае достигается равенство градиентов скорости и вязкости расплавов в каналах червяков модели и машины, а также равенство масштабов моделирования в зонах сжатия, пластикации и выдавливания . [c.233] Рекомендуемые для переработки полиэтилена параметры червяков приведены в табл. VI.1. Глубина винтового канала червяка, как и конструкция в целом, зависит от перерабатываемого материала и профилируемого изделия, а также от особенностей конкретного технологического процесса. Меньшая глубина канала рекомендуется для полиамидов и полиолефинов, а также при производстве труб, различных профилей, листов из термопластов. Глубокий канал следует применять при переработке поливинилхлорида и полистирола, а также при производстве гранул и кабельных изделий. [c.233] Большое значение для обеспечения качественной работы экструдера имеет размер кольцевого зазора между гребнем червяка и внутренней поверхностью цилиндра. При увеличенном зазоре повышается эффективность смешения материала, но уменьшается величина подачи материала, так как возрастает противоток (утечка) материала. Обычно применяют червяки с постоянным диаметром при зазоре между червяком и цилиндром 0,0020 (для больших) и 0,005/) (для малых) диаметров червяка. При переработке материалов с низкой вязкостью расплава (полиамиды, некоторые сорта полиэтилена) зазор должен быть минимальным (до ОД мм). [c.233] Важным эксплуатационным фактором является величина L/D. Следует отметить, что при увеличении длины червяка повышается интенсивность и продолжительность теплового воздействия на материал, скорость вращения червяка и производительность экструдера при одновременном увеличении потребляемой приводом мощности. Более короткие червяки рекомендуются при изготовлении труб, выдувных изделий, непрерывных профилей, листов. Длинные червяки следует применять в быстроходных экструзионных установках, предназначенных для производства пленок, волокон, гранул, покрытия бумаги и ткани пленкой, а также для дублирования пленок и наложения пластмассовой изоляции па провода и кабеля. В большинстве случаев червяк имеет постоянный шаг, равный диаметру. [c.234] В конструкции червяков различаются три зоны питания, сжатия, выдавливания. На рис. VI.7, а показан распространенный червяк, имеющий протяженную зону питания / с постоянной глубиной винтового канала длиной 13Z короткую зону сжатия II, длина которой составляет (0,5 1)2) с переменной глубиной канала зону выдавливания ///длиной 10/) с постоянной глубиной нарезки. Такой червяк применяется главным образом для переработки полиолефинов. [c.234] В одночервячных экструдерах используются преимущественно одностадийные червяки, у которых процесс пластикации и выдавливания материала осуществляется в одну стадию. Такие червяки тоже могут иметь все три названные выше зоны или только две зоны (питания-сжатия и выдавливания), или одну совмещенную зону. [c.234] Как отмечалось выше, повышение производительности экструдеров может достигаться путем увеличения диаметра, длины и скорости вращения червяка. Одновременно с увеличением эффективной длины червяка обычно уменьшают глубину канала в зоне выдавливания. Охлаждение червяка позволяет усилить эффект этого конструктивного изменения, но переохлаждение приводит к снижению производительности экструдера и повышению удельной мощности привода. Вообще увеличение диаметра, длины и скорости вращения червяка вызывает значительное возрастание необходимой мощности привода. [c.235] Увеличение длины зоны выдавливания и уменьшение глубины каналов червяка способствует устранению или значительному уменьшению пульсации при подаче материала червяком. [c.235] Известно, что при экструзии материал необходимо полностью пластицировать до поступления в зону выдавливания. Для эффективного повышения качества экструдата при высокой производительности должны быть обеспечены заданные температурные градиенты и изменение текучести материала по длине червяка и глубине винтового канала, а также гомогенность расплава. Обычно частицы термопласта, соприкасающиеся с поверхностью червяка или цилиндра, нагреваются сильнее, чем частицы, удаленные от этих поверхностей. Скорость сдвига и поглощаемая материалом энергия больше у стенок цилиндра, чем в удаленных местах. Термические и механические воздействия на материал изменяются в зависимости от его положения по длине червяка. Для устранения указанных недостатков разработана новая конструкция червяка, обеспечивающая равномерный контакт с поверхностью цилиндра и червяка всех частиц перерабатываемого материала. [c.235] Входной винтовой канал 4 нарезки такого червяка (рис. VI. , в) начинается в середине загрузочной воронки, постепенно сужается и заканчивается в позиции 2. Выходной винтовой канал 1 начинается в позиции 3 на ребре третьего или четвертого витка (начиная от середины воронки) и заканчивается в головке червяка. Ширина входного канала постепенно и плавно уменьшается, в то время как ширина выходного канала постепенно увеличивается. Вследствие этого пластицированный во входном канале 4 материал может попасть в выходной канал 1 только через узкие радиальные зазоры между гребнем червяка и внутренней поверхностью цилиндра. Поскольку через этот зазор может проникать лишь хорошо пластицированный материал, по выходному каналу транспортируется однородный расплав без гелеобразных включений. По мере плавления во входном канале каждая частица подвергается аналогичному термомеханическому воздействию при прохождении через радиальный зазор. Кроме указанных положительных особенностей рассмотренной конструкции, в данном случае устраняется необходимость охлаждения червяка, а также установки решеток и клапанов в конце дозирующей зоны. [c.235] Распределение давления материала по зонам двухстадийного червяка с зоной декомпрессии показано на рис. VI.8. Вследствие сопротивления в зоне дозирования III давление возрастает уже в зоне питания /, достигая предельной для первой стадии величины в конце зоны сжатия II. В зоне дозирования давление снижается, достигая нулевого значения в зоне декомпрессии V. Отверстие для вакуумного отсоса летучих веществ не должны забиваться расплавом, поэтому необходимо, чтобы сопротивление клапана и экструзионной головки обеспечивало возрастание давления в зоне выдавливания VII по кривой 2. При повышенном сопротивлении и давлении (кривая 1) создается опасность затопления зоны декомпрессии пластицированным материалом. При пониженном давлении (кривая 3) ухудшается гомогенизация материала. [c.236] При переработке рыхлых порошкообразных и комкообразных материалов производительность экструдера резко уменьшается. Из-за неравномерной загрузки наблюдается пульсирующее выдавливание экструдата. Для таких материалов рекомендуется устройство, состоящее из двух конических червяков 4 (рис. VI.9, а) и конической загрузочной камеры 2. Материал, загружаемый через воронку 3, захватывается витками червяков, уплотняется и нагнетается к червяку 1. Для облегчения подачи материала на входную коническую часть цилиндра обычно наносят продольные каналы. [c.236] Для подвода охлаждающей воды в канал червяка хорошо зарекомендовали себя бессальниковые устройства (рис. 1.10). Охлаждающая жидкость нагнетается через штуцер 10 и трубку 9 в переднюю часть продольного канала червяка 5, по которому жидкость возвращается в камеру 2, после чего сливается через штуцер 1. Шарикоподшипник 6 уплотняется прокладкой 4 и графитовой втулкой 3, к которой пружиной 8 прижимается чаша 7. Интенсивность охлаждения червяка контролируют по температуре сливаемой жидкости и регулируют при помощи вентиля, установленного на линии охлаждающей воды. [c.238] Обычно в полость цилиндра устанавливается гильза (втулка) или набор гильз. Однако в некоторых случаях цилиндры не имеют гильз, при этом их внутренняя поверхность является рабочей. Чаще всего внутренняя поверхность цилиндра или гильз азотируется. Поскольку азотированная поверхность склонна к короблению и образованию трещин (вследствие концентрации в ней напряжений) и подвержена коррозии (в результате удаления частиц нитридов хрома при окончательной механической обработке поверхности), в последнее время применяют биметаллические цилиндры, изготовленные методом центробежного литья (в США и некоторых других странах). Толщина слоя износоустойчивого покрытия цилиндра после окончательной обработки равна 1,5 мм. Для покрытий применяются сплавы с содержанием хрома от 9—17 до 27—32%. Биметаллические цилиндры долговечнее азотированных примерно в три раза. [c.239] Снаружи цилиндра располагаются устройства для автономного обогрева и охлаждения участков цилиндра, а также термопары и термоизоляционные кожухи. В зоне питания червяка расположена загрузочная воронка прямоугольной, круглой или овальной формы. В этой зоне цилиндр имеет рубашку для охлаждения проточной водой. Радиальные и упорные подшипники, а также устройство для осевого перемещения червяка расположены в той части корпуса, где установлен хвостовик червяка. К переднему торцу цилиндра крепится профилирующая головка. Обычно цилиндр состоит из загрузочной и рабочей частей. Загрузочную часть изготовляют из стальной отливки со смещенным относительно оси червяка прямоугольным отверстием с закруглёнными углами. Длина отверстия равна (1,2 ч- 1,5) Д при шаге в зоне питания 1 = 0. [c.239] Устройство для нагрева цилиндра экструдера показано на рис. VI.И, а. Трубчатые нагреватели сопротивления 3 уложены в спиральных канавках, расположенных на наружной поверхности цилиндра 1. Нагреватели закрыты герметичным кожухом 2, который предохраняет их от проникновения охлаждающего агента и служит экраном для теплового потока, распространяемого нагревателями лучеиспусканием. [c.240] При разогреве цилиндра к нагревателям подводится необходимое напряжение, которое автоматически уменьшается вдвое после достижения заданной температуры (вследствие этого мощность нагрева уменьшается в четыре раза). В случае внезапного резкого понижения температуры цилиндра нагреватели автоматически включаются на полную мощность до восстановления заданной температуры. Для автоматического контроля температуры каждой зоны нагрева установлены позиционные приборы с импульсными прерывателями (дозаторами энергии). [c.240] Следует отметить, что в процессе эксплуатации изоляция индукторов разрушается (постоянный контакт с нагретым цилиндром вызывает увеличение сечения медного провода, он окисляется и т. д.). При этом возможно короткое замыкание. Изоляция может также разрушаться из-за электромагнитных колебаний обмотки. Кроме того, вышедшие из строя индукционные нагреватели трудно разбирать и ремонтировать. Разъемные нагреватели очень дороги, их стоимость в несколько раз превышает стоимость нагревателей сопротивления той же мош,ности. [c.241] Вернуться к основной статье