Одночервячный осциллирующий смеситель типа ЧОС-200 (рис. 15) представляет собой сложный агрегат, состоящий из фундаментной плиты 1, на которой на специальных стойках 2 монтируется корпус 3 с перемешиваю­щими зубьями 4, загрузочным устройством 5 и специальным редуктором 6 привода червяка. В связи с тем, что данный тип машины имеет раскрывающийся корпус, на станине монтируется устойство 7 для раскрытия корпуса и шарнир 8 для поворота корпуса. Корпус снабжен нагревателями.

Загрузка компонентов смеси осуществляется через загрузочный бункер, внутри которого на одном валу расположены лопастная мешалка и червяк с самостоятельным приводом, установленным на крышке бункера. Привод мешалки бункера-питателя осуществляется от электродвигателя постоян­ного тока через конический редуктор. Скорость вращения питающего чер­вяка регулируется бесступенчато в пределах 7—35 об/мин. Бункер уста­новлен над приемной воронкой червячного осциллирующего смесителя на специальной стойке, которая может перемещаться в пределах 140 мм по вер­тикали с помощью гидравлического домкрата, помещенного в основании колонны. Грузоподъемность домкра­та 5 т. Одновременно бункер может вручную поворачиваться вокруг стойки-колонны, описывая дугу 180°. Колонна устанавливается на корпусе осциллирующего смесителя. Съемная конструкция бункера позволяет со­кратить время на чистку и ремонт смесителя.

1 — фундаментная плита; 2 — стойки; 3 — кор­пус машины; 4 — зубья для перемешивания;5 — загрузочное устройство; 6 — редуктор; 7 — устройство для раскрытия корпуса; 8 — шарнир

Рис. 15. Одночервячныйосциллирующий смеситель:

Корпус смесителя, разъемный по вертикальной оси, футерован ли­стами из стали 38ХМЮА с азотированием. Внутри каждой половины корпуса установлены зубья, которые входят в пазы винтовой нарезки червяка. Корпус имеет две зоны обогрева и одну зону охлаждения в области загрузочной воронки. Зоны обогреваются жидким теплоносите­лем, который циркулирует по кана­лам между наружной стенкой и обкладками корпуса. Зона загрузоч­ной воронки охлаждается водой. Подвод и отвод теплоносителя в каждую зону индивидуальный. Управление температурным режимом по зонам авто­матическое.

Корпус устанавливается на станине с помощью шарнирых опор и спе­циальных винтовых пар с маховичками. Половины корпуса соединяются между собой специальными охватывающими разъемными хомутами, затяги­ваемыми с одной стороны болтами и со второй стороны скрепляемые с по­мощью шарнира. Подобное устройство обеспечивает быстрое открытие кор­пуса на время чистки или ремонта и плотное закрытие на время работы.

Осциллирующий червяк выполнен из стали марки 38ХМЮА и термообработан. Винтовая линия червяка образована из двух резьб — правой резьбы с шагом 90 мм и левой двухзаходной резьбы с шагом 180 мм. Кроме того, в профиле витков произведена подрезка каждого четвертого зуба чер­вяка шагом 120 мм по всей длине червяка и шагом 150 мм каждого удлинен­ного зуба в зоне загрузочной воронки. Между гильзой и внутренней поверх­ностью корпуса вмонтирован коллектор, который предназначен для цирку — лирования теплоносителя. Наружная поверхность витков червяка азоти­рована на глубину 0,4—0,5 мм. При работе червяк осуществляет сложное движение; за один оборот он совершает возвратно-поступательное движение с ходом 45 мм. Скорость вращения червяка может регулироваться бесступен-чато в пределах 25—60,7 об/мин. Для получения вращательного и возвратно-поступательного движения червяк соединен с выходным валом специального редуктора.

Привод червячного смесителя осуществляется от электродвигателя по­стоянного тока через клиноременную передачу и коническо-цилиндрический редуктор. Кинематическая схема привода показана на рис. 16.

Редуктор привода предназначен для осуществления вращательного и возвратно-поступательного движения червяка. Передаточное число вра­щательного движения 9,52. В приведенной схеме быстроходный вал редук­тора соединен с электродвигателем с помощью клиноременной передачи. В практике полимерного машиностроения применяется, кроме того, соедине­ние быстроходного вала редуктора с электродвигателем с помощью предохра­нительной упругой пальцевой муфты со срезающимися штифтами.

Рис. 16. Кинематическая схема привода.

В одночервячных смесителях фирмы «Бусс и К°» (Швейцария) враща­тельное и возвратно-поступательное движение достигается также с помощью коробки передач (редуктора), приведенной на рис.17.

Червяк 1 жесткой муфтой 2 соединен с валом 3, который получает вра­щение от червячного колеса 7, смонтированного в подшипнике скольжения, установленном в разъемном корпусе 5. От осевого перемещения червячное колесо предохраняется стальным упорным кольцом 4. Шейка вала 3 через два радиально-упорных подшипника 6, затянутых гайкой 8, связана с пол­зуном 9, цапфа которого находится в подпятнике 14. Ползун 9 получает воз­вратно-поступательное движение в горизонтальной плоскости от вала 10 с двумя эксцентриками, на которых смонтированы кулисы 13 и 12, переме­щающиеся в бронзовых направляющих 11 ползуна. Направляющие кре­пятся к щекам ползуна 9. Эксцентриковый вал приводится во вращение чер­вячным колесом 75, находящимся в зацеплении с тем же червяком, что и колесо 7.

Величина эксцентриситета в таких редукторах в зависимости от раз­мера червяка достигает 40 мм, что соответствует перемещению червяка за один ход на 80 мм.

Для сообщения возвратно-поступательного движения червяку в неболь­ших машинах с диаметром червяка около 20—32 мм применяются более простые устройства (рис. 18). Возвратно-поступательное движение червяку 2 сообщается двумя кулачками 7 и 8, закрепленными на червяке шпонками.

Кулачки имеют спиральные канавки трапецеидальной формы с наклоном в разные стороны. В эти кулачки входят два шпинделя 6, смонтированные на радиально-упорных подшипниках и затянутые гайкой 5 в стаканах 4.

1 — червяк; 2 — муфта; 3 — вал; 4 — упорное кольцо; 5 — корпус; б — подшипник; 7 — червячное колесо; 8 — гайка; 9 — ползун; 10 — вал с эксцентриками; 11 — направляющие; 12, 13 — кулисы;14 — подпятник; 75 — червячное колесо

Рис. 17. Коробка передач смесителя с дополнительным возвратно-поступательным движением червяка:

Стаканы ввернуты в корпус 3. Такой способ крепления обеспечивает возмож­ность регулирования положений конусов шпинделей относительно спи­ральных канавок кулачков, что необходимо для устранения излишнего осевого люфта червяка при его возвратно-поступательном движении.

При вращении червяка кулачок 8 перемещает червяк вдоль оси вправо, а кулачок 7 влево. За каждый оборот червяк совершает один двойной ход вдоль оси вращения.

В гребнях витков червяка прорезаны пазы а, сквозь которые при осевом перемещении червяка проходят сухари 1, закрепленные в корпусе цилиндра по всей его длине в соответствии с шагом червяка. За один оборот червяка сухари дважды проходят в пазах витков, чем достигается дополнительное растирание и перемешивание перерабатываемого материала.

Сырье загружается в смеситель через воронку с питающим червяком, а ввод в цилиндр жидких ингредиентов (растворов красителя, пластифика­торов) может быть осуществлен из трубопровода через боковое отверстие в цилиндре.

1 — сухари; 2 — червяк; 3 — корпус; 4 — ста­кан; 5 — гайка; 6 — шпиндель; 7,8 — кулачки; а — пазы

Рис. 18. Устройство для осциллирующего движения червяка небольших смесителей:

Достоинством этих машин является отсутствие в них «мертвых» зон, вследствие чего они пригодны для переработки легко разлагающихся термо­пластичных композиций, а также для пластикации чувствительных к пере­греванию термореактивных масс.

The post Одночервячные осциллирующие смесители first appeared on 3Д БУМ.

Преимущество быстродействующих затворов состоит в том, что для их отпирания или запирания достаточно освободить или затянуть только один конструктивный элемент. На больших экструдерах (с диаметром червяка более 250 мм) для стяжных клиновых хомутов вместо винтового механизма применяют гид­равлический или пневматический цилиндр.

Рис. 11. Фланцевое крепление обычными болтами:

/—фланец корпуса экструдера: 2 — фланец головки; 3—болт; 4 — решетка фильтра с пакетом сеток; 5 — опорное кольцо; 6 — червяк; 7 — втулка крепления фильтра.

Рис. 12. Фланцевое крепление откидными болтами (поз. 1—7 см. на рис. 11).

Рис. 13. Крепление стяжными хомутами:

3 — нижняя половина хомута; 8 — верхняя половина хомута (остальные обозначения см. на рис. 5.5).

Рис. 14. Байонетно-резьбовой затвор:

1 — резьбовое кольцо; 2 — корпус экструдера с резьбой на конце; 3 — неподвижное упор­ное кольцо на корпусе головки (остальные обозначения см. на рис. 11).

The post Крепление экструзионной головки first appeared on 3Д БУМ.

Такие фильтры рассчитаны на задержание частиц с линей­ным размером не менее 200 мкм.

В экструдерах, применяемых для изготовления сверхтонких конденсаторных или магнитофонных пленок, устанавливаются специальные фильтры, обеспечивающие улавливание посторон­них включений размером до 16 мкм. Обычно такие фильтры состоят из двухпозиционной кассеты, в каждое из гнезд кото­рой вставляется по фильтрующему элементу. Замена фильтра производится без остановки экструдера, простым передвижени­ем кассеты с помощью гидравлического или пневматического сервопривода. Сигналом, указывающим на необходимость заме­ны фильтра, является повышение давления в расплаве перед фильтром. Еще более тонкой очистки удается добиться, приме­няя фильтрующие элементы, в которых в качестве наполнителя используют кварцевый песок. В таких фильтрах задерживаются частицы размером 5 мкм.

Конструкция фильтров, предназначенных для очистки рас­плава, должна удовлетворять следующим требованиям: а) обес­печивать замену фильтрующих сеток при минимальной продол­жительности остановок (или без них) технологического процесса;

б) должна быть герметичной, не допускать утечек расплава как мимо фильтрующих сеток, так и в окружающую среду;

в) гидравлическое сопротивление фильтра должно быть мини­мальным;

г) в процессе фильтрации в фильтре не должно воз­никать застойных зон; д) распределение температуры в расплаве при прохождении через фильтр должно оставаться неиз­менным.

Конструкции фильтров классифицируют по характеру фильт­рующих элементов (шиберного, кассетного и пробкового типа) и по числу фильтрующих элементов (одно — и двухкамерные).

Рис. 9. Конструкция шиберного фильтра. Пояснения в тексте

Рис. 10. Кассетный фильтр. Пояснения в тексте.

Типичная конструкция шиберного фильтра приведена на рис. 9. Фильтр состоит из корпуса 6, внутри которого пере­двигается плоская плита 1 с гнездами 3 и 4 для фильтрующих сеток. Пакеты сеток 2 установлены на решетках 14 и зафиксиро­ваны стопорными кольцами 15. Винт 16 служит для продольно­го перемещения плиты 1. Уплотнение достигается за счет при­жатия втулки 9 к торцевой поверхности плиты 1 и растяжения давлением расплава фторопластового кольца 7. Для увеличе­ния усилия, с которым втулка 9 прижимается к плите, на втул­ке укреплена обтекаемая торпеда 8. Обогрев корпуса 6 и огра­ничительной плиты 12 осуществляется электронагревателем 13 с. регулирующей термопарой 10. Крепление фильтра к корпусу экструдера и адаптеру головки осуществляется болтами 5 и 11.

Большей универсальностью обладают кассетные фильтры (рис. 10) с цилиндрической фильтрующей сеткой, имеющей гладкую или гофрированную поверхность (с продольными или поперечными гофрами). Фильтрующий элемент 8 состоит из трех концентрических перфорированных цилиндров 3, 4 и 5 с закреп­ленными на их поверхности фильтрующими сетками и устанав­ливается непосредственно в корпусе 2 адаптера формующей го­ловки. Расплав из экструдера попадает в каналы фильтрующего элемента 8, а затем проходит через отверстия 1 в цилиндрах и ячейки фильтрующих сеток и попадает в формующую головку. Обогрев корпуса фильтра осуществляется нагревателем 7 с ре­гулирующей термопарой 6. Благодаря большой фильтрующей поверхности срок непрерывной работы такого фильтра может достигать одного месяца.

В настоящее время в оборудовании для переработки поли­меров наиболее широко используют фильтры шиберного типа (с ручным или гидравлическим приводом шибера) и фильтры кассетного типа с фильтрующей сеткой цилиндрической формы.

The post Фильтр для расплава first appeared on 3Д БУМ.

Обогрев корпуса осуществляется нагревателями сопротивле­ния. Иногда для этой цели применяют индукционные нагревате­ли, паровой или масляный обогрев.

Для отвода избыточного тепла, выделяющегося из-за вязкого трения в зонах плавления и дозирования, а также для обеспече­ния нужного температурного режима в зоне питания служит система охлаждения. Чаще всего корпус экструдера охлаждают при помощи систем воздушного охлаждения, обеспечивающих плавное снижение температуры со скоростью около 2,5 град/мин. Для этого на экструдере устанавливают систему воздушного охлаждения, состоящую из одного или нескольких вентиляторов, системы воздухопроводов и заслонок, управляющих подачей охлаждающего воздуха.

Для поддержания заданного температурного режима слу­жит система тепловой автоматики, включающая в себя комп­лект термопар и комплект регулирующих приборов, собранных в общий пульт тепловой автоматики. Обычно регулирование температуры тепловой зоны ведут по показаниям термопары, установленной в середине зоны, причем отверстие, в которое вставляется термопара, высверливается до половины толщины стенки корпуса.

The post Корпус first appeared on 3Д БУМ.

1, 10 — штуцеры; 2 — камера; 3 — втулка; 4 — прокладка; 5 — хвостовик червяка; 6 — шарик оподшипник; 7 — чаша; 8 — пружина; 9 — трубка.

Рис. 8. Бессальниковое устройство для охлаждения червяка.

The post Охлаждение червяка first appeared on 3Д БУМ.

Рис. 7. Зависимость максимального вращающего момента от диаметра чер­вяка.

Выбранный привод должен надежно обеспечивать необходи­мый для работы экструдера вращающий момент во всем рабо­чем диапазоне частот вращения червяка. Зависимость вращаю­щего момента от диаметра червяка приведена на рис. 7.

Удельные энергозатраты при экструзии складываются из энергии, потребляемой приводом червяка, и энергии, потреб­ляемой нагревателями корпуса и головки. С увеличением час­тоты вращения червяка доля энергии, расходуемой на привод червяка, увеличивается, а используемой нагревательными эле­ментами — соответственно уменьшается.

Электроприводы со стабилизацией частоты вращения червяка. Диапазон регулирования частоты вра­щения червяков составляет около 1:10 (для приемных устройств диапазон регулирования скорости несколько шире — от 1:30 до 1:50). В настоящее время для регулирования частоты враще­ния двигателя наиболее широко применяют систему тиристорный преобразователь — двигатель постоянного тока (ТП-Д) с питанием якорной цепи двигателя от регулируемого тиристорного преобразователя при неизменном токе возбуждения дви­гателя.

В настоящее время широкое распространение получают микропроцессорные системы управления. В таких системах все управление процессом экструзии осуществляется ЭВМ.

The post Привод экструдера first appeared on 3Д БУМ.

По способу крепления червяков различают машины с плавающими чер­вяками, у которых червяки свободно лежат в цилиндре и “всплывают” при прохождении материала; машины с консольными червяками, у которых чер­вяки жестко фиксируются относительно цилиндра с соответствующей посад­кой в приводном шпинделе, и машины с двухопорными червяками, у которых червяки обоими концами опираются на подшипники. В последнем случае происходит поворот потока расплава и осуществляется радиальный отвод материала. При этом необходимо устанавливать уплотнение в виде сальника или обратной резьбы, которое предотвращает прохождение расплава вдоль червяка в передние подшипники.

Узлы подшипников и крепление в них червяка должны обеспечить стро­гую соосность червяка и цилиндра (ибо в противном случае возможны задиры червяка и корпуса), легкость демонтажа и выемки из машины червяка для его очистки или замены, достаточно надежные уплотнения узлов подшипни­ков, которые препятствовали бы попаданию в них материала и исключали бы просачивание смазки из подшипников в зону переработки.

Весьма важным является обеспечение надежности и долговечности работы подшипникового узла, учитывая значительные осевые нагрузки, передавае­мые червяками на радиальные и особенно упорные подшипники.

Конструкция узла установки червяка в подшипниках изображена на рис. 6. Втулка 7 червяка является в то же время полым валом двухступен­чатого цилиндрического редуктора. Червяк 2 устанавливается во втулку (вал редуктора или шпиндель) по скользящей посадке на призматической шпонке. В данной конструкции предусмотрена зона раздела, наличие кото­рой исключает попадание перерабатываемого материала в подшипниковый узел. Осевое усилие передается от червяка 2 через установочную втулку 3 на вращающуюся втулку и кольцо упорного подшипника 5. Эта конструкция может применяться в одночервячных машинах при любых осевых нагрузках, от величины которых будет зависеть выбор упорного подшипника 5.

С точки зрения конструирования размеры подшипника не лимитируют компоновку этого узла. Однако при проектировании его для двух — или много­червячных машин такую конструкцию установки каждого вала можно при­менять в случае небольших размеров червяков и осевых усилий, чтобы вы­бранные подшипники могли “вписаться” в расстояние между двумя валами (втулками червяков).

1 — корпус машины; 2 — червяк; 3 — установочная втулка; 4 — уплотнение под­шипников; 5 — упорный подшипник; 6 — радиально-упорный подшипник; 7 — втулка; 8 — корпус редуктора.

Рис. 6. Узел установки червяка в подшипниках одночервячной машины.

Если осевые усилия велики и подшипники выбранных размеров устано­вить нельзя, то для двухчервячных машин в качестве радиальных применяют игольчатые подшипники, отличающиеся высокой несущей способностью при малых размерах в радиальном направлении, а в качестве упорных под­шипников применяют многокаскадные подшипники скольжения или ради-ально-упорные подшипники качения.

Конструкция многокаскадных подшипников обеспечивает приблизи­тельно равномерную нагрузку осевым давлением всех подшипников, уста­новленных последовательно.

The post Опоры шпинделей червячных машин first appeared on 3Д БУМ.

Задачей расчета на прочность является проверка запроектированных раз­меров червяка и определение максимально допустимого прогиба с целью недопущения скольжения витков червяка по внутренней поверхности кор­пуса.

Расчетная схема червяка показана на рис. 6.

На червяк действуют осевая сила Р, крутящий момент Мкр и равномерно распределенная на­грузка q от собственного веса червяка. Силы Р и q вызывают прогиб червяка.

Осевое усилие определяет­ся из условия максимального давления, создаваемого червя­ком в головке, или в зависимо­сти от установленной мощности электродвигателя:

Р = p×F

где р — максимальное давление расплава в головке в кг/см2;

F — площадь поперечного сечения червяка в см2, или

P=Мкр/R×tga

где R — радиус червяка в см;

a — угол наклона винтовой линии червяка;

Мкр — крутящий момент,

Мкр =973,6N/n

где N — установленная мощность электродвигателя в квт;

п — скорость вращения червяка в об/мин.

Существует два варианта расчета червяков на прочность. Первый вариант расчета рассматривает действие осевого усилия и кру­тящего момента с учетом собственного веса червяка. Второй вариант представ­ляет собой расчет на продольно-поперечный изгиб с учетом осевого усилия и собственного веса червяка.

Для определения варианта расчета предварительно проверяется гиб­кость по формуле

где l — гибкость вала червяка;

m — коэффициент, зависящий от способа закрепления концов вала, равный 2;

L — длина червяка в см;

a — отношение диаметров червяка.

Находим значение l. Если l < 50, то расчет проводим по первому варианту; если l >50, то расчет червяка проводим по второму варианту.

Первый вариант расчета червяка

Максимальные касательные напряжения на поверхности червяка

, кг/см2

Нормальные напряжения вызываются осевой силой Р и распределенной нагрузкой q. Очевидно, максимальные напряжения будут возникать в месте защемления вала:

, кг/см2

где Ми max — максимальный изгибающий момент в кг×см;

r — плотность материала червяка в кг/см3;

Wно — осевой момент сопротивления относительно нейтральной оси

в см3.

Суммарные напряжения по третьей теории прочности

.

Величина максимального прогиба

где Е — модуль упругости материала червяка в кГ/см2.

J — момент инерции поперечного сечения червяка в месте заделки в см*.

Второй вариант расчета червяка

Максимальный прогиб червяка определяется по формуле

где k — параметр, определяемый по формуле

А — параметр, определяемый по формуле

Полученный прогиб должен быть меньше зазора, установленного между червяком и внутренним диаметром цилиндра корпуса.

The post Расчет червяков на прочность и жесткость first appeared on 3Д БУМ.

Червяк — основной рабочий орган машины. От правильное выбора геометрии и степени сжатия материала червяком в большой степени зависят качество переработки материала и производительность машины.

Геометрия червяка. Червяк предназначен для транспортирования непластицированного материала от загрузочного бункера, перемешивания его и равномерной (без пульсации) подачи в виде расплава к головке при определенном давлении. В связи с этим червяк условно разделяется на три зоны: зону питания, зону сжатия и зону дозирования, при этом число зон может быть увеличено в зависимости от назначения червяка и каждая зона может иметь свой профиль винтового канала.

Длины зон обычно зависят от свойств перерабатываемого материала и температуры переработки и могут изменяться в зависимости от технологи­ческого процесса.

Длина зоны дозирования принимается чаще всего от 30 до 50% длины винтового канала, длина зоны питания до 2—2,5 диаметров.

Для переработки полиэтилена высокого и низкого давления, полипро­пилена, нейлона и капрона червяк должен иметь три зоны: зону питания и сжатия с постоянной глубиной винтового канала и зону дозирования с пере­менной глубиной винтового канала (рис. 1, а).

Для переработки полихлорвиниловых композиций и полистирола чер­вяки должны иметь две зоны: зону дозирования с постоянной глубиной вин­тового канала, зоны питания и сжатия с переменной глубиной винтового канала (рис. 1, б).

Для переработки с дегазацией и обезвоживанием материала в расплаве червяк должен иметь две ступени (рис. 1, б).

Наиболее распространенные схемы червяков, применяемых для перера­ботки пластических масс и резиновых смесей, показаны на рис. 3.

Бескомпрессионные червяки с постоянным шагом и постоянной глубиной нарезки (рис. 3, а) применяются для переработки резины при длине рабочей части червяка менее 12 диаметров и диаметре червяка от 52 до 250 мм. При перемещении материала вдоль рабочего цилиндра эти червяки не сжимают, а гомогенизируют и транспортируют материал.

а — червяк для полиэтилена; б — червяк для различных композиций; в — червяк для специальных машин

Рис. 2. Геометрические размеры типовых червяков.

Червяки с переменным шагом и постоянной глубиной нарезки (рис. 3, б) применяются значительно реже ввиду трудности изготовления и меньшей производительности, чем у червяков с переменной глубиной витка. Эти чер­вяки обеспечивают повышенную производительность первых витков, большое давление в последних витках и, имея. высокую жесткость, обеспечивают пере­дачу больших крутящих моментов. Применяются обычно для высоковязких масс типа поливинилхлорида, полистирола и резиновых смесей.

Червяки с постоянным шагом и переменной глубиной нарезки (рис. 3, е) нашли широкое применение в машинах для пластмасс и в новейших машинах для резины. При малой глубине нарезки в конце червяка образуется малый обратный поток перерабатываемого материала и большие усилия сдвига, что особенно важно для маловязких масс. Для высоковязких материалов эта глубина должна быть увеличена, что в конечном итоге приводит к умень­шению сечения червяка в зоне загрузки.

В червяке небольшого диаметра ослабление сечения может привести к потере прочности. В этом случае рекомендуется к применению червяк с пе­ременным шагом и глубиной нарезки (рис. 3, г), который обеспечивает большое давление, необходимое при выдавливании через щелевую головку, например, для получения пленки. Червяк этой конструкции может быть рекомендован и для крупных высокопроизводительных машин, применяе­мых в установках для покрытия пленкой различных рулонных материалов.

Червяки с постоянным шагом, состоящие из цилиндрической части в зоне питания и конической в зоне пластификации и выдавливания (рис. 3, д), применяются в машинах для литья резины, где необходимо давление до 1200 кГ/см2, обеспечиваемое червяками совместно с плунжерным ходом.

Червяки с переменным шагом, состоящие из конической части в зоне загрузки и цилиндрической в зоне пластификации и выдавливания (рис. 3, е), применяются в крупных машинах и грануляторах для резины.

Червяки с постоянным шагом и многократно-переменной глубиной на­резки (рис. 3, ж) применяются для переработки материалов, проходящих процесс дегазации. Многократное сжатие и расширение перерабатываемого материала обеспечивает выделение летучих веществ и удаление их через рабочий цилиндр или червяк.

а — бескомпрессионные с постоянной геометрией; б — с переменным шагом и постоянной глубиной на­резки; в — с постоянным шагом и переменной глубиной нарезки; г — с переменным шагом и глубиной нарезки; д — цилиндро-конические с постоянным шагом; е — цилиндро-конические с переменным ша­гом; ж—с постоянным шагом и многократно-переменной глубиной нарезки

Рис. 3. Схемы типовых червяков одночервячных машин.

Кроме того, для дости­жения наибольшей однородности расплава и создания наибольшего давле­ния используются червяки с концами различной формы (рис.4).

Основное назначение концов червяков заключается в равномерном под­воде расплава к профилирующей головке, т. е. без задержки отдельных ча­стей потока расплава на длительное время в мертвых зонах.

Червяки с тупым или торцованным концом (рис. 4, а, ж, з) обычно создают пульсирующее течение потока расплава и возможность подгорания материала в мертвых, зонах. Эти. формы концов червяков в большинстве случаев применяются в сочетании с цилиндрическими входными отверстиями в головке.

Для устранения недостатков торцованных червяков применяются чер­вяки, имеющие форму концов, приведенных на рис. 4, б, в, г. Следует отметить, что цилиндрические торпедные головки или заменяющие их концы червяков в виде изображенных на рис. 4, д, е улучшают смешение и гомо­генизацию массы, выходящей из червяка. Применение червяков с коничес­кими концами (рис. 4, и) повышает теплосодержание выходящего расплава.

При применении торпедных головок возможно создание минимальных зазо­ров между корпусом и червяком. Насадки или специальные формы концов червяков с косым срезом конуса, подобные изображенным на рис. 3, б, применяются также с целью повышения давления при выдавливании.

а — торцованный червяк; б — усеченный конус; в — конус; г — конус с цилинд­ром; д — шар; е — полу­сфера с конусом и решеткой; ж — крутой конус с решет­кой; з — секторная форма с решеткой; и — конический наконечник с нарезкой

Рис.4. Различные фор­мы плавающего конца червяка.

Степень сжатия. Установлено, что при неизменных диаметре и длине) рабочей части червяка режим работы червячной машины зависит от профиля и закона изменения объема винтового канала в зонах червяка. При этом для различных видов перерабатываемого сырья и для различных форм изделий тип винтового канала наилучшим образом подбирается экспериментальным путем.

Существуют понятия геометрической и физической компрессии, которые между собой не эквивалентны, и характер из связи изучен недостаточно.

Геометрическая компрессия, или гео­метрическая степень сжатия, представляет собой отношение межвинтовых объемов во входном и выходном сечениях канала и для каналов переменной глубины может опре­деляться как отношение квадратов наруж­ных и внутренних диаметров червяка в соот­ветствующих зонах:

Для большинства червяков это соотно­шение принимается в пределах от 2,5 до 4, а иногда колеблется от 1 до 8.

Рекомендуемая степень сжатия для различных материалов принимается следующей

Понятие физической компрессии, или физической степени сжатия, опре­деляет характер уплотнения продукта при перемещении его вдоль винтового канала от порошкообразного до вязко-текучего состояния.

Физическая компрессия составляет ориентировочно половину значения геометрической компрессии.

На это значение влияют отношение косвенной плотности холодного сырья и расплава, степень заполнения сырья в начале и конце канала и зна­чение коэффициентов подачи сырья.

Диаметр червяка. В соответствии с рекомендациями СЭВ в нашей стране принят следующий ряд диаметров червяков:

D = 32, 45, 63, 90, 125, 160, 200, 250, 320, 400, 450, 500 мм.

Длина винтовой нарезки червяка. Для червячных машин типового ряда по рекомендациям НИИХИММАШа в отечественном полимеростроении при­нято следующее соотношение длины червяка и его диаметра: для машин по переработке пластических масс L=(20-25)D, для машин по перера­ботке резиновых смесей L= (5-12)D.

В двухчервячных машинах материал проходит по более длинным путям и многочисленным переходам, что позволяет создавать червяки длиной L=(9-12)D. Во многих зарубежных многочервячных машинах применяются червяки с L = 9D. В двухчервячных машинах иногда применяются червяки различной длины.

Шаг винтовой нарезки червяка. От шага зависит напорное усилие, создаваемое червяком. Большое напорное усилие можно создавать, умень­шая шаг, но при этом снижается производительность. Большинство одно­червячных машин изготовляется с постоянным шагом и переменной глубиной нарезки.

Для машин по переработке пластических масс шаг винтовой линии состав­ляет (0,8-1,2)D, для машин по переработке резины (0,4-0,6)D, где D — наружный диаметр червяка.

В крупных машинах для резиновых смесей применяются червяки с пере­менным шагом, равным 0,96D в зоне загрузки и 0.6D в зоне пластикации.

Для червяков многочервячных машин шаг нарезки практически находится в пределах (0,2-0,4)D.

Глубина винтового канала. При увеличении глубины винтового канала и постоянном шаге увеличивается объем массы, находящейся в червяке, в связи с чем изменяется теплопередача от стенки корпуса к перерабатывае­мому материалу. Глубокую нарезку применяют для мягких материалов при низких давлениях. Применение червяков с мелкой нарезкой дает более низ­кую производительность и высокое давление. В червяках с мелкой нарезкой обеспечивается повышенное напряжение сдвига и хорошая теплопередача между стенками цилиндра и материалом, так как материал более равномерно прогревается по толщине.

При проектировании червяков с малой глубиной винтовой нарезки необ­ходимо учитывать, что частицы загруженного материала должны быть менее 1/10 глубины винтового канала.

В проектируемых в настоящее время червяках для переработки пласт­масс глубина в зоне загрузки составляет (0,12-0,16)D, для переработки резиновых смесей (0,17-0,25)D.

При наличии переменной глубины нарезки, обеспечивающей необходи­мую степень сжатия перерабатываемого материала, наибольшая глубина принимается равной около 0,23D, а наименьшая — в зависимости от длины и степени сжатия до 0,12D. При проектировании червяков с переменней глу­биной винтового канала следует учитывать увеличение нагрузки в за­грузочной зоне, что может привести к деформациям червяка в процессе работы.

Число витков червяка. Для машин, работающих на порошкообразном и гранулированном материале, червяки выполняются однозаходными с уве­личенным объемом канала по сравнению с многозаходными, что особенно важно в зоне загрузки. Многозаходные червяки применяются для переработки предварительно пластифицированного материала (резиновых смесей). Наи­большее число заходов три.

В одночервячных машинах для переработки пластических масс толщина витка червяка составляет (0,08—0,12) D, в машинах для переработки резины (0,06—0,08)D.

Меньшая толщина витков червяков для переработки резиновых смесей объясняется тем, что резиновые смеси имеют вязкость большую, чем пласти­ческие массы, и поэтому уменьшается процент утечки массы через зазоры в процессе выдавливания. Для многозаходных червяков толщина витка должна быть меньше половины шага (по условию зацепляемости червяков). Чем меньше зазор между сопряженными витками, тем интенсивнее принуди­тельное продвижение расплава. В существующих червяках многочервячных машин толщина витков составляет (0,07-0,2)D.

Наряду с червяками, имеющими постоянную толщину витка, приме­няются червяки, имеющие винтовую нарезку с переменной толщиной. В этом случае у одного из червяков объем винтового канала по мере перехода от зоны нагрузки к зоне выдавливания уменьшается, а у другого увеличивается. В этом случае толщина витка колеблется в пределах (0,04-0,3)D.

При вращении червяка перерабатываемая масса, попадая из винтового канала, имеющего большой объем, в винтовой канал с меньшим объемом, не только сжимается, но и подвергается интенсивной деформации сдвига в узком зазоре между боковыми поверхностями червяков.

Профили винтовых нарезок. При переработке пластических масс и рези­новых смесей в червяках наибольшее применение нашли прямоугольный и трапецеидальный профили (рис.5, а и б).

Значения радиусов закруглений во впадинах: r=(0,02-0,04)D; R=(0,04-0,12)D.

Трапецеидальный профиль применяется чаще для червяков малых диа­метров (до 45-63 мм). Угол наклона профиля нарезки принимается а=10-15°, радиус закругления (0,07-0,13)D.

Для переработки резиновых смесей наибольшее применение нашел прямоугольный профиль (рис. 5, а), который характеризуется малым радиусом закругления на нагнетающей стороне r=(0,06-0,12)D и большим радиусом закругления на противоположной стороне R=(0,12-0,18)D.

Упорный профиль (рис. 5, в) применяется в крупных грануляторах и фильтр-прессах, где вопросы прочности нарезки имеют первостепенное значение. Угол скоса витка a<30°. Перпендикулярная передняя поверх­ность витка способствует в некоторой степени интенсивности продвижения расплава.

Полукруглый профиль (рис. 5, г) применяется в червяках мелких уни­версальных червячных машин только в зоне пластикации. Наличие полу­круглого профиля предотвращает обратный поток смеси.

a б в г

Рис. 5. Профили винтовых каналов червяка

Для многочервячных машин с несколькими червяками применяются прямоугольный и трапецеидальный профили (рис. 5, а, б).

Прямоугольный профиль рекомендуется для червяков с переменным шагом.

Зазоры между червяком и корпусом машины. Между гребнем витка червяка и внутренней поверхностью гильзы имеется зазор, обеспечивающий нормальную работу машины. При малых зазорах в них происходит повыше­ние температуры, в результате чего материал подгорает. Увеличение этого зазора приводит к увеличению обратного потока материала и соответственно к уменьшению производительности червячной машины. Можно рекомендо­вать следующие величины зазоров в зависимости от диаметра машины:

The post Основные детали червячных смесителей first appeared on 3Д БУМ.

Составитель: Николаев О. О.

Авторы: Торнер Р. В., Акутин М. С., Басова Н. И., Броя В., Гиберов 3. Г., Вернер Е. В., Завгородний В. К. , Калинчев Э. Л. , Махаринский Е. Г., Рябинин Д. Д., Фишер Э., Гуль В. Е., Акутин М. С.

Одночервячный экструдер (рис. 1) состоит из червяка 1, вра­щающегося внутри цилиндрического корпуса 2, на котором установлен бункер 11. Внутри корпуса, как правило, запрессо­вывается гильза 3 с азотированной, закаленной и термообработанной поверхностью. Обогрев корпуса осуществляется нагрева­телями 4, сгруппированными в несколько (как правило, три или четыре) тепловых зон. На конце корпуса устанавливается голов­ка с профилирующим инструментом 5, соединяющаяся с кор­пусом экструдера посредством адаптера 6. Между червяком и адаптером располагается решетка с пакетом фильтрующих се­ток 7. Корпус устанавливается на станине 5. Осевое усилие вос­принимается блоком упорных подшипников. Привод червяка осуществляется от регулируемого электродвигателя через шес­теренчатый редуктор 9. Бункер изготавливается из листовой стали или алюминиевых сплавов со смотровым окном для конт­роля за уровнем находящегося в бункере материала. Для пе­реработки материалов, склонных к сводообразованию (зависа­нию), в бункере устанавливают перемешивающее устройство. Бункера экструдеров, предназначенных для переработки материалов с низкой сыпучестью (порошки, отходы производства пленок и нитей), оборудуют устройствами для предварительно­го уплотнения материала. Для переработки гидрофильных полимеров применяют бункера с вакуумированием с целью удаления влаги и летучих. В некоторых случаях используют бункера, в которых материал подогревается горячим возду­хом.

Рис. 1. Принципиальная схема одночервячного экструдера. Пояснения в тексте.

The post Экструзионные машины first appeared on 3Д БУМ.