Что такое экструдер? - Полное руководство

Одной из основных машин, которая произвела революцию в производстве пластиковых труб, является экструдер.

Это универсальный, многофункциональный и легкий экструдер, который может выполнять широкий спектр задач. Будь то плавление и пластификация, смешивание и гомогенизация, формование, дегазация и деволатилизацию или модификация, экструдер можно использовать для всех этих целей.

В этом руководстве мы рассмотрим все ключевые аспекты этой машины — от ее определения, типов, функций каждого раздела, работы, компонентов до принципа ее работы.

Экструдер — это промышленное устройство, используемое для плавления и экструзии таких материалов, как пластик и резина. В основном он делится на два типа: одношнековый и двухшнековый. Принцип его работы заключается в пластификации твердых материалов до получения однородной расплавленной массы и непрерывной экструзии их в форму с помощью силы сдвига, давления и внешнего нагрева, создаваемого вращением шнека.

Она состоит из системы передачи (двигатель + редуктор), системы экструзии (цилиндр + шнек) и системы контроля температуры и подходит для непрерывного производства труб, профилей и т. д. Например, модель ZJL-200B оснащена сенсорным экраном и смесителем с воздушным охлаждением, поддерживающим контроль точности лабораторного уровня.

Двухшнековый экструдер работает в тандеме, что делает его подходящим для высокоточного смешивания и сложной обработки материалов. Например, он может регулировать влажность, температуру и структуру волокон при разработке растительных белков.

Зона подачи — это область хранения сырья экструдера. Сырье загружается в зону подачи в виде гранул или порошка, а затем транспортируется вниз по потоку с помощью вращающегося шнека.

Шнек является основным компонентом экструдера. Он состоит из ряда резьб и обычно находится внутри цилиндра. Основная функция шнека заключается в нагревании, плавлении, смешивании и продвижении сырья вперед. Конструкция шнека и форма резьбы могут быть адаптированы к различным материалам и требованиям к продукту.

Цилиндр представляет собой цилиндрический контейнер, в котором находится шнек. Обычно он изготавливается из специальных сплавов или покрытий, способных выдерживать высокие температуры и давление. Его основная функция заключается в нагревании и плавлении сырья при поддержании постоянного давления.

Экструдеры обычно оснащены нагревательными элементами, такими как электрические нагреватели или нагревательные ленты, для нагрева сырья до температуры плавления и контроля температуры. Также требуются системы охлаждения, чтобы обеспечить быстрое охлаждение экструдированного продукта и сохранение желаемой формы.

Матрица или экструзионная головка определяют форму и размеры конечного продукта. Сырье проходит через экструзионную головку и далее перерабатывается в желаемый продукт, такой как трубы, пленки и профили.

Система управления контролирует и регулирует различные параметры экструдера, такие как температура, давление и скорость шнека. Регулировка этих параметров имеет решающее значение для обеспечения качества продукции.

Некоторые продукты, такие как трубы или пленки, после экструзии необходимо разрезать на отрезки определенной длины или намотать в рулоны. Эти системы выполняют эти этапы обработки.

Приводные системы обеспечивают мощность, необходимую для вращения шнека и перемещения других механических компонентов. Обычно эти системы состоят из электродвигателя, редуктора скорости и трансмиссии.

Одношнековый экструдер представляет собой трехступенчатый экструдер, который состоит из секций подачи, редукции и экструзии.

Сырье для экструзии обычно имеет гранулированную форму. Подающее устройство, также известное как бункер, обеспечивает непрерывную подачу материала в цилиндр экструдера. Оно напоминает воронку Бюхнера и бывает конической или квадратно-конической формы. Нижняя часть бункера, где он соединяется с цилиндром, представляет собой загрузочное отверстие, оборудованное запорным устройством для регулирования и перекрытия потока материала. Охлаждающие зажимы окружают загрузочное отверстие, чтобы предотвратить передачу тепла от высокой температуры потока материала к бункеру, предотвращая нагревание и склеивание пластика внутри бункера, что может привести к неравномерной подаче и затруднению потока материала. Сбоку бункера имеется стеклянное смотровое окно и устройства для калибровки и измерения. Некоторые бункеры также имеют устройство для сушки теплом и сброса вакуумного давления, чтобы предотвратить поглощение пластиком влаги из воздуха, устройство для перемешивания, чтобы предотвратить образование “железнодорожных мостов”, вызванных порошкообразным пластиком, и устройство, которое автоматически подает материал через регулярные промежутки времени.

Цилиндр, также известный как экструдер, представляет собой металлический цилиндр, подвергаемый нагреву и нагрузке. Плавление и усадка материала происходят полностью внутри цилиндра. Рабочая температура во время экструзии обычно составляет от 180 °C до 290 °C, а внутреннее давление достигает 60 МПа. Устройства нагрева и охлаждения устанавливаются снаружи цилиндра, обычно в три или четыре этапа. Обычно используются резистивные или индуктивные нагреватели, хотя также возможно использование радиационного нагрева. Цель охлаждения — предотвратить перегрев пластика или быстро охладить пластик во время остановки, чтобы предотвратить его плавление. Охлаждение обычно осуществляется с помощью воздуха или воды. Цилиндр должен выдерживать высокое давление и обладать достаточной прочностью на сжатие и жесткостью, а также иметь гладкую внутреннюю поверхность. Цилиндр обычно используется для предотвращения износа и коррозии. Трение от перегрева пластика предотвращается за счет трения, при этом поверхность шнека экструдера поддерживается на несколько градусов ниже температуры цилиндра, чтобы материал не прилипал к нему и легче транспортировался.

Шнек экструдера подвешен в центре цилиндра с помощью упорного подшипника, выровненного по оси цилиндра без значительного отклонения. Минимальный зазор между шнеком экструдера и цилиндром позволяет подвергать пластик сильному сдвигу, плавя и продвигая его вперед.

Принцип работы экструдера заключается в пластификации твердого материала до получения однородной расплавленной массы и непрерывной экструзии ее в форму под действием сдвигающей силы, давления и внешнего нагрева, создаваемого вращением шнека.

Твердое сырье поступает в барабан из бункера и продвигается вперед и уплотняется за счет трения вращающегося шнека, оставаясь при этом твердым.

Транспортировочная секция одношнекового экструдера имеет глубокую спиральную канавку, обеспечивающую эффективную транспортировку.

Объем винтового канала постепенно уменьшается, и материал плавится под действием сдвиговых сил и внешнего нагрева. Примерно 80% тепла поступает от механического сдвига, а 20% — от внешнего нагрева.

Двухшнековые экструдеры обеспечивают более равномерное сдвигание и смешивание благодаря “O-образному” движению взаимосцепляющихся шнеков.

Расплав точно контролируется на этапе дозирования по расходу и давлению, а затем формируется в желаемую форму (например, трубку или пленку) через матрицу.

Стабильность температуры имеет решающее значение для обеспечения качества продукции.

Во-первых, экструдерное оборудование следует размещать в хорошо вентилируемом месте, чтобы обеспечить отвод тепла от двигателя и эффективно продлить его срок службы; машина должна быть хорошо заземлена.

Регулярно проводите техническое обслуживание и проверяйте винты инструмента. После 1 часа использования нового станка затяните винты подвижных и неподвижных ножей с помощью инструментов, чтобы усилить крепление между лезвием и держателем инструмента. Регулярно добавляйте смазочное масло в подшипники, чтобы обеспечить смазку между подшипниками. Чтобы обеспечить остроту резания инструмента, его следует часто проверять, чтобы убедиться в его остроте и уменьшить ненужное повреждение других компонентов, вызванное тупыми лезвиями. Регулярно проводите техническое обслуживание и проверяйте, не ослаблен ли ремень, и своевременно затягивайте его.

Перезапуск – Перед повторным запуском очистите машинный зал от оставшихся измельченных материалов, чтобы уменьшить сопротивление запуску. Регулярно открывайте крышку инерционного механизма и крышку шкива и очищайте выпускной патрубок для золы под фланцем, поскольку порошок, выбрасываемый из камеры дробилки, попадает в подшипник вала.

Замена деталей – При замене режущего инструмента зазор между подвижным и неподвижным ножами должен составлять 0,8 мм для дробилок мощностью свыше 20 л.с. и 0,5 мм для дробилок мощностью менее 20 л.с. Чем тоньше перерабатываемый материал, тем больше может быть зазор.