Список тематических статей

Экструзионный (материальный) цилиндр

Материальный цилиндр экструдера представляет собой физический цилиндр, внутри которого происходит вращение шнека. Данная конструкция представляет собой прямой цилиндр, как правило, оснащенный биметаллическими гильзами – деталями, обладающими высокоизносостойкой, твердой поверхностью. Как правило, износостойкость материального цилиндра гораздо больше износостойкости шнека, поскольку заменить, либо отремонтировать шнек намного проще, чем биметаллический материальный цилиндр (в большинстве случаев такие цилиндры восстановлению не подлежат).

Материальные цилиндры одношнсковых экструдеров могут быть изготовлены из чугунного литья. В связи с применением в последнее время шнеков большой длины и увеличением их диаметра резкостию повышаться давление, создаваемое шнеком в цилиндре. В связи с этим в последнее время стали применять цилиндры, выполненные из стального литья.

Гильзы или втулки материального цилиндра изготавливаются из легированных сталей, подвергающихся закалке и отвечающих требованиям коррозионной стойкости. На современных шнековых машинах устанавливаются втулки, азотированные на глубину до 0,1 мм и шлифованные.

Втулки после предварительной обработки запрессовываются в корпус цилиндра при помощи гидравлических установок, стопорятся от проворачивания, а затем шлифуются на заданный размер.

Точное соблюдение внутреннего диаметра гильзы в пределах допусков второго класса имеет большое значение для образования зазора между витками шнека и внутренней поверхностью цилиндра, сильно влияющим на производительность машины.

Для крепежных деталей рекомендуется применять углеродистую сталь при температуре, не превышающей 450 °С. При этом в целях уменьшения заедания резьбы рекомендуется гайки и болты выполнять из разных марок сталей.

Движущей силой перемещающей материал внутри цилиндра, является сила трения о поверхность материального цилиндра. Влияние на значение данной величины могут оказывать регулирование температуры материального цилиндра на 1-й, либо двух первых температурных зонах, однако существенным такое влияние назвать нельзя.

Еще одним методом, при помощи которого осуществляется увеличение трения о поверхность материального цилиндра, является изготовление на поверхности материального цилиндра специальных канавок — проточек. Следует учитывать, что наличие данных углублений оказывает существенное влияние на большинство характеристик питающего экструдера. Как правило, такие канавки нарезают в осевом направлении.

Чтобы предотвратить плавление полимерного материала в зоне материального цилиндра, данную зону следует подвергать интенсивному охлаждению. Особое внимание следует обратить на то, что в случае накопления и длительного пребывания расплава в проточках, может происходить деструкция пластмассы.

В случае, когда образующееся внутри пластмассы тепло вызывает увеличение температуры материального цилиндра выше установленных значений, материальный цилиндр необходимо охлаждать. Данный процесс чаще всего встречается при экструдировании высоковязких пластмасс, а также при больших значениях скорости вращения шнека. Наиболее распространенным способом охлаждения одношнековых экструдеров считается обдув воздухом материального цилиндра – вентиляторы размещаются ниже материального цилиндра. Помимо этого существует разделение вентиляторов в зависимости от температурных зон материальных цилиндров: одна зона – один вентилятор.

Водяное охлаждение применяется при необходимости отвода значительного количества тепла, поскольку экструзионный процесс протекает более эффективно в случае передачи шнеком большей части энергии, требуемой для протекания процесса, материалу. В таком случае через материальный цилиндр дополнительно необходимо подвести (либо отвести) лишь небольшое количество тепла. В большинстве случаев применения одношнековых экструдеров достаточно воздушного охлаждения. Преимуществом водяного охлаждения является возможность отвода намного большего количества тепла, чем при воздушном охлаждении. Недостаток водяного охлаждения заключается в сложности регулирования температур. В качестве рабочей жидкости может применяться масло.

Загрузочное отверстие в экструдере

Материальный цилиндр соединяется со специальным бункером, обладающим загрузочным отверстием для подачи пластмассового материала в экструдер. Такие бункеры, как правило, обладают водяным охлаждением, что объясняется необходимостью поддержания достаточно низкой температуры на стенках бункера. В противном случае к стенкам будут прилипать частицы пластмассы. Форма загрузочного отверстия может быть различной – для повышения пропускной способности. Также загрузочное отверстие может быть смещенным относительно оси шнека. При этом его длина составляет около 1,5 от диаметра материального цилиндра. Ширина – около 0,7 диаметра.

Функции материального цилиндра

В материальном цилиндре может располагаться вентиляционное отверстие, сквозь которое происходит удаление (отвод) из пластмасс летучих веществ. Сам процесс, при котором происходит удаление веществ, называется вентилированием, либо дегазацией. В качестве примера можно назвать процесс удаления из гироскопической пластмассы влаги. Отметим, что в экструдерах, обладающих отверстиями для отвода летучих веществ, применяются так называемые «двухступенчатые шнеки» — шнеки, имеющие специальную геометрию, которая препятствует просачиванию пластмассы сквозь вентиляционные отверстия.

Гладкова Наталья