Механическое оборудование для производства строительных материалов и изделий

ЭКСТРУЗИОННАЯ МАШИНА

Экструзионная машина (фиг. 305) состоит из станины /, на которой смон­тированы приводное устройство, корпус со шнеком и оформляющей голов­кой, аппаратура.

Приводное устройство состоит из электродвигателей 2, 3 постоянного тока, от которых через редуктор 4 приводится во вращенне шнек 5. Осевые усилия, возникающие при работе шнека, воспринимаются упорным шарико­подшипником 6. Число оборотов шнека регулируется в пределах от 15 до 85 в минуту (для машины рассматриваемой конструкции модели ШПТМ-85).

Шнек установлен в цилиндрическом корпусе 7, который обогревается при посредстве электронагревательных элементов 8 Процесс экструзии во многом зависит от температуры в различных зонах и температуры шнека. В связи с этим предусмотрен тепловой автоматический контроль и регули­рование температуры по зонам. Аппаратура для теплового контроля и регу­лирования смонтирована в шкафу 9 тепловой автоматики.

Охлаждение шнека осуществляется водой, подаваемой через ниппель 10 по трубе 11 в пространстве между трубой и внутренней полостью шнека. Отвод воды производится через патрубок 12.

Рабочий процесс. Из бункера 13, снабженного ворошителем 14, материал поступает в приемную часть корпуса 7 и здесь захватывается шнеком 5, который транспортирует массу вперед При прохождении вдоль корпуса материал нагревается, перемешивается, расплавляется и, наконец, протал­кивается при определенном давлении через оформляющую головку 15, из которой непрерывно выходит изделие требуемого профиля. Для обогрева головки установлены электронагревательные элементы 16.

Шнек является основной частью машины, от которой зависят размеры и вид изделия и производительность. Шнек характеризуется величиной диаметра, отношением длины к диаметру, шагом нарезки, глубиной нарезки, углом подъема винтовой линии. Диаметры шнеков машин существующих типов колеблются в пределах от 9 до 400 мм.

Отношение длины шпека L к его диаметру D принимается обычно в пре­делах от 10 до 20.

В зависимости от экструдируемого материала и, частично, от вида изго­товляемых изделии применяются одпозаходные или миогозаходные шнеки, с постоянным или переменным шагом, с постоянной или переменной глуби­ной нарезки. Для переработки полистирола обычно применяется однозаход - ный шнек с постоянным шагом и постоянной глубиной нарезки. Отношение L

к D равно 15—16. Степень сжатия материала, обеспечиваемая шнеком, колеб­лется от 4 до 6. Угол подъема винтовой линии принимается в пределах от 16 до 25°. Шаг нарезки принимается равным 1—1,2D, а ширина гребня — 0,08— О,D. Число оборотов шнека обычно регулируется в широких пределах при посредстве гидравлических или механических вариаторов или, как в рас­сматриваемой конструкции, посредством электродвигателя постоянного тока.

Оформляющая головка. На фиг. 306 показана оформляющая головка для производства труб. Головка состоит из корпуса /, в приемной чагти которого устанавливается стакан 2 с вмонтированной в него втулкой 3. Входное

отверстие втулки перекрыто сеткой 4, вслед за которой установлена решетка 5. Назначение сетки и решетки—обеспечение окончательной гомогенизации и пластикации материала.

Из зоны втулки материал поступает во внутреннюю, полость корпуса, обтекает кернодержатель (дорнодержатель) 6, к которому крепятся керны (дорны) 7. Экструзируемая масса, поступая в зазор между наружной поверх­ностью кернов и внутренней поверхностью матрицы 8, приобретает форму трубы, которая затем поступает в калибрующую трубу 9, предназначен­ную для калибрования изделия по диаметру и частичного охлаждения изделия.

Калибрование трубы производится при помощи воздуха, подаваемого под давлением 0,15—0,25 кг/см2 через ниппель 10 и систему каналов во внут­реннюю полость трубы, внешний конец которой закрывается пробкой. Заготовка раздувается и прижимается к внутренним стенкам калибрующей трубы 9, которая охлаждается водой из ф рсунок.

Для предупреждения возможного прилипания термопласта к металлу калибрующей трубы в зазор между внешней поверхностью формуемой трубы, выходящей из головки, и внутренней поверхностью калибрующей трубы через регулируемый ниппель 11 подается воздух под давлением 0,05 — 0,1 кг! см1. Этот воздух обеспечивает также охлаждение внешних слоев формуемой трубы.

Для равномерного вытягивания трубы применяют роликовый или гусе­ничный механизм. Последний по принципу действия аналогичен механизму для горизонтального вытягивания стеклянных труб, рассмотренному в главе III раздела V. Скорость отвода трубы регулируется в пределах от 0,25 до 6 м/мин.

Для отрезки трубы применяются ножи гильотинного типа.

Выполняя выходное отверстие оформляющей головки в виде широ­кой щели, можно получить листы ТОЛЩИНОЙ 0,5—6 мм и шириной до 1,5 м.

Как отмечено выше, диаметры шнеков экструзионных машин колеблются от 9 до 400 мм, при этом производительность соответственно равняется 1,5— 3000 кг/нас.

Для определения расчетной производительности экструзионных машин Р. М. Кругликов, С. М. Рипс предлагают следующие формулы [10]:

V --- jggglU ~-*> sin5.:-£°-s (Ф + ФїІ ■nPh* s'f ФДР. см3! мин, (654)

Р cos фі V2iL v ’

где Vp — расчетная производительность в см3/мин;

D — диаметр шнека в см;

h — глубина нарезки в см;

п — число оборотов шнека в минуту;

- , ь

k — константа шнека; k = —;

Н

b — ширина гребня винта в см;

tH — нормальный шаг винтовой линии в см; tH = яD sin <р;

Ф — угол подъема винтовой линии в град.; cpt — угол трения между материалом и шнеком;

АР — давление материала в конце шнека в кг/см2; fJ. — вязкость расплава в кг-сек/см2;

L — длина гомогенизирующей части шнека (где материал находится в пластическом состоянии) в см.

В формуле (654) первый член правой части определяет производитель­ность одношнековой экструзионной мгшины без учета обратного потока материала. Второй член этой части уравнения выражает величину обрат­ного потока материала.

Производительность экструдера может быть также определена по упро­щенной формуле

v = 4(655>

где АР — падение давления расплава по длине головки;

R — константа сопротивления головки; fi — вязкость расплава.

Константа сопротивления головки равняется для круглой головки

К = — (^г-—, (656)

где L — длина оформляющей части головки; d — диаметр канала круглой головки;

В — ширина щели;

/ — длина окружности кольцевого отверстия;

зазор щели кольцевого отверстия.