Теория и практика экструзии полимеров

РАСЧЕТ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ЗОНЫ ЗАГРУЗКИ

Основное предположение при анализе работы зоны загрузки заключается в том, что твердые частицы полимера, уплотняясь, образуют эластичную пробку, в которой отсутствуют деформации сдвига. На пробку действуют силы трения, которые возникают между поверхностями пробки, цилиндра и шнека |4, 18—20]. Ав­торы указанных работ рекомендуют различные формулы для рас­чета производительности зоны загрузки (питания) одношнсковых экструдеров.

Формула В. А. Силина (19] для случая неравенства коэффици­ентов трения полимера о поверхности шнека (fs) и цилиндра (/".):

п(D2 - d2 V/ - е)60;У pV

G = —------ -—---------- х

810

mi шнека вдоль его оси; р — насыпная масса; ц/ — коэффициент заполнения вин - кнюго канала в зоне зафузки; ар — угол подъема винтовой линии по наружному ииметру шнека; urf - угол подъема винтовой линии по диаметру сердечника шнс - ► л. (90 — р) — угол направления движения пробки материала относительно плос­кости, перпендикулярной к оси шнека и цилиндра (см. рис. 2.17); к = f-Jf, - отно­шение коэффициентов трения полимера о поверхности иилинлра и шнека.

Формула В. А. Силина для случая равенства коэффициентов I рения//и/|19|: . .

! я(г> -</ )(/-е)60Л, рч/

С/ ~ ч х

8 -10

cosa^cosfa/, +(90-р)]]_^ cosctj - cosfa,, +(90-P)’J

(l+^)cos(90-p)

Формула В. С. Рахманова для расчета объемной производи - к-ль мости 0зоны загрузки одношнскового экструдера 118):

TOC o "1-5" h z Q = 2,303lg - nc^- + i(cos2 а0 - cos2 N -

2 sincifl 2' >

sina^ л2 D*tg 3a pig (90 - p)

(2.5)

^ ^cos(arf + an )sin(arf - a„)+i(arf - a„) Sintt^Sinctj A)

Формула Д. М. Мак-Келви дш расчета объемной производи - 1СЛЫЮСТИ 0 зоны загрузки одношнекового экструдера |4):

I ie W \ h — ширина и высота винтового канала (см. рис. 2.13).

Формула К. Шнейдера |20| для расчета объемной производи - юльности Q зоны загрузки одношнскового экструдера:

Q. tDHD-kplN ,ea, MZ^

t tga/) + tg(90-p)

Формула Г. Шенкеля |1| для аналогичных целей:

C? = n2Z3/»2(^-/i)Arsina/,cosa/;[l-tgaoctg(90-p)]. (2.8)

89

В. Дарнелл и Е. Мол получили следующее выражение для расче­та объемной производительности рассматриваемой зоны |211:

Несмотря на большое число формул, предложенных различ-

чета производительности зоны загрузки одношнековых экст­рудеров, тщательные экспери­ментальные исследования это-

го вопроса не проведены. В связи с этим нельзя быть уверен­ным в том, что выводы этих формул вполне корректны.

Достоверность некоторых из приведенных формул проверена авторами работы |7| на экспериментальном одношнековом экст­рудере с прозрачным цилиндром (см. рис. 2.15).

Результаты экспериментов с гранулированным ударопрочным полистиролом при свободном выходе (без дросселирования) из зоны загрузки приведены на рис. 2.24. Наилучшее совпадение с эк­спериментальными данными (график 5) дает формула В. А. Силина (график 3), наихудшее — формула В. С. Рахманова (график 4). Рас­четы по формулам Г. Шенкеля (график 2) и Дарнелла—Мола (гра­фик /) даюг результаты, завышенные по сравнению с эксперимен­тальными данными (график 5).

П. К. Кленк (22) на основе анализа работы зоны загрузки с ци­линдрами различной конструкции получил следующие уравнения для расчета ее объемной производительности:

I) для гладкого конического цилиндра:

<?= n(D-h)h—+т//) +

глс 5 — радиальный зазор между цилиндром и наружным диаметром шнека (см. рис. 2.13); остальные обозначения — смотри пояснения к формулам (2.3)—(2.9);

выражение (2.10) применимо только для коротких цилиндричес­ких втулок с малой конусностью;

2) для цилиндра с прямоугольными пазами 122):

SID tgaptg(90-P)

' 2 tgctfl + tg(90-p)’ <2 I1>

где /, В, H — соответственно число, ширина и глубина пазов во внутренней повер­хности материального цилиндра в зоне загрузки;

3) для цилиндра с прямоугольными коническими пазами:

0 = л(Я-/,)/,^-£ + я( D+lje + ZOT >v|lgад. (2.12)