Червячные экструдеры

Первая разновидность формования применяется для изготовления изделий емкостью до 4 л. Она отличается тем, что червячный экструдер непрерывно экструдирует через одну или несколько фильер полые заготовки. Процесс второго типа может быть реализован в трех различных вариантах червяк с осевым перемещением, плунжерный аккумулятор, головка-аккумулятор. Последний обычно применяют для изготовления наиболее крупных изделий. [c.25]

Грануляция осуществляется в агрегате, состоящем из червячного экструдера 15 с формующей решеткой, охлаждающей ванны 16 и ножевого гранулятора 17. [c.23]

Сердцем червячного экструдера является червяк — архимедов БИНТ, вращающийся внутри обогреваемого корпуса. Исходный полимер в виде сыпучего твердого вещества (гранулы, порошок и т. п.) под действием силы тяжести поступает в канал червяка из бункера. Твердые частицы движутся по каналу вперед, при этом они плавятся и перемешиваются. Затем однородный полимерный расплав продавливается через формующую матрицу, установленную в головке экструдера. Вращение червяка осуществляет электродвигатель, соединенный с червяком через шестеренчатый редуктор. Корпус экструдера имеет систему электрического или циркуляционного жидкостного обогрева. Определение и регулирование температуры осуществляется посредством термопар, установленных в металлической стенке корпуса. Однако отдельные участки его приходится охлаждать, чтобы удалить излишнее тепло, выделяющееся вследствие вязкого трения. [c.15]

При компрессионном формовании полость формы заполняется определенным количеством полимера, который не впрыскивается в закрытую форму, а приобретает конфигурацию полости формы под действием усилий, возникающих при смыкании половин формы (рис. 1.8). Сжимающее усилие, создаваемое гидравлическим прессом, прижимает порцию полимера к стенкам формы и заставляет полимер растекаться по форме, заполняя ее полость. Этот способ формования широко применяется для переработки термореактивных полимеров, хотя в принципе им можно пользоваться и для формования термопластичных полимеров. Тепло передается к полимеру от горячих стенок формы, вызывая протекание химических процессов полимеризации и поперечного сшивания. Загружать формы можно предварительно приготовленными навесками или таблетками из формуемого полимера или заготовками пластицированного полимера, выдавленными из червячного экструдера. [c.23]

Двухчервячные экструдеры имеют различное устройство червяки могут вращаться в одном или в противоположных направлениях, они могут не находиться в зацеплении или быть частично или полностью зацепленными, а также иметь другие геометрические различия. Систематизированная классификация конструкций двух-червячных экструдеров, которая необходима для лучшего понимания принципа работы, была недавно предложена Германом с сотр. [34], который отметил, что только полностью зацепляющиеся червяки с противоположным направлением вращения (рис. 10.32, г, 10.38) могут применяться для нагнетания (см. Задачу 10.13). Теоретический анализ этой последней конструкции и является предметом данного раздела. [c.355]

Методы создания давления. Классифицируйте методы создания давления, применяемые в следующих системах человеческое сердце, центробежные насосы, шестеренчатые насосы, агрегаты для формования методом раздува, вулканы, червячные экструдеры, плунжерные экструдеры, прессы, литьевые машины, экструдеры Вайссенберга (нормального напряжения). [c.362]

В процессах переработки полимеров обычно приходится продавливать сыпучий материал через трубы или каналы разного типа. В литьевой машине плунжерного типа сыпучий материал проталкивается вперед движущимся плунжером. Материал движется в канале, который по достижении торпеды переходит в кольцевой зазор. В червячном экструдере материал протягивается вперед в спиральном канале, образующемся между червяком и корпусом. Таким образом, основными методами транспортировки и уплотнения, которые используются в процессах переработки полимеров, являются транспортировка и уплотнение за счет внешнего механического принудительного перемещения поршня и вынужденное движение и уплотнение вследствие перемещения граничной стенки в направлении потока. В первом случае трение между материалом и неподвижными стенками уменьшает транспортирующую способность, тогда как во втором — трение между твердым материалом и подвижными стенками становится источником движущей силы для транспортировки материала. Следует отметить, что эти два механизма транспор- [c.239]

Эффективное удаление высоковязкого расплава возможно либо за счет вынужденного течения (вызываемого трением), при котором нагретая поверхность движется в направлении, параллельном поверхности контакта, либо за счет течения под давлением, при котором нагретая поверхность движется в направлении, перпендикулярном поверхности контакта, по направлению к твердому материалу, выдавливая полученный расплав. Процессы плавления, осуществляемые в червячном экструдере и литьевой машине, служат характерными примерами этих методов плавления. Можно определить эту группу методов плавления как плавление за счет теплопроводности с принудительным удалением расплава. [c.254]

Это выражение приближенное, так как с целью упрощения ис" пользовался линейный температурный профиль, а не профиль, определяемый из уравнения (9.8-43). Уравнения, описанные выше, были применены для математического описания процесса плавления в червячном экструдере [29, 30], как показано в гл. 12. [c.291]

Другой метод реализации описанного способа плавления осуществлен в одночервячных экструдерах и других машинах подобной конфигурации, в которых деформация материала является следствием напряжений сдвига, вызванных движением стенок. В частности, в червячных экструдерах, которые спроектированы и работают таким образом, что в зонах питания червяка (см. разд. 12.1) развиваются очень высокие давления, наблюдаются более высокие скорости плавления, чем те, которые предсказываются моделями плавления, основанными на анализе плавления по механизму теплопроводности с принудительным удалением расплава за счет движения стенок. [c.298]

Кроме того, червячная конструкция имеет еще целый ряд допол -нительных преимуществ неподвижный корпус можно при необходимости нагревать или охлаждать червяк может быть полым, что позволяет осуществлять его подогрев или охлаждение подвод механической энергии достигается путем вращения вала червяка через редуктор от электродвигателя винтовой канал создает составляющую скорости, перпендикулярно гребню, что приводит к вращению потока и обеспечивает хорошее перемешивание расплава результирующий профиль скоростей позволяет получить узкий интервал распределения времен пребывания отдельных частиц в кана-ле,что делает червячный экструдер [c.320]

Итак, рассмотрена модель червячного экструдера, созданная на основе анализа течения между параллельными пластинами. Теперь видно, что для того чтобы иметь возможность проанализировать червячный экструдер, в качестве первого приближения полезно использовать модель в виде параллельных пластин или прямоуголь- [c.328]

Наконец, как отмечалось ранее, червячные экструдеры имеют участки червяка с коническим сердечником различные профили давления, которые могут быть получены с помош,ью геометрии непараллельных пластин, объясняют наблюдаемые экспериментально осевые профили давления на таких участках. Соотношение между расходом и падением давления для участка червяка с коническим сердечником можно получить из уравнения (10.4-6), принимая = = 1. После нескольких преобразований получим [c.332]

Принцип действия шестеренчатого насоса очень прост. Обратимся к рис. 10.32, в. Подаваемая жидкость забирается в полости, возникающие между расходящимися смежными зубьями шестерни. При вращении шестерни жидкость транспортируется из зоны входа в зону выхода. В это время жидкость заперта между смежными зубьями и корпусом, при этом происходит небольшая утечка жидкости через зазоры. Относительное движение шестерни и корпуса вызывает циркуляционное течение, подобное циркуляционному потоку, возникающему в нормальном сечении канала червячного экструдера, рассмотренного в разд. 10.3. Вход и выход насоса отделены друг от друга сцепленными зубьями шестерен. Входящие в зацепление зубья выдавливают расплав из впадины между зубьями. Колебания давления на выходе и величины объемного расхода возникают каждый раз, когда следующая пара зубьев достигает зоны выхода Зубья шестерен обычно имеют эвольвентный профиль (рис. 10.36). В прямозубых шестернях жидкость может быть заперта между зацепляющимися зубьями, что приводит к возникновению утечек, чрезмерному шуму и износу. Для масел с малой вязкостью эта проблема в некоторой степени решается применением разгрузочных канавок переменной конфигурации. Так как это не дает результата для высоковязких расплавов, то используют шестерни с шеврон- [c.353]

Зацепление двух червяков. Червячные экструдеры с двумя червяками, находящимися в зацеплении, являются насосами для нагнетания расплава, это достигается тем, что гребни одного червяка входят в канал другого, деля непрерывный канал на отдельные сегменты. Используя рис. 10.47, объясните, почему возможно применение таких двухчервячных экструдеров с противоположно вращающимися червяками, а не с вращающимися в одну сторону. [c.365]

Червячные экструдеры для перекачивания воды. Известно, что червячный винт был впервые использован Архимедом для перекачивания воды. Является ли червячный экструдер эффективным водяным насосом Приведите и обоснуйте свои аргументы. [c.364]

Для хорошей работы зоны питания давление должно возрастать вдоль этой зоны. Максимально возможная теоретическая производительность зоны питания может быть получена при = Р1. Анализ уравнений, описывающих зону питания, показывает, что существуют оптимальные угол подъема винтового канала червяка и глубина канала, при которых достигается или максимальная производительность зоны питания, или максимальное давление. Ранее мы отмечали, что Рх мало, следовательно, для создания высокого Р отношение Р2/Р1 должно быть очень велико. Увеличивая Р1 за счет принудительной подачи (т. е. установив питающий червяк в загрузочном бункере), пропорционально увеличиваем Р - Из уравнения (12.2-8) видно, что продольное распределение давлений в зоне питания червячных экструдеров имеет экспоненциальный характер так же, как и в мелких прямоугольных каналах (см. разд. 8.13). Если поддерживаются изотермические условия и коэффициенты трения остаются постоянными, то транспортировка твердого материала улучшается при увеличении отношения Д//, и скорости вращения червяка (Ф уменьшается для данного О). Однако точное измерение коэффициентов трения экспериментально затруднено (см. разд. 4.3). [c.438]

Червячный экструдер с рециклом. Червяк с постоянной глубиной канала, показанный на рис. 10.45, имеет полый вырез, соединенный с каналом так, что часть расплава может рециркулировать. [c.364]

Использование концепции элементарных стадий полезно не только для исследования и лучшего понимания процессов, происходящих в существующих машинах, но также и при разработке новых машин. В качестве примера можно привести логический переход от модели параллельных пластин к червячному экструдеру (см. гл. 10). В данной главе это исследование продолжено, а также изложены принципы, использованные для создания новой машины — многодискового экструдера. [c.418]

Процесс пластикации в червячном экструдере [c.433]

Пример 12.2. Транспортировка гранулята в червячных экструдерах [c.438]

Пример 12.3. Плавление в червячных экструдерах [c.449]

В описанной конструкции длина канала ограничена периметром дисков. Здесь мы не можем изгибать канал и неограниченно увеличивать его длину, как в червячном экструдере. Однако можно использовать пакет последовательно соединенных дисков для наращивания давления. Блок параллельно расположенных камер обеспечивает большую гибкость процесса и увеличивает производительность. [c.457]

Ер — коэффициент формы для потока под давлением в червячных экструдерах (10.3-27) [c.624]

Цилиндр и головка червячного экструдера нагреваются при помощи электрон.агревателей. Ниже приведены температуры нагрева по зонам (в °С) [c.23]

Однако плунжерная экструзия представляла собой периодический процесс. Колоссальная потребность в непрерывной экструзии, в особенности в производстве кабелей и изолированных проводов, привела к наиболее важному достижению в области переработки — созданию червячного экструдера. Существуют косвенные указания на то, что изобретателем первого червячного экструдера был А. Г. Вольф, который создал его в США в 1860 г. [15]. Фирма Феникс Гуммиверке опубликовала чертеж червяка в 1873 г. [16]. [c.13]

В. Кайл и Д. Приор в США заявили, что такая машина была ими создана в 1876 г. [13]. Однако датой рождения экструдера, который играет такую существенную роль в современной технологии переработки полимеров, принято считать 1879 г., когда М. Грей запатентовал свою конструкцию в Англии [17]. Этот патент представляет собой первое ясное описание машины такого типа. Экструдер Грея имел также пару обогреваемых валков. Независимо от Грея червячный экструдер был изобретен Ф. Шоу и Д. Ройлом в США в 1880 г. [c.13]

Первый, кто рассматривал эту задачу в приложении к изучению механизма плавления полимерной пробки в червячном экструдере, был Тадмор с сотр. [28—30]. Позднее Вермеулен [31] и Сандстром [32, 37 ] исследовали этот вопрос экспериментально и теоретически, Маунт [33] экспериментально определил скорость плавления, а Пирсон [34] дал теоретический анализ этой проблемы. Воспользуемся анализом Пирсона. [c.282]

Шестеренчатые насосы (см. рис. 10.32, в) широко применяют для перекачивания различных жидкостей. Использование течения, вызванного уменьшением объема нагнетательной камеры, позволяет точно дозировать расход шестеренчатых насосов при сохранении высокого давления на выходе — сочетание, необходимое при перекачивании низковязких масел. Гидравлические системы многих машин для литья под давлением включают в себя шестеренчатые насосы, хотя имеется тенденция замены их лопастными насосами. Шестеренчатые насосы также нашли свое применение при перекачивании и нагнетании полимерных расплавов, в частности низковязких. Поэтому их часто используют как бустерные насосы в сочетании с пластицирующим червячным экструдером для низковязких полимеров (например, полиамида) как для поддержания давления, так и для точного регулирования расхода (например, при изготовлении прядильного волокна). Шестеренчатые насосы как устройства с высокой производительностью применяются при грануляции полиолефинов, поступающих непосредственно из реактора. Комбинация из трех последовательно соединенных шестеренчатых насосов при питании их твердыми гранулами была предложена Паскуэтти [31] для плавления и перекачивания расплава. [c.353]

Конструирование экструдера для грануляции. Сконструируйте червячный экструдер для гранулирования ПЭНП производительностью 4536 кг/ч. Давление в головной части, необходимое для прокачивания рясплава через гранулирующие пластины, составляет 8,617 МПа. Материал подается из реактора при температуре 260 С. Примите ньютоновскую вязкость 13,78 Па-с и плотность 768,883 кг/м . Входное отверстие должно быть достаточно большим для гравитационной загрузки глубина канала в зоне загрузки должна быть не менее 50,8 мм. Влияние зазора между гребнем и корпусом не учитывайте, процесс считайте изотермическим. Ответ должен быть представлен в виде данных о размерах червяка и рекомендации по скорости его вращения. [c.364]

Этот метод пригоден также для анализа пластицирующего экструдера. Результаты таких расчетов приведены на рис. 11.28. При больших скоростях вращения червяка происходит быстрое плавление полимера, и распределение деформаций оказывается подобным тому, какое наблюдается в экструзионном насосе. Увеличение скорости вращения червяка при постоянном объемном расходе приводит к увеличению противодавления. При этом происходит заметный сдвиг функции распределения деформаций в область более высоких значений деформации. И снова мы видим, что распределение деформаций в червячном экструдере довольно узкое. Следовательно, среднее значение деформации у [46] может служить критерием смесительного воздействия. Средняя деформация пропорциональна величинам ПН, QpIQd и 6. Рис. 11.29 иллюстрирует зависимость Y от угла винтовой нарезки червяка при различных значениях Qp/Qd- Пропорциональность средней деформации величине 1/Н установлена экспериментально, как было показано нами ранее при рассмотрении ФРД для случая течения между параллельными пластинами. Точно так же экспериментально было установлено, что средняя деформация возрастает при увеличении противодавления. Аналогичным образом установлены предельные значения угла нарезки червяка, [c.413]

Червячные экструдеры, питание которых осуществляется расплавом полимеров, широко используются в промышленности переработки пластмасс, например при компаундировании и грануляции ПЭНП и ПС. В этих экструдерах происходит многократное повторение элементарных процессов сжатия и смешения с последующим формованием при продавливании через головку. Процесс пластици-рующей экструзии будет рассмотрен в разд. 12.2. [c.418]

Рнс. 12.7, Схема пластицирующего червячного экструдера (в зоне загрузочного бункера цилиндр охлаждается). Пояснеппе в тексте. [c.428]

В результате экспериментов установлено, что на большей части червяка экструдера сосуш,ествуют твердая и жидкая фазы, однако разделение их приводит к образованию слоя расплава у толкающего гребня червяка и твердой полимерной пробки у тянущего гребня. Ширина слоя расплава постепенно увеличивается в направлении вдоль винтового канала, в то время как ширина твердой пробки умень -шается. Твердая пробка, имеющая форму непрерывной винтовой ленты изменяющейся ширины и высоты, медленно движется по каналу (аналогично гайке по червяку), скользя по направлению к выходу и постепенно расплавляясь. Все поперечное сечение канала червяка от точки начала плавления до загрузочной воронки заполнено нерасплавленным полимером, который по мере приближения к загрузочному отверстию становится все более рыхлым. Уплотнение твердого полимера позволяет получать экструдат, не содержащий воздушных включений пустоты между частицами (гранулами) твердого полимера обеспечивают беспрепятственный проход воздушных пузырьков из глубины экструдера к загрузочной воронке. Причем частицы твердого полимера движутся по каналу червяка к головке, а воздушные пузырьки остаются неподвижными. Хотя описанное выше поведение расплава в экструдерах является достаточно общим как для аморфных, так и для кристаллических полимеров, малых и больших экструдеров и разнообразных условий работы, оказалось, что при переработке некоторых композиционных материалов на основе ПВХ слой расплава скапливается у передней стенки канала червяка [12]. Кроме того, в больших экструдерах отсутствует отдельный слой расплава на боковой поверхности канала червяка, чаще наблюдается увеличение толщины слоя расплава на поверхности цилиндра [131. Как отмечалось в разд. 9.10, диссипативное плавление — смешение возможно в червячных экструдерах в условиях, которые приводят к возникновению высокого давления в зоне питания. В данном разделе будет рассмотрен процесс плавления, протекающий по обычному механизму. Отметим, что на большей части длины экструдера [c.429]

Транспортировка материала в червячных экструдерах осуществляется за счет сил трения (см. разд. 8.13). Для описания транспортировки твердых частиц в мелких каналах можно использовать уравнение (8.13-7). Однако канал на участке зоны питания червячных экструдеров обычно имеет большую глубину, и его кривизной нельзя пренебрегать. Используя методы, разработанные Дарнеллом и Молом [15], и произведя те же самые упрощения, что и в разд. 8.13, получим описание процесса транспортировки твердого материала в глубоких каналах червяка. [c.434]

Механизм плавления в червячных экструдерах впервые был сформулирован Тадмором [22], исходя из описанных ранее визуальных наблюдений. Модель основана на использовании допущения о том, что расплав является ньютоновской жидкостью, а глубина канала мала. Предполагается также, что поперечные сечения винтового канала и твердой пробки имеют прямоугольную форму (см. рис. 12.8). Обозначим ширину твердого слоя X. Одной из основных моделей является расчет профиля твердого слоя X (г). Результаты такого расчета легко проверить экспериментально. Произведение [c.441]

Отметим, что г/ = О — центральная точка между пластинами.) Очевидно, что скорость сдвига не зависит от скорости пластин, если обе пластины движутся с одинаковой скоростью, и скорость сдвига возрастает с увеличением скорости пластины, если одна пластина движется относительно другой. В первом случае, когда АР = О, т. е. при условии существования только вынужденного течения (пробковое течение), скорость сдвига и, следовательно, диссипативные тепловыделения равны нулю, тогда как в последнем случае даже при наличии чисто вынужденного течения механическая энергия непрерывно переходит в тепло с интенсивностью .1 (Уа1Н) . Практическим следствием этих различий является то, что машины, работающие по принципу относительного движения поверхностей (червячные экструдеры), имеют верхние границы скорости, что обусловлено чувствительностью полимера к тепловой и сдвиговой деструкции. Действительно, при конструировании экструдеров это ограничение заставляет увеличивать длину винтового канала для получения нужного давления экструзии. Поэтому машина, работа которой основана на принципе движения двух поверхностей с равными скоростями, более эффгктивна с точки зрения генерирования давления, чем машина с одной движущейся поверхностью (при равных Уо и д ), и производительность ее может быть значительно увеличена в связи с отсутствием верхчего теоретического предела для значения [c.454]

Транспортировка гранул полиамида в червячном экструдере. Рассмотрим червяк диаметром 5,057 см с шагом винтосого канала 5,08 см, диаметром сердечника 3,493 см и шириной гребня червяка 0,5 см насыпная плотность 0,475 г/см , коэффициент трения 0,25. [c.459]

Профиль пробки в червячных экструдерах. Определите профиль пробки и продолжительность плавления ПЭНП, перерабатываемого в экструдере с одно-заходным червяком диаметром 6,35 см (шаг диаметральный), имеющим следующие характеристики, при следующих условиях зона питания состоит из 3,5 витка глубиной 1,27 зона сжатия с постоянной величиной конусности и сердечника состоит из 12 витков зона дозирования состоит из 12 витков глубиной 0,318 см ширина гребня витка 0,635 см зазор между гребнем витка и поверхностью цилиндра незначителен. Параметры процесса частота вращения червяка 82 об/мин, температура цилиндра 150 °С, производительность 54,4 кг/ч. Используйте показатели физических свойств полимера из Примера 12.3 и предположите, что плавление начинается за один виток до конца зоны питания. Отвепг. В конце зоны питания XlW = 0,905, в конце зоны сжатия XlW = 0,023.) [c.459]

Теоретический анализ литья под давлением включает все элементы анализа установившейся непрерывной пластицируюш,ей экструзии, а кроме того, осложняется анализом неустойчивого течения, обусловленного периодическим враш,ением червяка, на которое накладывается его осевое перемеш,ение. Для управления процессом литья под давлением важной является зона плавления в цилиндре пластикатора. Экспериментально показано, что механизм плавления полимера в цилиндре литьевой машины подобен пластикации в червячном экструдере [1 ]. На этом основана математическая модель процесса плавления в пластикаторе литьевой машины [2]. Расплав полимера скапливается в полости, образующейся в цилиндре перед червяком. Гомогенность расплава, полученного на этой стадии, влияет как на процесс заполнения формы, так и на качество изделий. В настоящем разделе рассматривается только процесс заполнения формы. Предполагается, что качество смешения и температура расплава остаются постоянными на протяжении всего цикла литья и не изменяются от цикла к циклу. [c.518]

При производстве высокоармнроваиных (высокая прочность при ударе) материалов получаются неудовлетворительные результаты, если используются валки с разной частотой вращения, поскольку при этом происходит измельчение материала и разрыв волокнистого армирующего компонента (стеклянного волокна, кордной пряжи и измельченных хлопковых волокон). В этом случае хорошие результаты дает применение мешалок с сигмоидальными лопастями и пропитка раствором фенольной смолы с последующей сушкой. С помощью червячных экструдеров можно приготовить смеси с удовлетворительными прочностными характеристиками. При введении соответствующих добавок можно получать пресс-композиции в таблетированной форме. [c.155]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология