4.3.6. Продуктивність екструзійної установки

Екструзія - безперервний процес, що складається з ряду послідовних операцій. Кожна операція, як відомо з теорії безперервних процесів, може стати вузьким місцем, яке може в цілому визначати продуктивність всієї установки. Тому при розробці процесу екструзії необхідно, базуючись на закономірностях процесу на кожній ділянці, вибирати такі параметри процесу, які були б оптимальними для всіх ділянок при рівній продуктивності.

Оскільки щодо потужності установки за основу береться потужність екструдера, то користуються наступною емпіричною формулою:

де Q-потужність, кг/год;

a-коефіцієнт заповнення шнека матеріалом;

N-число оборотів черв'яка, об/хв;

V-об'єм одного витка нарізки шнека в зоні завантаження;

γ- насипна вага завантажуваного матеріалу.

Продуктивність одного і того ж екструдера для різних матеріалів неоднакова. Якщо прийняти за одиницю продуктивність під час переробки П-ПВХ, то інших матеріалів можна встановити такі відносні величини продуктивності:

ПЕВД	ПЕНД	Вініпласт	ПС	ПП	ПА
0.8	0.6	0.5	0.45	0.4	0.35

На практиці прагнуть підвищення продуктивності, яка може бути досягнута різними способами:

- Збільшенням швидкості обертання черв'яка;

- Збільшенням глибини каналу нарізки;

- Збільшенням кута нахилу нарізки;

- Зменшенням радіального зазору між циліндром і черв'яком.

Продуктивність змінюється в залежності від конкретних умов роботи машини, виду матеріалів, діаметра черв'яка та конструкції екструзійної головки.

Якщо зобразити залежностіпродуктивності екструдера від тиску для різних обертів черв'яка, отримаємо ряд паралельних прямих з негативним кутом нахилу (рис. 4.10). Ці прямі характеристики черв'яка.

Мал. 4.10. Характеристики хробака при різних частотах його обертання:

Збільшення глибини каналу шнека у гомогенізуючій зоні призводить до підвищення прямого потоку. При відкритому циліндрі велика продуктивність при закритому циліндрі, коли має місце високий тиск, підвищується протитік і продуктивність різко зменшується.

Розглянемо, як змінюється продуктивність залежно від тиску та геометрії черв'яка (рис. 4.13).

Мал. 4.13. Залежність продуктивності від

тиску та геометрії черв'яка:

1 - головка, що формує з низьким опором, 2 - головка з високим

опором, 3 - шнек з дрібним нарізуванням, 4 - шнек з глибоким нарізуванням

Встановлено, що при невеликому опорі головки найкращу продуктивність забезпечує шнек з глибоким нарізуванням, при великому опорі головки - шнек з дрібною нарізкою.

Відомо, що зі збільшенням довжини дозуючої зони знижується величина зворотних потоків і каналом шнека, і в зазорі між шнеком і циліндром (рис. 4.14).

Мал. 4.14. Залежність продуктивності від довжини

дозуючої зони черв'яка:

1 - шнек з довгою дозуючою зоною,

2 - шнек із короткою дозуючою зоною

Шляхом відповідного подовження вихідної зони шнека можна компенсувати у межах зменшення продуктивності екструдера, якщо за середньому протитиску, тобто. при використанні формуючого інструменту з середнім опором, замість шнека з глибоким нарізуванням застосовувати шнек з дрібною нарізкою.

Розглянемо, як залежить продуктивністьвід геометрії каналу та довжини зони дозування з урахуванням тиску (рис. 4.15).

Мал. 4.15. Залежність продуктивності від

геометрії каналу та довжини зони дозування:

1 - шнек з глибоким нарізуванням і короткою зоною видавлювання,

2 - шнек з дрібною нарізкою та короткою зоною видавлювання,

3 - шнек з глибокою нарізкою та довгою зоною видавлювання

При високому опорі мундштука або тиску найкращу продуктивність забезпечує шнек з дрібною нарізкою та довгою зоною видавлювання.

Цікавим є залежність продуктивності від температурного режиму (рис. 4.16).

Величина продуктивності практично не змінюється при одночасному зміні температури розплаву в каналі черв'яка і голівці, але встановлено, що при збільшенні температури матеріалу від 190 до 240 ºС тиск екструзії зменшується майже на 35%, тобто. скорочуються енерговитрати на 1/3.

Мал. 4.16. Залежність продуктивності від

Найважливішим призначенням екструзійної машини є розігрів та термічна гомогенізація розплаву. В екструзійних машинах, особливо з великим діаметром та довгим шнеком, матеріал може бути перегрітий. діаметр черв'яка дуже сильно впливає на продуктивність та споживану потужність. Тому більш повну інформацію про процес можна отримати, якщо на характеристичну діаграму завдати, крім ліній температури, лінії гомогенності, межі економічної ефективності застосування екструзійної машини за даної продуктивності (рис. 4.17).

Мал. 4.17. Узагальнена характеристична діаграма:

Т min і Tmax - лінії мінімальних та максимальних температур,

При зміні параметрів екструзії робоча точка може бути зсунута таким чином, що при і новому режимі виходитьнайкращий результат за продуктивністю, якістю та іншими показниками.

Процес екструзії перебуває у постійному динамічному рівновазі: зміна одного параметра процесу тягне у себе зміна інших. Отже, для конкретних виробів при проведенні процесу від персоналу потрібне велике мистецтво, щоб виявити резерви та створити найбільш продуктивний процес за високої якості виробів.

---