Экструдер для чего применяется

Экструзия представляет собой способ получения полуфабрикатов или изделий из полимерных материалов неограниченной длины. Применяется этот процесс также в пищевой и комбикормовой промышленности. Головкой экструдера расплав полимера выдавливается в формующую головку с нужным профилем. Этот способ изготовления, наряду с литьем пластмасс под давлением, на данный момент один из самых популярных. Экструзии подвержены почти все основные типы полимерных материалов: эластомеры, термопласты, реактопласты и прочие. Итак, сам процесс понятен, поэтому стоит рассмотреть экструдер: что это такое, как он работает, а также другие моменты, связанные с ним.

Принцип действия и конструкция

Экструзионная технология существует уже более шестидесяти лет, и за это время появилось много конструкций машин, предназначенных для ее реализации. Принцип действия прибора определяется сутью самого технологического процесса. Итак, если рассматривать экструдер, что это такое, становится понятно после определения того, что данный сложный физико-химический процесс протекает под влиянием механических усилий при условии высокотемпературного воздействия и присутствия влаги. Продукт при переработке нагревается за счет того, что механическая энергия превращается в тепло, выделяемое в процессе борьбы с внутренним трением, а также пластической деформации продукта либо благодаря внешнему нагреву.

В процессе экструзионной обработки имеется несколько сменных параметров, а именно: состав сырья, его влажность и природа. Во время производства может изменяться температура, давление, а также интенсивность и продолжительность воздействия на сырье.

Методы работы

Рассматривая экструдер, что это такое, будем разбираться по порядку. Существует три основных метода работы: холодная формовка, горячая экструзия и теплая обработка. Наиболее распространен в последнее время метод горячей формовки, осуществляемый при высоком давлении и скорости, когда имеется значительный переход механической энергии в тепловую. Чтобы реализовать процесс, можно использовать шнековый экструдер, у которого основным рабочим органом служит шнек специальной конструкции, осуществляющий вращение в цилиндрическом корпусе. Формообразующая матрица находится на выходе.

Схема экструдера предполагает, что в конструкции его рабочей части шнеки и камеры смонтированы для точного выполнения поставленных задач. Имеется загрузочная камера, куда осуществляется ввод сырья и разнородных добавок, закрытые камеры, в которых есть отверстия для измерения давления и температуры, а также добавление жидких веществ и отбор проб. Шнеки можно оснастить дополнительными элементами, благодаря чему перемещение продукта будет осуществляться под дополнительным сопротивлением, а также все будет перемешиваться в процессе.

Экструдер: что это такое и как он устроен?

Рабочую часть механизма с учетом стадий процесса обработки можно разделить условно на три зоны: первая, отвечающая за прием сырья; вторая, отвечающая за пластификацию и сжатие; третья – зона выпрессовывания продукта. Рабочая часть шнековых экструдеров может иметь одну из нескольких разных конструкций:

– одинарные шнеки: цилиндрические с постоянным или переменным шагом, конический, винтовой, конический с шагом, уменьшающимся к выходу;

– сдвоенные шнеки: вращающиеся в одном или разных направлениях;

– сдвоенные шнеки, входящие в зацепление: вращающиеся в одном направлении и самоочищающиеся, вращающиеся в разных направлениях и частично очищающиеся.

Использование

Экструдер зерновых работает за счет того, что в частицах зерна, находящихся в камере закрытого типа, при нагревании происходит нарастание внутреннего давления за счет испарений влаги. Из-за мгновенной разгерметизации камеры происходит расширение паровоздушной смеси, что приводит к увеличению объема зерновых частиц.

В комбикормовой промышленности чаще всего используются одношнековые механизмы с постоянным шагом и цилиндрической формой шнека. Производство экструдеров такой конструкции использует набор шнеков, а между ними в четко определенной последовательности находится несколько подпорных шайб, а шнеки и шайбы на шпильке закрепляются при помощи болта с конусной головкой. Кожух рабочей части изнутри оснащается несколькими продольными каналами, которые гарантируют, что продукт не будет перекручиваться во время перемещения. На выходе кожуха имеется обычная конусная гайка, снабженная отверстием. Регулирование зазора между конусами болта крепления шнеков с выходной гайкой позволяет регулировать температуру продукта. Так устроен экструдер. Что это такое, вам уже понятно, теперь осталось разобраться с иными моментами.

Производство механизмов

Разные модели экструдеров характеризуются различным конструктивным исполнением элементов, включенных в рабочую часть, числом рабочих камер, присутствием дополнительных систем, с помощью которых расширяются технологические возможности приборов, особенностью приводов, питателей и прочих частей. Форма цилиндра признана самой технологичной в плане изготовления, что делает ее себестоимость самой низкой.

Технология сегодня

Итак, можно рассмотреть, как работает экструдер. Что это такое, было описано ранее, а теперь стоит определиться с некоторыми важными моментами. Современные конструкции механизмов реализуют технологию сухой экструзии. Она так названа из-за того, что весь процесс осуществляется при помощи тепла, выделяемого в процессе прохождения продукта сквозь рабочую часть механизма. Имеется возможность использования пара при экструдировании. Для этого у прибора имеется камера предварительной паровой обработки сырья. Использование пара позволяет увеличить производительность и уменьшить износ основных частей и узлов механизма.

Читайте также:  Момент затяжки болтов крепления

Сухая экструзия

Весь процесс занимает не более 30 секунд. Этого времени хватает для измельчения, тепловой обработки, обезвоживания, смешивания, обеззараживания, стабилизации и увеличения объема. Можно сделать экструдер своими руками, работающий по данной технологии. Для этого потребуется приобрести все элементы для будущего механизма, которые в дальнейшем будут соединены в соответствии со схемой прибора. Вам понадобится шнек подходящей конфигурации, электродвигатель, который станет основой механизма, корпус будущего прибора, подающая емкость и емкость на выходе, камера, в которой будет создаваться вакуум.

Альтернативные примеры

Процесс экструзии может использоваться не только при производстве. Существует такой прибор, как ручной сварочный экструдер, который предназначен для соединения полимерных материалов, а именно пленок, между собой посредством нагрева их краев с одновременной стыковкой. Чаще всего такой прибор используется для соединения элементов из термопластов. Эти вещества встречаются сейчас повсеместно. Это тазики, шланги, ведра, бочки, люки, емкости, канализационные решетки, элементы наружной и внутренней отделки помещений. Перечень можно составить достаточно длинный. Такое обилие термопластов привело к тому, что промышленные производители разработали весьма компактные приборы, которые предназначены для работы с этими материалами на местах их использования. Именно для этого был разработан сварочный экструдер. Его использование заметно упростило работы по сварке изделий из синтетических термопластов: поливинилхлорида, полиэтилена и полипропилена.

Существует такое устройство, как экструдер, который предназначен для работы с полимерами. Он имеет различный уровень производительности. Если вам необходимо приобрести станок, в нашем интернет-магазине представлен широкий ассортимент по доступным ценам. Вы получаете гарантию на один год эксплуатации, кроме этого, специалист предварительно проведет инструктаж по работе с таким устройством. Рассмотрим детально принцип работы экструдера полимеров.

Устройство экструдер и принцип работы

Экструдер – это аппарат, необходимый для того, чтобы смешивать полимеры и превращать их в однородную смесь при помощи продавливания. После этого конечное изделие обретает определенную форму. Обычно это происходит для того, чтобы получить:

  • различные виды труб;
  • панели из пластмассы;
  • пленки;
  • кабеля и провода.

Данное устройство может применять в своей работе различные виды полимеров, даже полиэтилен, поливинилхлорид и т.д. Сейчас принцип работы экструдера применяется даже к биопластику. Этот аппарат можно применять для того, чтобы производить технологический процесс. В результате можно получить детали при помощи метода продавливания сплава через специальный инструмент, придающий форму. Во время процедуры на сырье воздействует большое количество факторов:

  • повышенные температуры;
  • нагрузки механического характера.

Принцип работы выдувного экструдера

Экструдеры используются для того, чтобы создавать детали из полимеров, которые обладают сложной формой. Другие способы производства применять в таких случаях не выгодно. Существует специальный агрегат – экструдер выдувной. Его используют для того, чтобы создавать полимерные пленки. Принцип работы такой же, как и в обычном экструдере, только в данном случае формирующий узел создан в виде узкой щели. После выдавливания через нее получается планка однослойная необходимой ширины и плотности. Есть модели, в которых установлены круглые щели большого размера, за счет этого при продавливании получается пленка в виде рукава. При желании можно подобрать мини-устройство, которое создает рукав по ширине не более чем 3 см. Маленькие аппараты можно устанавливать даже в обычных помещениях.

Стоимость изделий, представленных на нашем сайте, гораздо ниже рыночных цен. Мы работаем в данной сфере уже более 10 лет и самостоятельно производим высококачественное оборудование. Соответственно, кроме доступной стоимости, вы получите и уникальную технику, способную справиться с любыми объемами работы.

Получить мелкие и средние фракции и использовать их для производства готовой продукции поможет роторная дробилка. Компания «ПОЛИМЕХ» предлагает многообразие выбора специализированного оборудования по ценам ниже рыночных. Кроме этого мы готовы рассмотреть предложения по изготовлению роторных дробилок по индивидуальным параметрам. Сотрудничество с нами гарантирует приобретение качественного надежного оборудования с высокой производительностью. Особенности роторной дробилки Если вам […]

Компания «ПОЛИМЕХ» предназначена, чтобы дать вторую жизнь пластмассе. Мы имеем возможность продать и изготовить грануляторы разных моделей по ценам, ниже рыночных. Желаете купить гранулятор, соответствующий индивидуальным требованиям и параметрам, предлагаем сотрудничество с нами. Что необходимо знать при заказе гранулятора? Несмотря на простоту эксплуатации гранулятора полимеров, конструкция оборудования требует привлечения труда профессионалов. Линия укомплектована специальными устройствами, […]

Моделей экструдеров, то есть машин, предназначенных для переработки полимеров в расплав, великое множество. Они различаются по характеристикам и виду перерабатываемого сырья. Среди массы вариантов их использования наиболее популярно получение с их помощью полиэтиленовых или полипропиленовых плёнок, из которых производят гибкую упаковку. На полученные материалы можно наносить печать и сваривать пакеты. А также своё применение они нашли в пищевой промышленности для изготовления макаронных изделий.

Читайте также:  Плетение из резинок на маленьком станке

Общая информация

Экструдер — это машина, которая превращает сырьё в виде мелких частиц в расплав определённой формы. В качестве таких частиц могут использоваться гранулы, порошок, разнообразные пасты или лом.

Процесс заключается в прохождении сырья через специальный формующий инструмент (экструзионную головку, фильерную пластину). Форму готового продукта задаёт калибрующее устройство с определённым сечением. Она будет зависеть от вида отверстия в формующем устройстве. Если это щель, на выходе получится листовой материал, если кольцо, то изделие будет иметь форму трубы.

Процесс, происходящий с использованием этого оборудования, называется экструзией. В зависимости от конструкции машины её делят на несколько видов:

  • холодное синее формование, при котором на материал оказывается только механическое воздействие;
  • тёплая экструзия, заключающаяся в механических преобразованиях, которые сопровождаются тепловой обработкой;
  • горячая формовка — скоростной процесс, предполагающий использование высоких температур и давления.

Области применения

Технология изготовления изделий путём применения экструзии нашла своё применение в областях, описываемых далее.

  • Химическая промышленность. Эта область предполагает изготовление полимерных изделий (резиновых, пластмассовых и так далее), а также получение ферритов. При этом химический состав используемого сырья остаётся неизменным, экструдер предназначен в первую очередь для получения необходимой формы конечного изделия. Поэтому настройки такого оборудования относительно просты.
  • Пищевая промышленность. При производстве продуктов питания также может использоваться экструзия. Обычно, она представляет собой более сложный процесс, чем в предыдущем примере. Настройки оборудования предполагают тонкое изменение показателей температуры, скорости, давления, что приводит к изменениям характеристик и свойств первоначального сырья, например, денатурации белка, расщеплению углеводов или желатинизации крахмала.

Классификация оборудования

Свет увидел первый экструдер ещё в XIX веке, а уже к XX было создано множество модификаций этого оборудования. Современные экструдеры имеют несколько классификаций. По типу транспортирующего устройства они делятся на следующие виды:

  • одношнековые;
  • двухшнековые;
  • многошнековые;
  • дисковые;
  • поршневые;
  • комбинированные.

По расположению шнеков:

По частоте вращения:

По направлению вращения:

Принцип работы

Специальный загрузчик помещает сырьё в бункер машины. Эта работа может выполняться также и вручную. При этом гранулы засыпаются в загрузочную воронку. Из бункера они проталкиваются в зону шнека, а оттуда — в цилиндр пластификации. По пути продвижения сырьё перемешивается для однородности будущего расплава, а также находится под воздействием высоких температур и давлением элементов экструдера. На выходе путём плавления получается вязкая прозрачная масса, увеличенная в объёме за счёт растягивания.

Если экструдер дисковый, то в качестве транспортирующего устройства используют два диска, один из которых находится в неподвижном состоянии, а другой непрерывно вращается. Сырьё, попадающее в отверстие статичного диска, перемешивается и гомогенизируется. Оборудование, оснащённое таким устройством, прекрасно подойдёт для изготовления однородных смесей.

Поршневой экструдер характеризуется низкой производительностью, поэтому его применение ограничено в основном изготовлением труб. Принцип работы заключается в выдавливании материала поршнем, что придаёт готовому изделию необходимую форму.

Для всех этих целей бывает недостаточно одного экструдера. Чтобы наладить массовое производство и получить качественный продукт, приходится использовать дополнительные машины или устройства. Все вместе они будут образовывать экструзионную линию.

Таким образом, можно получить не только расплав, но и сразу преобразовать его в готовое изделие, например, упаковочную плёнку, пластиковые трубы или поливинилхлоридный профиль.

Устройство экструдера

Устройство такого оборудования удобнее всего объяснить на примере самого простого из типов этой машины — одношнекового экструдера, также называемого одночервячным или одновинтовым. Он оснащён одним шнеком, и машина имеет одну сварную раму, в которую встроен вертикальный редуктор с упорным подшипником.

Через специальную муфту к редуктору подсоединяется электрический двигатель. Таким образом, он располагается под узлом пластификации. Нагрев происходит с помощью электрического шкафа, который автоматический регулирует температуру. Коррозионная стойкость обеспечивается путём насыщения элементов экструдера парами азота. Благодаря этому они не выходят из строя и являются довольно долговечными.

Кроме перечисленных выше, к раме подсоединены приборы, позволяющие осуществлять контроль над ходом производства. Они управляются пультом оператора. Благодаря компактным размерам получающегося устройства шнек можно вставлять прямо в выходной вал редуктора.

Процесс дегазации

Немаловажным этапом производства является дегазация. Сырьё, перерабатываемое экструдером, не всегда является идеальным, оно содержит примеси, излишнюю влагу и воздух. Чтобы качество материала не снижалось из-за несовершенства гранул, в машине осуществляется процесс дегазации. Он заключается в выпаривании воды, остаточного растворителя и мономеров из сырья под воздействием высоких температур или искусственно созданного вакуума. Осуществляется процесс либо шнеком, если в оборудовании предусмотрен только один винт, либо специальной камерой, если рассматривается многочервячный экструдер.

Читайте также:  Можно ли сваривать оцинкованные трубы

Роль шнека

Шнек имеет несколько функций, в зависимости от которых цилиндр можно условно разделить на несколько важных зон:

  • в зоне питания исходное сырьё уплотняется за счёт попадания в шнековую область, но всё ещё остаётся твёрдым;
  • в зоне пластификации гранулы плавятся, смешиваются и спрессовываются под давлением, чтобы далее продвигаться по винту;
  • в зоне дозирования материал, состоящий из смеси плавящихся гранул с твёрдыми, перемешивается до однородности и поступает к формующему инструменту.

Все процессы происходят при нагреве, температура которого может различаться от зоны к зоне. Качество получаемого материала будет зависеть от условий и полноты прохождения сырьём перечисленных этапов.

Преимущества одношнекового и двухшнекового экструдеров

Главная характеристика машины — количество и вид шнеков. Самым распространённым типом является одношнековый экструдер. Он прост в обслуживании по сравнению с другими видами этой машины. Для его работы необходим только один оператор, поскольку все важные органы управления локализированы в одном месте. Но если машина входит в состав крупной экструзионной линии, может понадобиться подсобный рабочий. Конечное количество операторов и рабочих определяется технологией и целями производства.

Ещё одним немаловажным достоинством одношнекового экструдера является лёгкость транспортировки. Его можно перевезти с одного производства на другое или переустановить в новом месте.

Но иногда такой экструдер не позволяет получить необходимого качества плавления готового продукта, и в производстве применяют двухшнековую машину. Она позволяет лучше транспортировать сырьё, подходит для гигроскопичных гранул. Зачастую оборудование с двумя винтами обладает функцией самоочищения, что также удобно для эксплуатации.

Задачи оператора

Современные машины оснащены всеми датчиками регулировки оптимальных условий для получения качественной плёнки. Однако задача оператора состоит в том, чтобы правильно настроить все параметры и поддерживать их на протяжении всего процесса. Конкретные условия работы зависят от вида производимых материалов, но есть несколько критериев, являющихся наиболее важными. Они и будут описаны далее.

Контроль температуры

Оператор должен контролировать процесс превращения гранул в готовый расплав. Для этого, в частности, осуществляется наблюдение за работой тепловой автоматики. Система должна обеспечивать поддержание необходимой температуры как в каждой из рабочих зон экструдера, так и в его элементах, важнейшими из которых являются головка и фильеры. На каждый участок приходится свой прибор, что позволяет более тонко настроить работу машины и получить наиболее качественный по однородности, форме и другим характеристикам материал. Но для наилучшего результата необходим опыт и ответственность оператора, который сможет отследить показания приборов и настроить их.

Регулировка вращения шнека

Шнек является важным элементом работы экструдера. Особенно важную роль он играет при вхождении машины в состав экструзионной линии, предназначенной для выпуска труб или гибкой упаковки. Барьерные шнеки увеличивают производительность и позволяют добиться высокого качества конечного продукта. Их действие заключается в отделении исходного сырья от готового расплава.

Это осуществляется путём разделения шнека на две области с помощью встроенного в него дополнительного витка. В начале линии прохождения гранул большее отделение отводится под них, ближе к концу канал, содержащий расплавленный полимер, увеличивается в объёме, в то время как под недорасплавленный материал отводится меньше места. Таким образом, эти две фракции не пересекаются друг с другом, а только плавно перетекают одна в другую.

В зависимости от технологии производства шнеки могут иметь различный диаметр и частоту вращения. Оператор контролирует последний параметр благодаря работе частотных преобразователей. Чем выше частота вращения, тем больше производительность экструдера. Однако этот параметр нужно аккуратно регулировать, чтобы не снизить качество выпускаемого продукта. В совершенных приборах преобразователи позволяют быстро переходить от низких скоростей к высоким, и, наоборот, без промежуточных этапов.

Изменение диаметра и формы

Однородный расплав, являющийся основой будущего продукта, проходит через специальные отверстия. Они придают ему нужную форму, например, кольца. Оператор должен установить значение необходимого диаметра этого кольца, благодаря чему расплав примет форму трубы заданных размеров. Эта форма может меняться под воздействием сжатого воздуха. Так, можно раздуть расплав ещё больше, а можно направить его в зазор между валков элеватора, что приведёт к сплющиванию материала и его оседанию на дне машины в виде рукава.

Полученный материал можно разрезать с одной или обеих сторон с помощью фальцевателей. С применением специальных ножей можно разрезать полученное изделие после прохождения им сушки на небольшие отрезки.

Достоинства

Экструдер обладает высоким уровнем производительности в сочетании с небольшими эксплуатационными расходами. Для полноценного функционирования такого оборудования не нужно большое количество обслуживающего персонала и глубокие знания химических процессов. Его легко установить и запустить в работу. При корректном использовании машина не требует частого ремонта. Возможность регулирования различных параметров экструдера позволяет получать качественные материалы различной толщины и ширины, необходимой производителю.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector