Конструкции червяков экструдеров

Несмотря на большое разнообразие применяемых экструдеров, основные узлы и детали у них общие, и основной частью,

от которой зависят производительность, вид и размеры изделия является червяк. В зависимости от перерабатываемого сырья, а также от вида и назначения изделия применяются однозаходные и многозаходные червяки, с постоянным и переменным шагом, с постоянной или переменной глубиной нарезки.

В зависимости от выполняемой задачи червяк по длине делится на следующие функциональные зоны:

¨ зона транспортировки (загрузки) твердого материала

L_з = (2÷10)D;

¨ зона пластикации (плавления) L_п = (1÷15)D;

¨ зона дозирования L_д = (2÷12)D.

На рис. 5.4 показаны конструкции типовых червяков одночервячных экструдеров (поз. 1÷9) и специальные червяки (поз. 10÷12). В ряде случаев переработки и получения полимерных композиций

Рис. 5.4. Червяки экструдеров для непрерывного выдавливания расплава термопластов

использование червяка без специальных зон или устройств оказывается неэффективным, т.к. не достигается требуемая степень диспергирования и смешения, в некоторых случаях требуется проведение дегазации расплава. Применение дополнительных зон диспергирования, смешения, дегазации позволяет улучшить качество материала, за счет высоких скоростей сдвига.

На рис. 5.4(поз. 13, 14) представлены виды смесительных и диспергирующих элементов. Их устанавливают в конце зоны пластикации, т.е. между зонами с обычной нарезкой червяка. Во избе-

жание слишком больших сопротивлений течению расплава и связанного с этим образования излишней теплоты трения поперечное сечение смесительных элементов должно составлять 85 % площади поперечного сечения витка червяка. Разработан наборный тип червяков. На длинном стержне закрепляют отдельные элементы смешения и сдвига с геометрией, наиболее оптимально соответствующей параметрам перерабатываемого материала (рис. 5.5). Рис. 5.5. Конструкции червяков со сменным набором смесительных элементов   Технологическая схема экструзии содержит ряд процессов, которыми необходимо управлять независимо друг от друга. Для улучшения условий управления процессом

Рис. 5.4. Червяки экструдеров для непрерывного выдавливания расплава термопластов

экструзии созданы типы экструдеров с каскадным расположением червяков. Эти экструдеры обычно состоят из двух отдельных экструдеров с индивидуальными приводами, благодаря чему достигается четкое разделение процесса экструзии на две стадии (рис. 5.6).

Рис. 5.6. Экструдер с каскадным расположением червяков: 1 – экструдер первого каскада; 2 – экструдер второго каскада   Верхний экструдер (2) обеспечивает управление процессами загрузки, подогрева и пластикации материала, т.е. переход термопласта из твердой фазы в расплав. Нижний экструдер (1) обеспечивает проведение процессов диспергирования и гомогенизация расплава, т.е. перемешивание материала и

дозирование его. Каскадные экструдеры обеспечивают большую производительность, получение изделий лучшего качества. Так как у каскадных экструдеров длина червяка небольшая, то это облегчает их изготовление, а также монтаж и демонтаж экструдера: 1^й каскад L = 13D, 2 ^й каскад L = 9D.

В зависимости от назначения и вида перерабатываемого материала применяются многочервячные экструдеры с различным расположением и конструкцией червяков (рис. 5.7).

В качестве смесителей для приготовления композиций из термопластов применяют дисковые (эффект Вайсенберга) и дисково-червячные экструдеры (рис. 5.8 и рис. 5.9), смесители типа ‘‘Ко-кнеттер’’ (рис. 5.10)(Швейцария, фирма Buss и К⁰). В этих смесителях червяк наряду с вращательным совершает и возвратно-поступательное движение, благодаря этому зубья в цилиндре многократно проходят через специальные продольные пазы в винтовой нарезке червяка. Намного увеличивается эффективность смешения и смятия полимера, т.к. траектория движения частиц имеет петлеобразное движение.

окрашивания и смешения компонентов. В цилиндре с каналами для теплоносителя находятся комбинированные червяки (2) и (3) с противоположным направлением вращения. В зоне (I) происходит захват материала из воронки (4) и подача его в зону смешения (II). Перед началом и в конце зоны (III) установлены короткие участки червяков (4) и (5) с противоположным направлением винтовой линии. Это сделано для интенсивного теплообразования и подачи однородного материала в начале зоны (2), а затем для создания повышенного давления в материале, нагнетаемого в зону смешения (III). В зоне (II) смешиваются отдельные компоненты, а зоне (III) загружается дополнительное количество пластификатора и смешение продолжается в зонах (IV) и (V), в одношнековой зоне (VI) осуществляется окончательная пластикация и гомогенизация массы.	Рис. 5.8. Дисковый экструдер: 1 – зубчатое колесо; 2 – вал; 3 – диск; 4 – корпус; 5 – нагреватели; 6 – фланец для крепления профилирующей головки; 7 – рабочая камера; 8 – бункер; 9 – уплотняющая нарезка на диске; 10 - подшипник Рис. 5.9. Дисково-червячный экструдер:1, 2 – приводные шкивы; 3 – червяк; 4 - цилиндр; 5 – фланец для крепления профилирующей головки; 6 – нагреватели; 7 – рабочий зазор; 8 – корпус; 9 – диск; 10 - бункер
Рис. 5.7. Червяки многочервячных экструдеров
	Рис. 5.10. Смеситель “Ко-кнеттер”: 1 – станина; 2 – разъемный цилиндр; 3–осциллирующий червяк; 4 – редуктор; 5 – перемешивающие зубья; 6 – загрузочная воронка; 7, 8 –механизм раскрытия; (А)- продольные прорези червяка. “A” – схема движения частиц при перемешивании