Пластмаси – Екструзия

март 27, 2013, 08:27  

extКакто повечето преработващи системи, при едношнековите екструдери трябва да има баланс между секциите,за да бъде максимално ефективен.За да се постигне баланс между захранване,стапяне и помпене е необходимо да се използват доказани изчисления и/или проверени емпирични данни за всяка от секциите.Просто да се изменят някои размери в една или друга секция може да доведе до неочаквани последствия.

Помпенето(вероятно се има предвид дебита на помпената зона)  може да се изчисли приблизително чрез прости уравнения за потока на влачене и потока на налягане ,доколкото има точни данни за вискозитета.Стапянето е доста по-сложен процес,но може да бъде изчислено с разумна точност чрез приспособяване на някои от основните уравнения,развити през 60-те години от изследователи на Western Electric.Впрочем,основните уравнения изискват оценка на множество данни,за да са успешни многото въввеждания  при строги анализи.Придобиването на някои от тези данни е трудно и скъпо,дори в лабораторна среда,което ги прави непрактични и неикономични за повечето конструкции шнекове.В резултат повечето пресмятания за нивото(степента) на стапяне съдържат доста емпирични данни,за да допълнят основните данни с оглед получаване на разумно точни анализи.

Това включва информация като начало на стапянето,стойността на налягането в различни места по остта на шнека,вискозитета и температурата на стопения  материал и информация от рода на дебелина на стените на цилиндъра,местоположение на термодвойките и температура от вътрешната страна на стените на цилиндъра,топлопроводност и криви на специфичната топлина,индекс на промените и постоянството на консумираната мощност и топлина на  стапяне.

Прегледах моите собствени “опростени”  изчисления за степен на стапяне и изчислих почти сто бр. данни,необходими,за да се изпълнят анализите.Това изчисление обединява  изчисленията  за генериране на вискозна топлина в полимера,преноса на полимер,развитие на налягане и термичната динамика на нагретия,остърган от стените на цириндъра полимер.

За захранващата секция предизвикателството е  даже  по-голямо.Необходимите данни се публикуват рядко и е много трудно да се получат и  приложат към основните обемни изчисления за захранването.Данни като средния размер на частиците,уплътняването,триенето между частиците на полимера,триенето между частиците на полимера и шнека и стените на цилиндъра и температурата на вътрешната стена на захранващата гърловина и цилиндъра са необходими даже за извършване на основни(елементарни)  анализи.Следователно анализите на захранването са почти изцяло емпирични,тъй като повечето от тези данни е почти невъзможно да се получат без наличие на широк набор инструменти и провеждане на голям обем  изпитания.

За съжаление концепцията за “степента на компресия” често е единствения използван инструмент при анализите на захранването.Това е рискован и неточен подход,тъй като степента на компресия взема предвид само съотношението на  обема на захранващата секция спрямо обема на помпената секция.Всички др. аспекти на степента на захранване се игнорират.Освен това степента на компресия засяга степента на стапяне,което потенциално включва някои неизвестни последствия.

Ако тези отделни(различаващи се помежду си) функции на шнека не са балансирани,може да се появат най-различни негативни процеси при работата  му.Един от най-често срещаните проблеми е нестабилността на теченето на полимера.Свръхзахранването може да предизвика нестабилност,бързо износване на щнека и цилиндъра,висока температура на стопилката,излишна консумация на енергия и нееднородност на стопилката.Недостатъчното захранване може да причини нестабилност,ниска степен на стапяне и занижена производителност.

Същите въпроси се отнасят и за степента на стапяне,тъй като свръх захранването може да причини задръстване на каналите и в резултат – нестабилност,ускорено износване на шнека,повишено натоварване на двигателя и ниска еднородност на сместта.

Също толкова важно е съгласуването на помпената секция с предхождащите я секции.Ако тази секция е конструирана със завишен дебит или с недостатъчен такъв,то това засяга производителността,температурата и стабилността на стопилката и нейната еднородност.

Успешното функциониране на всяка от секциите зависи от производителността на предходната .Обстоятелството,че първата секция е най-трудна за предвиждане въпреки усъвършенствуването на изчисленията и компютърните анализи.,е неблагоприятно.

На първия етап от изчисленията се оформят няколко конструкции(на шнека) и в крайна сметка трябва да се подбере една секция(от наколкото конструкции/геометрии),за да се постигне баланс.

Ако(на шнека) се поставят смесителни секции,то те добавят още секции,които трябва да се балансират с предходните и включват друга система(мрежа) от изчисления,за да се определи ефективността и транспортиращата способност(на смесителните секции).

В заключение – практиката да се променят няколко отделни размера,без да се вземе предвид необходимия баланс между секциите,може да доведе до възникване на повече проблеми,отколкото са решените такива. Едношнековия екструдер е относително просто механично съоръжение,но когато превръща полимери от твърдо тяло в стопилка ,поведението му става по-сложно.

Оставете коментар

Изкажете мнението си...
Ако желаете снимка, вземете си от Граватар!