Меню

Что такое экструдер для полимерных труб

Разновидности экструдеров и их назначение

Незаменимым оборудованием при изготовлении изделий из пластмассы является экструдер.

Внутри этого аппарата происходит расплав полимерной основы, которая, приобретя нужную консистенцию, проходит через сопла (фильеры), формирующие изделия заданной формы. Таким образом, изготавливаются и профили, и самые разнообразные детали.

Принцип работы экструдера

Чтобы понять, как работает экструдер, достаточно представить себе привычную мясорубку. Принцип действия этих устройств во многом совпадает. Экструдер представляет собой электромеханический аппарат, который состоит из нескольких главных блоков:

    Цилиндр, в котором сырьё, перемешиваясь внутри, прогревается до заданной температуры. Уровень нагрева обычно устанавливается оператором. Он зависит от типа сырья, а точнее от температуры плавления полимера. Обычно это несложные резистивные системы, отличающиеся надёжностью и долговечностью. Так, на нагрев цилиндра используют кольцевые нагреватели.

Фильерная пластина (экструзионная головка), дающая готовому изделию форму. Она устанавливается на экструдерах, производящих профиль. В случае если производятся различного вида пластмассовые изделия, разогретая полимерная масса через сопло поступает в пресс-форму. Для нагрева сопла устанавливаются отдельные хомутовые нагреватели на сопло

Узел загрузки сырья. Через него гранулированное или измельчённое полимерное сырьё попадает внутрь цилиндра.

Рабочий орган. Сердцем экструдера является червяк (шнек) — вал с винтовой поверхностью, который, вращаясь, увлекает с собой сырьё, проталкивая его по цилиндру к формирующим насадкам. Это самый распространённый вид экструдера. Реже встречаются устройства, оснащённые поршневым рабочим органом, а также его дисковым аналогом.

Механический блок, состоящий из электродвигателя и системы редукторов, с помощью которых осуществляется вращение шнека в цилиндре.

  • Блок управления и контроля.
  • Типы экструдеров

    Как было упомянуто выше, шнековые экструдеры иногда называются «червячными». Это название происходит от того, что полимерная масса в цилиндре перемешивается и перемещается при помощи винта Архимеда.

    В большинстве своём экструдеры имеют один шнек и работают по тому же принципу, что и мясорубка. Однако, производство некоторых видов продукции требует более тщательного перемешивания сырья, и в этом случае используются механизмы с двумя (а иногда и больше) шнеками. Это необходимо, например, в том случае, если сырьё подаётся в порошковом состоянии. В таком случае одношнековый экструдер не сможет достаточно хорошо перемешать его и соответственно создать нужное давление на выходе.

    Виды экструдеров

    Экструдер для профиля из поливинилхлорида (ПВХ)

    Самым простым и дешёвым способом производства полимерного или композитного профиля является, как раз экструзия. Характер используемого сырья и сложность получаемого изделия определяют необходимость выбора одношнекового или двухшнекового экструдера, а также соответствующих фильерных пластин.

    Таким способом производят тончайшие нити, полосы, листы, панели и профили сложной геометрии. Принцип везде одинаков. Иногда в полимерную основу добавляют различные примеси, которые позволяют производить композитные материалы различного назначения.

    Трубный экструдер

    Пластиковые трубы также производят на похожих линиях. Особенность их изготовления заключается в специальном требовании к полимерной смеси. В готовой смеси не должно быть пузырьков газа, которые могут сделать стенки труб неоднородными и непрочными. С этой целью в данных экструдерах устанавливается специальный дегазатор. Кроме того, в экструдерах для труб применяются двухшнековые установки с барьерными шнеками, которые позволяют добиться однородного и равномерно прогретого до нужной температуры сырья.

    Изготовление полиэтилена

    Экструзионным способом производятся и все виды полимерных плёнок. На производстве с этой целью используют выдувной экструдер, который позволяет устанавливать необходимую толщину и ширину продукта. Формирующий узел представлен тонкой щелью. Иногда применяются щелевые фильеры, выдувающие плёнку в форме рукава. Аппараты для изготовления плёнки небольшой ширины компактны и не потребляют много энергии.

    Технологическая линия

    На производстве экструдер является основным элементом экструзионной линии, которую также составляет ряд прочих устройств.

    Производственные линии также включают:

    Систему приготовления сырьевых материалов и их подачи. Особенно важен этот узел при производстве материала из композита. Порой сырьё нуждается в дополнительной просушке, калибровке, дроблении.

    Систему охлаждения. Сырьё, покидая экструдер, всё ещё разогрето до высокой температуры. Для его скорейшего охлаждения применяются системы воздушного или водяного охлаждения. К примеру, ПВХ профиль может охлаждаться при помощи воздушных или водяных ванн. Обязательное охлаждение предусмотрено и при использовании пресс-форм. В противном случае формы могут разогреваться до высоких температур, и готовое изделие может потерять заданную форму, если не снизить достаточно его температуру.

    • Маркирующие системы.
    • Ламинирующие системы.
    • Намоточные и отрезные устройства.

    Кроме перечисленных аппаратов иногда применяются иные устройства, позволяющие отпускать продукт в удобном для упаковки и перевозки виде.

    Источник

    Экструдеры — принцип действия, назначение и типы

    Экструдер – это незаменимое оборудование при производстве изделий из пластмассы. Внутри данного устройства выполняется расплав полимерного состава, который, приобретя требуемую консистенцию, перемещается по соплам (фильерам). Последние формируют продукцию необходимой формы. Так создаются самые различные детали. Сегодня можно встретить экструдер для кормов и аппараты для иной продукции.

    Читайте также:  Соединитель для труб металл

    Принцип действия агрегата

    Работа экструдера схожа с принципом действия привычной мясорубки. Экструдер – это специализированный электромеханический аппарат, состоящий из следующих основных элементов:

    — цилиндра. В нем сырье перемешивается и прогревается до требуемых температурных показателей. Величину нагрева устанавливает оператор. Это значение зависит от вида сырья и температуры плавления полимерного материала. Частую, это простые резистивные системы, характеризующиеся долговечностью и надежностью. Для прогрева цилиндра применяются кольцевые электронагреватели,

    — экструзионной головки (фильерная пластина). Дает нужную форму готовому изделию. Устанавливаются на аппаратах, которые производят профиль. Если изготавливаются разного рода пластмассовые продукты, то полимерная масса, разогретая до требуемых значений, поступает в специальную пресс-форму. Для прогрева сопла применяются отдельных хомутовые электронагреватели,

    — узла загрузки сырья. Проходя через него, измельченное либо гранулированное сырье попадает в цилиндр. Стандартный экструдер для глины может оснащаться узлами загрузки самых различных размеров,

    — рабочего органа. Шнек является сердцем аппарата. Червячные шнеки для экструдера, вращаются и проталкивают сырье по цилиндру к насадкам формирования изделия. Реже встречаются приборы, укомплектованные поршневым рабочим органом либо его дисковым вариантом,

    — механического блока. Состоит из системы редукторов, электрического двигателя,

    — блока контроля и управления.

    Шнековые экструдеры нередко именуют «червячными». Данное название пошло из-за того, что полимеры в цилиндре перемещаются и перемешиваются с помощью винта Архимеда.

    Ручной сварочный экструдер работает по одному принципу с обычной мясорубкой. Но, изготовление определенных вариаций продукции требует существенно более тщательного перемешивания материала. Для этого могут применяться механизмы, дополненные двумя и более шнеками. Это нужно, когда сырье подают в цилиндр в состоянии порошка.

    Типы экструдеров

    Сегодня существует множество вариаций данных устройств, предназначенных для производства различных изделий. Это может быть экструдер для мастики, глины или иных материалов. Выделим наиболее востребованные на современном рынке вариации:

    — экструдер для профиля из ПВХ,

    — устройство для производства полиэтилена,

    — экструдер для зерна и иных сыпучих материалов.

    Экструдеры для профиля из ПВХ

    Экструзия считается самым дешевым и простым методом изготовления композитного либо полимерного профиля. Сложность производимого изделия и характер применяемого сырья предопределяют необходимость выбора одно- либо двухшнекового экструдера и специальных фильерных пластин.

    Благодаря использованию такой методики могут производиться тончайшие панели, листы, полосы, нити, а также профили со сложной геометрией. Принцип работы во всех случаях одинаков. В некоторых ситуациях в полимерную смесь добавляются разные примеси, позволяющие создавать композитные материалы всевозможного назначения.

    Трубные экструдеры

    Пластиковые трубы также изготавливаются на похожих производственных линиях. При создании трубной продукции особые требования предъявляются к полимерным смесям. В готовом составе должны отсутствовать пузырьки газа, способные сделать стены изделий непрочными и неоднородными. Для недопущения таких факторов экструдеры оснащаются дегазаторами. Помимо этого, в трубных экструдерах используются двухшнековые механизмы с барьерными шнеками. Они помогают добиваться равномерно прогретого и однородного сырья.

    Устройства для изготовления полиэтилена

    Все типы полимерных пленок также создаются экструзионным методом. Для этих целей применяются выдувные экструдеры, позволяющие устанавливать требуемую ширину и толщину продукции. Формирующая деталь представлена тонкой щелью. Реже используются щелевые фильеры, способные выдувать пленку в форме обычного рукава. Приборы для производства пленок незначительной ширины отличаются компактностью и энергоэффективностью.

    Технологические линии

    Экструдер считается главным компонентом экструзионной линии на производстве. Стандартные производственные линии состоят из следующих элементов:

    — системы приготовления сырья и его подачи. Этот узел особенно важен при изготовлении материалов из композитов. В некоторых случаях используемые составы нуждаются в дополнительном дроблении, калибровке, просушке,

    — системы охлаждения. Могут быть водяными либо воздушными. Обязательное охлаждение необходимо при применении пресс-форм.

    Источник

    Экструдер: что это такое, для чего он предназначен

    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.

    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.

    Читайте также:  Прокладка новой трубы в старой

    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.

    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.
    Читайте также:  Сколько газа находится в трубе

    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.

    Источник

    Adblock
    detector