Конструктивные элементы экструдеров
Экструдер в общем случае состоит из следующих узлов (см. рис. 3. 10): 1 - шнек; 2 - цилиндр;
3 - загрузочная воронка; 4 - головка; 5 - станина; 6 - электродвигатель; 7 - пульт управления.
Шнек. Рабочим органом экструдера является шнек. Как правило, он состоит из двух неразъемных частей - нарезной (рабочей) части и хвостовика (для соединения с приводом). В некоторых случаях червяк может быть составным.
У большинства экструдеров диаметр шнека по длине нарезной части имеет постоянное значение, однако в отдельных случаях он может быть коническим или ступенчатым, конически-ци - линдрическим (машины типа «Трансфермикс», «Штифтконверт»). В штифтовых экструдерах, как упоминалось ранее, нарезка имеет проточки для исключения контакта со штифтами.
По количеству заходов нарезки червяки бывают однозаходные, двухзаходные и комбинированные. Двухзаходные нарезки обеспечивают более равномерную подачу материала в головку.
Шнек современного экструдера имеет, как правило, переменную геометрию - переменные шаг или глубину нарезки, иногда и то и другое. Причем характеристикой червяка с переменной геометрией является степень сжатия - отношение объема винтовой канавки в один шаг в зоне загрузки к такому же объему в зоне выдавливания.
Шнек экструдеров изготавливается из высококачественных сталей, возможно наплавление твердых сплавов на гребни нарезки для уменьшения истирания шнека при эксплуатации.
В теле червяка имеется канал, внутрь которого подается охлаждающая вода. На конце этот канал заглушается.
На рисунках 3. 11-3. 13 приведены конструкции червяка с переменной глубиной, шагом и система охлаждения червяка.
Загрузочные приспособления экструдеров. Форма загрузочного отверстия и его размеры оказывают влияние на производительность экструдера. Для равномерной подачи материала в загрузочное отверстие машины могут применяться различного вида и конструкции загрузочные приспособления. На рис. 3. 14 приведены основные типы загрузочных воронок. В настоящее время загрузочные приспособления представляют собой достаточно сложные устройства. Например, в состав загрузочного приспособленияэкструдерафирмы«Берсторфф» входят: металлоискатели (для защиты машин от повреждений); автоматическое устройство для вырезания и изъятия участков смеси, содержащих металлические частицы; устройства контроля и сигнализации разрывов, сдваивания или отсутствия питающего полотна смеси; загрузочная воронка с питающим валиком (см. рис. 3. 15). Питающий валик способствует лучшему захвату материала, привод валика осуществляется от передачи экструдера через пару зубчатых колес. По бокам на корпусе валика имеется резьба, что препятствует поступлению материала из устройства в непредусмотренных поперечных направлениях. Питающий валик имеет полость для охлаждения и может при чистке откидываться.
Цилиндры. Цилиндры экструдеров испытывают большие внутренние давления, поэтому их изготавливают из прочных стальных материалов. Цилиндры бывают целиковой, сборной или сварной конструкции. На рисунке 3. 17 показан цилиндр сборной конструкции.
Например, цилиндры экструдеров фирмы «Берсторфф» выполняются составными из свинченных друг с другом сегментов, из азотированной стали или с биметаллической внутренней облицовкой. Все элементы цилиндра выполнены взаимозаменяемыми.
Цилиндры имеют полости, куда подается жидкость для охлаждения или подогрева.
Цилиндры экструдеров могут иметь отверстия для вворачивания штифтов или для отсоса выделяющихся газов при вакуумировании.
Головки экструдеров. В зависимости от направления выхода резиновой смеси головки могут быть: прямые (направление течения совпадает с осью червяка); поперечные (направление течения меняется на 90°) и косые. Прямые головки используются для получения профилированных заготовок, поперечные и косые - для обкладки резиновой смесью изделий.
Все головки должны отвечать следующим требованиям:
- для удобства смены и быстроты чистки они должны легко и удобно сниматься с корпуса. Для этого применяются фланцевые соединения, зажимные и штыковые затворы; байонетные затворы и т. д. Для сокращения времени чистки желательно, чтобы головку можно было откидывать;
- внутренние каналы, по которым происходит течение материала, должны иметь плавные переходы без «мертвых» зон и застойных пространств;
- каналы должны иметь по длине одинаковое гидравлическое сопротивление по всем линиям тока, для этого они обрабатываются по высокому классу чистоты, хромируются и полируются.
На рисунке 3. 16 показаны различные типы головок.
Привод экструдеров. Привод экструдера может осуществляться с регулируемой или постоянной частотой вращения шнека от трехфазных электродвигателей, электродвигателей постоянного тока или гидромоторов. Частота вращения шнека оказывает воздействие на режим работы экструдера. Примеры кинематических схем приводов червяков показаны на рисунке 3. 18.