Основным требованием, которое предъявлялось при проекти ровании экспериментальной установки, было создание унивср сальной машины полупромышленного образца, позволяющей ис следовать большое количество параметров дискошнековой экст рузии, изменяя при этом в широких пределах технологические и конструкти BI1 ыс параметры.

Конструктивная схема разработанного дискошнекового экст рудера показана на рис. 4.12. В конструкции данного агрегата елг дует выделить пять основных узлов: рабочий орган, привод, меха низм загрузки, механизм регулировки зазора и станину. Особую (пт. играет рабочий орган, от выбора конструктивных и техноло - ш'нч ких параметров которого зависят качество получаемых изле­ти и затраты энергии на переработку полимерной массы.

Габочий орган состоит из следующих элементов: корпуса 5 с мфузочной воронкой переходной гильзы б, внутри которой |Mi полагается шнек 7, с жестко закрепленным на одном конце «пн ком 3; неподвижных дисков / и 4 переходного кольца 2 и вы - "i. nioiо патрубка 35. Кроме того, в зоне загрузки предусмотрена. in кма охлаждения 13.

Габочий орган разбит на четыре температурные зоны. Первая " чиературная зона охватывает корпус 5, вторая — неподвижный •и» к •/, третья — переходное кольцо 2 и четвертая — неподвижный - инк /. В систему регулировки температурного режима каждой входят три элемента: нагреватель, датчик температуры и pe­ls опор температуры. На рис. 4.12 обозначены элементы, входя­щие только в первую зону (соответственно позиции 31, 32 и 30). I in остальных температурных зон расположение аналогичных

элементов видно из рисунка. Нагреватели выполнены из нихро мовой проволоки диаметром 0,5 мм, датчики температуры пред ставляют собой хромель-копелевые термопары, а в качестве pel у ляторов температуры использованы потенциометры.

Следует отметить, что элементы системы температурной pci у* лировки, входящие в первые три зоны, остаются без изменения при проведении всей серии экспериментов. Что же касается чем вертой зоны, то ее элементы претерпевают некоторые изменении в зависимости от характера исследования, что будет показано и соответствующих разделах. Кроме того, шнек 7 и вращающийся диск 3 выполнены полыми, что позволяет в случае необходимое* ти поддерживать их поверхности при определенной температура путем подвода теплоносителя (на рисунке данная система не но* казана).

Конструкция рабочего органа предусматривает использование нескольких типоразмеров шнеков 7 и дисков 3 за счет установки переходной гильзы 6 и переходного кольца 2 с соответствующими внутренними диаметрами. Мри проведении экспериментальных исследований были использованы шнеки диаметром 45 мм и 63 мм. а диаметр дисков варьировался от величины, равной диаметру шнека, до 200 мм. Шнек 7, гильза 6 и диск 3были изготовлены in стали 40Х с последующим хромированием их рабочих поверхнос­тей. Все остальные элементы, с которыми соприкасался перераба­тываемый материал, были выполнены из стали 45 и также подвер­гнуты хромированию. Шнеки выполнены с переменной глубиной нарезки и длиной рабочей части, равной 315 мм, что составило для шнека диаметром 63 мм пять его диаметров, а для шнека диа­метром 45 мм — семь.

Величины рабочих зазоров первой и второй дисковых зон (33 и

соответственно) устанавливаются посредством механизма регу - ] лировки зазора, содержащего червячную передачу /7, зубчатое ко­лесо которой насажено на втулку /<?с резьбовой нарезкой. За счет I последней происходит возвратно-поступательное перемещение подвижной плиты 16. имеющей такую же нарезку и фиксируемой от поворота при помощи направляющих пальцев 15, которые вме - сто с плитой 16 совершают также возвратно-поступательное дви - | жение. Таким образом, в конечном итоге рсчулировка дисковых I зазоров 33 и 34осуществляется за счет перемещения неподвижных! дисков / и 4, жестко связанных с корпусом 5, который, в свою оче - I ре п», соединен через вторую подвижную плиту 14 с пальцами 15. I Отсчет величин рабочих зазоров проводится по индикатору 9с це - I ной деления 0,01 мм.

Рассмотренная система регулировки рабочих зазоров при изме­нении одного из зазоров приводит к синхронному изменению другого зазора; в частности, уменьшение зазора 33 сопровождает­ся увеличением на такую же величину зазора 34. Чтобы добиться независимости регулировки рабочих зазоров, наряду с использо - пишем механизма регулировки проводят замену переходною мньца 2с выбором соответствующей толщины.

Привод установки содержит следующие компоненты: двигатель ременную передачу 22, планетарный редуктор 23, муфту 24, приводной вал 26, который соединен со шнеком /.

Читатель 25 представляет собой электродвигатель постоянно - in юка Г1БСТ-63 с электроприводом ЭТ-3, развивающий мощ - и*к п. 7,8 кВт при номинальном числе оборотов 1500 об/мин. Ра­бочее число оборотов шнека 7, а следовательно, и диска 3, с уче- юм общего передаточного отношения планетарного редуктора и ременной передачи, может изменяться от! до 200 об/мин. При необходимости подбором соответствующего передаточного отно­шения ременной передачи можно добиться и большего числа обо­роти приводного вала. Измерение числа оборотов осушестнля- IIк в при помощи системы, включающей цифровой тахометр с I Iпиком регистрации световых импульсов 21 и перфорирован­ный диск 20. Энергетические показатели привода установки заме - рм шсь при помощи вольтметра 29 и амперметра 28.

Механизм загрузки включает: корпус II. загрузочный бункер 12, Iр. импортирующий элемент 10, привод 19.

В качестве транспортирующего элемента /0 использована пру- ♦.IIна со следующими параметрами: наружный диаметр — 40 мм, шаг — 10 мм, диаметр проволоки — 4мм, рабочая длина — 200 мм. К преимуществу данной конструкции транспортирующего эле­мента по сравнению с червячным следует прежде всего отнести ve гранение заклинивания в случае несогласованности по произво - III гсльности элементов 7 и 10. Кроме того, данный тип транспор - шрующего элемента позволяет при одинаковых габаритных раз­мерах с червячными значительно увеличить производительность.

Привод 19 представляет собой двигатель постоянного тока с максимальным числом оборотов 3000 об/мин и мощностью 0,7 кВт. Все рассмотренные основные узлы установки смонтированы на » ганине 27.

Для проведения всех экспериментальных исследований установ­ка в целом, согласно схеме на рис. 4.12, остается без изменения, за исключением неподвижного диска I, выходного патрубка 35 и, как «ммечалось выше, зоны температурной регулировки неподвижного шска /. Здесь идет речь о принципиальных изменениях, а не об и 1менениях параметров отдельных элементов, таких как шнек 7, вращающийся диск 3, переходное кольцо 2 и переходная гильза 6.

Экспериментальная установка работает следующим образом. Перерабатываемый материал из загрузочного бункера 12 под дей­ствием гравитационных сил попадает на транспортирующий эле­мент 10, при помощи которого направляется в загрузочную ворон­ку 8 ч далее на шнек 7. Последний осуществляет транспортировку материала и, образуя систему пластикации с корпусом 5 и обогре­вателем 31, одновременно производит плавление его. На выходе

из шнека получается, как правило, расплав, который попал сначала в первую дисковую зону 33, а затем — во вторую дисковую зону 34, где происходит интенсивное перемешивание, после чего готовый материал выходит из выходного патрубка 35.

Перед каждой серией экспериментов выполнялась следующая п ос л едо вате л ьность операц и й:

— выбирали необходимые параметры шнека 7 и вращаюшег ся диска 3;

— выбирали необходимый диапазон регулировки размеров дне* ковых зон 33 и 34

— устанавливали переходные гильзы 6 с соответствующим внутренним диаметром под выбранный шнек 7;

— устанавливали переходное кольцо 2со значениями толщины и внутреннего диаметра в соответствии с выбранными параметра­ми диска 3 и дисковых зон 33 и 34;

— устанавливали диск 3 и шнек 7;

— устанавливали необходимую модификацию — в зависимости от характера измеряемых величин — неподвижного диска /;

— устанавливали выходной патрубок соответствующей конфи­гурации;

— устанавливали в случае необходимости дополнительные эле­менты для замеров тех или иных величин;

— загружали полимерный материал в загрузочный бункер /2;

— подавали охлаждающую воду в систему охлаждения 13 зоны загрузки; при необходимости также осуществляли подачу охлаж­дающей волы и в шнек 7с диском J;

— включали нагреватели с соответствующим выбором верхних значений температур для каждой температурной зоны;

— устанавливали первоначальные размеры дисковых зон 33 и 34.

По достижении заданного температурного режима во всех зо­нах включали основной электродвигатель 25, после чего запускали привод 19, вращающий транспортирующий элемент 10, который подает перерабатываемый материал в рабочий орган.

Выход установки на рабочий режим определяли визуально, а именно — по отсутствию пульсации полученного экструдата и по­стоянству значений силы тока.

Все опыты проводили при полностью установившемся режиме. При этом измеряли следующие величины:

— скорость врашения рабочего органа «шнек—диск»;

— потребляемую мощность;

— производительность;

— давление по радиусу диска;

— напряжения в дисковом зазоре;

— обобщенную деформацию;

— реологические свойства материала;

— температурный режим зон экструдера;

— температуру расплава на выходе из выходного патрубка.