Охлаждению подвергаются нижняя часть загрузочной воронки, отдельные участки цилиндра, шнек. Нижняя часть загрузочной воронки охлаждается постепенно с помощью водяной рубашки, вмонтированной в воронку или кожух цилиндра. Отдельные участки цилиндра охлаждаются периодически, в случае перегрева материала, водой или воздухом. Водяное охлаждение осуществляется с помощью змеевиковых или кольцевых охладителей, надеваемых на корпус цилиндра. Регулирование водяного охлаждения производят вручную, поворотом кранов. Воздушное охлаждение осуществляют с помощью воздуходувок и вентиляторов. Этот вид охлаждения значительно лучше водяного, так как малоинерционен и легче поддается автоматическому регулированию. Охлаждение шнеков не всегда обязательно. В конструкциях универсальных экструдеров предусматривается использование полых шнеков с водяным охлаждением, включаемым по мере надобности. В машинах специального назначения в тех случаях, когда это требуется, шнеки делаются сплошными или в них сверлится канал для охлаждения лишь загрузочной зоны шнека. Точность и непрерывность регулирования температуры процесса определяет стабильность экструзии. Важно в этом смысле регулирование температуры экструзионной головки. Наиболее надежная система измерения и регулирования температуры состоит из датчика хромель-копелевой термопары и показывающего и регулирующего прибора типа электронного потенциометра ППР-4 или фотоэлектрического терморегулятора МР1-02, снабженного устройством для включения-отключения питания электрообогревателей. С целью уменьшения инерционности системы чаще всего к регуляторам подсоединяют только часть секций обогревателей . В период пуска экструдера необходима наибольшая энергия обогрева — для того чтобы в течение не более 1 ч поднять температуру материала до рабочей. Когда же начинает работать шнек, выделяется дополнительная тепловая энергия за счет сил трения, иногда достигающая 4/5 всего потребляемого машиной тепла, тогда завышенная мощность обогрева становится вредной, так как приводит к большой инерционности тепловой системы, частым включениям-отключениям нагревателей и системы охлаждения, перерасходу энергии. Кроме того, трудно поддерживать установленную температуру по зонам с необходимой точностью, в результате чего возможны местные перегревы, снижение качества изделия. В качестве регулятора мощности обогрева используют приборы типа ЭЛ-2. Пластикация (плавление и перемешивание) термопласта осуществляется непрерывно в ходе процесса при вращении червяка в цилиндре машины. Плавится термопласт от воздействия тепла нагревателей и механических сил трения. Тепло, получаемое от трения, в общем тепловом балансе экструзии представляет существенную величину, например при переработке полиэтилена, пластиката оно составляет 4/5 от общего количества тепла, затрачиваемого на пластикацию материала. Цилиндр экструдера работает в напряженных условиях высокого давления расплава, достигающего 550 кгс/см2, и неравномерного нагрева по длине. Цилиндр делают часто из двух частей: наружный корпус — из конструкционной стали, а внутренняя запрессованная гильза — из легированной стали, с азотированием поверхности (в случае переработки поливинилхлорида и других агрессивных полимеров). Цилиндры больших диаметров и длины выполняются из отдельных секций. На корпусе цилиндра монтируются хомутовые электронагреватели и в отдельных конструкциях — змеевиковые или кольцевые секции водяного охлаждения. Сверху цилиндр укрывается кожухом. В некоторых случаях для охлаждения нижней части загрузочного бункера кожух цилиндра снабжается по месту соединения бункера водяной рубашкой. Главным рабочим элементом экструдера является червяк. Он выполняет одновременно функции шнекового транспортера, смесителя и винтового насоса. В практике конструирования червячных машин соотношение размеров червяка принимают с учетом термодинамики процесса (характера движения полимера в канале червяка), формы и размеров частиц исходного материала, а также особенностей экструдируемого изделия. Определенных четких рекомендаций по этому вопросу пока нет. На основании отдельных работ, описанных в литературе, можно принять к руководству следующие размерные зависимости червяка. 1. Диаметр червяка D выбирается в пределах 15—300 мм в зависимости от типа машины и принимаемой производительности. 2. Общая длина червяка выбирается в пределах 10—30 D в зависимости от типа машин. При увеличении длины червяка процесс протекает более стабильно, без заметной пульсации. Хотя пульсация может быть следствием неравномерного поступления материала в зону загрузки, недостаточного разогрева и перемешивания материала, прилипания его к стенкам, все же во всех случаях увеличение общей длины червяка способствует уменьшению пульсации. 3. Длина приемного окна загрузочной зоны принимается в пределах 1—3 D. 4. Длина червяка в загрузочной зоне, зонах сжатия и дозирования определяется соотношениями. Наиболее длинные зоны сжатия необходимы для твердого поливинилхлорида, средние — для полиэтилена и пластифицированного поливинилхлорида, короткие — для полиамидов. Однородность расплава полимера в большей части зависит от длины дозирующей зоны. При короткой дозирующей зоне температура расплава колеблется, давление повышается неравномерно. Длинная дозирующая зона обеспечивает стабильную температуру и плавное повышение давления. 5. Глубина нарезки (впадин) h принимается равной 0,1 D и для пленок 0,01 D. 6. Шаг витков b выбирается в пределах 0,8—1,7 D. 7. Угол наклона нарезки φ принимается для гранулированного материала 15°, для порошка 30°. Величина этого угла влияет на производительность машины. 8. Ширина гребня нарезки е принимается 0,l D. 9. Зазор между цилиндром и червяком не должен превышать 0,002 D и при малых размерах червяка не более 0,005 D. Объемы канала в разных зонах червяка могут быть изменены не только за счет изменения длины зоны, но также уменьшением или увеличением шага, глубины нарезки, установкой торпед. |