Подробное руководство по «10 основным компонентам» двухшнекового экструдера!

Нинбо Фанли Технолоджи Лтд.этопроизводитель механического оборудованияимеет более чем 30-летний опыт работыоборудование для экструзии пластиковых труб, новое оборудование для защиты окружающей среды и новых материалов. С момента своего создания Fangli разрабатывалась с учетом требований пользователей. Благодаря постоянному совершенствованию, независимым исследованиям и разработкам в области основных технологий, а также освоению и освоению передовых технологий и других средств, мы разработалиЛиния экструзии труб ПВХ, Линия экструзии труб PP-R, Линия экструзии полиэтиленовых труб для водоснабжения/газа, который был рекомендован Министерством строительства Китая для замены импортной продукции. Мы получили титул «Первоклассный бренд в провинции Чжэцзян».

Theдвухшнековый экструдерявляется незаменимым оборудованием при производстве, модификации и переработке полимерных материалов. Будь то модификация биоразлагаемых материалов, таких как PLA и PBAT, наполнение и армирование ПВХ или ПП или приготовление маточных и функциональных маточных смесей, он незаменим. Однако многие специалисты знают только, как «запускать и регулировать параметры», не понимая конкретной роли ключевых компонентов внутри машины. Это приводит к беспомощности при устранении неисправностей и делает их склонными к ошибкам при выборе оборудования. На самом деле основная конструкция двухшнекового экструдера не сложна; в основном он состоит из 10 основных компонентов. Сегодня мы разберем основные функции и практические ключевые моменты этих 10 компонентов один за другим. Независимо от того, являетесь ли вы новичком в отрасли или ветераном, стремящимся оптимизировать выбор оборудования, вы можете быстро понять «внутреннюю логику»двухшнековый экструдер.

01 Винт + Ствол

Еслидвухшнековый экструдерявляется «инструментом обработки», тогда шнек и цилиндр — его «сердце»: транспортировка, плавление, смешивание и пластификация материалов зависят от этого «дуэта». Они также являются наиболее важными компонентами при выборе оборудования, напрямую определяющими эффективность обработки и качество продукции. С точки зрения функций, они выполняют разные роли, но работают согласованно: ствол представляет собой «закрытый контейнер» с гладкой внутренней стенкой, устойчивой к высоким температурам и износу (обычно покрытой азотированием или слоем сплава), обеспечивающей стабильное пространство для обработки материала. Винт является «основным силовым компонентом». Два винта вращаются внутри ствола одновременно или против вращения. За счет сжимающего и срезающего действия между лопастями шнека и внутренней стенкой цилиндра гранулы твердой смолы «перемешиваются» до расплавленного состояния, при этом смешиваются такие добавки, как пластификаторы и антиоксиданты. Наконец, равномерно пластифицированный расплав проталкивается к фильерной головке, чтобы сформировать определенную форму. При выборе необходимо внимательно следить за двумя ключевыми параметрами: во-первых, диаметром шнека (обычно от 30 до 150 мм). Больший диаметр позволяет транспортировать больше материала в единицу времени, что подходит для сценариев массового производства. Во-вторых, соотношение длины к диаметру (L/D), т. е. отношение длины винта к его диаметру. Большее соотношение означает более длительное время смешивания и пластификации материала внутри бочки, что подходит для сценариев, требующих глубокой модификации.

02 Нагревательные ленты

Преобразование полимерных материалов из твердого состояния в расплавленное зависит от непрерывного и равномерного нагрева. Нагревательные ленты — это «нагреватели сердечника» двухшнекового экструдера, которые в первую очередь отвечают за нагрев шнека и цилиндра для повышения внутренней температуры цилиндра до точки плавления материала. Установка нагревательных лент весьма специфична; они обычно располагаются «сегментами» по длине ствола (обычно 3-5 сегментов), причем каждый сегмент способен независимо регулировать температуру. Например, температура зоны подачи ниже (всего 80–100°C), чтобы предотвратить преждевременное плавление и агломерацию материала, которая может заблокировать порт подачи. Температура зоны плавления увеличивается (достигая точки плавления материала), постепенно пластифицируя материал. Температура зоны дозирования стабилизируется в диапазоне температур плавления, чтобы обеспечить однородность расплава. Помимо нагрева, важной функцией нагревательных лент является также предварительный нагрев. Перед запуском оборудования ствол и шнек необходимо предварительно прогреть с помощью нагревательных полос (обычно в течение 30-60 минут). Непосредственный запуск холодных шнеков и цилиндра может привести к неравномерной пластификации материала и повреждению компонентов из-за чрезмерной разницы температур. Этот шаг особенно важен при обработке биоразлагаемых материалов, поскольку он может уменьшить деградацию материала, вызванную внезапным нагреванием.

03 Мотор

Если шнек и цилиндр — это «сердце», то двигатель — это «источник энергии», который снабжает сердце кровью: вращение шнеков и транспортировка материала в двухшнековом экструдере полностью зависят от мощности, обеспечиваемой двигателем. Мощность и стабильность двигателя напрямую влияют на эффективность обработки и безопасность работы оборудования. Двигатели, используемые в представленных на рынке двухшнековых экструдерах, в основном представляют собой «асинхронные двигатели с регулируемой частотой», преимущества которых включают регулируемую скорость и стабильную выходную мощность, что позволяет регулировать выходную мощность в соответствии с потребностями обработки различных материалов. При выборе обратите внимание на «соответствие мощности»: винты небольшого диаметра (30–50 мм) подходят для лабораторных испытаний небольшими партиями, а двигателя мощностью 15–37 кВт достаточно. Для шнеков среднего и большого размера (65–100 мм) для промышленного производства требуются двигатели мощностью от 55 до 160 кВт. При обработке материалов с высоким содержанием наполнителя (например, полипропилена с содержанием наполнителя из карбоната кальция более 50%) следует соответствующим образом увеличить мощность двигателя, чтобы избежать отключения двигателя из-за перегрузки из-за чрезмерной нагрузки.

04 Коробка передач

Выходная мощность двигателя не может передаваться напрямую на винты. С одной стороны, скорость двигателя слишком высока (обычно тысячи об/мин), значительно превышая требуемую скорость шнека (скорость шнека двухшнекового экструдера обычно составляет 100-600 об/мин). С другой стороны, двигатель имеет только одну выходную мощность, которую необходимо распределить на два винта. Коробка передач берет на себя основную роль «снижение скорости + распределение мощности». В частности, редуктор имеет две ключевые функции: во-первых, «Снижение скорости» — с помощью внутреннего зубчатого ряда он преобразует высокоскоростное вращение двигателя в низкоскоростное вращение с высоким крутящим моментом, необходимое для винтов, гарантируя, что винты имеют достаточную силу для выдавливания и срезания материала. Во-вторых, «Распределение мощности» — оно равномерно распределяет мощность двигателя на два шнека, обеспечивая их вращение с одинаковой скоростью (для моделей с однонаправленным вращением) или в соответствии с фиксированным соотношением (для моделей с встречным вращением), предотвращая неравномерное смешивание материала из-за разницы в скорости. В повседневной эксплуатации уход за коробкой передач имеет решающее значение: для предотвращения износа коробки передач необходимо регулярно добавлять специальное трансмиссионное масло. Если в коробке передач возникает необычный шум или утечка масла, ее следует проверить сразу после остановки. В противном случае это может привести к сбою в регулировании скорости, ухудшению качества продукции или даже повреждению винтов.

05 Предохранительная муфта/срезной штифт

Во время эксплуатациидвухшнековый экструдер, неизбежны неожиданные неисправности – например, попадание металлических загрязнений в порт подачи или агломерация материала, вызывающая блокировку шнека. В этот момент двигатель все еще выдает мощность. Без защитного устройства огромный крутящий момент будет напрямую передаваться на коробку передач, винты и ствол, что может привести к изгибу винтов, царапинам на цилиндрах или поломке шестерен коробки передач, что приведет к чрезвычайно высоким затратам на ремонт. Предохранительная муфта (или узел срезного штифта) является «предохранительным клапаном», который решает эту проблему. Он устанавливается между двигателем и коробкой передач, и его основной функцией является «защита от перегрузки»: при возникновении неисправности и нагрузке, превышающей заданное значение, предохранительная муфта автоматически отключает двигатель от редуктора, позволяя двигателю работать на холостом ходу, одновременно вызывая сигнал тревоги об отключении, предотвращая дальнейшее повреждение редуктора, винтов и ствола. Важно отметить, что «порог перегрузки» предохранительной муфты должен быть установлен в соответствии с мощностью двигателя и обрабатываемым материалом – порог может быть немного выше для обычных материалов, но его необходимо соответствующим образом снизить для обработки высокотвердых, высоконаполненных материалов, чтобы обеспечить своевременное срабатывание защиты.

06 Система подачи

«Равномерность кормления» вдвухшнековый экструдернапрямую влияет на качество пластификации расплава. Неравномерная подача вызывает колебания давления внутри бочки, что приводит к получению готовой продукции неравномерной толщины или нестабильной производительности. Система кормления является «менеджером», который точно контролирует «скорость подачи», и в основном делится на два типа: объемные кормушки и гравиметрические кормушки (по потере веса).

· Объемный питатель:Основной принцип – «дозирование по объему». Материал подается в бочку шнековым конвейером. Его преимуществами являются простая конструкция, низкая стоимость и простота обслуживания. Он подходит для сценариев, где требования к точности ингредиентов не высоки. Плановое техническое обслуживание включает регулярную очистку шнека конвейера для предотвращения остатков материала и агломерации.

· Гравиметрический питатель:Основной принцип – «дозирование по весу». Он использует тензодатчики для контроля скорости подачи в режиме реального времени, автоматически регулируя скорость шнека, чтобы гарантировать, что почасовая погрешность подачи контролируется в пределах ± 0,5%. Его преимуществом является точное дозирование, подходящее для смешивания многокомпонентных материалов и сценариев функциональной модификации.

07 Вакуумная система

Полимерные материалы в основном полимеризуются из низкомолекулярных мономеров, а низкомолекулярные мономеры неизбежно остаются в процессе переработки. Особенно это касается биоразлагаемых материалов (таких как PLA, PBAT), при высокотемпературной обработке может произойти небольшая деградация с образованием низкомолекулярных веществ. Без вакуумной системы эти маленькие молекулы улетучиваются в дым, не только загрязняя среду цеха, но и образуя пузырьки внутри продукта. Основная функция вакуумной системы — вакуумирование бочки с помощью вакуумного насоса во время пластификации материала, быстрое удаление остаточных низкомолекулярных мономеров и продуктов разложения. Это уменьшает дымность цеха и предотвращает попадание небольших молекул в продукт, тем самым улучшая механические свойства продукта (например, уменьшая потерю прочности, вызванную пузырьками) и уменьшая вероятность миграции пластификатора, делая продукт более стабильным.

08 Система охлаждения

Во время эксплуатациидвухшнековый экструдер, для нагрева нужны не только нагревательные ленты, но и система охлаждения для снижения температуры. С одной стороны, шнеки и ствол выделяют дополнительное тепло из-за трения во время непрерывной работы. Если не охладить быстро, чрезмерная температура внутри цилиндра может привести к деградации материала. С другой стороны, после того как расплав выдавливается из фильерной головки, ему также необходимо охлаждение, чтобы принять форму. В системе охлаждения в основном используются два метода: воздушное охлаждение и водяное охлаждение.

· Воздушное охлаждение:Использует холодный воздух, нагнетаемый вентиляторами, для охлаждения цилиндра, шнеков или экструдированного продукта. Его преимущества – простая конструкция и отсутствие необходимости в воде. Он подходит для небольшого оборудования, сценариев низкотемпературной обработки или продуктов, не требующих высоких скоростей охлаждения. Однако его эффективность охлаждения относительно низкая, что делает его непригодным для высокотемпературных производственных сценариев с высокой производительностью.

· Водяное охлаждение:Для охлаждения бочки или экструдированного продукта используется циркулирующая вода. Его преимуществами являются высокая эффективность охлаждения и точный контроль температуры. Он подходит для среднего и крупного промышленного оборудования, сценариев высокотемпературной обработки или продуктов, требующих высоких скоростей охлаждения. Однако требуется регулярная очистка труб охлаждающей воды, чтобы предотвратить закупорку накипью, которая влияет на эффективность охлаждения.

09 Электрическая система управления

Если предыдущие компоненты являются «исполнительными органами», то электрическая система управления является «мозгом» системы.двухшнековый экструдер– запуск/остановка оборудования, регулирование температуры, контроль скорости, настройка уровня вакуума и даже сигнализация о неисправностях реализуются с его помощью. Это также основной интерфейс для взаимодействия оператора с оборудованием. В настоящее время основные электрические системы управления в основном используют «сенсорный экран + систему управления ПЛК», предлагая интуитивное и удобное управление: операторы просто устанавливают на сенсорном экране такие параметры, как температура в зоне цилиндра, скорость шнека, скорость подачи и уровень вакуума, и система автоматически контролирует работу каждого компонента. В случае возникновения неисправности (например, перегрузки двигателя, превышения предельной температуры) система немедленно подает сигнал тревоги и отображает причину неисправности, что позволяет быстро устранить неполадку. При ежедневном использовании предохраняйте электрическую систему управления от влаги и загрязнения маслом. Регулярно проверяйте надежность соединений проводов, чтобы предотвратить сбой управления параметрами из-за ослабления соединений. Особенно при переработке легковоспламеняющихся и взрывоопасных материалов (например, некоторых модифицированных пластмасс) необходимо выбирать взрывозащищенные электрические системы управления, чтобы обеспечить безопасность производства.

10 Базовая рама

Последним компонентом является базовая рама. Это может показаться простым, но это основа стабильной работы оборудования – двигатель, редуктор, цилиндр, шнеки и другие компоненты двухшнекового экструдера смонтированы на базовой раме. Основная функция основания — «поддерживать все оборудование» и снижать вибрацию во время работы. Высококачественные основания обычно изготавливаются из толстых стальных пластин, сваренных вместе, а внизу часто устанавливаются виброгасящие подушки для эффективного поглощения вибраций, возникающих при вращении двигателя и винтов. Если основание нестабильно, во время работы оборудования возникнет сильная вибрация, что приведет не только к ослаблению соединений компонентов и чрезмерному шуму, но также ухудшит точность посадки между винтами и цилиндром, вызывая неравномерную пластификацию материала и потенциально повреждая винты и цилиндр. При установке оборудования убедитесь, что основание установлено ровно (откалибровано с помощью спиртового уровня), чтобы избежать неравномерной нагрузки на оборудование из-за наклона. После длительного использования проверьте, не устарели ли вибропоглощающие подушечки основания. Если они устарели, немедленно замените их, чтобы обеспечить стабильную работу оборудования.

В заключение: разберитесь в компонентах, чтобы освоитьДвухшнековый экструдер

10 основных компонентов двухшнекового экструдера, хотя и кажутся независимыми, на самом деле работают согласованно – от системы подачи «подачи материала» до нагрева нагревательных лент, пластификации шнека и цилиндра, до вакуумной системы удаления летучих веществ и системы охлаждения, задающей форму, каждый шаг зависит от функции соответствующих компонентов.

Для специалистов-практиков понимание роли и ключевых моментов каждого компонента не только помогает избежать ловушки «слепого следования тенденциям» во время выбора, позволяя выбирать оборудование, подходящее для их производственных нужд, но также позволяет быстро устранять неисправности при возникновении неисправностей, сокращая время простоя. Для новичков это также основа для начала работы с двухшнековыми экструдерами. Только поняв «внутреннюю логику оборудования», можно лучше управлять оборудованием и оптимизировать процессы.

Если вам нужна дополнительная информация,Нинбо Фанли Технолоджи Лтд.приветствует вас для получения подробного запроса, мы предоставим вам профессиональное техническое руководство или предложения по закупке оборудования.