Принцип работы и использование шнекового экструдера

Многие промышленные и производственные линии укомплектованы таким важным оборудованием, как шнековые экструдеры. Их популярность обусловлена простотой эксплуатации и обслуживания устройства, а также быстрым получением высококачественной продукции.

Шнековый экструдер предназначен для размягчения сырья. Он способен обеспечивать непрерывную переработку сырья в однородный расплав, придавая готовой продукции нужную форму. В процессе изготовления товара из злаковых культур, полимерного сырья, древесины, опилок получаются изделия определённой конфигурации. Их длина может быть безгранична. Например, таким способом производят очень длинные трубы или шланги.

Аппарат обрабатывает материал в 3 этапа:

• подача;
• размягчение;
• выдавливание.

Важным моментом является поддержание подходящей температуры для расплава материала. С этой целью используют патронные и плоские ТЭНы. Если шнек в тандеме с нагревательными элементами работает слаженно, то на выходе образуется качественная продукция.

Производители задействуют 3 способа экструзии:

• холодную формовку;
• тёплую экструзию;
• горячую обработку.

Простой механизм действия шнекового экструдера позволяет легко и быстро изготовить нужную продукцию. Он функционирует по принципу мясорубки. Сначала в специальный бункер загружают необходимый материал. Лопасти вращающегося шнека со спиралью захватывают сырьё. Полученный состав попадает внутрь цилиндра, уплотняется и перемешивается.

В ходе продвижения по винтовой спирали материал прогревается до необходимой температуры, гомогенизируется. Уровень нагрева обычно устанавливает оператор. Благодаря кольцевому нагревателю сырьё в цилиндре плавится и размягчается.

В таком виде расплав выталкивается через формующую головку, которая придаёт продукции нужный профиль. Для нагрева сопла используют отдельные манжетные нагреватели. Именно шнек выдавливает готовые изделия наружу.

Конструкция агрегата позволяет осуществить его сборку в домашних условиях. Прежде всего следует приобрести необходимые детали. Можно использовать готовую инструкцию какой-нибудь заводской модели. Чертёж должен содержать точные размеры всех комплектующих элементов. После этого сборка экструдера осуществляется по конкретной схеме.

Экструдеры могут различаться скоростью вращения винтов. Чаще всего применяется стандартный вариант. Но с целью повышения производительности используют быстроходные шнеки. Ручной прибор задействуют для сваривания полимерной продукции. Имеющийся пруток обеспечивает стабильную работу экструдера в любом положении.

В зависимости от сложности обработки изделия и состава материала применяют технику с разным количеством шнеков.

• Одношнековый экструдер способен переработать много сырья и изготовить огромное количество нужной продукции. Особенностью устройства является наличие в камере выходного вала с одним шнеком. Такая компоновка наделяет простотой всю конструкцию. Она состоит из редуктора, загрузочной воронки, блока подшипников, цилиндрической рабочей камеры, шнека, системы охлаждения, электромотора. Шнековая пара подбирается с учётом длины экструдера. Большим плюсом является лёгкость транспортировки оборудования.

• Двухшнековый агрегат подразумевает наличие в корпусе 2 шнеков. Он способен перерабатывать порошковые и гранулированные вещества, образцы с дисперсным и коротковолокнистым наполнителем. Параллельно установленные винты находятся во взаимном зацеплении. Оба шнека обладают способностью вращаться в разных направлениях. Оборудование с двумя винтами часто наделено функцией самоочищения. Этот процесс обеспечивает удобство эксплуатации.

• Трёхшнековый аппарат оснащён 3 винтами. Он обеспечивает очень высокую производительность и отличное рассеивание. Данному оборудованию характерен широчайший диапазон распределения при огромной скорости сдвига, поэтому его вводят в употребление при необходимости более тщательного перемешивания сырья. Такая техника часто применяется для массового производства изделий из термопласта.

• Многошнековый экструдер содержит более 4 шнеков. Его задействуют при невозможности применения высокотемпературного воздействия. Нужный эффект достигается посредством повышенной дегазации и усиления смесительных манипуляций. В планетарной системе может одновременно вращаться до 12 винтов.

Большую роль в получении качественной продукции играет шнек (червяк). В нём имеются зоны питания, дозирования и сжатия. Оптимизация качества продукции и снижение издержек производства зависят от условий и прохождения материалом всех этих этапов. По этой причине подбору подходящего шнека следует уделить большое внимание. При выборе надо учитывать тип материала, предназначенного для переработки, стабильность его продвижения по спирали, приемлемые показатели давления на конце винта.

• Барьерный шнек зарекомендовал себя способностью удержания нерасплавленного сырья от проникновения в зону дозирования, потому что угол его барьерного витка больше угла наклона главной лопасти нарезки. При усилении скорости вращения винта повышается эффективность плавления и улучшается продавливание расплава. Большинство барьерных устройств имеют смесительные секции. Если не требуется высокая производительность, то можно обойтись без смесителя. Достаточно неглубоких канавок. При выборе конструкции со смесителем следует обратить внимание на зазор между цилиндром и витками. Он должен быть минимален. Только в этом случае будет обеспечиваться хорошее качество расплава и смешения.

• Дозирующий шнек тоже неплохо справляется с переработкой полимеров, но его производительность невысока. Агрегаты с глубоким каналом способны хорошо и быстро переработать некоторые типы сырья. Например, дозирующий винт эффективен в переработке полупроводящего полиэтилена с поперечным сшиванием и некоторых видов непроводящих материалов.

• Смесительный шнек идеально подходит для обеспечения технологического процесса, рассчитанного на высокие скорости. Усиление темпа позволяет поддерживать качество расплавленного сырья, если увеличена глубина каналов. За счёт такой работы конструкции смесительного устройства производительность заметно повышается, особенно при переработке поливинилхлорида и полиэтилена.

Шнековые экструдеры широко применяются в пищевой промышленности и сельском хозяйстве. С их помощью делают макаронные изделия, кукурузные палочки, чипсы, сухарики, кондитерские изделия. Переработка зернового и травянистого сырья позволяет производить комбикорм. Для изготовления кормов подходят злаковые и бобовые культуры, соя. Процесс обработки зерна занимает несколько секунд. Высокая скорость переработки сырья способствует росту популярности применения шнекового экструдера.

Одношнековые экструдеры чаще всего применяют для выпуска однослойных и многослойных плёнок, труб, шлангов, изоляционного материала для проводов, кабеля, различных кромок, плиток, профильных листов. Вторичная переработка пластмассы не обходится без данного приспособления. Применение прибора способствует возвращению в производство отходов – бутылок, банок, пакетов и другой использованной тары.

Устройство с двумя шнеками часто задействуют для изготовления стройматериалов из ПВХ, потому что с помощью такого экструдера можно легко получить ПВХ-порошок.