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Cómo reducir el consumo de energía de la extrusora, ¡comience con la combinación de tornillos!

En la producción modificada, el consumo de electricidad es un costo muy alto, por lo que la extrusora actual se está desarrollando gradualmente hacia un tipo que ahorra energía. En una extrusora de doble husillo co-rotativa, el sistema de extrusión es la parte central, y aquí también se produce el consumo de energía eléctrica.

Reducir el consumo de energía y ahorrar costos es la expectativa colectiva de las empresas modificadas, y veremos cómo reducir el consumo de energía del sistema de extrusión mediante la selección de combinaciones de tornillos.

Después de leerlo, ¿sabes cuál es el componente que más energía consume de la extrusora de doble tornillo? ¿Qué segmento tiene el mayor impacto en el consumo de energía durante la extrusión?

Análisis del consumo energético de extrusoras de doble tornillo.

El consumo de energía de la extrusora de doble tornillo es diferente al de la extrusora de un solo tornillo, debido a la compleja estructura mecánica y las propiedades mecánicas de la extrusora de doble tornillo, el estudio del consumo de energía también es complejo y cambiante, y es necesario estudiar todos los aspectos que afectan El consumo de energía de la extrusora de doble tornillo.

La extrusora de doble tornillo ordinaria generalmente se compone de un sistema de alimentación, un sistema de dosificación dosificadora, un host de extrusora, un sistema de calentamiento y enfriamiento de barril, un sistema de granulación, etc. Según la investigación, el motor principal es la mayor parte del consumo de energía y representa más de la mitad de la potencia total, por lo que para estudiar el consumo de energía de la extrusora de doble tornillo, la clave es estudiar los factores que afectan el consumo de energía del motor principal.

No.nombre del equipoNúmero de equipoPotencia/kw
1.Alimentador de doble tornillo11,5 kw
2.Motor extrusor190kw
3.Sistema de lubricación de la caja de cambios10,55 kw
4.Sistema de escape forzado al vacío11,5 kw
5.Sistema de circulación de agua blanda.10,55 kw
6.Calentador de barril13 zonas40kw
7.Cambiador de pantalla hidráulico11,5 kw
8.cuchillo de aire11,5 kw
9.peletizadora14 kilovatios

ANÁLISIS DE POTENCIA DE EQUIPOS DE LÍNEA DE PRODUCCIÓN MASTERBATCH DE EXTRUSIÓN DE DOBLE TORNILLO CHT-65B

En general, la selección de motores de alta eficiencia y bajo consumo es la clave para reducir el consumo de energía, y las extrusoras nacionales generalmente utilizan motores alemanes de alta eficiencia y ahorro de energía. En el proceso de calentamiento del barril, la diferencia de temperatura entre la superficie y la pared interior del barril será demasiado grande. Para mejorar la eficiencia del calentamiento, la mayoría de los medios de calentamiento electromagnético ahora se utilizan para mejorar la eficiencia y reducir el consumo de energía. .

Entonces, ¿qué otros factores de producción afectan el consumo de energía del motor principal?

El motor proporciona principalmente la velocidad de accionamiento, hace girar el tornillo y otras piezas, y el tornillo, el cilindro y la cabeza extruyen el material. Por lo tanto, los factores que afectan el consumo de energía del motor son principalmente los siguientes: combinación de tornillos, velocidad del tornillo, cantidad de extrusión, diámetro del tornillo, presión del cabezal, etc.

Por supuesto, diferentes materiales deben producir diferentes consumos de energía, como la fuerza de corte requerida para agregar fibra de vidrio y no agregar fibra de vidrio. Debido a que este factor es demasiado complejo, esta vez no nos centraremos en él.

Estudiaremos varios aspectos como la velocidad del tornillo y el volumen de extrusión, el diámetro del tornillo, la combinación de tornillos, etc. bajo la misma situación de producción, para encontrar soluciones viables para reducir el consumo de energía.

1. Capacidad de extrusión

Cuando aumenta la cantidad de extrusión, el consumo de energía por unidad disminuye primero y luego aumenta. Debido a que la pérdida mecánica durante la operación del extrusor es la más baja en la cantidad de extrusión óptima, el desperdicio de energía es relativamente pequeño. Después de eso, a medida que el volumen de extrusión siga aumentando, el consumo de energía por unidad aumentará ligeramente.

Por lo tanto, cuando se utiliza mezcla de extrusora de doble tornillo o modificación de plástico, se debe evitar una producción a largo plazo por debajo de la capacidad operativa óptima, y el uso razonable de la extrusora puede reducir el consumo de energía.

2. El efecto combinado de la velocidad del tornillo y la cantidad de extrusión.

En la producción real, la cantidad de extrusión y la velocidad del tornillo funcionan juntas. Mientras se mantiene la velocidad del tornillo sin cambios, la producción aumenta y el consumo de energía por unidad disminuirá gradualmente ligeramente. Cuando la producción permanece sin cambios, con el aumento de la velocidad del tornillo, el consumo de energía por unidad disminuye.

3. Diámetro del tornillo

A medida que el diámetro del tornillo aumenta gradualmente, el consumo de energía de rendimiento se reducirá gradualmente, lo que indica que el diámetro del tornillo tiene cierta influencia en el consumo de energía de rendimiento.

Ahora la extrusora se está desarrollando gradualmente a gran escala, pero si el rendimiento de la producción en masa es relativamente pequeño, se debe seleccionar apropiadamente una extrusora más pequeña, de modo que no solo el bajo consumo de energía, sino también el tornillo, el cilindro y otros componentes de la gran La extrusora no causará desgaste excesivo ni daños debido a que la salida no alcanza el rango de su mejor capacidad.

Diseño de combinación de tornillos.

Cuando se utiliza polvo de carbonato de calcio ultrafino con una fracción de masa de 30% para llenar PP, la velocidad del tornillo es constante a 300 r/min, el volumen de alimentación es de 130 kg/h y la temperatura se fija en 190 °C en la primera sección y 220 °C en la primera sección. °C en las secciones 2 a 10, se pueden sacar las siguientes conclusiones.

1. Efecto del espesor del disco de amasado

Según el grosor del disco de amasado de 45° (30, 40, 50 mm), se ajustan tres combinaciones de tornillos, numerados sucesivamente 1#, 2#, 3#.

Efecto del espesor del disco de amasado 1
Efecto del espesor del disco de amasado 2

La resistencia a la tracción de la muestra de PP de carbonato de calcio bajo una combinación de tornillo 1# ~ 3# y el consumo de energía de rendimiento de la extrusora.

La resistencia a la tracción de la muestra de PP de carbonato de calcio bajo una combinación de tornillo 1# ~ 3# y el consumo de energía de rendimiento de la extrusora.

Se puede ver que a medida que aumenta el espesor del disco de amasado, la resistencia a la tracción de la muestra disminuye secuencialmente y el consumo de energía de la extrusora de doble tornillo codireccional aumenta secuencialmente. Esto se debe a que con el aumento del espesor del disco de amasado, los componentes de mezcla dispersos por unidad de longitud de mezcla aumentan y los componentes de mezcla distribuidos disminuyen, es decir, el efecto de relleno del polvo de carbonato de calcio en PP se debilita, lo que resulta en una disminución. en propiedades mecánicas.

Al mismo tiempo, cuando aumenta el espesor del disco de amasado, el consumo de energía de la extrusora bajo la combinación de tornillo aumenta significativamente y aumenta el par requerido por el tornillo.

También se puede ver en la Figura 1 que cuando el espesor del disco de amasado de 45° es de 30 mm y 40 mm, la resistencia a la tracción de la muestra y el consumo de energía de la extrusora no son muy diferentes, por lo que el espesor del disco de amasado de 45° Se puede seleccionar 30 mm o 40 mm.

2. La influencia del ángulo incorrecto del disco amasador de la sección de plastificación

Sobre la base de la combinación de tornillos 2#, se agrega un conjunto de discos de amasado con diferentes ángulos de desalineación antes del disco de amasado de 45° de la sección de plastificación, y de acuerdo con el ángulo incorrecto del disco de amasado de diferente sección de plastificación (30°, 45° °, 90°), se ajustan 3 combinaciones de tornillos, numerados sucesivamente 4#, 5#, 6#.

La influencia del ángulo incorrecto del disco de amasado de la sección de plastificación 1
La influencia del ángulo incorrecto del disco de amasado de la sección de plastificación 2

La resistencia a la tracción de la muestra de PP de carbonato de calcio bajo la combinación de tornillos 4# ~ 6# y el consumo de energía de rendimiento de la extrusora.

Se puede ver a partir de esto que cambiando el ángulo incorrecto del disco de amasado de la sección de plastificación, las propiedades mecánicas de la muestra bajo la combinación de tornillo 5# son las más altas, 4# son ligeramente más bajas y 6# son las peores; El consumo de energía por unidad de rendimiento de la extrusora aumenta secuencialmente con el aumento del ángulo del disco de amasado en la sección de plastificación, entre los cuales el consumo de energía de la combinación de tornillo 4# y 5# no es muy diferente, pero el consumo de energía del 6# La combinación de tornillos aumenta significativamente.

Esto se debe a que cuando el material ingresa a la sección de plastificación desde la sección de alimentación, aún no se ha derretido, debido a que el bloque de amasado de la combinación de tornillos 6# tiene un ángulo incorrecto de 90°, la fuerza de corte es demasiado grande y la fuga es demasiado grande. , la capacidad del transportador de tornillo se reduce, el tiempo de residencia local aumenta, el llenado de material de la parte del transportador de tornillo es demasiado alto, lo que resulta en un efecto de mezcla deficiente del material, un mayor consumo de energía y una superficie rugosa del extruido.

Cuando el ángulo de desalineación del disco de amasado de la sección de plastificación es de 30° y 45°, la resistencia a la tracción de la muestra y el consumo de energía de la extrusora no son muy diferentes, por lo que el ángulo de desalineación del disco de amasado de la sección de plastificación puede seleccionarse en 30° o 45°.

3. Influencia de la posición de los elementos roscados del rotor en el consumo de energía

Para mejorar aún más el efecto de mezcla, se puede sustituir un juego de discos de amasado por elementos roscados en forma de rotor.

combinación de tornillos

Se diferencia de los elementos roscados de alta hélice convencionales en que crea un gran espacio entre el elemento roscado y la pared interior del cilindro, su borde superior del tornillo es más estrecho y los contornos de la guía roscada y los bordes posteriores son diferentes. Su hélice consta de 2 segmentos, 1 zurdo y 1 diestro. El elemento se instala en ambos tornillos y la dirección en espiral de las piezas que engranan entre sí es la misma. Cuando este elemento gira, el material se “exprime antes y después del prensado” para lograr el propósito de mejorar el efecto de mezcla.

Dependiendo de la posición del elemento roscado del tipo de rotor, se utilizan dos combinaciones de tornillos, numerados 7# y 8#, como se muestra en la Tabla 4.

NO.Combinación de tornillosLongitud total del tornilloEstado de los materiales
Sección de alimentaciónSección de plastificaciónSección de mezclaSección de extrusión
7#24/24,48/48×636 /36×324 / 24x345°/5/40×248 /48×2,36 / 36x224/24×245°/5/40×2,48 /48 x236 /36×2,24 /24 x2,160 /40,160/40Izquierda48/48×636/36×336/18,24 /24×51698La extrusión es normal y la superficie es lisa.
8#24/24,48/48×636 /36×324 / 24x345°/5/40×248 /48×2,36 / 36x224/24×2160/40,160 /40 Izquierda48/48×236/36×224 /24 x2,45°/5/40×248/48×636/36×336/18,24 /24×51698La extrusión es normal, la superficie es rugosa.

Combinación de tornillos 7# y 8# y su estado de extrusión de material

Influencia de la posición de los elementos roscados del rotor en el consumo de energía 1
Influencia de la posición de los elementos roscados del rotor en el consumo de energía 2

La resistencia a la tracción de la muestra de PP de carbonato de calcio bajo la combinación de tornillos 7# ~ 8# y el consumo de energía de rendimiento de la extrusora.

Como se puede ver en la figura anterior, la resistencia a la tracción de la muestra bajo la combinación 7# es mayor que la del 8#, y el consumo de energía de la extrusora es menor que el del 8#.

Esto se debe a que el elemento rotor de la combinación 8# se coloca detrás del disco de amasado del primer grupo y el material no está completamente derretido, y el corte y el reflujo en este momento son de poca importancia para su dispersión y mezcla de distribución, y es fácil provocar un mayor consumo de energía. El elemento rotor de la combinación de mineral 7# está dispuesto detrás del disco amasador del segundo grupo y el material se ha fundido completamente, por lo que el efecto de mezcla y el consumo de energía son mejores.

4. El efecto de la disposición continua de múltiples conjuntos de discos de amasado.

La combinación de tornillos de algunos fabricantes extranjeros de extrusoras es una disposición continua de múltiples grupos de discos de amasado, y los materiales extruidos tienen un buen rendimiento. Esta combinación difiere de las 8 combinaciones anteriores en que todos los elementos transportadores entre los tres grupos de discos amasadores de 45° se reemplazan con elementos de discos amasadores, formando una combinación de múltiples grupos de discos amasadores dispuestos de manera continua.

Combinación de tornillosLongitud total del tornilloEstado de los materialesResistencia a la tracción/MPaConsumo de energía por unidad de producción /Kw.h.kg-1
Sección de alimentaciónSección de plastificación y mezcla.Sección de extrusión
24/24,48/48×636 /36×324 / 24x345°/5/40×290°/5/40,45°/5/54,30°/7/55,45°/5/40,90/5/40×230°/7/5548/48×636/36×336/18,24 /24×41698La superficie es rugosa, hay espuma.27.93 0.307

La forma combinada de disposición continua de múltiples discos de amasado y su estado de extrusión del material, la resistencia a la tracción de la muestra y el consumo de energía del rendimiento del extrusor.

En comparación con las ocho combinaciones anteriores, después de reemplazar todos los elementos transportadores de las secciones de plastificación y mezcla con múltiples juegos de discos de amasado con fuerte fuerza de corte, el consumo de energía no aumenta significativamente y la resistencia a la tracción de la muestra no disminuye significativamente. Por lo tanto, esta combinación de tornillos es adecuada para aplicaciones prácticas de producción y se puede utilizar en la producción de extrusión donde se requieren materiales de alto cizallamiento.

  1. El espesor del disco de amasado de 45° se selecciona como 30 mm o 40 mm, lo que puede reducir efectivamente el consumo de energía de la extrusora bajo la condición de mantener la alta resistencia a la tracción de la muestra.
  2. El ángulo incorrecto del disco amasador de la sección de plastificación es preferentemente de 30° o 45°. 
  3. En el caso de los elementos del rotor, la posición de los elementos del rotor tiene una gran influencia en el rendimiento de tracción de la muestra y el consumo de energía de la extrusora, y debe colocarse después de la sección de mezcla de plastificación, lo que puede reducir efectivamente el consumo de energía.
  4. Al utilizar la disposición continua de múltiples grupos de discos de amasado, el consumo de energía de la extrusora no ha aumentado significativamente y la resistencia a la tracción de la muestra no ha disminuido significativamente, por lo que tiene cierta aplicabilidad y se puede aplicar a la producción por extrusión de materiales que requieren alto cizallamiento. 
  5. La combinación de tornillos tiene un gran impacto en el consumo de energía de la extrusora, y la atención debe centrarse en el área de plastificación, que tiene un impacto significativo en el consumo de energía del host.

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