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Comment réduire la consommation d'énergie de l'extrudeuse, commencez par la combinaison de vis!

Dans la production modifiée, la consommation d'électricité représente un coût très important, de sorte que l'extrudeuse actuelle évolue progressivement vers un type économe en énergie. Dans une extrudeuse à double vis co-rotative, le système d'extrusion est la partie centrale, et la consommation d'énergie électrique se produit également ici.

La réduction de la consommation d'énergie et la réduction des coûts sont l'attente collective des entreprises modifiées, et nous examinerons comment réduire la consommation d'énergie du système d'extrusion grâce à la sélection de combinaisons de vis.

Après l'avoir lu, vous savez, quel est le composant le plus consommateur d'énergie de l'extrudeuse bivis ? Quel segment a le plus grand impact sur la consommation d’énergie lors de l’extrusion ?

Analyse de la consommation énergétique des extrudeuses bivis

La consommation d'énergie de l'extrudeuse à double vis est différente de celle de l'extrudeuse à vis unique, en raison de la structure mécanique complexe et des propriétés mécaniques de l'extrudeuse à double vis, l'étude de la consommation d'énergie est également complexe et variable, et il est nécessaire d'étudier tous les aspects affectant la consommation d'énergie de l'extrudeuse à double vis.

L'extrudeuse à double vis ordinaire est généralement composée d'un système d'alimentation, d'un système de dosage, d'un hôte d'extrudeuse, d'un système de chauffage et de refroidissement du baril, d'un système de granulation, etc. Selon les recherches, le moteur principal représente la plus grande partie de la consommation d'énergie, représentant plus de la moitié de la puissance totale, donc pour étudier la consommation d'énergie de l'extrudeuse à double vis, la clé est d'étudier les facteurs affectant la consommation d'énergie du moteur principal.

Non.nom de l'équipementNuméro d'équipementPuissance/kw
1.Alimentateur à double vis11,5 kW
2.Moteur d'extrudeuse190kw
3.Système de lubrification de la boîte de vitesses10,55 kW
4.Système d'échappement forcé sous vide11,5 kW
5.Système de circulation d'eau douce10,55 kW
6.Chauffe-fût13 zones40kw
7.Changeur de tamis hydraulique11,5 kW
8.Lame d'air11,5 kW
9.Pelletiseur14 kW

ANALYSE DE PUISSANCE DES ÉQUIPEMENTS DE LA LIGNE DE PRODUCTION DE MÉLANGE-MAÎTRE D'EXTRUSION À DOUBLE VIS CHT-65B

En général, la sélection de moteurs à haut rendement et à faible consommation est la clé pour réduire la consommation d'énergie, et les extrudeuses nationales utilisent généralement des moteurs allemands à haut rendement et à économie d'énergie. Lors du processus de chauffage du fût, la différence de température entre la surface et la paroi intérieure du fût sera trop importante. Afin d'améliorer l'efficacité du chauffage, la plupart des moyens de chauffage électromagnétique sont désormais utilisés pour améliorer l'efficacité et réduire la consommation d'énergie. .

Alors, quels autres facteurs de production affectent la consommation d’énergie du moteur principal ?

Le moteur fournit principalement la vitesse d'entraînement, entraîne la vis et les autres pièces en rotation, et la vis, le barillet et la tête extrudent le matériau. Par conséquent, les facteurs affectant la consommation d'énergie du moteur sont principalement les suivants : combinaison de vis, vitesse de vis, quantité d'extrusion, diamètre de vis, pression de tête, etc.

Bien entendu, différents matériaux doivent produire une consommation d'énergie différente, comme la force de cisaillement requise pour ajouter de la fibre de verre et ne pas ajouter de fibre de verre. Ce facteur étant trop complexe, nous ne nous y concentrerons pas cette fois-ci.

Nous étudierons plusieurs aspects tels que la vitesse de la vis et le volume d'extrusion, le diamètre de la vis, la combinaison de vis, etc. dans la même situation de production, afin de proposer des solutions réalisables pour réduire la consommation d'énergie.

1. Capacité d'extrusion

Lorsque la quantité d’extrusion augmente, la consommation d’énergie par unité diminue d’abord puis augmente. Étant donné que la perte mécanique pendant le fonctionnement de l'extrudeuse est la plus faible avec la quantité d'extrusion optimale, le gaspillage d'énergie est relativement faible. Après cela, à mesure que le volume d’extrusion continue d’augmenter, la consommation d’énergie par unité augmentera légèrement.

Par conséquent, lors de l'utilisation d'un mélange avec une extrudeuse à double vis ou d'une modification du plastique, une production à long terme inférieure à la capacité de fonctionnement optimale doit être évitée et une utilisation raisonnable de l'extrudeuse peut réduire la consommation d'énergie.

2. L'effet combiné de la vitesse de la vis et de la quantité d'extrusion

Dans la production réelle, la quantité d'extrusion et la vitesse de la vis fonctionnent ensemble. Tout en gardant la vitesse de la vis inchangée, le rendement est augmenté et la consommation d'énergie par unité diminuera progressivement légèrement. Lorsque le rendement reste inchangé, avec l'augmentation de la vitesse de la vis, la consommation d'énergie par unité diminue.

3. Diamètre de la vis

À mesure que le diamètre de la vis augmente progressivement, la consommation d'énergie de rendement diminue progressivement, ce qui indique que le diamètre de la vis a une certaine influence sur la consommation d'énergie de rendement.

Maintenant, l'extrudeuse se développe progressivement vers une grande échelle, mais si la production de masse est relativement faible, une extrudeuse plus petite doit être sélectionnée de manière appropriée, de sorte que non seulement une faible consommation d'énergie, mais également la vis, le baril et les autres composants de la grande L'extrudeuse ne causera pas d'usure excessive ni de dommages car la sortie n'atteint pas la plage de sa meilleure capacité.

Conception de la combinaison de vis

Lorsque de la poudre ultrafine de carbonate de calcium avec une fraction massique de 30% est utilisée pour remplir du PP, la vitesse de la vis est constante à 300 tr/min, le volume d'alimentation est de 130 kg/h et la température est réglée à 190 °C dans la première section et à 220 °C. °C dans la 2e à la 10e section, les conclusions suivantes peuvent être tirées.

1. Effet de l'épaisseur du disque de pétrissage

Selon l'épaisseur du disque de pétrissage à 45° (30, 40, 50 mm), trois combinaisons de vis sont définies, numérotées tour à tour 1#, 2#, 3#.

Effet de l'épaisseur du disque de pétrissage 1
Effet de l'épaisseur du disque de pétrissage 2

La résistance à la traction de l'échantillon de carbonate de calcium PP sous la combinaison de vis 1# ~ 3# et la consommation d'énergie de rendement de l'extrudeuse.

La résistance à la traction de l'échantillon de carbonate de calcium PP sous la combinaison de vis 1# ~ 3# et la consommation d'énergie de rendement de l'extrudeuse.

On peut voir qu'à mesure que l'épaisseur du disque de pétrissage augmente, la résistance à la traction de l'échantillon diminue séquentiellement et la consommation d'énergie de l'extrudeuse à double vis codirectionnelle augmente séquentiellement. En effet, avec l'augmentation de l'épaisseur du disque de pétrissage, les composants de mélange dispersés par unité de longueur de mélange augmentent et les composants de mélange distribués diminuent, c'est-à-dire que l'effet de remplissage de la poudre de carbonate de calcium dans le PP est affaibli, ce qui entraîne une diminution. dans les propriétés mécaniques.

Dans le même temps, lorsque l'épaisseur du disque pétrisseur augmente, la consommation d'énergie de l'extrudeuse sous la combinaison de vis augmente considérablement et le couple requis par la vis augmente.

On peut également voir sur la figure 1 que lorsque l'épaisseur du disque pétrisseur à 45° est de 30 mm et 40 mm, la résistance à la traction de l'éprouvette et la consommation d'énergie de l'extrudeuse ne sont pas très différentes, donc l'épaisseur du disque pétrisseur à 45° peut être sélectionné 30 mm ou 40 mm.

2. L'influence du mauvais angle du disque de pétrissage de la section de plastification

Sur la base de la combinaison de vis 2#, un jeu de disques de pétrissage avec différents angles de désalignement est ajouté avant le disque de pétrissage à 45° de la section de plastification, et en fonction du mauvais angle du disque de pétrissage de différentes sections de plastification (30°, 45 °, 90°), 3 combinaisons de vis sont définies, numérotées tour à tour 4#, 5#, 6#.

L'influence du mauvais angle du disque de pétrissage de la section de plastification 1
L'influence du mauvais angle du disque de pétrissage de la section de plastification 2

La résistance à la traction de l'échantillon de carbonate de calcium PP sous la combinaison de vis 4# ~ 6# et la consommation d'énergie de rendement de l'extrudeuse.

On peut voir à partir de cela qu'en changeant le mauvais angle du disque de pétrissage de la section de plastification, les propriétés mécaniques de l'échantillon sous la combinaison de vis 5# sont les plus élevées, 4# est légèrement inférieure et 6# est la pire ; La consommation d'énergie par unité de rendement de l'extrudeuse augmente séquentiellement avec l'augmentation de l'angle du disque de pétrissage dans la section de plastification, parmi lesquels la consommation d'énergie de la combinaison de vis 4# et 5# n'est pas très différente, mais la consommation d'énergie du 6# la combinaison de vis augmente considérablement.

En effet, lorsque le matériau entre dans la section de plastification depuis la section d'alimentation, il n'a pas encore fondu, car le bloc de pétrissage de la combinaison de vis 6# a un mauvais angle de 90°, la force de cisaillement est trop importante, la fuite est trop importante. , la capacité de transport de la vis est réduite, le temps de séjour local est augmenté, le remplissage en matériau de la partie de transport par vis est trop élevé, ce qui entraîne un mauvais effet de mélange des matériaux, une consommation d'énergie accrue et une surface rugueuse de l'extrudé.

Lorsque l'angle de désalignement du disque de pétrissage de la section de plastification est de 30° et 45°, la résistance à la traction de l'éprouvette et la consommation d'énergie de l'extrudeuse ne sont pas très différentes, de sorte que l'angle de désalignement du disque de pétrissage de la section de plastification peut être sélectionné par 30° ou 45°.

3. Influence de la position de l'élément fileté du rotor sur la consommation d'énergie

Pour améliorer encore l'effet de mélange, un jeu de disques pétrisseurs peut être remplacé par des éléments filetés en forme de rotor.

combinaison de vis

Il diffère des éléments filetés conventionnels à hélice élevée en ce sens qu'il crée un grand espace entre l'élément fileté et la paroi interne du canon, que le dessus de son bord de vis est plus étroit et que les contours du guide fileté et des bords de fuite sont différents. Son hélice est constituée de 2 segments, 1 gauche et 1 droitier. L'élément est installé sur les deux vis et le sens de spirale des pièces en prise les unes avec les autres est le même. Lorsque cet élément tourne, le matériau est « pressé avant et après le pressage » pour atteindre l'objectif d'améliorer l'effet de mélange.

En fonction de la position de l'élément fileté du type de rotor, deux combinaisons de vis sont utilisées, numérotées 7# et 8#, comme indiqué dans le tableau 4.

NON.Combinaison de visLongueur totale de la visStatut des matériaux
Section d'alimentationSection de plastificationSection de mixageSection d'extrusion
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 /40,160/40Gauche48/48 × 636/36 × 336/18, 24/24 × 5.1698L'extrusion est normale et la surface est lisse
8#24/24,48/48×636 /36×324 / 24x345°/5/40×248 /48×2,36 / 36x224/24×2160/40,160 /40 Gauche48/48×236/36×224 /24 x2,45°/5/40×248/48 × 636/36 × 336/18, 24/24 × 5.1698L'extrusion est normale, la surface est rugueuse

Combinaison de vis 7# et 8# et son statut d'extrusion de matériau

Influence de la position de l'élément fileté du rotor sur la consommation d'énergie 1
Influence de la position de l'élément fileté du rotor sur la consommation d'énergie 2

La résistance à la traction de l'échantillon de carbonate de calcium PP sous la combinaison de vis 7# ~ 8# et la consommation d'énergie de rendement de l'extrudeuse.

Comme le montre la figure ci-dessus, la résistance à la traction de l'éprouvette sous la combinaison 7# est supérieure à celle du 8# et la consommation d'énergie de l'extrudeuse est inférieure à celle du 8#.

En effet, l'élément de rotor de la combinaison 8# est placé derrière le disque de pétrissage du premier groupe, et le matériau n'est pas complètement fondu, et le cisaillement et la refusion à ce moment ont peu d'importance pour sa dispersion et son mélange de distribution, et il est facile entraîner une augmentation de la consommation d’énergie. L'élément de rotor de la combinaison de minerais 7# est disposé derrière le disque de pétrissage du deuxième groupe et le matériau a été complètement fondu, de sorte que l'effet de mélange et la consommation d'énergie sont meilleurs.

4. L'effet de la disposition continue de plusieurs ensembles de disques à pétrir

La combinaison de vis de certains fabricants d'extrudeuses étrangers est un agencement continu de plusieurs groupes de disques de pétrissage, et les matériaux extrudés ont de bonnes performances. Cette combinaison diffère des 8 combinaisons précédentes en ce que tous les éléments de transport entre les trois groupes de disques de pétrissage à 45° sont remplacés par des éléments de disques de pétrissage, formant une combinaison de plusieurs groupes de disques de pétrissage disposés en continu.

Combinaison de visLongueur totale de la visStatut des matériauxRésistance à la traction/MPaConsommation d'énergie par unité de production /Kw.h.kg-1
Section d'alimentationSection de plastification et de mélangeSection d'extrusion
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 × 4.1698La surface est rugueuse, il y a de la mousse27.93 0.307

La forme combinée de l'agencement continu de plusieurs disques de pétrissage et leur état d'extrusion du matériau, la résistance à la traction de l'échantillon et la consommation d'énergie du rendement de l'extrudeuse.

Par rapport aux huit combinaisons ci-dessus, après avoir remplacé tous les éléments de transport des sections de plastification et de mélange par plusieurs jeux de disques de pétrissage à forte force de cisaillement, la consommation d'énergie n'augmente pas de manière significative et la résistance à la traction de l'éprouvette ne diminue pas de manière significative. Cette combinaison de vis convient donc aux applications de production pratiques et peut être utilisée dans la production par extrusion où des matériaux à cisaillement élevé sont requis.

  1. L'épaisseur du disque de pétrissage à 45° est sélectionnée entre 30 mm et 40 mm, ce qui peut réduire efficacement la consommation d'énergie de l'extrudeuse à condition de maintenir la haute résistance à la traction de l'échantillon.
  2. Le mauvais angle du disque de pétrissage de la section de plastification est de préférence de 30° ou 45°. 
  3. Dans le cas des éléments de rotor, la position des éléments de rotor a une grande influence sur les performances de traction de l'éprouvette et la consommation d'énergie de l'extrudeuse, et elle doit être placée après la section de mélange plastifiante, ce qui peut réduire efficacement la consommation d'énergie.
  4. Grâce à la disposition continue de plusieurs groupes de disques pétrisseurs, la consommation d'énergie de l'extrudeuse n'a pas augmenté de manière significative et la résistance à la traction de l'échantillon n'a pas diminué de manière significative, elle a donc une certaine applicabilité et peut être appliquée à la production par extrusion de matériaux nécessitant cisaillement élevé. 
  5. La combinaison de vis a un grand impact sur la consommation d'énergie de l'extrudeuse, et l'accent doit être mis sur la zone de plastification, qui a un impact significatif sur la consommation d'énergie de l'hôte.

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