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Como reduzir o consumo de energia da extrusora, comece com a combinação de parafusos!

Na produção modificada, o consumo de eletricidade representa um custo muito elevado, por isso a extrusora atual está gradualmente se desenvolvendo para um tipo de economia de energia. Em uma extrusora de rosca dupla co-rotativa, o sistema de extrusão é a parte central, e aqui também ocorre o consumo de energia elétrica.

Reduzir o consumo de energia e economizar custos é a expectativa coletiva das empresas modificadas, e veremos como reduzir o consumo de energia do sistema de extrusão através da seleção de combinações de parafusos.

Depois de ler, você sabe qual é o componente que mais consome energia da extrusora de rosca dupla? Qual segmento tem maior impacto no consumo de energia durante a extrusão?

Análise do consumo de energia de extrusoras de rosca dupla

O consumo de energia da extrusora de rosca dupla é diferente daquele da extrusora de rosca simples, devido à complexa estrutura mecânica e propriedades mecânicas da extrusora de rosca dupla, o estudo do consumo de energia também é complexo e mutável, sendo necessário estudar todos os aspectos que afetam o consumo de energia da extrusora de rosca dupla.

A extrusora de parafuso duplo comum é geralmente composta de sistema de alimentação, sistema de dosagem de medição, hospedeiro da extrusora, sistema de aquecimento e resfriamento de barril, sistema de granulação, etc. De acordo com a pesquisa, o motor principal é a maior parte do consumo de energia, respondendo por mais da metade de a potência total, portanto, para estudar o consumo de energia da extrusora de rosca dupla, a chave é estudar os fatores que afetam o consumo de energia do motor principal.

Não.nome do equipamentoNúmero do equipamentoPotência/kw
1.Alimentador de parafuso duplo11,5 kW
2.Motor extrusor190 kW
3.Sistema de lubrificação da caixa de engrenagens10,55 kW
4.Sistema de exaustão forçada a vácuo11,5 kW
5.Sistema de circulação de água macia10,55 kW
6.Aquecedor de barril13 zonas40 kW
7.Trocador de tela hidráulico11,5 kW
8.Faca de ar11,5 kW
9.Peletizador14 kW

CHT-65B EXTRUSÃO DE PARAFUSO DUPLO MASTERBATCH LINHA DE PRODUÇÃO EQUIPAMENTOS ANÁLISE DE POTÊNCIA

Em geral, a seleção de motores de alta eficiência e baixo consumo é a chave para reduzir o consumo de energia, e as extrusoras domésticas geralmente usam motores alemães de alta eficiência e economia de energia. No processo de aquecimento do barril, a diferença de temperatura entre a superfície e a parede interna do barril ocorrerá muito grande, a fim de melhorar a eficiência do aquecimento, a maioria dos meios de aquecimento eletromagnético são agora usados para melhorar a eficiência e reduzir o consumo de energia .

Então, que outros fatores de produção afetam o consumo de energia do motor principal?

O motor fornece principalmente a velocidade de acionamento, faz com que o parafuso e outras peças girem, e o parafuso, o cilindro e a cabeça extrusam o material. Portanto, os fatores que afetam o consumo de energia do motor são principalmente os seguintes: combinação do parafuso, velocidade do parafuso, quantidade de extrusão, diâmetro do parafuso, pressão da cabeça, etc.

É claro que diferentes materiais devem produzir diferentes consumos de energia, como a força de cisalhamento necessária para adicionar fibra de vidro e não adicionar fibra de vidro. Como esse fator é muito complexo, não vamos nos concentrar nele desta vez.

Estudaremos diversos aspectos como velocidade da rosca e volume de extrusão, diâmetro da rosca, combinação da rosca, etc. na mesma situação de produção, de modo a encontrar soluções viáveis para reduzir o consumo de energia.

1. Capacidade de extrusão

Quando a quantidade de extrusão aumenta, o consumo de energia por unidade diminui primeiro e depois aumenta. Como a perda mecânica durante a operação da extrusora é menor na quantidade ideal de extrusão, o desperdício de energia é relativamente pequeno. Depois disso, à medida que o volume de extrusão continua a aumentar, o consumo de energia por unidade aumentará ligeiramente.

Portanto, ao usar mistura de extrusora de parafuso duplo ou modificação de plástico, a produção a longo prazo abaixo da capacidade operacional ideal deve ser evitada, e o uso razoável da extrusora pode reduzir o consumo de energia.

2. O efeito combinado da velocidade do parafuso e da quantidade de extrusão

Na produção real, a quantidade de extrusão e a velocidade da rosca trabalham juntas. Mantendo a velocidade do parafuso inalterada, a produção aumenta e o consumo de energia por unidade diminui gradualmente ligeiramente. Quando a saída permanece inalterada, com o aumento da velocidade da rosca, o consumo de energia por unidade diminui.

3. Diâmetro do parafuso

À medida que o diâmetro do parafuso aumenta gradualmente, o consumo de energia de rendimento diminuirá gradativamente, o que indica que o diâmetro do parafuso tem certa influência no consumo de energia de rendimento.

Agora, a extrusora está gradualmente se desenvolvendo em grande escala, mas se a produção em massa for relativamente pequena, uma extrusora menor deve ser selecionada adequadamente, de modo que não apenas o baixo consumo de energia, mas também o parafuso, o cilindro e outros componentes do grande a extrusora não causará desgaste excessivo e danos devido à saída não atingir a faixa de sua melhor capacidade.

Projeto da combinação de parafusos

Quando o pó ultrafino de carbonato de cálcio com uma fração de massa de 30% é usado para encher PP, a velocidade da rosca é constante em 300r/min, o volume de alimentação é de 130kg/h e a temperatura é ajustada para 190°C na primeira seção e 220°C. °C na seção 2 a 10, as seguintes conclusões podem ser tiradas.

1. Efeito da espessura do disco de amassamento

De acordo com a espessura do disco de amassar de 45° (30, 40, 50mm), são definidas três combinações de parafusos, numeradas 1#, 2#, 3# por sua vez.

Efeito da espessura do disco de amassamento 1
Efeito da espessura do disco de amassamento 2

A resistência à tração da amostra PP de carbonato de cálcio sob a combinação de parafusos 1# ~ 3# e o consumo de energia de rendimento da extrusora.

A resistência à tração da amostra PP de carbonato de cálcio sob a combinação de parafusos 1# ~ 3# e o consumo de energia de rendimento da extrusora.

Pode-se observar que à medida que a espessura do disco de amassamento aumenta, a resistência à tração da amostra diminui sequencialmente e o consumo de energia da extrusora de parafuso duplo codirecional aumenta sequencialmente. Isso ocorre porque com o aumento da espessura do disco de amassamento, os componentes de mistura dispersos por unidade de comprimento de mistura aumentam e os componentes de mistura distribuídos diminuem, ou seja, o efeito de enchimento do pó de carbonato de cálcio no PP é enfraquecido, resultando em uma diminuição nas propriedades mecânicas.

Ao mesmo tempo, quando a espessura do disco de amassamento aumenta, o consumo de energia da extrusora sob a combinação de rosca aumenta significativamente e o torque exigido pela rosca aumenta.

Também pode ser visto na Figura 1 que quando a espessura do disco de amassamento de 45° é 30mm e 40mm, a resistência à tração da amostra e o consumo de energia da extrusora não são muito diferentes, então a espessura do disco de amassamento de 45° pode ser selecionado 30mm ou 40mm.

2. A influência do ângulo errado do disco de amassamento da seção de plastificação

Com base na combinação de parafusos 2#, um conjunto de discos de amassamento com diferentes ângulos de desalinhamento é adicionado antes do disco de amassamento de 45° da seção de plastificação e de acordo com o ângulo errado do disco de amassamento de diferentes seções de plastificação (30°, 45 °, 90°), são definidas 3 combinações de parafusos, numeradas 4#, 5#, 6# por sua vez.

A influência do ângulo errado do disco de amassamento da seção de plastificação 1
A influência do ângulo errado do disco de amassamento da seção de plastificação 2

A resistência à tração da amostra PP de carbonato de cálcio sob a combinação de parafusos 4# ~ 6# e o consumo de energia de rendimento da extrusora.

Pode-se observar a partir disso que alterando o ângulo errado do disco de amassamento da seção de plastificação, as propriedades mecânicas da amostra sob a combinação de parafusos 5# são as mais altas, 4# são ligeiramente mais baixas e 6# são as piores; O consumo de energia por unidade de rendimento da extrusora aumenta sequencialmente com o aumento do ângulo do disco de amassamento na seção de plastificação, entre os quais o consumo de energia da combinação de rosca 4# e 5# não é muito diferente, mas o consumo de energia do 6# combinação de parafusos aumenta significativamente.

Isso ocorre porque quando o material entra na seção de plastificação vindo da seção de alimentação, ele ainda não derreteu, porque o bloco de amassamento da combinação de parafusos 6# tem um ângulo errado de 90°, a força de cisalhamento é muito grande, o vazamento é muito grande , a capacidade de transporte por parafuso é reduzida, o tempo de residência local é aumentado, o enchimento de material da parte de transporte por parafuso é muito alto, resultando em um efeito de mistura de material deficiente, aumento do consumo de energia e superfície áspera do extrudado.

Quando o ângulo de desalinhamento do disco de amassamento da seção de plastificação é de 30° e 45°, a resistência à tração da amostra e o consumo de energia da extrusora não são muito diferentes, então o ângulo de desalinhamento do disco de amassamento da seção de plastificação pode ser selecionado em 30° ou 45°.

3. Influência da posição do elemento roscado do rotor no consumo de energia

Para melhorar ainda mais o efeito de mistura, um conjunto de discos de amassar pode ser substituído por elementos roscados semelhantes a rotores.

combinação de parafusos

Ele difere dos elementos roscados convencionais de alta hélice porque cria um grande espaço entre o elemento roscado e a parede interna do cilindro, o topo da borda do parafuso é mais estreito e os contornos da guia roscada e das bordas de fuga são diferentes. Sua hélice consiste em 2 segmentos, 1 canhoto e 1 destro. O elemento é instalado em ambos os parafusos e a direção espiral das peças que se encaixam é a mesma. Quando este elemento gira, o material é “espremido antes e depois da prensagem” para atingir o objetivo de potencializar o efeito de mistura.

Dependendo da posição do elemento roscado do tipo rotor, são utilizadas duas combinações de parafusos, numerados 7# e 8#, conforme mostrado na Tabela 4.

NÃO.Combinação de parafusosComprimento total do parafusoStatus dos materiais
Seção de alimentaçãoSeção de plastificaçãoSeção de mixagemSeção de extrusão
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 /40,160/40Esquerda48/48×636/36×336/18,24 /24×51698A extrusão é normal e a superfície é lisa
8#24/24,48/48×636 /36×324 / 24x345°/5/40×248 /48×2,36 / 36x224/24×2160/40.160 /40 Esquerda48/48×236/36×224 /24 x2,45°/5/40×248/48×636/36×336/18,24 /24×51698A extrusão é normal, a superfície é áspera

Combinação de parafusos 7# e 8# e seu status de extrusão de material

Influência da posição do elemento roscado do rotor no consumo de energia 1
Influência da posição do elemento roscado do rotor no consumo de energia 2

A resistência à tração da amostra PP de carbonato de cálcio sob a combinação de parafusos 7# ~ 8# e o consumo de energia de rendimento da extrusora.

Como pode ser visto na figura acima, a resistência à tração da amostra sob a combinação 7# é maior do que a de 8#, e o consumo de energia da extrusora é menor do que o de 8#.

Isso ocorre porque o elemento do rotor da combinação 8# é colocado atrás do primeiro disco de amassamento do grupo, e o material não está completamente derretido, e o cisalhamento e o refluxo neste momento são de pouca importância para sua dispersão e mistura de distribuição, e é fácil causar aumento no consumo de energia. O elemento do rotor da combinação de minério 7# está disposto atrás do disco de amassamento do segundo grupo, e o material foi completamente derretido, de modo que o efeito de mistura e o consumo de energia são melhores.

4. O efeito do arranjo contínuo de vários conjuntos de discos de amassar

A combinação de parafusos de alguns fabricantes estrangeiros de extrusoras é um arranjo contínuo de vários grupos de discos de amassamento e os materiais extrudados têm bom desempenho. Esta combinação difere das 8 combinações anteriores porque todos os elementos de transporte entre os três grupos de discos amassadores de 45° são substituídos por elementos de disco amassador, formando uma combinação de múltiplos grupos de discos amassadores dispostos continuamente.

Combinação de parafusosComprimento total do parafusoStatus dos materiaisResistência à tração /MPaConsumo de energia por unidade de produção /Kw.h.kg-1
Seção de alimentaçãoSeção de plastificação e misturaSeção de extrusão
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 /24×41698A superfície é áspera, há espuma27.93 0.307

A forma combinada de arranjo contínuo de vários discos de amassamento e seu status de extrusão do material, resistência à tração da amostra e consumo de energia da extrusora.

Em comparação com as oito combinações acima, após a substituição de todos os elementos de transporte das seções de plastificação e mistura por vários conjuntos de discos de amassamento com forte força de cisalhamento, o consumo de energia não aumenta significativamente e a resistência à tração da amostra não diminui significativamente. Esta combinação de parafusos é, portanto, adequada para aplicações práticas de produção e pode ser usada na produção de extrusão onde são necessários materiais de alto cisalhamento.

  1. A espessura do disco de amassamento de 45° é selecionada como 30 mm ou 40 mm, o que pode efetivamente reduzir o consumo de energia da extrusora sob a condição de manter a alta resistência à tração da amostra.
  2. O ângulo errado do disco de amassamento da seção de plastificação é preferencialmente 30° ou 45°. 
  3. No caso dos elementos do rotor, a posição dos elementos do rotor tem grande influência no desempenho de tração da amostra e no consumo de energia da extrusora, devendo ser colocada após a seção de mistura plastificante, o que pode efetivamente reduzir o consumo de energia.
  4. Usando o arranjo contínuo de vários grupos de discos de amassamento, o consumo de energia da extrusora não aumentou significativamente, e a resistência à tração da amostra não diminuiu significativamente, por isso tem certa aplicabilidade e pode ser aplicada à produção de extrusão de materiais que requerem alto cisalhamento. 
  5. A combinação de roscas tem grande impacto no consumo de energia da extrusora, e o foco deve estar na área de plastificação, que tem impacto significativo no consumo de energia do hospedeiro.

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