Контроль температуры экструдера, в чем разница между водяным и воздушным охлаждением?

Известный из процесса экструзии, температура является одним из необходимых условий для процесса экструзии, а система нагрева и охлаждения экструдера настраивается для обеспечения этого необходимого условия.

В процессе экструзии пластмасс существует два источника тепла: один – тепло, поступающее от внешнего нагревателя цилиндра, а другой – тепло от сдвигового трения, возникающее при относительном движении пластмассы с внутренней стенкой цилиндра, пластмассы со шнеком и самой пластмассы. Первая часть тепла преобразуется из электрической энергии нагревателя, а вторая часть тепла преобразуется из механической энергии, передаваемой двигателем шнеку. Соотношение размеров этих двух частей тепла зависит от конструкции шнека, формы цилиндра, условий процесса, свойств материала и т. д., а также от стадии процесса экструзии (например, стадии запуска, стадии стабильной работы).

экструдер 1
экструдер 2

Кроме того, доля тепла в этих двух частях различна на разных участках экструзионного процесса: на вводном участке из-за глубокой канавки шнека материал еще не уплотнен, тепло от трения очень мало, большая часть тепла поступает от нагревателя. На участке гомогенизации материал расплавлен, температура выше, канавка шнека мелкая, и тепло, выделяемое при трении и сдвиге, больше, а иногда не только не требуется нагрев от нагревателя, но и требуется охлаждение. На участке сжатия нагрев материала находится в переходном состоянии, указанном выше, то есть тепло, выделяемое при трении и сдвиге, больше, чем на вводном участке, и меньше, чем на участке гомогенизации. Следовательно, система нагрева и охлаждения экструдера в основном устанавливается по участкам.

С точки зрения энергии, процесс экструзии имеет проблему теплового равновесия. Часть тепла, подаваемого нагревателем, и тепло от трения, выделяемое при сдвиге трения, используется для изменения состояния пластика, а другая часть теряется. Хотя существует множество факторов, влияющих на этот баланс, он всегда должен поддерживаться в условиях стабильной экструзии.

Способ нагрева экструдера

Обычно существует три метода нагрева экструдеров: жидкостный нагрев, паровой нагрев и электрический нагрев. Среди них чаще всего используется электрический нагрев. Паровой нагрев используется редко (чаще для экструдеров резины с горячей подачей).

Принцип жидкостного обогрева заключается в том, что сначала нагревается жидкость (вода, масло, бифенил и т.д.), а затем она нагревает цилиндр. В настоящее время наиболее широко используемый экструдер с электрическим обогревом, который делится на резистивный и индукционный нагрев.

Охлаждение экструдера

Экструдер оснащен системой охлаждения (совместно с системой нагрева) для обеспечения экструзии пластика при температуре, требуемой технологическим процессом. При экструзии тепло трения, возникающее при вращении шнека, часто превышает тепло, необходимое материалу, что приводит к чрезмерно высокой температуре материала в гильзе. Если избыточное тепло не будет своевременно отводиться, это приведет к разложению материала (особенно термочувствительных пластиков), а иногда затруднит формование. Для этой цели необходимо охлаждать гильзу и шнек.

1. Охлаждение ствола

Ствол современных экструдеров оснащен системой охлаждения. Методы охлаждения ствола включают воздушное охлаждение и водяное охлаждение.

Воздушное охлаждение

Воздушное охлаждение является относительно мягким, равномерным и чистым и чаще используется в экструдерах, производимых как в России, так и за рубежом. Однако вентилятор занимает большой объем пространства, а если качество вентилятора невысокое, он легко издает шум. Считается, что он подходит для экструдеров малого и среднего размера.

Водяное охлаждение

По сравнению с воздушным охлаждением, водяное охлаждение имеет быструю скорость охлаждения, небольшой размер и низкую стоимость, но легко вызывает отпуск, нарушая тем самым стабильный поток пластика. Если уплотнение негерметично, будут утечки. Система охлаждения, обернутая вокруг цилиндра водопроводными трубами, легко образует накипь, блокирующую трубы, а также подвержена коррозии. Поэтому вода, используемая в совершенной системе водяного охлаждения, — это не водопроводная вода, а химически обработанная вода. Умягченная и деаэрированная. Общепринято считать, что водяное охлаждение лучше подходит для больших экструдеров.

экструдер 3

2. Охлаждение шнека

Назначение охлаждающего винта

Сначала обеспечьте максимальную скорость переноса твердых веществ

Из теории транспортировки сыпучих материалов известно, что скорость транспортировки сыпучих материалов связана с разницей между коэффициентом трения материала о шнек и коэффициентом трения материала о цилиндр. То есть, чем больше коэффициент трения между цилиндром и материалом, и чем меньше коэффициент трения между материалом и шнеком, тем более благоприятны условия для транспортировки сыпучих материалов. Помимо прорезания продольных канавок на внутренней стенке загрузочной секции цилиндра для улучшения чистоты обработки поверхности шнека, этого можно добиться и путем контроля температуры цилиндра и шнека.

Это связано с тем, что фрикционные свойства твердых пластмасс в различных условиях сильно зависят от температуры. В некоторых случаях для определенного пластика его коэффициент трения увеличивается с ростом температуры, а в других — уменьшается, поэтому, контролируя температуру цилиндра и шнека в зоне транспортировки твердого материала, мы можем обеспечить максимальную разницу между коэффициентом трения цилиндра и материала и коэффициентом трения шнека и материала, чтобы получить максимальную скорость транспортировки твердого материала.

Во-вторых, винт охлаждается для контроля качества изделия

Опыт показал, что если охлаждающее отверстие шнека направлено в гомогенизационную секцию для охлаждения, пластификация материала улучшается, и качество изделия может быть повышено. Однако объем экструзии будет уменьшен, а температура воды на выходе из системы охлаждения будет ниже; чем ниже объем экструзии. Это связано с тем, что шнек в гомогенизационной секции охлаждает материал, приближая его к поверхности шнека, что приводит к его прилипанию и затрудняет течение. Это эквивалентно уменьшению глубины канавки шнека в гомогенизационной секции.

Материалы с высокой вязкостью должны уделять особое внимание тому, чтобы температура воды на выходе из охладителя не была слишком низкой, иначе произойдет авария скручивания шнека. С точки зрения использования энергии, охлаждающий шнек теряет некоторое количество тепла.

Охлаждающая среда

Существуют также те, которые используют масло и воздух в качестве охлаждающей среды. Преимущества масла и воздуха заключаются в том, что они не вызывают коррозии, более точный контроль температуры и нелегко заблокировать трубопровод. Однако большой экструдер имеет лучший охлаждающий эффект с водой.

3. Охлаждение сиденья тормозного барабана

Температура пластификации питающего участка не должна быть слишком высокой, иначе в питающем порту образуется “свод”, затрудняющий подачу материала. Для этого необходимо охлаждать опору бункера-дозатора. Кроме того, охлаждаемая опора бункера предотвращает передачу тепла от экструдируемого участка к упорному подшипнику и редуктору, обеспечивая их нормальные условия работы. Охлаждающей средой опоры бункера чаще всего является вода.

Поделиться:

Facebook
Twitter
Pinterest
LinkedIn

Социальные сети

Последние блоги

ЗАПРОСИТЬ

Категории

Inquire Now

Свяжитесь с нами сегодня для получения бесплатного предложения

Meet Us in Latin America!

Познакомьтесь с Cowin и изучите наши новейшие решения в прямом эфире!

Получите экспертную консультацию. Наши инженеры ответят в течение 24 часов.

ARGENPLAS 2026
PLASTIMAGEN 2026

Inquire Now

Мы приветствуем ваше сотрудничество и будем развиваться вместе с вами.