Паровой экструдер: Экструдер. Виды и устройство. Работа и применение. Особенности

Содержание

ENTEX: универсальный лабораторный экструдер — Extrusion

В 2020 году семейное предприятие ENTEX Rust & Mitschke из Бохума (Германия) вновь представит свою продукцию на выставке «Интерпластика». Центральным экспонатом на стенде станет новый лабораторный планетарный вальцевый экструдер L-WE 30. Новинка является дополнением к модульным системам ENTEX и может использоваться в полимерной, химической, пищевой, фармацевтической или косметической промышленности.

Лабораторные планетарные экструдеры, несмотря на компактность, могут выполнять те же функции, что и «большие» планетарные экструдеры. За счет своей универсальности они используются в основном в качестве опытных установок в лабораториях или для производства небольших партий изделий. Работа многих промышленных линий с мощностью несколько тонн продукции в час начинается с моделирования процессов в небольшом масштабе именно на таких лабораторных машинах.

Для каждой области применения лабораторные экструдеры подбираются индивидуально с учетом специфических требований заказчика к методу переработки и типу используемых материалов. Габаритные размеры, длина
технологической части и оснащение лабораторного планетарного вальцевого экструдера определяются на основании расчетов и благодаря многолетнему опыту компании в данной сфере. При этом почти всегда возможны нестандартные решения.

Новый экструдер L-WE позволяет использовать такие преимущества планетарных экструдеров, как абсолютный контроль температуры, перемешивание с учетом свойств материала, раскатывание материала тонким слоем с минимальным усилием сдвига и большая площадь теплообмена. Эти характерные свойства планетарных машин идеально подходят для работы с трудно перерабатываемыми материалами. Важной особенностью новинки от фирмы ENTEX является возможность работы при невысокой производительности — всего несколько сотен граммов в час.

Для эффективного и более точного регулирования температуры в различных температурных зонах экструдера используются разработанные фирмой ENTEX жидкостные системы регулирования температуры, которые также будут представлены на выставке. Дополнительными преимуществами модульной конструкции системы являются значительное сокращение времени нагрева и, как следствие, уменьшение потерь энергии, а также повышение эффективности охлаждения.

Полную информацию о новом экономичном и экологичном планетарном экструдере можно будет получить на стенде фирмы ENTEX на выставке «Интерпластика 2020» в Москве.

Высококачественный ремонт шнековых пар экструдеров, редукторов и фильер ко всем типам и маркам экструзионного оборудования

Одношнековый экструдер как «экструзионное устройство» был разработан во второй половине XIX века и получил широкое распространение в промышленно­сти. Его используют в трех основных отраслях:

•      гончарной (керамические соединения):

—    экструзия, формование;

•      резиновой промышленности (натуральный каучук, резина):

—    пластификация, экструзия;

—    производство профилей;

•      пищевой промышленности (маслосодержащие фрукты, семена масличных

культур):

—    экстракция биологических масел;

—    сепарация материала с использованием перфорированных шнеков;

—    переработка мяса с помощью мясорубки.

Подача продукта в одношнековый экструдер кажется, на первый взгляд, не­сколько необычной. В то время как каждая молекула металла остается в одной и той же плоскости поперечного сечения, материал, тем не менее, транспортируется в осевом направлении. Ниже приведена попытка объяснения: шнек вращается без изменения положения, при этом продукт не вращается, а скользит в осевом направ­лении, другими словами, он перемещается в осевом направлении. Однако такой так называемый «теоретический» транспорт не существует на практике, поскольку продукт не является твердым телом, а представляет собой высоковязкую жидкость с реологическими свойствами.

Адгезионные и фрикционные характеристики полимерного материала опреде­ляют интенсивность течения. Для ньютоновских жидкостей — это половина вели­чины теоретической транспортирующей способности (при постоянном давлении) и даже менее при противодавлении (экструзии), вплоть до нуля. В последнем случае продукт вращается вместе с валом и выход прекращается.

Этот недостаток одношнековых машин, особенно отсутствие очистки вала и большая зависимость транспорта от реологических свойств, заставил изобрета­телей искать решения этих проблем. Поэтому как вариант решения проблемы —  экструдер с сонаправленным враще­нием шнеков был изначально предложен как самоочищающийся механизм. Шесть патентов в течение 70-летнего периода (1869—1939) показывают, что двухшнековый экструдер оставался в значительной степени на переднем крае инженерной мысли. 

В начале 1940-х годов систематические исследования двухшнековых экструзионных систем начались на заводе IG в Вольфене, Саксония-Анхальт. Они включали комбинированный физический, математический, инженерный и механический анализ, выполненный W. Meskat, A. Geberg, R. Erdmenger и их сотрудниками. Коман­де была поручена разработка надежного «механического устройства» для химиче­ских процессов с высоковязкими продуктами.

Работа была продолжена фирмой Bayer AG в Леверкузене ориентированными на газработку технологии группами в составе новой структуры «прикладной физики».

Эта команда, работающая в химической промышленности, в первую очередь решала проблемы технологии систем с высокой вязкостью, особенно для развива­ющихся химических процессов фирмы Bayer AG.Механический аспект разрабаты­вался в соответствии с требованиями с той или иной степенью глубины.

Экструдеры

Экструдер состоит из нескольких основных узлов — корпуса, оснащенного нагревательными элементами, рабочего органа (шнека, диска, поршня), размещенного в корпусе, узла загрузки перерабатываемого продукта, привода, системы задания и поддержания температурного режима и других контрольно-измерительных и регулирующих устройств.

 Наибольшее распространение в промышленности получили шнековые экструдеры. Захватывая исходный продукт, шнек перемещает его от загрузочного устройства вдоль корпуса экструдера. При этом продукт сжимается, разогревается, пластифицируется и гомогенизируется. Давление в экструдере достигает 15.
.. 100 МПа. По частоте вращения шнека экструдеры подразделяют на нормальные и быстроходные с окружной скоростью соответственно до 0,5 и 7 м/мин, а по конструктивному исполнению — на стационарные и с вращающимся корпусом, с горизонтальным и вертикальным расположением шнека.

Существуют экструдеры со шнеками, осуществляющими не только вращательное, но и возвратно-поступательное движение. Для эффективной гомогенизации продукта на шнеках устанавливают дополнительные устройства — зубья, шлицы, диски, кулачки и др. В последнее время получают распространение планетарно-вальцовые экструдеры, у которых вокруг центрального рабочего органа (шпинделя) вращается несколько дополнительных шнеков (от 4 до 12). Принцип действия дискового экструдера основан на использовании возникающих в упруговязком материале напряжений, нормальных к сдвиговым. Основу конструкций такого экструдера составляют два плоскопараллельных диска, один из которых вращается, создавая сдвиговые и нормальные напряжения, а другой неподвижен.

В центре неподвижного диска имеется отверстие, через которое выдавливается размеченный материал. Поршневой экструдер из-за низкой производительности используют ограниченно, в основном для изготовления труб и профилей из реактопластов.

Конструкции экструдеров могут быть классифицированы также по геометрической форме, механическим, функциональным или термодинамическим характеристикам. Кроме того, экструдеры рекомендуется классифицировать по их физическим признакам, поскольку они оказывают влияние на химические структурные характеристики экструдированных продуктов. Особое значение имеют такие параметры, как уклон режущей кромки матрицы и количество тепловой энергии, образующейся в процессе экструдирования за счет механического преобразования энергии; температура во время ведения процесса; влажность экструдируемой массы.

При переработке пищевых продуктов наибольшее распространение получили экструдеры со шнеками полного зацепления, вращающимися в одном направлении, когда вершины одного шнека взаимодействуют с впадинами другого.

В двухшнековых самоочищающихся экструдерах обеспечиваются более быстрый пуск шнека и работа на повышенной скорости. В них реже возникают подъемы давления, так как не происходит накопление продукта. В одношнековых экструдерах, вследствие того, что продукт может оставаться в витках и накапливаться, создавая разрывы потока, подъемы давления бывают чаще. В результате продукт из экструдера выпускается неравномерно.

Однако предполагается, что в одношнековом экструдере износ шнека концентрируется по наружной кромке к торцу его витков, и это обеспечивает восстановление шнека.

Двухшнековый экструдер более подвержен износу. Изнашиваются шнеки в местах загрузки и выгрузки продукта. В этой связи свойства конечного продукта и эффективность процесса экструдирования в большой степени зависят от износа рабочих органов машины при обработке в двухшнековом экструдере. При использовании двухшнекового экструдера не требуется предварительной гидротермической обработки продукта, что упрощает производственный процесс. Гидролиз крахмала пшеничной муки протекает гораздо эффективнее в двухшнековом экструдере, чем в одношнековом. В двухшнековом экструдере зоны пластификации и повышения давления отделены друг от друга, что позволяет независимо осуществлять пластификацию и экструдирование продукта. Известно, что затраты, связанные с приобретением одношнековых экструдеров, ниже по сравнению с затратами на приобретение двухшнековых машин. Однако последние компенсируются меньшими эксплуатационными расходами. Высокие расходы по эксплуатации одношнековых машин связаны с длительными простоями при чистке, большими трудозатратами и объемом работ по обслуживанию.

Сравнение конструктивных и технологических достоинств одношнековых и двухшнековых экструдеров показывает значительное преимущество последних.

Материал для матриц должен быть коррозионно-стойким, обладать антиадгезионными свойствами и высокой прочностью. Чтобы снизить прилипаемость формуемого продукта, отверстия полируют и хромируют. Широко применяют в настоящее время матрицы, состоящие из металлической обоймы и сменных вставок. Вставки представляют собой сменные гильзы с формующими отверстиями, изготовляются из пластмасс с сильно выраженными антиадгезионными свойствами.

Форма и размер предматричной камеры зависят от свойств перерабатываемого продукта, типа и размеров нагнетающего механизма и должны способствовать выходу выпрессовываемой массы через каналы матрицы с возможно более равномерной скоростью, а также препятствовать образованию застойных зон. Формование экструзией имеет ряд преимуществ: непрерывность осуществления процесса с высокой скоростью, безотходность технологии и высокая культура производства.

Машина А1-КХП (рис.) предназначена для формования палочек из кукурузной крупы тепловой и механической обработкой.

Рис. Машина А1-КХП

Машина состоит из станины 1, бункера 7, корпуса подшипника 9, цилиндра 3, механизма резки 4, вариатора, щита управления с нагревателями. Машина имеет два индивидуальных привода: для шнека и механизма резки.

На верхней плите сварной станины установлен электродвигатель 8 привода шнека, соединенный через муфту с быстроходным валом редуктора 10. Последний, в свою очередь, с помощью муфты соединяется с валом корпуса подшипника. В литом корпусе подшипника установлен вал, вращающийся в радиальных подшипниках качения. Для восприятия осевой нагрузки от формующего шнека в корпусе установлен упорный шарикоподшипник.

К корпусу подшипника фланцем крепится сварной цилиндр с расположенным внутри него шнеком. С противоположной стороны цилиндр закрыт матрицей. Температура в рабочей зоне контролируется термопарами, введенными в зону через пробку 5. Для нагрева кукурузной массы в передней части цилиндра укреплен блок электронагревателей 6.

У переднего торца матрицы расположен механизм резки с вращающимися ножами, который приводится в движение от отдельного электродвигателя через бесступенчатый вариатор. Электродвигатель и вариатор находятся внутри станины. Частота вращения вариатора регулируется рукояткой 2, установленной в непосредственной близости от панели управления. Для удобства обслуживания механизм резки отводится в сторону.

Над цилиндром установлен бункер для приема кукурузной крупы. Кукурузная крупа из бункера машины через регулируемую заслонку поступает в приемное отверстие цилиндра, где происходит прессование продукта и нагрев до температуры 145 °С.

В результате воздействия тепла, влаги и давления крупа превращается в пластическую массу, которая выдавливается шнеком через отверстия матрицы. При выходе из отверстий матрицы масса под действием пара, образующегося из перегретой влаги, вспучивается, образуя пористую хрустящую жилу. Механизм резки делит выходящие жилы на палочки, которые уносятся конвейером.

Порция крупы (1,5… 2,0 кг при температуре в цилиндре 80… 145 °С) приготовляется за 30…60 мин до пуска машины.

Режим нагрева цилиндра подбирается для каждой машины индивидуально в зависимости от сорта, помола, влажности крупы и степени износа.

Техническая характеристика экструдера А1-КХП приведена в табл.

Машина Б8-КХ-ЗП (рис.) предназначена для производства палочек из кукурузной крупы посредством ее тепловой и механической обработки с последующей фасовкой на других автоматах.

Рис. Машина Б8-КХ-ЗП

Машина состоит из станины 1, формующего механизма 2, механизма 5 отрезки палочек по длине, ворошителя 3 кукурузной крупы, блока электронагревателей 4.

Формующий механизм состоит из охватываемого шнека с правой нарезкой, шнековой втулки с левой нарезкой, матрицы с двенадцатью отверстиями диаметром 3 мм, обоймы с четырьмя отрезными ножами, приводимой во вращение через цепную и клиноременную передачи от электродвигателя.

Ворошитель представляет собой корпус, внутри которого вращается вал с лопастями, перемешивающий поступающую из бункера крупу.

Блок электронагревателей предназначен для нагрева рабочей зоны машины в период пуска и автоматического под держания постоянной температуры от 160 до 180 °С. Во избежание перегрева машины в зоне загрузки предусматривается принудительное водяное циркуляционное охлаждение корпуса формующего механизма с подключением к сети водоснабжения.

Схемой машины предусмотрено ручное управление электроприводами шнека и ножа, а также ручное и автоматическое управление блоком нагревателей.

Перед пуском машины производится нагрев рабочей зоны формующего механизма в течение 30…35 мин до 160… 180 °С с помощью блока электронагревателей. За 25.. .30 мин до пуска машины готовится первая порция крупы влажностью 20.. .21 %. Подготовленная крупа по специальному лотку вручную засыпается небольшим потоком в отверстие зоны загрузки при включенной машине. После выхода палочек из формующей матрицы открывается заслонка, и в машину поступает крупа влажностью 13… 14 %.

Нагрев продукта в момент запуска происходит за счет теплопередачи, а в дальнейшем — за счет тепла, образующегося в результате трения между продуктом, шнеком и шнековой втулкой. Выпрессованная полужидкая масса за счет перепада давления при выходе из отверстия формующей матрицы взрывается с диаметра 3 мм до диаметра 8… 12 мм.

Таблица. Техническая характеристика экструдеров

Показатель

А1-КХП

Б8-КХ-ЗП

Производительность, кг/ч

75

90

Мощность, кВт:

привода

21

18,5

электронагревателя

3,84

2,8

Число шнеков

1

1

Частота вращения шнеков, мин»1

71

79,3

Диаметр шнеков, мм

155

74

Максимальная температура в зоне нагрева, «С

145

160. ..180

Максимально допустимое давление экструзии, МПа

10

12

Габаритные размеры, мм

1750x890x1635

1200x1200x1900

Масса, кг

1300

950

Экструдер МФБ-1 (рис.) состоит из плиты 15, станины 1 с кронштейном 12, электродвигателя 14, червячного редуктора 13, корпуса 4 со шнеком 3 и формующей матрицей 2, головки 7 с парой конических шестерен 8 и загрузочной воронки 5 со спиралью 11.

Рис. Шнековый экструдер МФБ-1

Внутри головки 7 находятся горизонтальный вал 9 с конической шестерней и приводной звездочкой 10, вертикальный вал 6 с конической шестерней и спиралью. Спираль 11 подает конфетную массу в корпус 4 и непрерывно перемешивает ее в загрузочной воронке 5. Шнек 3 выпрессовывает массу через формующие каналы матрицы 2 в виде пяти бесконечных жгутов, которые после предварительного охлаждения разрезаются на конфеты.

Техническая характеристика экструдера МФБ-1 приведена в табл.

Двухшнековый экструдер поточных линий ШФК (рис.) отличается от экструдера МФБ-1 наличием двух горизонтальных шнеков, находящихся в самостоятельных камерах. Шнеки нагнетают массу в общую предматричную камеру 3. Масса выходит через шесть или восемь формующих каналов. Частота вращения спирали в загрузочной воронке 2 изменяется бесступенчатой рукояткой 1. Нагнетающие шнеки имеют постоянную частоту вращения. При переходе с формования жгутов круглого сечения на прямоугольные шнеки заменяют.

Рис. Шнековый экструдер ШФК

В шнековых экструдерах скорости выхода жгутов через формующие каналы неодинаковы. Для выравнивания скоростей увеличивают длину средних формующих каналов по сравнению с крайними, устанавливают дополнительные сопротивления перед средними каналами или в самих каналах либо устанавливают более высокую температуру стенок крайних формующих каналов. Добиться полного равенства скоростей во всех каналах весьма трудно.

Техническая характеристика экструдера приведена в табл.

Экструдер ШВФ-22 (рис.) предназначен для выдавливания конфетной массы при производстве пралиновых конфет.

Рис. Экструдер ШВФ-22

Он имеет в предматричной камере перегородки, образующие секции у каждого выходного отверстия. Это выравнивает скорости у выдавливаемых жгутов. Бункер 1 укреплен на корпусе питателя 2 с расположенными в нем рифлеными валками 3. В корпусе нагнетателя 4 вращаются нагнетающие шестеренные роторы 5, выполненные из набора шестерен. Предматричная камера 7 имеет вертикальные формующие каналы 8. В нижней части корпуса нагнетателя и предматричной камеры имеются вертикальные перегородки 6, которые делят корпус и камеру на отдельные секции.

Бункер, корпус нагнетателя и нагнетатель, а также предматричная камера имеют рубашки для обогрева.

Конфетная масса вытягивается из бункера рифлеными валками 3 и равномерно подается по всей длине шестеренных роторов 5. Они нагнетают массу в предматричную камеру 7 и из нее через формующие каналы 8 выдавливаются жгуты 9 пралиновой массы.

Техническая характеристика экструдера ШВФ-22 приведена в табл.

Таблица. Техническая характеристика экструдеров

Показатель

МФБ-1

ШФК

ШВФ-22

Производительность, кг/ч

325

150…310

1000

Число отверстий в матрице

5

6

22

Потребная мощность, кВт

1,7

2,8

2,8

Габаритные размеры, мм

1250x845x1640

1365x775x2100

1000x1160x2980

Масса, кг

410

955

1220

Как недорого из доступных компонентов сделать экструдер прутка для 3D принтера

При активном пользовании 3D печатью уходят огромные суммы на закупку расходников. В связи с этим есть смысл делать их своими руками из дробленого ABS пластика и ПЭТ бутылок. Для этого нужно изготовить специальное оборудование, самым сложным среди которого является экструдер.

Материалы:


  • спиральное сверло по дереву 36 мм;
  • стальная труба с внутренним диаметром 37 мм;
  • переходник на трубу под диаметр 1/2 дюйма;
  • труба 1/2 дюйма;
  • сантехническая заглушка 1/2 дюйма;
  • листовая сталь;
  • велосипедная каретка в корпусе;
  • велосипедная ведущая звездочка;
  • велосипедная задняя втулка с кассетой;
  • роликовая цепь;
  • электромотор;
  • профильные трубы;
  • кольцевые нагреватели 320 Вт – 2-3 шт.;
  • кольцевой нагреватель 70 Вт;
  • ПИД-регуляторы для каждого нагревателя;
  • ШИМ регулятор.


Процесс изготовления экструдера


В качестве шнека экструдера будет использовано спиральное сверло по дереву. Под него подбирается водопроводная труба. В ней нужно сточить напильником внутренний сварной шов. С краю трубы делается продольный рез на глубину 60-80 мм, по нему срезается часть трубы. К полученному прорезу привариваются слева и справа щеки из листовой стали. На них будет устанавливаться загрузочный бункер для дробленого пластика. Его можно распечатать на 3D принтере.

В качестве подошвы экструдера можно использовать стальную пластину или массивную профильную трубу.


К подошве прикручивается стойка для крепления самого экструдера. Она изготавливается из профильной трубы со сделанными проушинами. Сам кожух экструдера приваривается к стойке, затем в него вставляется шнек.


Далее требуется подключить шнек к мотору через понижающий редуктор.


Для этого к нему через торцевую головку подсоединяется велосипедная каретка. К каретке приваривается головка, затем она надевается на хвостовик шнека. После этого каретка выравнивается соосно экструдеру, и ее стойка приваривается к подошве.
Затем на вал каретки устанавливается ведущая велосипедная звездочка. Далее нужно соединить через роликовую цепь ведущую звездочку с маленькой звездой на кассете втулки. После этого такой же цепью связываются большая звезда на кассете со звездочкой на редукторе электромотора. Для этого к станине сбоку приваривается еще одна профильная труба для размещения втулки и мотора. В данном случае ведущая звезда имеет 46 зубьев, маленькая 11, средняя 30 и редуктор мотора 9. Таким образом, передаточное число от двигателя на сверло составит 1:140. Для надежности все стойки нужно укрепить, приварив косынки.

К выходу кожуха экструдера приваривается переходник и отрезок трубы 1/2 дюйма. На краю трубки должна быть резьба для установки сопла. В его качестве используется сантехническую заглушку с просверленным в центре отверстием 4 мм.

Далее требуется установить кольцевые нагреватели сверху на кожух экструдера. Если их диаметр не совпадает, то кожух можно нарастить, намотав на него стальную полосу. Нагреватели устанавливаются на носик экструдера, в центр и в начале кожуха. Каждый из них подсоединяется через отдельный ПИД-регулятор. Их термодатчики прикручиваются к кожуху. Для этого к нему нужно будет приварить гайки. Возможно, после испытания количество нагревателей нужно будет прибавить.



Далее необходимо включить нагрев, и отрегулировать температуру на нагревателях. Для начала при использовании крошки АБС пластика на первом выставляется 120°С, на втором 200°С, на третьем 180°С. После разогрева запускается вращение шнека. Нужно поставить примерно 5 об/мин.



После изготовления экструдера нужно будет собрать еще немало приспособлений, чтобы наладить производство прутка, но они делаются в разы легче. Как минимум еще потребуется ванна для охлаждения прутка, принимающий ролик, вибратор на бункер для бесперебойной подачи пластиковой крошки на шнек.


Смотрите видео


Все подробности смотрите в видеоролике:
О том, как найти свой Steam64ID

Чтобы использовать этот сайт, вам понадобится Steam64ID любого профиля, который вы хотите отобразить.
Вот пример того, как это обычно выглядит: «76561198019959131»
В сети есть несколько веб-сайтов, посвященных этой цели, и видео сбоку показывает учебное пособие. Вы будут перенаправлены на такой сайт, просто нажав здесь.

FAQ

Доза веб-сайта отображается некорректно, что мне делать?

Этот веб-сайт был полностью написан для Google Chrome, если вы используете другой браузер, это может быть проблема.Если вы используете Google Chrome, проверьте погоду, у вас установлена ​​последняя версия. Вы можете получить последнюю Хром здесь.
Поскольку я один и никогда раньше не создавал веб-сайт, я не могу протестировать его во всех доступных браузерах.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.