ЭКСТРУЗИОННЫЕ МАШИНЫ (ЭКСТРУДЕРЫ)

Конструкция одношнекового экструдера представлена на рис. 2.1, а. Основными конструктивными элементами одношнекового экструдера являются привод, состоящий из электродвигателя 14 и редуктора 1, связанного муфтой 2 со шнеком 6, бункера 4, подшипников 3, материального цилиндра 8 и формующего инструмента 11. Все конструктивные элементы экструдера смонтированы на станине 12.

Перерабатываемый материал поступает из бункера 4 через загрузочную воронку 5 в канал шнека. Шнек вращается внутри корпуса цилиндра 8, снабженного износостойкой гильзой 9. Привод шнека осуществляется от электродвигателя 14 через редуктор 1. Осевое усилие, возникающее в процессе переработки и действующее на шнек, воспринимается упорным подшипником 3. Нагрев цилиндра 8 до температуры переработки производится наружными нагревателями 10. Температура корпуса замеряется и регулируется термопарами 7, расположенными в каждой зоне. Перерабатываемый материал при движении по винтовому каналу шнека нагревается, пластицируется и в виде расплава продавливается через головку 11, в которой в отдельных случаях устанавливается пакет сеток. Во избежание прилипания полимера к шнеку в зоне воронки 5 материальный цилиндр 8 охлаждается холодной водой, подаваемой в рубашку 13.

Возникающие при работе Одношнекового промышленного экструдера распорные усилия от сопротивления формующего инструмента воспринимаются подшипниковым узлом, различные варианты конструктивного исполнения которого представлены на рис. 2.2. На рис. 2.2, а показана конструкция подшипникового узла, где полый вал 5 смонтирован на подшипниках качения в отдельном корпусе 7. Приводная звездочка 10 вынесена консольно за пределы опор, что создает возможность более компактно разместить опоры. Шнек 1 установлен в сменной гильзе 13, закрепляемой в корпусе 14, и упирается в торец вала 5. Передней опорой вала является крупногабаритный сферический двухрядный роликоподшипник 3, закрепленный по внутреннему кольцу пружинными коль-

Рис. 2.1. Одношнековый экструдер:

а — конструктивная схема одношнекового экструдера; б—типовая схема разделения шнека на основные зоны

цами 4. Наружное кольцо этого подшипника не закреплено, поэтому опора является плавающей.

Задняя опора, состоящая из двух взаимосвязанных подшипников 6 и 8, выполнена жесткой, так как перемещение вала 5 слева направо предотвращается радиально-упорным подшипником 6, а справа налево — наружным кольцом сферического двухрядного роликоподшипника 8, закрепленного на валу на разрезной втулке 77. Смазка опор вала производится от насоса. Уплотнение осуществляется манжетами 2 и 9.

Шнек 7 цилиндрическим хвостовиком входит в расточку вала 5 и крепится в ней посредством металлического стержня (на рисунке не показан). Во вращение шнек 7 приводится закладными шпонками 12, закрепленными на валу 5.

На рис. 2.2, б показана конструкция подшипникового узла, где вал 5 смонтирован на двух радиальных сферических двухрядных роликоподшипниках 2 и 6, между которыми установлен упорный роликоподшипник 4 с коническими роликами.

Рис. 2.2. Варианты конструктивного исполнения подшипникового узла

Подшипники 2 и 6 воспринимают радиальные нагрузки от звездочки 7, осуществляющей передачу крутящего момента на вал с помощью трехрядной втулочно-роликовой цепи. Внутри полого вала 5 на шпонке 10 установлен шнек /, зафиксированный от осевых смещений посредством пружинного кольца 9 и гайки 8. Осевые усилия, возникающие при работе экструдера, передаются торцом шнека на гайку 8 и далее через фланец вала J — на упорный подшипник 4. Смазка опор — консистентная периодическая от шприц-масленки 3. Охлаждение шнека в процессе работы осуществляется водой, подаваемой от водопровода через уплотнение в трубу 11.

В подшипниковом узле, представленном на рис. 2.2, в, вращение шнека осуществляется выходным валом редуктора, установленным в радиальных сферических двухрядных роликоподшипниках 9. На левом конце вала имеется цилиндрическая центрирующая шейка 4 со шпонкой, на которую устанавливается специальная втулка 3. Осевое усилие передается упорным запле- чиком шнека 1 на втулку 3 и воспринимается упорным подшипником 5 с коническими роликами, установленным в промежуточном корпусе 6, закрепленном на корпусе редуктора 7. Передача крутящего момента от вала 4 на шнек 1 осуществляется посредством эвольвентных шлицев, выполненных во втулке 3 и на правом конце шнека. Осевые смещения шнека ограничиваются упорным заплечиком шнека и тягой 8, ввинченной в его хвостовую часть. Внутри тяги 8 имеется сквозное отверстие, через которое проходит труба 2, подводящая охлаждающую воду. Отвод воды осуществляется через кольцевой зазор между трубой и внутренней расточкой шнека.

Шнек — основной конструктивный элемент шнековых машин. Шнек должен транспортировать исходный материал (порошкообразный или гранулированный) от загрузочной воронки, перемешивать, пластицировать и равномерно, без пульсации, подавать его в виде расплава к головке.

На рис. 2.1, 5 представлена наиболее распространенная типовая схема разделения шнека на основные зоны: зону питания (загрузки), зону сжатия (пластикации) и зону дозирования (выдавливания).

В зоне питания происходит прием сыпучего материала, его транспортирование и частичное перемешивание. В этой зоне винтовой канал (пространство между витками, корпусом цилиндра и сердечником шнека) имеет наибольший объем. Эта зона составляет около 30 % рабочей длины шнека.

В зоне сжатия глубина канала плавно уменьшается до глубины зоны дозирования. По мере приближения к зоне дозирования для компенсации изменений объемной плотности полимера при переходе его из твердого в расплавленное состояние площадь поперечного сечения винтового канала шнека, а следовательно, и объем винтового канала уменьшаются. Уменьшение площади поперечного сечения винтового канала достигается за счет уменьшения глубины канала шнека или шага либо за счет того и другого одновременно. Длина этой зоны колеблется в широких пределах (40— 70 % рабочей длины шнека) и зависит от назначения шнека.