![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Смесители высоковязких материалов.
Для высоковязких материалов (краски, пасты, расплавы полимеров, композиции эластомеров /резиновые смеси/) характерны небольшие скорости перемешивания и создания турбулентного режима перемешивания невозможно. Вследствие малых скоростей диффузионное перемешивание также ограничено, и смешение осуществляется за счет сдвига отдельных слоев материала относительно друг друга. В этом случае критерием качества смешения служит толщина полос, которая находится, как среднее арифметическое расстояние между двумя соседними слоями одного и того же компонента и может быть определена как расчетным путем, так и экспериментально. Оценка качества смешения может осуществляться различными методами: химическим методом количественного анализа (весовым или объемным), электрохимическим, индикаторным спектральным анализом, изотопным методом. Перемешивание исходных сыпучих, волокнистых или иных материалов с пластификаторами и доведение получаемой массы до пасто или тестообразного состояния производится в лопастных смесителях периодического действия более тяжелых моделей, чем для приготовления смесей, сохраняющих сыпучесть до конца операции. Помимо значительного повышения мощности перемешивающих устройств и придания корпусам машин большей жесткости при конструировании смесителей высоковязких материалов необходимо дополнительно решать задачи теплоотвода, механизации загрузки и выгрузки, чистки и др. Характерной особенностью смесителей высоковязких материалов является разогрев смешиваемого материала вследствие вязкого трения перемешиваемых слоев материала, (диссипативный разогрев), что требует подвода значительного количества дополнительной энергии. В процессах переработки пластических масс и композиций эластомеров (резиновых смесей) наиболее широкое распространение получили смесительные вальцы, червячные машины и смесители закрытого типа. Валковые машины представляют собой ряд массивных вращающихся валков, горизонтальные оси которых параллельны друг другу, цапфы валков опираются на подшипники, размещенные в станине, причем валки приводятся во вращение от общего или раздельных электродвигателей через соответствующие передачи. Окружная скорость всех валков может быть одинаковой либо их отношение в каждой паре валков, называемое фрикцией, колеблется, в зависимости от назначения машины в пределах от 1: 1 до 3: 1. Загружаемый на валки материал затягивается в зазор между ними, деформируется, прилипает к валкам и срезается с одного из них по окончании обработки. Для перемешивания, гомогенизации компонентов смеси и пластикации используются в основном двухвалковые машины-вальцы, а для получения листов или пленки – многовалковые машины-каландры. Вальцы могут быть периодического или непрерывного действия. На вальцах периодического действия материал многократно пропускается через зазор, перемешиваясь вследствие неравенства окружных скоростей валков и дополнительной подрезки массы на отдельных участках по длине валка. После вальцевания масса срезается отдельными полосами либо сразу по всей длине валка и сматывается в рулон.
а) загрузка
б) вальцевание в) конец вальцевания г) срез массы
1 – валки, 2 – нож
Рис.5.9. Схема обработки массы на вальцах периодического действия.
На вальцах периодического действия материал подается с одного торца (или в середине валков) непрерывно, проходит между валками, одновременно совершая вращательное и поступательное движение вдоль валка, т.е. перемещается к другому торцу (или к общим торцам) по винтовому пути и непрерывно срезается в виде узкой ленты.
Рис. 5.10. Схема червячной машины.
1 – формовочная головка, 2 – дроссельная решетка, 3 – червяк, 4 – цилиндр, 5 – каналы подачи хладагента, 6 – электронагреватели для позонного регулирования температуры цилиндра, 7 – загрузочная воронка с бункером, 8 – привод.
Независимо от технологического назначения люба червячная машина состоит из цилиндра 4, имеющего каналы 5 для подачи хладагента (жидкость, воздух) электронагреватель 6 для позонного регулирования температуры цилиндра, одного или двух червяков 3, головки для формирования профиля выдавливаемого материала 1, загрузочной воронки с бункером 7 и привода 8. Между головкой и концом цилиндра могут устанавливаться сетки, дроссельные решетки 2 и т.д. Перерабатываемый материал в виде гранул, порошка или ленты поступает в машину через загрузочную воронку и по мере продвижения вдоль цилиндра перемешивается, уплотняется, переходит в вязкопластическое состояние под воздействием температуры и сдвиговых деформаций в канале червяка и выдавливается через формующую головку. Главным рабочим органом является червяк. По рабочей длине червяка в общем случае различают три геометрические зоны: зону загрузки, зону сжатия, зону дозирования. Конструкция червяка в большинстве случаев предусматривает плавное или ступенчатое уменьшение объемов межвиткового пространства от зоны загрузки до формирующей головки. Создается это за счет уменьшения глубины или шага нарезки червяка. Характер изменения глубины нарезки и длины геометрических зон червяка выбирается на основании опыта эксплуатации червячных машин. Смесители закрытого типа работают по периодическому принципу действия.
1 – роторы; 2 – плунжеры.
Рис. 5.11 Схема смесительной камеры Бенбери.
Из всех разновидностей смесителей самым дорогим и металлоемким является закрытый смеситель, а самым дешевы – вальцы. Размеры и стоимость червячных смесителей занимает среднее положение между размерами и стоимостью вальцев и закрытых смесителей. Преимущество червячного смесителя состоит в непрерывности процесса смешения, в то время как на вальцах (в большинстве случаев) и в закрытых смесителях обрабатывается за один цикл лишь одна определенная загрузка. Важнейшим преимуществом вальцев является возможность осуществление различных градиентов скорости и напряжений сдвига с помощью простой регулировки зазора между валками. На смесителях других типов можно изменить только градиент скорости путем изменения числа оборотов роторов или червяка, а изменение величины зазора или глубины канала, не меняя рабочих органов невозможно.
|