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操作员和工厂工程师已经知道有许多技术可以提高双螺杆挤出机的性能。然而,这些方法中的大多是经验性质的口口相传,没有出现在任何设备手册中。教科书和技术论文中也一般不会提及它们。
但有时调整几个小细节就会对挤出机性能产生很大影响。这些技巧可以分为三大类:安装技术、机器维护和使用程序。本文将分为上下两篇,共为大家介绍十种提高双螺杆混炼性能的方法。
使用绝热垫片
进料段部分大部分使用水冷。但是因为机筒是用螺栓连接法兰、再连接到被加热的机筒部分,所以热量会不断地从较热的机筒部分传递到较冷的机筒部分。
因此,2号机筒通常无法保持足够高的温度。在典型情况下,操作员将机筒2的温度设置为180℃,但由于进料筒的热量损失,温度永远不会超过135℃。
图源:莱斯特瑞兹
最简单的解决方案是在进料筒和机筒2的法兰之间安装一个绝缘垫圈。这些垫圈通常有1毫米厚,我们建议将两个垫圈堆叠在一起以获得更好的绝缘性能。仍然会有一些热通过螺纹元件和螺杆轴传导,但不会像没有绝缘层那样多。
新挤出机通常随附绝缘体,但许多操作员没有意识到它的重要性,并在拆卸机筒时将其丢弃。几年后,应更换绝缘垫圈,因为该材料会降解和碎裂。
粉剂的侧喂料
侧喂料广泛用于将填料喂入双螺杆挤出机。许多加工商需要非常高的填料填充量,这些填料通常是低堆积密度(蓬松的)材料。可达到的极限载荷通常受两个参数限制:
1.侧填料和主挤出机螺杆的体积容量。
体积容量基于侧喂料器的双螺杆和主挤出机螺杆的自由体积,以及两个螺杆组的转速。如果材料可以通过从挤出机上卸下螺栓的侧喂料器并进入输送段,它可能很容易喂入高速率的材料。但是当填充器连接到挤出机时,容量通常受到主挤出机螺杆可以接受的材料量的限制。
因此,主挤出机螺杆最好在填充器位置组合上长螺距(长螺纹前进)的螺纹元件,在填充器下游从2D 延伸到4D。这是为了保持挤出机中的熔体快速向前移动,以允许最大的自由体积供填料进入。如果螺杆设计导致填料下游的任何材料“堵塞”,将严重限制可以进料的填料量。
2.允许空气从挤出机中逸出的排气能力。
排气的目的是让空气容易逸出,同时防止大量填料从排气口流失。最好的配置是在紧靠侧填充器的上游设置机筒的顶部通风口。有时也可以在侧填料的顶部使用一个小的半槽通风插件。
以下是一些其他需要考虑的因素:
喂料器落差高度:理想情况下,喂料器应尽可能靠近侧喂料口的上方,以尽量减少落差。如果让蓬松的材料从空气中掉落,它就会充气到堆积密度显著降低的程度。这会限制整条生产线的吞吐率。
进料器搅拌类型:确保填料进料器中的搅拌器不会使材料充气并降低体积密度。许多喂料器制造商都有专门的粉末搅拌器设计。
确保填料斗通风:与填料一起,填料还将大量空气引入挤出机。侧面填充槽上的开口顶部将负责通风。如果你在滑槽上看到一个坚固的盖子,带有一个圆形的短管和连接到进料器的柔性连接器,那么拥有另一个通风口将十分重要。
将所有料斗/滑槽接地以排出静电:一些材料会因摩擦而产生静电。静电荷会导致粉末粘附在料斗和滑槽的内表面,从而导致结块等问题。一个简单的解决方法是将地线(建议使用10号线规)从滑槽连接到机架上已知的良好接地点。
压缩空气喷射器:如果结块持续存在,有时需要特殊的解决方案。可以使用料斗振动器,但很难确定尺寸和安装。另一种选择是带有喷气喷嘴的“爆破器”,这些喷气喷嘴巧妙地放置在滑槽壁内,以在任何结块变得太大之前将其打碎。空气喷嘴连接到电磁阀,电磁阀由重复循环定时器启动。这使您可以设置喷射周期和喷射之间的停留时间。最好在电磁阀的上游安装一个小型储气罐,以提供尖锐的空气脉冲。
高压水泵
众所周知,管道中的湍流会比从管壁和层流引起更大的热传递。层流现象以低压输送引起的低流体速度发生。在层流情况下,会形成一个稳定的边界层,它就像主流体流和管壁之间的绝缘体一样。流体“层”在相邻层上滑动,没有混合,也没有带走太多热量。
在高压输送引起的湍流中,存在高度的横向动量交换,从而破坏了边界层。结果,剧烈的流体运动导致从管壁到流体的热传递大得多。
在机筒冷却孔中引起湍流的最简单方法是增加输送压力。挤出机冷却再循环系统的供应压力通常为20 至60psi。为实现湍流,需要大约120psi的压力。这可以通过将再循环系统中的泵改为高压型来相对容易地实现。几乎所有挤出机冷却系统组件(软管和阀门)的额定压力至少为150psi,因此120psi仍具有一定的安全系数。
在高度放热的过程中,优势将立即显现,通常可以大大减少甚至消除温度覆盖。湍流的另一个好处是它可以防止冷却孔因结垢而结垢。
酸冲洗冷却孔
水冷挤出机机筒是热交换器,与所有其他热交换器一样,冷却剂孔会因结垢而结垢。大多数操作员注意到,新挤出机的冷却性能比运行三四年后的挤出机要好得多。这是因为新的挤出机机筒具有光滑、闪亮、新钻的冷却孔。旧机器的孔内衬有一层硬壳矿物沉积物,起到绝缘体的作用。
如果任其发展,水垢堆积会导致更严重的问题。最终,冷却孔可能会完全堵塞,因此水流为零。如果发生这种情况,唯一的解决办法是从挤出机上拆下机筒并钻出所有冷却孔——这是一个耗时的过程。
因此,就像用酸除去家用热水器的水垢一样,可以定时将冷却孔进行酸洗。
使用合成齿轮油
齿轮箱是双螺杆挤出机的心脏。如果它损坏了,修复起来会很昂贵,而且可能需要相当长的时间。每个人都可以轻松地做一件事来避免变速箱出现问题:改用合成齿轮油。合成油是润滑技术的巨大进步:
它更“滑”,能够减少摩擦。
让齿轮、轴承和密封件的使用寿命更长。
变速箱运行时更凉爽、更安静。
合成油不会因机械剪切而失去粘度。
它在高温下保持较高的粘度。
它提高了变速箱的整体效率。
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