🔄Биение шнека": Почему давление в экструдере колеблется

🔄Биение шнека": Почему давление в экструдере колеблется?

В мире экструзии стабильность — это ключ к качеству. Однако почти в каждой операции мы сталкиваемся с явлением, которое инженеры называют нестабильностью частоты шнека (или "screw frequency instability"). В просторечии это часто называют "биением шнека".

📉Что происходит?

Это циклическое изменение давления расплава полимера внутри экструдера, которое повторяется с частотой, связанной с оборотами шнека. На графике давления это выглядит как зубья пилы.

Главные причины этого "биения":

1. Проблемы с загрузкой (Питание):

• Когда виток шнека проходит мимо загрузочного отверстия, подача полимера из воронки на мгновение прерывается. Это вызывает небольшие, но регулярные колебания давления.

• Решение: Использование двухзаходной геометрии шнека в зоне загрузки или, что чаще всего эффективнее, изменение формы загрузочного отверстия.

2. Перепад давления вдоль витка (Основная причина):

• Самое сильное колебание давления вызвано разницей давления между передней и задней кромками витка в зоне нагнетания (перекачки). Эта разница давления необходима для движения расплава, но она же создает циклическую пульсацию.

• Эта разница (ΔP) зависит от множества факторов: вязкости полимера, диаметра и скорости шнека, глубины канала и, главное, угла наклона витка (угла спирали).

📐Угол наклона витка и пульсация:

Чем больше угол наклона витка (шаг), тем сильнее будет колебание давления! Например, увеличение угла с 17,5° до 25,0° может удвоить разницу давлений.

🎯Когда "биение шнека" становится критичным?

Проблема становится острой, когда амплитуда этих колебаний (ΔP) велика по сравнению с общим давлением в головке экструдера. Это происходит, если:

• Давление в головке низкое (как отмечал Уиллер).

• Вязкость расплава высокая.

• Скорость или диаметр шнека большие.

• Глубина канала маленькая.

Как уменьшить "биение"?

1. Многозаходные секции: Установка многозаходных секций смешивания (например, типа Saxton или CRD) на конце шнека значительно снижает амплитуду колебаний давления. (Хотя частота может немного возрасти).

2. Установка плиты-разрушителя с сетками: Использование плиты-разрушителя (breaker plate) с фильтрующими сетками перед экструзионной головкой — это очень эффективный способ. Плита-разрушитель выступает в роли демпфера, разбивая и сглаживая колебания давления, вызванные движением витка, и способствует выравниванию потока расплава перед его входом в формующую фильеру.

Важно помнить: Колебания давления наиболее сильны непосредственно у конца шнека и ослабевают по мере удаления от него, так как расплав полимера обладает небольшой сжимаемостью.

#Экструзия #БиениеШнека #НестабильностьДавления #ПереработкаПолимеров #Полимеры #Оборудование #Шнек #ПлитаРазрушитель #ТехнологияПроизводства #ИнженерноеДело #Промышленность