Теоретическая производительность отличается от фактической по следующим причинам:
- Некоторые шнеки не могут расплавлять достаточное количество полимера для зоны выдавливания так быстро, как это требуется для того, чтоба эта зона действовала как насос.
- В большинстве случаев эпюра давления по длине экструдера имеет пик в точке, на несколько витков не доходящей до конца шнека, и это увеличение производительности больше теоретической.
- Головка создает сопротивление течению, и в цилиндре образуется обратный поток, снижающий производительность.
- Теоретическая производительность уменьшается за счет утечек материала в зазоре между шнеком и цилиндром, что имеет особенно большое значение при плохо пригнанном к цилиндру или изношенном шнеке.
Большему давлению соответствует меньшая производительность. Влияние давления находится в зависимости от конструкции шнека. Так, мелкие каналы в меньшей степени влияют на изменение давления, потому Как увеличить производительность экструдера что зазор между поверхностью цилиндра и шнеком небольшой, за счет чего обеспечивается поступательное перемещение материала. Кроме того, глубина канала очень чувствительна к давлению и не может быть использована в тех случаях, когда давление часто меняется или всегда высокое.
Течение в канале
Картина течения расплава полимера в винтовом канале исследовалась в опыте, для которого цилиндр был изготовлен из прозрачного стекла, а вместо полимера использовалась прозрачная вязкая жидкость. На различных участках винтового канала в жидкость добавляли красящие вещества и прослеживали их продвижение. Эксперименты показали, что обратного движения относительно цилиндра не наблюдается; вернее, жидкость продвигается вперед по спирали
Конструкция шнека
Конструкция шнека должна учитывать множество факторов: длину цилиндра, предполагаемую стабильность и вязкость полимера, желаемую степень смешения, требуемую производительность, мощность привода, диаметр цилиндра, размеры и форму загрузочной воронки.
При конструировании шнека следует придерживаться следующих правил:
- Для более термостабильных полимеров можно применять более мелкие каналы.
- Для более вязких полимеров следует применять глубокие каналы.
- Применение мелких каналов улучшает качество смешения, особенно в зоне выдавливания.
- Применение глубоких каналов увеличивает производительность при низких давлениях: с увеличением давления производительность падает.
- Для глубоких каналов производительность в большей степени зависит от давления, чем для мелких каналов.
- Больший диаметр шнека может допускать более глубокие каналы.
- Глубина канала в зоне питания должна быть достаточной, чтобы обеспечить питание гранулами без нагромождения и образования свода в загрузочной воронке.
- Длина зон питания, сжатия и выдавливания должна учитывать специфические свойства материала .
- В современных экструдерах шаг нарезки шнека равен его диаметру, а ширина витка равна 1/10 диаметра.
- Зазор между шнеком и цилиндром должен составлять 0,04 мм на каждые 25 мм диаметра цилиндра.
- Минимальный внутренний диаметр шнека должен быть рассчитан в соответствии с номинальным крутящим моментом.
До сих пор принято сравнивать шнеки по степени сжатия (по отношению объемов винтового канала на участке в один шаг в зонах питания и выдавливания или приблизительно по отношению глубин каналов в начале и конце шнека), хотя правильнее было бы сравнивать их по абсолютным значениям глубины канала в зонах питания и выдавливания. Действительно, два шнека могут иметь одинаковую степень сжатия и совершенно разные рабочие показатели.