Plastics_6_2014

ТЕМА НОМЕРА /ПЛЕНКИ, ТРУБЫ, ПРОФИЛИ П Л А С Т И К С № 6 ( 1 3 5 ) 2 0 1 4 w w w . p l a s t i c s . r u 47 лом и теплоносителем, а также модульной конструкцией, за счет которой возможно реализовать множество различных кон- фигураций. В зависимости от размера и режима работы ПВЭ производительность может варьироваться в широких пределах и составлять от нескольких килограммов до десятков тонн в час. По площади контакт- ных поверхностей ПВЭ в 5-10 раз превос- ходит другие распространенные системы компаундирования, например, другие типы экструдеров [1]. Площадь контактных поверхностей Представление о характерной площади контактных поверхностейПВЭможно полу- чить даже с помощью очень приблизитель- ной оценки (рис. 2). Предположим, что имеется ПВЭ длиной 1 тыс. мм и диаметром 250 мм с 14 планетар- ными шнеками. При модуле зацепления m, равном 3,5, площадь поверхности каждого планетарного шнека будет равна приблизи- тельно 1/6 м 2 . Таким образом, при соверше- нии полного оборота поверхность контакта окажется в два раза больше: 1/6 м 2 зубчатая поверхность цилиндра + 1/6 м 2 зубчатая поверхность центрального шнека = 1/3 м 2 . За счет разности диаметра на каждый поворот центрального шнека приходится около трех оборотов планетарных шнеков, таким образом, площадь контактной поверх- ности центрального шнека на один оборот составляет 1/3 м 2 × 3 = 1 м 2 . При 14 планетарных шнеках общая пло- щадь составит 14 м 2 . Если центральныйшнек вращается со скоростью 100 мин. -1 , то пло- щадь обработки за одну минуту составит 14 м 2 × 100 мин. -1 = 1400 м 2 × мин. -1 Это очень высокий показатель — напри- мер, площадь обычного теннисного корта приблизительно в пять раз меньше. Свободный объем такого технологиче- ского блока, оснащенного стандартными шнеками, составляет всего 9,4 л, за счет чего эффективное смешивание и гомогенизация обеспечиваются и при высоких скоростях подачи материала. Используя упрощенное описание гео- метрии элементов технологических блоков, можно описать шнеки и свободные про- странства между ними посредством мате- матической модели [2]. На основе этих данных и с помощью ма- тематических инструментов можно полу- чить приблизительное описание процесса, протекающего в ПВЭ, и определить тех- нологические характеристики, в частности параметры, касающиеся движения потока материала, уплотнения и производительно- сти. Отклонение расчетных технологических данных от результатов замеров составляет не более 20%, что с учетом использованного упрощения может считаться в пределах до- пустимого. Термодинамические параметры Теплопередача Q от теплоносителя к пе- рерабатываемому материалу, происходящая через стенки цилиндра и центральныйшнек, оснащенный внутренней системой термо- статирования, в основном определяется тре- мя факторами: — теплопроводностью материала сте- нок λ ; — толщиной стенки h (за счет того, что используется средневзвешенное значение, в этом параметре учитывается изменение толщины зубчатой поверхности); Рисунок 1. Схематическое изображение планетарно- вальцового экструдера Внутренняя система термостатирования Внешняя система термостатирования Термостатируемый центральный шнек Вращающиеся планетарные шнеки Двухзонный термостатируемый планетарный модуль переработки Рисунок 2. Контактная поверхность планетарного шнека Контактная поверхность планетарного шнека 1000 мм 250 мм 1000 мм