Екструдер - що це таке? Опис екструдера. Як виготовити своїми руками?

Екструзія являє собою спосіб отримання напівфабрикатів або виробів з полімерних матеріалів необмеженої довжини. Застосовується цей процес також в харчовій і комбікормової промисловості. Головкою екструдера розплав полімеру видавлюється в формующую головку з потрібним профілем. Цей спосіб виготовлення, поряд з литтям пластмас під тиском, на даний момент один з найпопулярніших. Екструзії схильні майже всі основні типи полімерних матеріалів: еластомери, термопласти, реактопласти та інші. Отже, сам процес зрозумілий, тому варто розглянути екструдер: що це таке, як він працює, а також інші моменти, пов`язані з ним.

Принцип дії і конструкція

Екструзійна технологія існує вже більше шістдесяти років, і за цей час з`явилося багато конструкцій машин, призначених для її реалізації. Принцип дії приладу визначається суттю самого технологічного процесу. Отже, якщо розглядати екструдер, що це таке, стає зрозуміло після визначення того, що даний складний фізико-хімічний процес протікає під впливом механічних зусиль за умови високотемпературного впливу і присутності вологи. Продукт при переробці нагрівається за рахунок того, що механічна енергія перетворюється в тепло, що виділяється в процесі боротьби з внутрішнім тертям, а також пластичної деформації продукту або завдяки зовнішньому нагріванню.

У процесі екструзійної обробки є кілька змінних параметрів, а саме: склад сировини, його вологість і природа. Під час виробництва може змінюватися температура, тиск, а також інтенсивність і тривалість впливу на сировину.

Методи роботи

Розглядаючи екструдер, що це таке, будемо розбиратися по порядку. Існує три основні методи роботи: холодна формовка, гаряча екструзія і тепла обробка. Найбільш поширений останнім часом метод гарячої формування, здійснюваний при високому тиску і швидкості, коли є значний перехід механічної енергії в теплову. Щоб реалізувати процес, можна використовувати шнековий екструдер, у якого основним робочим органом служить шнек спеціальної конструкції, який здійснює обертання в циліндричному корпусі. Формотворна матриця знаходиться на виході.

Схема екструдера припускає, що в конструкції його робочої частини шнеки і камери змонтовані для точного виконання поставлених завдань. Мається завантажувальна камера, куди здійснюється введення сировини і різнорідних добавок, закриті камери, в яких є отвори для вимірювання тиску і температури, а також додавання рідких речовин та відбір проб. Шнеки можна оснастити додатковими елементами, завдяки чому переміщення продукту буде здійснюватися під додатковим опором, а також все буде перемішуватися в процесі.

Екструдер: що це таке і як він улаштований?

Робочу частину механізму з урахуванням стадій процесу обробки можна розділити умовно на три зони: перша, що відповідає за прийом сировини- друга, що відповідає за пластифікацію і сжатіе- третя - зона випрессовиванія продукту. Робоча частина шнекових екструдерів може мати одну з декількох різних конструкцій:

- одинарні шнеки: циліндричні з постійним або змінним кроком, конічний, гвинтовий, конічний з кроком, уменьшающимся до виходу-

- здвоєні шнеки: обертові в одному або різних направленіях-

- здвоєні шнеки, що входять у зачеплення: обертові в одному напрямку і самоочищаються, що обертаються в різних напрямках і частково очищаються.

Використання

Екструдер зернових працює за рахунок того, що в частинках зерна, що знаходяться в камері закритого типу, при нагріванні відбувається наростання внутрішнього тиску за рахунок випарів вологи. Через миттєвої розгерметизації камери відбувається розширення пароповітряної суміші, що призводить до збільшення обсягу зернових частинок.

У комбікормової промисловості найчастіше використовуються Одношнекові механізми з постійним кроком і циліндричною формою шнека. Виробництво екструдерів такої конструкції використовує набір шнеків, а між ними в чітко визначеній послідовності знаходиться кілька підпірних шайб, а шнеки і шайби на шпильці закріплюються за допомогою болта з конусної голівкою. Кожух робочої частини зсередини оснащується декількома поздовжніми каналами, які гарантують, що продукт не буде перекручуватися під час переміщення. На виході кожуха є звичайна конусна гайка, забезпечена отвором. Регулювання зазору між конусами болта кріплення шнеків з вихідною гайкою дозволяє регулювати температуру продукту. Так влаштований екструдер. Що це таке, вам вже зрозуміло, тепер залишилося розібратися з іншими моментами.

Виробництво механізмів

Різні моделі екструдерів характеризуються різним конструктивним виконанням елементів, включених в робочу частину, числом робочих камер, присутністю додаткових систем, за допомогою яких розширюються технологічні можливості приладів, особливістю приводів, живильників та інших частин. Форма циліндра визнана найбільш технологічною у плані виготовлення, що робить її собівартість найнижчою.

Технологія сьогодні

Отже, можна розглянути, як працює екструдер. Що це таке, було описано раніше, а тепер варто визначитися з деякими важливими моментами. Сучасні конструкції механізмів реалізують технологію сухої екструзії. Вона так названа через те, що весь процес здійснюється за допомогою тепла, що виділяється в процесі проходження продукту крізь робочу частину механізму. Є можливість використання пари при екструдуванні. Для цього у приладу є камера попередньої парової обробки сировини. Використання пари дозволяє збільшити продуктивність і зменшити знос основних частин і вузлів механізму.

Суха екструзія

Весь процес займає не більше 30 секунд. Цього часу вистачає для подрібнення, теплової обробки, обезводнення, змішування, знезараження, стабілізації та збільшення об`єму. Можна зробити екструдер своїми руками, що працює за даною технологією. Для цього потрібно придбати всі елементи для майбутнього механізму, які в подальшому будуть з`єднані відповідно до схеми приладу. Вам знадобиться шнек підходящої конфігурації, електродвигун, який стане основою механізму, корпус майбутнього приладу, що подає ємність і ємність на виході, камера, в якій створюватиметься вакуум.

Альтернативні приклади

Процес екструзії може використовуватися не тільки при виробництві. Існує такий прилад, як ручний зварювальний екструдер, який призначений для з`єднання полімерних матеріалів, а саме плівок, між собою за допомогою нагрівання їх країв з одночасною стикуванням. Найчастіше такий прилад використовується для з`єднання елементів з термопластів. Ці речовини зустрічаються зараз повсюдно. Це тазики, шланги, відра, бочки, люки, ємності, каналізаційні решітки, елементи зовнішньої і внутрішньої обробки приміщень. Перелік можна скласти досить довгий. Така велика кількість термопластів призвело до того, що промислові виробники розробили вельми компактні прилади, які призначені для роботи з цими матеріалами на місцях їх використання. Саме для цього був розроблений зварювальний екструдер. Його використання помітно спростило роботи по зварюванню виробів з синтетичних термопластів: полівінілхлориду, поліетилену і поліпропілену.