Экструдер - что это такое? Описание экструдера. Как изготовить своими руками?

Экструзия представляет собой способ получения полуфабрикатов или изделий из полимерных материалов неограниченной длины. Применяется этот процесс также в пищевой и комбикормовой промышленности. Головкой экструдера расплав полимера выдавливается в формующую головку с нужным профилем. Этот способ изготовления, наряду с литьем пластмасс под давлением, на данный момент один из самых популярных. Экструзии подвержены почти все основные типы полимерных материалов: эластомеры, термопласты, реактопласты и прочие. Итак, сам процесс понятен, поэтому стоит рассмотреть экструдер: что это такое, как он работает, а также другие моменты, связанные с ним.

Принцип действия и конструкция

Экструзионная технология существует уже более шестидесяти лет, и за это время появилось много конструкций машин, предназначенных для ее реализации. Принцип действия прибора определяется сутью самого технологического процесса. Итак, если рассматривать экструдер, что это такое, становится понятно после определения того, что данный сложный физико-химический процесс протекает под влиянием механических усилий при условии высокотемпературного воздействия и присутствия влаги. Продукт при переработке нагревается за счет того, что механическая энергия превращается в тепло, выделяемое в процессе борьбы с внутренним трением, а также пластической деформации продукта либо благодаря внешнему нагреву.

В процессе экструзионной обработки имеется несколько сменных параметров, а именно: состав сырья, его влажность и природа. Во время производства может изменяться температура, давление, а также интенсивность и продолжительность воздействия на сырье.

Методы работы

Рассматривая экструдер, что это такое, будем разбираться по порядку. Существует три основных метода работы: холодная формовка, горячая экструзия и теплая обработка. Наиболее распространен в последнее время метод горячей формовки, осуществляемый при высоком давлении и скорости, когда имеется значительный переход механической энергии в тепловую. Чтобы реализовать процесс, можно использовать шнековый экструдер, у которого основным рабочим органом служит шнек специальной конструкции, осуществляющий вращение в цилиндрическом корпусе. Формообразующая матрица находится на выходе.

Схема экструдера предполагает, что в конструкции его рабочей части шнеки и камеры смонтированы для точного выполнения поставленных задач. Имеется загрузочная камера, куда осуществляется ввод сырья и разнородных добавок, закрытые камеры, в которых есть отверстия для измерения давления и температуры, а также добавление жидких веществ и отбор проб. Шнеки можно оснастить дополнительными элементами, благодаря чему перемещение продукта будет осуществляться под дополнительным сопротивлением, а также все будет перемешиваться в процессе.

Экструдер: что это такое и как он устроен?

Рабочую часть механизма с учетом стадий процесса обработки можно разделить условно на три зоны: первая, отвечающая за прием сырья; вторая, отвечающая за пластификацию и сжатие; третья - зона выпрессовывания продукта. Рабочая часть шнековых экструдеров может иметь одну из нескольких разных конструкций:

- одинарные шнеки: цилиндрические с постоянным или переменным шагом, конический, винтовой, конический с шагом, уменьшающимся к выходу;

- сдвоенные шнеки: вращающиеся в одном или разных направлениях;

- сдвоенные шнеки, входящие в зацепление: вращающиеся в одном направлении и самоочищающиеся, вращающиеся в разных направлениях и частично очищающиеся.

Использование

Экструдер зерновых работает за счет того, что в частицах зерна, находящихся в камере закрытого типа, при нагревании происходит нарастание внутреннего давления за счет испарений влаги. Из-за мгновенной разгерметизации камеры происходит расширение паровоздушной смеси, что приводит к увеличению объема зерновых частиц.

В комбикормовой промышленности чаще всего используются одношнековые механизмы с постоянным шагом и цилиндрической формой шнека. Производство экструдеров такой конструкции использует набор шнеков, а между ними в четко определенной последовательности находится несколько подпорных шайб, а шнеки и шайбы на шпильке закрепляются при помощи болта с конусной головкой. Кожух рабочей части изнутри оснащается несколькими продольными каналами, которые гарантируют, что продукт не будет перекручиваться во время перемещения. На выходе кожуха имеется обычная конусная гайка, снабженная отверстием. Регулирование зазора между конусами болта крепления шнеков с выходной гайкой позволяет регулировать температуру продукта. Так устроен экструдер. Что это такое, вам уже понятно, теперь осталось разобраться с иными моментами.

Производство механизмов

Разные модели экструдеров характеризуются различным конструктивным исполнением элементов, включенных в рабочую часть, числом рабочих камер, присутствием дополнительных систем, с помощью которых расширяются технологические возможности приборов, особенностью приводов, питателей и прочих частей. Форма цилиндра признана самой технологичной в плане изготовления, что делает ее себестоимость самой низкой.

Технология сегодня

Итак, можно рассмотреть, как работает экструдер. Что это такое, было описано ранее, а теперь стоит определиться с некоторыми важными моментами. Современные конструкции механизмов реализуют технологию сухой экструзии. Она так названа из-за того, что весь процесс осуществляется при помощи тепла, выделяемого в процессе прохождения продукта сквозь рабочую часть механизма. Имеется возможность использования пара при экструдировании. Для этого у прибора имеется камера предварительной паровой обработки сырья. Использование пара позволяет увеличить производительность и уменьшить износ основных частей и узлов механизма.

Сухая экструзия

Весь процесс занимает не более 30 секунд. Этого времени хватает для измельчения, тепловой обработки, обезвоживания, смешивания, обеззараживания, стабилизации и увеличения объема. Можно сделать экструдер своими руками, работающий по данной технологии. Для этого потребуется приобрести все элементы для будущего механизма, которые в дальнейшем будут соединены в соответствии со схемой прибора. Вам понадобится шнек подходящей конфигурации, электродвигатель, который станет основой механизма, корпус будущего прибора, подающая емкость и емкость на выходе, камера, в которой будет создаваться вакуум.

Альтернативные примеры

Процесс экструзии может использоваться не только при производстве. Существует такой прибор, как ручной сварочный экструдер, который предназначен для соединения полимерных материалов, а именно пленок, между собой посредством нагрева их краев с одновременной стыковкой. Чаще всего такой прибор используется для соединения элементов из термопластов. Эти вещества встречаются сейчас повсеместно. Это тазики, шланги, ведра, бочки, люки, емкости, канализационные решетки, элементы наружной и внутренней отделки помещений. Перечень можно составить достаточно длинный. Такое обилие термопластов привело к тому, что промышленные производители разработали весьма компактные приборы, которые предназначены для работы с этими материалами на местах их использования. Именно для этого был разработан сварочный экструдер. Его использование заметно упростило работы по сварке изделий из синтетических термопластов: поливинилхлорида, полиэтилена и полипропилена.