Совместная работа функциональных зон
Напорно-расходовые (рабочие) характеристики всех рассмотренных зон одинаковы по виду (см. рис. 72). Чем больший напор Р создается зоной, тем меньше ее производительность Q. Напор Р определяется зависимостью
где РВ – давление на выходе из зоны,
РВХ – давление на входе в зону.
Рис. 72.
Под транспортирующей способностью каждой зоны Q0 будем понимать производительность ее при перепаде давления вдоль зоны Р, равном нулю. Такая производительность, в частности, имеет место, если на выходе из канала зоны нет препятствий свободному движению материала, а давление на входе в зону равно нулю.
Материал должен переходить из зоны в зону сплошным потоком без образования разрывов и пустот. Это соблюдается, если транспортирующая способность каждой предыдущей зоны несколько больше фактической производительности последующей зоны Qi+1:
где i – порядкoвый номер зоны от загрузочного окна.
Предположим, например, что вышеприведенное условие не соблюдено и производительность зоны дозирования при давлении на выходе из нее, создаваемом головкой, больше транспортирующей способности зоны пластикации. Это значит, что зона дозирования будет стремиться отобрать из предыдущей зоны (зоны пластикации) такое количество материала, которое та не в состоянии поставить. Вследствие этого будут периодически возникать разрывы потока в месте стыковки зон, производительность зоны дозирования станет пульсирующей. Если же условие соблюдено, то зона пластикации способна подавать даже несколько большее количество материала, чем фактически принимает от нее зона дозирования, поэтому, как видно из напорно-расходовой характеристики, зоной пластикации развивается напор Р, давление в месте стыковки зон больше нуля и разрывы потока исключены.
Точно такие же рассуждения можно провести и по отношению к зонам пластикации и питания. Однако в этом случае добавляется еще одно условие удовлетворительности взаимодействия зон: напор Р, создаваемый зоной питания, должен быть достаточным для уплотнения материала и отжима из него воздуха Для большинства материалов давление на выходе из зоны питания, равное 3–5 МПа, достаточно для их уплотнения.
При соблюдении соотношения для обеспечивается условие неразрывности потока и равенство производительности всех зон. Давление по всей длине канала монотонно возрастает, причем полное давление на выходе из канала (т. е на входе в головку) рг есть сумма перепадов давления pi, создаваемых каждой из зон:
Это выражение устанавливающее взаимосвязь между давлением на выходе из канала червяка рг и производительностью экструдера Q, называют его рабочей характеристикой. Конкретный вид ее определен, если известны напорно-расходовые характеристики каждой из зон. По виду рабочая характеристика зкструдера также подобна показанной на рис. 72.
Рабочая характеристика помимо свойств материала существенно зависит от длины и глубины канала. Чем больше длина канала, тем больше движущая сила по сравнению с силой сопротивления движению от давления в головке и тем, следовательно, большие давления может создать червяк при той же производительности см. рис. 73, а (1 – короткий червяк, 2 – длинный червяк). Чем меньше глубина канала (т. е. площадь поперечного сечения его), тем меньше производительность при незначительных давлениях рг.
Рис. 73
Однако с ростом рг сила сопротивления движению, равная произведению площади сечения канала на рг, в мелких каналах возрастает менее интенсивно, чем в глубоких. По этой причине жесткость рабочей характеристики мелких червяков больше, чем глубоких, т. е. производительность Q снижается с ростом рг менее интенсивно, как видно из рис. 73, б (3 – с мелким каналом; 4 – червяк с глубоким каналом). При возрастании частоты вращения червяка рабочая характеристика экструдера смещается в сторону больших производительностей рис. 73, в.
На рис. 73, в область оптимальных режимов работы экструдера показана на рабочей характеристике сдвоенной линией. При малых давлениях на выходе из канала червяка (участок рабочей характеристики слева от оптимальной области) материал уплотняется недостаточно, и в выходящем из экструдера расплаве могут появляться воздушные включения. При больших давлениях (участок справа от оптимальной области) рабочая характеристика становится нежесткой: даже незначительные случайные колебания давления вызывают существенные колебания производительности, что снижает стабильность размеров поперечного сечения экструдируемого изделия. Производительность на этом участке намного меньше возможной для данной машины. Наконец, из-за уменьшения производительности время пребывания материала в канале возрастает, что может приводить к его перегреву. Минимальные значения производительности в пределах оптимальной области составляют чаще всего 0,4–0,6 от транспортирующей способности.
Дата добавления: 2017-12-05; просмотров: 470;