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螺杆挤出机构设计同热风循环熔融塑料回收造粒机的部件设计

2020-10-15 18:22:54

[一]、螺杆挤出机构设计

废旧塑料挤出成型工艺具有应用广泛、产品花样多、连续喂料、生产操作简便以及成本低等优点。挤出成型主要设备是挤出机,挤出机主要有单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、往复式单螺杆挤出机和行星螺杆挤出机,而单螺杆挤出机是聚合物工业中重要的挤出机类型。单螺杆挤出机至关重要的优点是相对成本低、结构设计简单。单螺杆挤出机能加工几乎所有类型的聚合物,包括了很宽的设计要求,所以有着很受欢迎的性价比。

螺杆是废旧塑料挤出生产线的基础组成成分,也是重要的一个组成部分。

现在的螺杆几何学非常复杂,螺杆的设计对于非常有经验的工程师来说也面临很大的困难。螺杆挤出结构的设计不可能一步到位,需要进行多次试验之后并加以优化改进。

常规的工业生产用的单螺杆挤出机分喂料段、挤压段(熔融段)和计量段(均化段)三段,其结构原理。螺杆的三段区域螺槽以及功能各不相同,喂料段主要是进行固相聚合物的输送,所以螺槽要求较深;压缩段中固相聚合物逐渐受热转变为液相,完成聚合物的熔融过程,其螺槽逐渐变浅,并逐步积累挤压力;计量段中充满的是熔融状态的聚合物,该聚合物溶体在螺槽中进一步受到螺杆旋转时对其产生的剪切力和挤压力,在该J恒定的压力以及温度作用下,熔融体聚合物不断混合和塑化,并经滤网从模板挤出,后完成造粒。

热风循环熔融塑料回收全自动造粒机和传统的工业生产用的塑料挤出成型机不同,废旧塑料在熔融箱体内受热熔融后才会流入螺杆机筒内,即螺杆机筒内的塑料都是熔融塑料,所以螺杆的设计不需要具备输送、压缩和塑化的功能,即只需要有后的计量段即可,螺杆的设计长度便可以缩短,在不影响其功能的情况下降低了成本。

常规的单螺杆挤出机只要不停地加入固体料,螺杆就能在机筒内不断积聚挤压力将熔融段的聚合物挤出。上文中所叙述的搅拌机构中的螺旋带设计就是出于对熔融塑料顺利挤出的考虑,螺旋带能够向下给予熔融塑料一个挤压力将熔融塑料不停地挤压到螺杆机筒内,同时螺杆采用的是等距变深的结构设计方案,越到口模处落槽越浅,这样螺杆的旋转所产生的剪切力和挤压力也会沿着口模方向越来越大,如此将熔融塑料顺利挤出。本文遵循螺杆的设计原理,综合考虑所研究螺杆的加工难易度、成本以及功能要求,设计等距变深螺杆。

[二]、热风循环熔融塑料回收造粒机的部件设计

1热风循环机构设计

热风循环加热系统是整台样机设计中一个非常重要的系统,该石蜡成型机系统的结构设计省去了传统设备中的清洗装置,为企业节省了成本以及减少了能耗。该热风循环系统主要包括:箱盖、风机、加热管和熔融室。风机和加热管采用对称布置,具体结构设计方案。

该塑料回收造粒机在运行时,先启动风机,风机将冷空气抽进入加热风箱,再经过加热元件受热后送入熔融室,熔融室内的空气又可以经过箱体上部设计的气孔再回到加热风箱再次受热,如此循环往复。当整个系统箱体内的空气加热到所需温度时,通过温度控制器智能控制箱内温度保持在所需范围内不变,这样不仅是将内部塑料进行熔融,同时也避免温度过高造成一些塑料受热燃烧降解。熔融室内塑料熔融后便可以启动搅拌机构和螺杆挤出机构。

2搅拌机构设计

本文所设计的热风循环熔融塑料回收造粒机是不需要破碎装置,可以直接将废旧塑料投入到熔融室内受热熔融。搅拌机构的设计是为了废旧塑料能够受热均匀且不会粘连在设备上不向下流动,根据此要求设计出样机熔融室内的搅拌机构。

搅拌机构由搅拌轴、搅拌片固定杆、搅拌片以及底部的螺旋挤压带构成。搅拌轴上安装搅拌片固定杆,搅拌杆上对称安装有弹性功能的搅拌片,两边各安装有3片,其中一边安装位置靠近筛网的外侧,搅拌片之间间隔45mm,对称的另一边则安装在靠近筛网的内侧,搅拌片之间间隔40mm。因为在进行搅拌时,对于刚开始比较硬的塑料其阻力会比较大,如果搅拌片之间没有间隔,搅拌片就会强行挤压,受力很大,这样很容易造成搅拌片的损坏,甚至是断裂。除此之外,搅拌机构如此设计不仅旋转时搅拌片能够覆盖整个筛网平面,而且节省了材料,同时搅拌机构运行时整体质量保持平衡,不会因发生重心偏移造成过度磨损,从而延长其使用寿命。搅拌片在工作时的功能原理分析。

搅拌片是根据立式和卧式的实验结果进行比较分析,选择弹性好的弹簧钢片,这样可以塑料较多时而又没有熔融的情况下,搅拌片在搅拌时不会因为阻力太大发生折断,而是弹性变形,待塑料熔融后压力变小又恢复原状。

搅拌轴在筛网下面安装有一个螺旋挤压带,其作用是使得通过筛网间隙的熔融塑料能够在旋转挤压力的作用下加速向下流入螺杆机筒内,而不会在箱体底部滞留或者沾茹在搅拌轴上。


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