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塑料造粒機(jī)的結(jié)構(gòu)原理分析
發(fā)布時(shí)間：2014-09-04
塑料造粒機(jī)的主機(jī)是擠塑機(jī)系統(tǒng)，它由擠壓系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)和加熱冷卻系統(tǒng)組成。1.擠壓系統(tǒng)：擠壓系統(tǒng)包括螺桿、機(jī)筒、料斗、機(jī)頭、和模具，塑料通過擠壓系統(tǒng)而塑化成均勻的熔體，并在這一過程中所建立壓力下，被螺桿連續(xù)的擠出機(jī)頭。
(1)螺桿：是擠塑機(jī)的最主要部件，它直接關(guān)系到擠塑機(jī)的應(yīng)用范圍和生產(chǎn)效率，由高強(qiáng)度耐腐蝕的合金鋼制成。
(2)機(jī)筒：是一金屬無縫管筒，一般用耐熱、耐壓強(qiáng)度較高、堅(jiān)固耐磨、耐腐蝕的合金鋼或內(nèi)襯合金鋼的復(fù)合鋼管制成。機(jī)筒與螺桿配合，實(shí)現(xiàn)對(duì)塑料的粉碎、軟化、熔融、塑化、排氣和壓實(shí)，并向成型系統(tǒng)連續(xù)均勻輸送膠料。一般機(jī)筒的長(zhǎng)度為其直徑的18：1，以使塑料得到充分加熱和充分塑化為原則。
(3)料斗：料斗底部裝有截?cái)嘌b置，以便調(diào)整和切斷料流，料斗的側(cè)面裝有視孔和標(biāo)定計(jì)量裝置。
(4)機(jī)頭和模具：機(jī)頭由合金鋼內(nèi)套和碳素鋼外套構(gòu)成，機(jī)頭內(nèi)裝有成型模具。機(jī)頭的作用是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的塑料熔體轉(zhuǎn)變?yōu)槠叫兄本€運(yùn)動(dòng)，均勻平穩(wěn)的導(dǎo)入模套中，并賦予塑料以必要的成型壓力。塑料在機(jī)筒內(nèi)塑化壓實(shí)，經(jīng)多孔濾板沿一定的流道通過機(jī)頭脖頸流入機(jī)頭成型模具，模芯模套適當(dāng)配合，形成截面不斷減小的環(huán)形空隙，使塑料熔體在芯線的周圍形成連續(xù)密實(shí)的管狀包覆層。為保證機(jī)頭內(nèi)塑料流道合理，消除積存塑料的死角，往往安置有分流板(套筒)，為消除塑料擠出時(shí)壓力波動(dòng)，也有設(shè)置均壓環(huán)的。機(jī)頭上還裝有模具校正和調(diào)整的裝置，便于調(diào)整和校正模芯和模套的同心度。擠塑機(jī)按照機(jī)頭料流方向和螺桿中心線的夾角，將機(jī)頭分成斜角機(jī)頭(120度)和直角(90度)機(jī)頭。機(jī)頭的外殼是用螺栓固定在機(jī)身上，機(jī)頭內(nèi)的模具有模芯坐，并用螺帽固定在機(jī)頭進(jìn)線端口，模芯座的前面裝有模芯，模芯及模芯座的中心有孔，用于通過芯線；在機(jī)頭前部裝有均壓環(huán)，用于均衡壓力；擠包成型部分由模套座和模套組成，模套的位置可由螺栓通過支撐來調(diào)節(jié)，以調(diào)整模套對(duì)模芯的相對(duì)位置，便于調(diào)節(jié)擠包層厚度的均勻性。機(jī)頭外部裝有加熱裝置和測(cè)溫裝置。
2.傳動(dòng)系統(tǒng)：傳動(dòng)系統(tǒng)的作用是驅(qū)動(dòng)螺桿，供給螺桿在擠出過程中所需要的力矩和轉(zhuǎn)速，通常由電動(dòng)機(jī)、減速器和軸承等組成。
3.加熱冷卻裝置：加熱與冷卻是塑料擠出過程能夠進(jìn)行的必要條件。(1)現(xiàn)在擠塑機(jī)通常用的是電加熱，分為電阻加熱和感應(yīng)加熱，加熱片裝于機(jī)身、機(jī)脖、機(jī)頭各部分。加熱裝置由外部加熱筒內(nèi)的塑料，使之升溫，以達(dá)到工藝操作所需要的溫度。(2)冷卻裝置是為了保證塑料處于工藝要求的溫度范圍而設(shè)置的。具體說是為了排除螺桿旋轉(zhuǎn)的剪切摩擦產(chǎn)生的多余熱量，以避免溫度過高使塑料分解、焦燒或定型困難。機(jī)筒冷卻分為水冷與風(fēng)冷兩種，一般中小型擠塑機(jī)采用風(fēng)冷比較合適，大型則多采用水冷或兩種形式結(jié)合冷卻；螺桿冷卻主要采用中心水冷，目的是增加物料固體輸送率，穩(wěn)定出膠量，同時(shí)提高產(chǎn)品質(zhì)量；但在料斗處的冷卻，一是為了加強(qiáng)對(duì)固體物料的輸送作用，防止因升溫使塑料粒發(fā)粘堵塞料口，二是保證傳動(dòng)部分正常工作。
二、輔助設(shè)備：
塑料造粒機(jī)組的輔機(jī)主要包括放線裝置、校直裝置、預(yù)熱裝置、冷卻裝置、牽引裝置、計(jì)米器、火花試驗(yàn)機(jī)、收線裝置。擠出機(jī)組的用途不同其選配用的輔助設(shè)
備也不盡相同。如還有切斷器、吹干器、印字裝置等。校直裝置：塑料擠出廢品類型中最常見的一種是偏心，而線芯各種型式的彎曲則是產(chǎn)生絕緣偏心的重要原因之一。在護(hù)套擠出中，護(hù)套表面的刮傷也往往是由纜芯的彎曲造成的。因此，各種擠塑機(jī)組中的校直裝置是必不可少。校直裝置的主要型式有：滾筒式(分為水平式和垂直式)；滑輪式(分為單滑輪和滑輪組)；絞輪式，兼起拖動(dòng)、校直、穩(wěn)定張力等多種作用；壓輪式(分為水平式和垂直式)等。預(yù)熱裝置：纜芯預(yù)熱對(duì)于絕緣擠出和護(hù)套擠出都是必要的。
對(duì)于絕緣層，尤其是薄層絕緣，不能允許氣孔的存在，線芯在擠包前通過高溫預(yù)熱可以徹底清除表面的水份、油污。對(duì)于護(hù)套擠出來講，其主要作用在于烘干纜芯，防止由于潮氣(或繞包墊層的濕氣)的作用使護(hù)套中出現(xiàn)氣孔的可能。預(yù)熱還可防止擠出中塑料因驟冷而殘留內(nèi)壓力的作用。在擠塑料過程中，預(yù)熱可消除冷線進(jìn)入高溫機(jī)頭，在模口處與塑膠接觸時(shí)形成的懸殊溫差，避免塑膠溫度的波動(dòng)而導(dǎo)致擠出壓力的波動(dòng)，從而穩(wěn)定擠出量，保證擠出質(zhì)量。擠塑機(jī)組中均采用電加熱線芯預(yù)熱裝置，要求有足夠的容量并保證升溫迅速，使線芯預(yù)熱和纜芯烘干效率高。預(yù)熱溫度受放線速度的制約，一般與機(jī)頭溫度相仿即可。
冷卻裝置：
成型的塑料擠包層在離開機(jī)頭后，應(yīng)立即進(jìn)行冷卻定型，否則會(huì)在重力的作用下發(fā)生變形。冷卻的方式通常采用水冷卻，并根據(jù)水溫不同，分為急冷和緩冷。急冷就是冷水直接冷卻，急冷對(duì)塑料擠包層定型有利，但對(duì)結(jié)晶高聚物而言，因驟熱冷卻，易在擠包層組織內(nèi)部殘留內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致使用過程中產(chǎn)生龜裂，一般PVC塑膠層采用急冷。緩冷則是為了減少制品的內(nèi)應(yīng)力，在冷卻水槽中分段放置不同溫度的水，使制品逐漸降溫定型，對(duì)PE、PP的擠出就采用緩冷進(jìn)行，即經(jīng)過熱水、溫水、冷水三段冷卻。
三、控制系統(tǒng)：
塑料造粒機(jī)的控制系統(tǒng)包括加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)及工藝參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)，主要由電器、儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)(即控制屏和操作臺(tái))組成。其主要作用是：控制和調(diào)節(jié)主輔機(jī)的拖動(dòng)電機(jī)，輸出符合工藝要求的轉(zhuǎn)速和功率，并能使主輔機(jī)協(xié)調(diào)工作；檢測(cè)和調(diào)節(jié)擠塑機(jī)中塑料的溫度、壓力、流量；實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)機(jī)組的控制或自動(dòng)控制。擠出機(jī)組的電氣控制大致分為傳動(dòng)控制和溫度控制兩大部分，實(shí)現(xiàn)對(duì)擠塑工藝包括溫度、壓力、螺桿轉(zhuǎn)數(shù)、螺桿冷卻、機(jī)筒冷卻、制品冷卻和外徑的控制，以及牽引速度、整齊排線和保證收線盤上從空盤到滿盤的恒張力收線控制。
1.擠塑機(jī)主機(jī)的溫度控制：
電線電纜絕緣和護(hù)套的塑料擠出是根據(jù)熱塑性塑料變形特性，使之處于粘流態(tài)進(jìn)行的。除了要求螺桿和機(jī)筒外部加熱，傳到塑料使之融化擠出，還要考慮螺桿擠出塑料時(shí)其本身的發(fā)熱，因此要求主機(jī)的溫度應(yīng)從整體來考慮，既要考慮加熱器加熱的開與關(guān)，又要考慮螺桿的擠出熱量外溢的因素予以冷卻，要有有效的冷卻設(shè)施。并要求正確合理的確定測(cè)量元件熱電偶的位置和安裝方法，能從控溫儀表讀數(shù)準(zhǔn)確反映主機(jī)各段的實(shí)際溫度。以及要求溫控儀表的精度與系統(tǒng)配合好，使整個(gè)主機(jī)溫度控制系統(tǒng)的波動(dòng)穩(wěn)定度達(dá)到各種塑料的擠出溫度的要求。
2.擠塑機(jī)的壓力控制：
為了反映機(jī)頭的擠出情況，需要檢測(cè)擠出時(shí)的機(jī)頭壓力，由于國產(chǎn)擠塑機(jī)沒有機(jī)頭壓力傳感器，一般是對(duì)螺桿擠出后推力的測(cè)量替代機(jī)頭壓力的測(cè)量，螺桿負(fù)荷表(電流表或電壓表)能正確反映擠出壓力的大小。擠出壓力的波動(dòng)，也是引起擠出質(zhì)量不穩(wěn)的重要因素之一，擠出壓力的波動(dòng)與擠出溫度、冷卻裝置的使用，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的
長(zhǎng)短等因素密切相關(guān)。當(dāng)發(fā)生異常現(xiàn)象時(shí)，能排除的迅速排除，必須重新組織生產(chǎn)的則應(yīng)果斷停機(jī)，不但可以避免廢品的增多，更能預(yù)防事故的發(fā)生。通過檢測(cè)的壓力表讀數(shù)，就可以知道塑料在擠出時(shí)的壓力狀態(tài)，一般取后推力極限值報(bào)警控制。
3.螺桿轉(zhuǎn)速的控制：
螺桿轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)與穩(wěn)定是主機(jī)傳動(dòng)的重要工藝要求之一。螺桿轉(zhuǎn)速直接決定出膠量和擠出速度，正常生產(chǎn)總希望盡可能實(shí)現(xiàn)最高轉(zhuǎn)速及實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)，對(duì)擠塑機(jī)要求螺桿轉(zhuǎn)速從起動(dòng)到所需工作轉(zhuǎn)速時(shí)，可供使用的調(diào)速范圍要大。而且對(duì)轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性要求高，因?yàn)檗D(zhuǎn)速的波動(dòng)將導(dǎo)致擠出量的波動(dòng)，影響擠出質(zhì)量，所以在牽引線速度沒有變化情況下，就會(huì)造成線纜外徑的變化。同理如牽引裝置線速波動(dòng)大也會(huì)造成線纜外徑的變化，螺桿和牽引線速度可通過操作臺(tái)上相應(yīng)儀表反映出來，擠出時(shí)應(yīng)密切觀察，確保優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)。
4.外徑的控制：
如上所述為了保證制品線纜外徑的尺寸，除要求控制線芯(纜芯)的尺寸公差外，在擠出溫度、螺桿轉(zhuǎn)速、牽引裝置線速度等方面應(yīng)有所控制保證，而外徑的測(cè)量控制則綜合反映上述控制的精度和水平。在擠塑機(jī)組設(shè)備中，特別是高速擠塑生產(chǎn)線上，應(yīng)配用在線外徑檢測(cè)儀，隨時(shí)對(duì)線纜外徑進(jìn)行檢測(cè)，并且將超差信號(hào)反饋以調(diào)整牽引或螺桿的轉(zhuǎn)速，糾正外徑超差。
5.收卷要求的張力控制：
為了保證不同線速下的收線，從空盤到滿盤工作的恒張力要求，希望收排線裝置有貯線張力調(diào)整機(jī)構(gòu)，或在電氣上考慮恒線速度系統(tǒng)和恒張力系統(tǒng)的收卷等等。
6.整機(jī)的電氣自動(dòng)化控制：
這是實(shí)現(xiàn)高速擠出生產(chǎn)線應(yīng)具備的工藝控制要求，主要是：開機(jī)溫度聯(lián)鎖；工作壓力保護(hù)與聯(lián)鎖；擠出、牽引兩大部件傳動(dòng)的比例同步控制；收線與牽引的同步控制；外徑在線檢測(cè)與反饋控制；根據(jù)各種不同需要組成部件的單機(jī)與整機(jī)跟蹤的控制。