PPR管材料水环切粒机系统的结构设计.pdf

设备曾理
PPR管材料水环切粒机系统的结构设计
昌风礼(北京燕山石化塑料分公司)
摘要:随着科学技术的飞速发展,机械设备的不断更新,双图2-1所小
螺杆挤出机物料的切粒方式也需要有更先进的改进。从而来满
足不同顺容的需要、提高设备生产的生产产量、降低设备的能
耗。双螺杄挤出机的造粒形式分为:冷切法和热切法。冷切是指
物料从机头模孔中挤出后牵引拉成条状,进入水槽中冷却后在经
过专用切粒机进行切粒的方法。冷拉条切粒的优点是料条冷却
较好,缺点是粒型不能满足顾客的需要,能耗物耗大;消耗大量的
水资源,冷却水槽占地面积较大,需要安装多台风机进行风冷和
图1机头结构图
除水,同时受料条速度和切粒速度的瓶颈影响而不能提高产量,
2.分流板(网切換板
而热切是指物料从机头模孔中挤出后,在熔融或半熔融状态下进
行切粒的方法;。热切目前常用的切粒方式有,永下切粒,水环切
功能:(1)滤去未塑化的树脂和尔质。
增加挤出机的反压力,提高朝化程度
粒等。水下切粒是一种比較成熟的切粒方式,产量高,但是其造
(3)使经挤出熔融戦化的物料出螺旋运动变成直线运动,以
价高,适用于装置大规模生产,且物料換清理不便,浪黄较大,使挤出物料均匀分布。
不适合改性物料的生产。水环切粒系统是现在运用比较广的
(4)支撑过滤网。
种切粒方式,它主要应用于PP、PE等材料的成型粒子化。水环切
结构尺寸:分流板孔限排列,大多为同心圆,也有六角形均分
粒与水下切粒的不同点在于切粒装置外壳也呈国形而且有一高的,但从物料流逃分布图2-2看,为使物料流经分流板后流速保
水环在内壁旋转,水环是通过高速水流切缆方向喷入靠高心力持致,常使过滤板中间的孔眼直径小或分布疏,边缘的孔眼直
而形成且沿壳体轴向螺旋前进,最后从壳体铀向末下面流出。径大或分布密,孔眼直接般为2-7mm,因此,在设备为72啮
本文从水环切粒机挤出成型机头的设计及结构、水环切粒机零部
合同向双螺杆挤出机,并考虑PPR管材料物料性能,在不影响分
件的设汁和选用,两个方面同时结合本单位PPR化工管道料一些
流板的作用及保证设备正常的情下,孔径定为4mm,孔眼边
实际生产情况来说明水环切粒系统結构上的优越性和提高生缘密,间疏的分布在90x206的椭圆内,同时可以加30目×60
产产量的重要性
日滤网,从而使使经挤出熔融塑化的物料由螺旋运动变成直线运
关键词:水环切粒;压縮比;口模;分流锥;分流板;十字轴万
动,以使挤出物料均匀分布
向联轴器
水环切粒机挤出成型机头的设计原则
挤出成型机头的设计原则
(1)内腔呈流线型
为使物料能沿机头流道充满并均匀地挤出,同小避免物料发
生过热分解,所以,机头内腔与流道有关的部件应尽量呈流线型
不能急剧扩大或缩小,并不能有死角和停滞区。流道应加工的
图2物料流速分布图
分光滑
888888
(2)足够的压缩比
为了使产品密实和消取分流器(分流锥和分流板)造成的结
8288と93
合缝,据料种类不同,应该设计足够的压缩比(机头的压缩比是
指分流锥出口处最小面积与口模出料截面积之比),压缩比般
图3分流板
为3~10
(3)机构紧湊
在满足产品强度的条件下,机头结构应紧,与机筒连接处
严密并易于拆卸,其形状尽量做的规则而对称。以使传热均匀,
装卸方便和不漏料。
(4)选材合理
由于机头磨损较大,有些塑料有较强的腐蚀性,所以一般应
选择耐磨,硬度教高的钊材和合金钢
二、水环切粒济出机机头及水环切粒机结构
1.水环切粒挤出机机头结构组成
图4模板及分流锥
机头是由口模,分流锥,分流板,机头体和迩接体等组成。如
为防止物料的局部滞留和聚焦,物料流入面孔眼全部倒斜
384化ュ2014年2月
设备管理
角,过滤板的厚度据挤出机的规格和分流板承受压力而定,一般践经验选择角度与旋向方向为60°时防粘连效果最佳,故选用切
为机筒内经的1/3-1/5或螺杅直径的20%。太厚,阻力增大,太月安装角为60°,切月必須选择耐摩的材料,选用40Cr。有着很
薄,起不了分流作用。此处选分流板厚度为10mm
强的耐摩性,由于PPR管材料粘度较高,各项强度较高,扭矩较
3.分流锥
大,根据实践开车经验,选用4把切能够达到使用要求。
也称鱼雷头,结构如图4所示。功能:
3.电动机的选择
(1)减少机头内腔容积和增加传热面积,使树脂受热历程和
电机是依据水坏切粒机刀轴的转速和扭矩的情况选用的
流动较为均匀
表1PPR化工管道料技术指标
(2)分流锥表面和机头体之间有一定的角度,可使树脂以均
匀的压力挤入口模,因为没有树脂滞留,挤出成型比较容易。
号测试项
单信测试方法「技术要求
(3)分流锥与多孔板之间的空,起汇集料流,补充朝化和重
淅组合作用。
密度
GB/ T
g
cmn
0.905±0.005
结构尺寸:分流锥扩张角,一般为60。a过大,塑料流动阻力
1033
增加,再加上此处温度较高,易造成物料分解,α过小,造成结构
2熔流动速率
g/GB/ T
0.18~0.4
庞大,不利于塑料均匀受热。分流锥的长度为L=(0.6~1.5)D,
10min
3682
L过大,机头重量增加,物料易分解。对于中72双螺杆L取
3拉伸屈服强度MPa
≥29.0
80mm。分流锥头部圆角R=(2.5~-5)mm,R过大物料易分解
屈服应变
GB/T
此处R取3mm。分流锥与多孔板之间的距离K=(10~20mm。
K过大,塑料停留时间过长,易分解。K过小,物料流动不稳定,
5拉伸弾性模量MPa1040.2
≥1400
也不均匀,此处R取15mm。
缺口简支23
三、水环切粒机零部件的设计和选用。
6梁冲击强
GB/T
KJ/m
1043,1
1.水环切粒机的原理、模板出料孔数和挡水板的设计
24.5
20?
热变形温度
GB/ T
1634.1
8氧化诱导期210
A杯
nin
(1)切刀转速的计算
图5水环切粒机结构图
粒子截面S=m2=7.065mm2(R取3mm)
粒子体积V=SR=mR=21.2mm3
母个粒子的质量M=pxV=19.08×10g(p偵按照上表取
图6挡水板结构示意
可以算出切刀切过粒子的速度U=2.77719.08x103g
如图5所示,水坏切粒机切粒原理为高聚物熔体从模具孔11455mys
挤出后被高速旋转的切月切下,切下的粒子被旭到高速注水形成
切刀的速度W=145.5/(3x2)=24.25rad/s=1455rad/min
的一个圆柱形水环水道中冷却定型,然后被送到分离器中,分开
根据上面的数据切刀的速度w=1455rad/min,同时PPR化
水和粒子。出于机头与水直接接触,必须采用隔热保温措施,在
工管道料切粒时要求能够承受一定的扭矩,因而选出的电机的型
机头和水环面之间采用石棉