Extrusion Russian Edition 4-5-2020

39 ЭКСТРУЗИЯ ЭКСТРУЗИЯ 4-5/2020 нительно увеличена за счет использова- ния воздуховодов. В результате повы- шается массовый расход (расход массы сырья). Воздуховоды устанавливаются на имеющиеся охлаждающие кольца без остановки производства и направляют охлаждающий воздух вдоль внешней стороны пленки. Уменьшение сечения потока воздуха между рукавом пленки и воздуховодом повышает мощность охлаждения за счет эффекта Вентури. Эффект Вентури основан на законе Бернулли, которому соответствует уравнение Бернулли. Уравнение до- казывает, что удельная энергия вдоль линии потока постоянна [8, 9, 11, 14]. Согласно закону сохранения энергии изменение геометрии потока приводит к изменению скорости потока, в резуль- тате чего статическое давление также меняется (рис. 1). Повышение скорости потока при од- новременном снижении давления воз- духа на данном участке позволяет повы- сить как теплоотдачу, так и стабильность рукава [7]. Чтобы использовать эффект Вентури, зазор для потока воздуха меж- ду рукавом пленки и воздуховодом дол- жен быть минимальным. Гибкая регулировка воздуховода Производство продукции небольшими партиями приводит к частой смене мате- риала, поэтому в процессе производства геометрия рукава меняется. Для дости- жения максимальной мощности охлаж- дения воздуховода зазор для потока воздуха должен максимально повторять контур пленочного рукава. Применяе- мые в настоящее время жесткие возду- ховоды не могут обеспечить изменение контура зазора для потока воздуха в за- висимости от изменения геометрии ру- кава. Для подобного изменения требует- ся полная замена имеющегося рукава на рукав подходящей геометрии. Для этого необходимо прервать процесс экструзии, что приводит к дорогостоящему простою экструзионной линии. Хотя использо- вание жесткого воздуховода позволяет повысить эффективность охлаждения, большой потенциал данной технологии остается неиспользованным. Цель работ, проводимых в Институте переработки пластмасс (IKV, город Ахен, Германия), состоит в том, чтобы разработать гибкий воздуховод, использующий эффект Вен- тури для повышения мощности охлаж- дения рукава. Оборудование для испытания Описанные ниже испытания прово- дились на линии экструзии с раздувом рукава в экспериментальном цехе IKV. Экструзионная линия состоит из двух одношнековых экструдеров диаметром 45 мм типа KFB 45/600 (L/D=24) и одного одношнекового экструдера типа KFB 45/600 (L/D=20) фирмы Kuhne Anlagenbau (Санкт-Августин, Герма- ния), который не эксплуатировался в данном исследовании. Использовались 3-зонные шнеки со сдвиговыми и сме- сительными элементами. Дозирование во всех экструдерах осуществлялось с помощью весового дозатора фирмы Plast-Control GmbH (Ремшайд, Гер- мания). Расплав из экструдеров пода- вался в радиальный спиральный рас- пределитель с диаметром выпускного сопла 80 мм. При испытаниях размер выходной щели составлял 1,5 мм, длина зоны релаксации напряжений — 8 мм. В качестве материала брался ПЭВД (2102N0W) фирмы Sabic Europe (Ге- леен, Нидерланды). Эволюция конструкции воздуховода Уже первый прототип воздуховода смог значительно повысить мощность охлаждения по сравнению с традици- онным процессом за счет гибкой ре- гулировки зазора для потока воздуха [4]. Характерной особенностью этого прототипа стало расположение алюми- ниевых колец ярусами с равномерным распределением прижимных винтов по окружности (рис. 2, слева). Использо- вание воздуховода во время экструзии с раздувом рукава показано на рис. 2 (справа). Серия испытаний показала, что ис- пользование воздуховода позволило существенно снизить температуру пленки. Благодаря подгонке формы за- зора удалось достичь повышения про- изводительности почти на 2% за счет снижения температуры пленки [2]. Од- нако по сравнению с традиционным про- цессом использование данной системы приводит к росту показателя допусков по толщине пленки с 10 до 20% [2]. Та- кое увеличение вызвано неравномерным распределением скорости потока охлаж- дающего воздуха. Причиной этого может быть высокая жесткость используемой силиконовой мембраны воздуховода. Прижимные винты Алюминиевые кольца Вставка с охлаждающим кольцом Охлаждающий воздух Пластинки Подводящая воздух силиконовая мембрана Щель экструзионной головки Рисунок 2. Эскиз воздуховода (слева) и его применение в процессе экструзии (справа) [2]