Míchací zařízení pro míchání
vysoceviskózních polymerních tavenin (hnětače, kontinuální stroje)
Hnětiče byly vyvinuty především pro míchání
kaučukových směsí, když míchání na dvouválcích nestačilo plnit požadavky
výroby.
Hnětiče nebo též hnětací stroje jsou robustní
stroje na míchání a plastikaci makromolekulárních látek s přísadami
hnětacími profilovanými rotory, otáčejícími se v uzavřeném prostoru. Podle
talku působícího na hnětený materiál se rozlišují beztlaké, nízkotlaké (do 0,5
MPa) a vysokotlaké (do 1 MPa). Podle počtu otáček se rozdělují hnětače na
pomaluběžné (do 30 min-1) a rychloběžné (do 80 min-1,
případně i výše). Hnětač se obyčejně skládá z míchací komory 1, ve které
se otáčejí protiběžné rotory 4. Komora se uzavírá shora klátem 2 a vyprazdňuje
se spodním uzávěrem 7. Materiál se plní násypkou 3 s využitím odklápěcích
dvířek. Prostor násypky je připojen na odsávání 8. Materiál je hněten jednak
mezi rotory, jednak mezi rotory a stěnami komory. Tlak vyvozovaný klátem
hnětení zintenzivňuje.
Velikost hnětače se určuje velikostí
užitečného objemu hnětací komory. Malé laboratorní hnětače mají užitečný objem
zpravidla až několik litrů, zatímco provozní hnětače mají tento objem jen
zčásti. Tlak při hnětení p se vztahuje na průřez hrdla násypky.
Typy
hnětačů
Během času se vyvinulo několik typů hnětačů, u
nichž zásadním rozlišujícím znakem může být např. tvar a funkce hnětacích částí
rotorů. Na následujícím obrázku jsou uvedeny tři typy, z nichž první dva –
A,B – patří k tlakovým hnětačům. Poslední typ (C) je beztlakový. Tlakové
hnětače se liší otáčkami a polohou rotoru k sobě navzájem. Typ Intermix
(A) má stejné otáčky u obou rotorů a hnětací části spolu zabírají. Materiál je
hněten především v profilech mezi rotory. Typ Banbury (B) má rozdílné
otáčky rotoru a hnětači části spolu nezabírají. Poměr otáček předního a zadního
rotoru bývá asi 1 : 1,15; až 1 : 1,18. Hnětení probíhá jak mezi rotory, tak
také mezi rotory a stěnami komory. Konstrukce mohou být upraveny hnětače, podle
výrobce.
Fréma a pohon
Fréma umožňuje uložení všech hlavních částí
hnětače. Fréma bývá skříňové kostrukce, uložená na betonovém základě. Tvarově
je uzpůsobena tak, aby komora se vyprazdňovala (nejčastěji spodem) přímo do
dalšího zařízení nebo transportér. Fréma bývá odlitá ze šedé litiny případně
též svařena z profilů.
Rotory
Rotor hnětiče je namáhán vnějšími silami na
ohyb, kroucení a tah nebo tlak. Vnější síly pocházejí od vlastní tíhy a od
míchání směsi. Rotory se zhotovují odléváním z ocelolitiny nebo kováním
z legované oceli jako nedělené případně dělené.
Komora a ucpávky
Komora hnětiče představuje tvarově složitý a
vysoce namáhaný dílec. Může být řešena jako duté těleso, uzavřené na čelech
bočnicemi, ve kterých jsou pak umístěny ucpávky. Komory se vždy temperují. Při
zpracování kaučuků se obyčejně jenom chladí. Chlazení může být sprchové nebo
kanálkové. Na vnitřní pracovní plochy komor je navařena vrstva tvrdého kovu,
aby se zvýšila odolnost proti opotřebení. V bočnicích jsou zpravidla
ucpávky pro utěsnění rotoru. Požaduje se u nich pracovní spolehlivost a dlouhá
životnost.
Násypka a uzávěr
Násypka umožňuje plnění komory složkami směsi.
Ve spodní části komory je uzávěr, který je buď posuvný, nebo odklopný
Kontinuální
hnětiče
Požadavky na zvyšování produkce i kvality při
přípravě směsi a úspor energie vedly k vývoji hnětačů a míchaček
s plynulým provozem. V podstatě jde vesměs o jednošnekové či
vícešnekové stroje, které však s ohledem na druhy zpracovávaných materiálů
mají různé konstrukční provedení.
Hnětič
,,Rotomil,, a Gordon
Kaučuk vstupuje násypkou 3 do šneku 1, ve
kterém se rozpracuje a dopraví do míchaího šneku 2, který má závity
s velkým úhlem stoupání. Potřebné složky směsi se dávkují pomocnými
plnícími otvory 4 a 5. Zamíchaná směs se plynule dodává do vytlačovací hlavy,
kde se formuje do vhodné formy (pás, granule apod.).
K plastikaci přírodního kaučuku se
používá šnekový hnětič Gordon. Šnek 1 se otáčí v pracovním válci 2, který
má chladící komory. Šnek 1 má vrtání pro vodní chlazení, je uložen
v robustním ložisku 10 a pomocném ložisku 11. Asi v polovině je závit
šneku přerušen a do tohoto prostoru zasahují profily 4, které překládají kaučuk
před posuvem, může nastavit vůle a tím ovlivnit poměry po délce šneku.
K nastavování polohy pneumaticky ovládaný beran 8. K zajištění polohy
ve zvednuté poloze slouží západka 9, nezávisle na tlaku v potrubí pro
rozvod stlačeného vzduchu. Plastikovaný kaučuk vystupuje z hlavy 3 ve
tvaru hadice, která se ihned rozřezává nožem 6 a rozvinuje do pásu. Pás se dále
chladí na dopravníku 12. Stroje mají měrnou spotřebu energie kolem 200 Wh.kg-1.
Hnětič
,,Transfermix,,
Tento typ hnětiče má šnek kuželového tvaru a
hloubka šnekového profilu se po délce šneku mění. Původní hluboký profil
postupně vymizí a jeho hloubka se opět zvětšuje. Závitový profil má však také
válec 3, který případně může mít obrácený smysl otáčení než šnek 2. Takovéto
uspořádání šnekových profilů umožňuje intenzívní hnětení materiálu v celé
hloubce. Budeme-li označovat každý přechod materiálu ze šneku do válce, nebo
obráceně za stupeň.
Hnětič
KO
Hnětič KO se používá k přípravě směsí
PVC, má šnek s přerušovaným závitem, který koná složený rotační a axiálně
oscilační pohyb, Pracovní válec 2 je vertikálně dělen kvůli montáži a čistění.
Čepy 3 zabraňují pohybu materiálu se šnekem a vytvářejí se šnekovým závitem
,,štěrbiny,, s intenzivním hnětením. Šnek 3 je poháněn přes převodovku.
Hřídel 1 prochází drážkovým pouzdrem 2 a je uchycena v axiálním uložení 5,
které je spojeno ojnicemi 4 s výstředníky 3. Otáčivý pohyb od řemenice se
přenáší ozubenými převody na výstředníkový hřídel a kuželovými koly na pouzdro
2. Hřídel 1 tak dostává současně rotační a osově posuvný vratný pohyb. Zdvih je
dán velikostí výstřednosti e. Šnek i racovní válec jsou připojeny na
samostatné temperanční okruhy. Materiál, obyčejně předmíchaná směs, vstupuje do
šneku z násypky, která je opatřena míchadlem, případně i podávacím šnekem.
Lze také dávkovat jednotlivé sypké složky do předmíchacího šneku, který je
dopravuje do hlavního šneku. Kapalné složky směsi se dávkují až do pracovního
válce dávkovacím čerpadlem. Hnětiče KO se používají též jako zásobovací
jednotky pro válcovací stroje na fólie. Měrná spotřeba energie kolem 180 Wh.kg-1.
Hnětiče
se dvěma šneky
Řešení hnětačů s dvěma šneky má některé
rysy probírané u dvoušnekových vytlačovacích strojů. Šneky mohou mít souhlasný
nebo opačný smysl otáčení, mohou spolu zabírat nebo také nikoliv a mohou mít
stejnou nebo nestejnou délku. Příkladem řešení hnětače s opačnými smysly
otáčení šneku je hnětič FCM firmy Farrel.
Statické
směšovače
Až dosud jsme probírali zařízení, kdy míchací
nádoba čí míchadlo byly pohyblivé. Proudící prostředí lze však také míchat
usměrňováním dílčích proudů kolem pevných vhodně upravených vestaveb. Takové
vestavby se nazývají statické směšovače, protože jsou nepohyblivé. Vestavby
kontinuálně rozdělují proudící kapalinu do jednotlivých proudů, které se po
proběhnutí nestejných drah znova spojují. Tím se dosahuje směšovacího účinku.
Energie k míchání je dodávána čerpadlem. Na statických směšovačích lze
homogenizovat všechny čekatelné látky.
Ve srovnání s klasickými míchačkami mají
statické směšovače zejména tyto charakteristické znaky:
-
Pracují kontinuálně
v širokém rozmezí viskozit
-
Jakost míchání závisí na
délce směšovače
-
Investiční a provozní
náklady jsou vesměs nízké
-
Jsou spolehlivé a
prakticky nevyžadují údržbu
Další
hnětiče:
Hnětič se dvěma šneky za sebou
Hnětiče se dvěma šneky (dvoušnekový stroj DSM,
stroj ZSK)
Hnětič pro přípravu granulátu (plastikátor
,,Wacker,,)
Komentáře
Okomentovat