Hlavní mechanismus hnětacího stroje
A hnětací stroj funguje tak, že využívá dvojice protiběžných lopatek (typicky lopatky tvaru Z nebo Sigma), které pracují při různých rychlostech v rámci žlabu ve tvaru W. Primárním cílem je podrobit vysoce viskózní nebo polotuhé materiály intenzivní střih, skládání a komprese . Na rozdíl od standardních mixérů, které pouze pohybují materiálem, hnětač tlačí hmotu úzkými mezerami mezi lopatkami a stěnami žlabu, čímž zajišťuje homogenní směs ingrediencí, které jsou jinak odolné vůči tečení.
Diferenciální rychlost a protirotace
Srdcem hnětací stroj spočívá v dynamice jeho čepele. Většina průmyslových jednotek využívá dvě horizontální hřídele. Tyto hřídele se neotáčejí stejnou rychlostí; obvykle poměr 1,5:1 nebo 2:1 se aplikuje mezi "rychlou" čepel a "pomalou" čepel.
Proč na diferenciální rychlosti záleží
Jak se lopatky otáčejí směrem k sobě, diferenciální rychlost vytváří "stírací" akci. Tím se zabrání tomu, aby se materiál jednoduše nalepil na jednu čepel a točil se v kruhu. Místo toho je materiál neustále předáván z jedné čepele na druhou, což zajišťuje, že každá částice je vystavena stejnému množství mechanické práce.
Ve standardních 500 litrech hnětací stroj lopatky se mohou otáčet přibližně 30 a 20 otáčkami za minutu. Tento záměrný nesoulad usnadňuje skládání nutné pro těžké pryže, silikonové tmely a uhlíkové pasty.
Role vysokého střihu a vůle
Míchání v a hnětací stroj se vyskytuje nejintenzivněji v „bodech sevření“. Jedná se o mikroskopické mezery mezi špičkou lopatky a vnitřním povrchem míchacího žlabu.
- Vůle mezi čepelí a stěnou je typicky udržována mezi nimi 1 mm a 5 mm , v závislosti na velikosti stroje.
- Jak čepel projíždí kolem stěny, "stříhá" materiál a rozkládá aglomeráty prášku nebo pigmentu.
- Tato smyková síla je nezbytná pro rozptýlení jemných částic do silného polymerního základu, což je úkol, který by vrtulové nebo lopatkové míchačky nikdy nemohly splnit.
Termodynamika a řízení teploty
Protože a hnětací stroj dělá tolik mechanické práce, že generuje značné množství tepla vyvolaného třením. Řízení této teploty je zásadní pro materiály, které mohou předčasně degradovat nebo vulkanizovat.
| Funkce | Mechanismus | Účel |
|---|---|---|
| Žlab s pláštěm | Dvoustěnná konstrukce | Cirkulující pára nebo chladicí voda |
| Duté čepele | Vnitřní tekutinové kanály | Přímé chlazení materiálu jádra |
| Vakuový systém | Utěsněná komora s čerpadlem | Odstranění vzduchových bublin a vlhkosti |
Metody vypouštění materiálu
Jednou hnětací stroj dosáhl požadované konzistence, je nutné materiál odstranit. Vzhledem k vysoké viskozitě to není tak jednoduché jako otevření ventilu. Existují tři hlavní způsoby, jak se to řeší:
- Naklápění nádrže: Celý žlab ve tvaru U je naklápěn dopředu hydraulickým systémem, obvykle až o 90 nebo 110 stupňů, což umožňuje vypadávání materiálu.
- Spodní výtok: Otevře se posuvný ventil nebo klapka na dně žlabu, který se používá pro materiály, které ještě mají určitou schopnost gravitačního toku.
- Šnekové vytlačování: Vypouštěcí šnek je umístěn v samostatném krytu pod míchacími lopatkami. Tento šnek se může během míchání obrátit, aby pomohl procesu, a pak běžet dopředu, aby vytlačil hotový produkt v souvislém pásu nebo provazu.
Konstrukční odolnost a točivý moment
Provoz a hnětací stroj vyžaduje velký točivý moment. Průmyslové jednotky používají vysoce výkonné převodovky a motory, které si poradí s odolností materiálů, jako je báze žvýkaček nebo BMC (Bulk Molding Compound). Hřídele jsou často vyrobeny z kované oceli a čepele jsou vyztuženy slitinami odolnými proti opotřebení, aby vydržely konstantní brusné a tažné síly ve výrobním cyklu 24/7.
