Optimizarea Constructivă și Funcțională a Unității de Plastifiere

1. Optimizarea constructivă şi funcţională a unităţii de plastifiere (cilidru – melc)

1.1. PROBLEMA DEBITULUI MAXIM

În maşina de extrudere au loc transportul materialului solid, topirea şi curgerea topiturii (curgerea în cilindrul maşinii şi în capul de extrudere), departajându-se astfel trei zone esenţialmende diferite din punctul de vedere al analizei curgerii.

În zona transportului materialului solid (zona de alimentare) particulele de polimer sunt compactizate formând un dop solid, care se deplasează într-un canal rectangular (la studiul curgerii se consideră deplasarea dopului între plăci paralele conform figurii 1.). Expresia debitului volumic pentru zona de alimentare este, [1]:

(1)

sau în funcţie de lăţimea medie a canalului

,

relaţia (1) devine:

(2)

în care este turaţia, - adâncimea canalului, - diametrul interior al cilindrului, - lăţimea canalului, - unghiul de înclinare al spirei melcului la suprafaţa cilindrului, - lăţimea spirei, - numărul de spire în paralel, - unghiul de deplasare al dopului solid faţă de cilindru.

În zona de tranziţie (vezi figura 2.) debitul este dat de expresia [2],

(3)

semnificaţia mărimilor rezultând din figura 2 (a - împărţirea canalului în care se află, în I şi II topitura, iar în III solid; b – profilul de viteze pe adâncimea canalului este diferit pentru cele trei zone – ne interesează doar componenta vitezei în direcţia pentru că doar ea dă debit)

Fig. 2a. Fig. 2b.

Tadmor sudiază pentru zona de tranziţie performanţele topirii (considerâmd un anumit debit constant, cunoscut), respentiv variaţia lăţimii stratului solid în canal şi lungimea lăţimii pentru ca polimerul să se topească: