挤出机齿轮泵系统.docx

挤出机齿轮泵系统本文编译自RubberWorld作者：DavidGrepp,MikeSlone（VMI-AZExtrusion）在所有VMI-AZ研发的橡胶滤胶应用挤出系统中，都是由一个单螺杆挤出机连接一个齿轮泵和一个滤胶机头或一个快速的筛网更换器构成的。在过去几年里，市场的需求已经从低产出冷喂料系统转变成高产的热喂料系统。这是由于：大多数滤胶应用技术正在被涵盖到炼胶设备的技术里。为此，挤出机齿轮泵的滤胶机需要提供高输出以保持与炼胶机的输出一致。VMI-AZ的最新设计是Combex150型齿轮泵挤出机系统，其输出功率在混合密度为1.1kg/cm时可达到每小时3500kg。Combex150是一种新机器型号，它涵盖了高输出范围，尤其针对炼胶设备中的串联滤胶机。
图1、挤出机齿轮泵系统内的压力系统组件通过将单螺杆与齿轮泵的容积计量喂入特性融合到一起，许多传统挤出机中不利的方面便可以得到有效消除。在图1所示的配置中，单螺杆挤出机性能优良的给料特性有效地辅助了齿轮泵，齿轮泵则用于产生高滤胶压力，而不会产生额外的温度。在这种配置中，挤出机和齿轮泵互利互补。单螺杆挤出机高效地执行给料，压力缺乏会使其效率低下。相反，齿轮泵是一种高效的压力催生机构，但缺乏给料和均质化的能力。图1显示了Combex滤胶系统的大体结构以及机器内混合物的压力变化。由于使用了齿轮泵，单螺杆挤出机摆脱了聚集压力。这使得在滤胶过程中能量输入变低，这是因为相对于单螺杆挤出机，齿轮泵能够更高效地提供更高的挤出压力。齿轮泵能够提供更高的挤出压力相对于单独的加工部件的具体作用将在后面进行描述。P1=入口压力可调整（螺杆梢的压力）P2=出口压力（取决于输出、混炼胶粘度、粒度大小和过滤网的尺寸）单螺杆挤出机单螺杆挤出机被证明是一个成熟的部件，它用来将热的或者冷的胶料连续地从齿轮泵输入口传送到输出口。这确保了在任何时间里，泵的流量是连续的并且其叶轮和轴承上的负载是均匀分布的。对直接加载的齿轮泵来说，使用挤出机可以使得齿轮泵在部分加载时导致的载荷波动显著减少。Combex系统在转轴和轴承上加载的均匀的载荷使得齿轮泵转轴和轴承的寿命得以延长。
图2、压力增长产能下降-单螺杆挤出机和齿轮泵为了确保齿轮泵对普通胶料化合物的充分填料，只需在单螺杆挤出机泵进口处建立起40至50bar的压力。对于这个单螺杆挤出机中相对较低的压力，每旋转周期的单位功率非常高，尽管能量输入依旧偏低。这导致了胶料可以非常和缓地往泵中供应。图2显示了单螺杆挤出机和齿轮泵随着压力的增长，各自产量下降的对比。压力的增长导致每个螺杆每周期的单位功率显著减小。与此形成鲜明对比的是，同一压力范围下，齿轮泵产量的减少幅度较小。单螺杆挤出机是开放式系统，其输送原理是以粘性流为基础的。另一方面，齿轮泵是容积泵，对于其操作原理来说它属于容积式输送机。相对于单螺杆挤出机，随着压力的变大，齿轮泵的产量损失是非常低的（图2）。考虑到单螺杆挤出机和齿轮泵各自的加工优势，将两者结合起来以获得最好的滤胶性能的讨论一直都有。齿轮泵VMI-AZ独自把Rubbex齿轮泵用于滤胶应用。由于其高压累积性能和可靠性，对高压的聚集能力，筛网污染和不断增大的压力带来的筛网更换时间的生产时间被最大化。挤出过程中所需的压力本质上是由下游挤压头和机头的几何形状来决定的。网格过滤器用于过滤挤压头处输入的胶料化合物。杂质可能由非分散填料或化学品产生。如图3，不断增加的滤网污染导致泵输出压力的持续增长。因此，需要在达到最大允许泵压差之前，及时更换滤网。
图3、筛网污染导致泵口压力减小从加工角度来看，控制泵的输出压力尽可能低是我们的主要目标，它这将导致产出增加和挤出系统工作效率的提高。在滤胶应用中，除了滤网污染之外，混炼胶粘度，筛孔尺寸和可用过滤面积等都是泵输出压力的决定性因素。机器设备供应商没办法满足用户所需要的筛网尺寸或混炼胶粘度等的规格的要求，但是可以通过设计可用过滤面积来满足要求。图4说明了在生产率增加的情况下齿轮泵出口在两种不同过滤面积的情况下，压力的增长情况。如果使用的过滤面积过小，生产率的提高将导致更高的压力增长，过滤面积大小适当结果则相反。第一次挤出测试所使用的过滤面积精确到一平方单位。当生产链当生产量比之前的初始值X高了达3倍时，泵出口压力增加一倍，如图4所示。在相同的条件下继续进行测试，但筛板的面积有所增加（2.6平方单位），则有可能减少泵的出口压力。由于过滤面积的扩大，泵的出口压力明显减少（图4）。总结结果可以发现，当优化过滤面积的时候，泵显然需要聚集更低的输出压力，这样才会降低化合物的温度。此外，更低的压差使得泵的外壳与转轴的磨损得以大大减少。水泵轴承所使用的Rubbex齿轮泵配备水-动力套筒轴承，并使用了一些橡胶化合物作为转轴轴承的润滑。多年来，这种特殊