Mecanismul de bază al unei mașini de frământat
A mașină de frământat funcționează prin utilizarea unei perechi de lame contrarotative (de obicei în formă de Z sau lame Sigma) care funcționează la viteze diferite într-un jgheab în formă de W. Obiectivul principal este de a supune materialelor cu vâscozitate ridicată sau semi-solide forfecare intensă, pliere și compresie . Spre deosebire de mixerele standard care doar mișcă materialul, un frământat forțează substanța prin spații înguste între lame și pereții jgheabului, asigurând un amestec omogen de ingrediente care altfel sunt rezistente la curgere.
Viteză diferențială și contrarotație
Inima lui mașină de frământat rezidă în dinamica lamei sale. Majoritatea unităților industriale folosesc doi arbori orizontali. Acești arbori nu se rotesc în aceeași viteză; de obicei, un raport de 1,5:1 sau 2:1 se aplica intre lama "rapida" si lama "lenta".
De ce contează viteza diferențială
Pe măsură ce lamele se rotesc unele spre altele, viteza diferențială creează o acțiune de „ștergere”. Acest lucru împiedică materialul să se lipească pur și simplu de o singură lamă și să se rotească într-un cerc. În schimb, materialul este trecut în mod constant de la o lamă la cealaltă, asigurându-se că fiecare particulă este supusă la aceeași cantitate de lucru mecanic.
Într-un standard de 500 de litri mașină de frământat , lamele se pot roti cu aproximativ 30 și, respectiv, 20 de rotații pe minut. Această nepotrivire deliberată este cea care facilitează acțiunea de pliere necesară pentru cauciucuri grele, etanșanți siliconici și paste de carbon.
Rolul forfecării și clearance-ului ridicat
Amestecare într-un mașină de frământat apare cel mai intens la „punctele de prindere”. Acestea sunt golurile microscopice dintre vârful lamei și suprafața interioară a jgheabului de amestecare.
- Distanța dintre lamă și perete este de obicei păstrată între 1 mm și 5 mm , în funcție de dimensiunea mașinii.
- Pe măsură ce lama trece pe lângă perete, aceasta „forfecă” materialul, descompunând aglomeratele de pulbere sau pigment.
- Această forță de forfecare este esențială pentru dispersarea particulelor fine într-o bază polimerică groasă, o sarcină pe care o elice sau un mixer cu palete nu ar putea-o îndeplini niciodată.
Termodinamica si managementul temperaturii
Pentru că a masina de framantat efectuează atât de multă muncă mecanică, încât generează o cantitate semnificativă de căldură indusă de frecare. Gestionarea acestei temperaturi este critică pentru materialele care se pot degrada sau vulcaniza prematur.
| Caracteristică | Mecanism | Scop |
|---|---|---|
| Jgheab îmbrăcat | Construcție cu perete dublu | Circulație de abur sau apă de răcire |
| Lame goale | Canale interne de fluid | Răcirea directă a materialului miezului |
| Sistem de vid | Cameră etanșă cu pompă | Îndepărtarea bulelor de aer și a umezelii |
Metode de descărcare a materialelor
Odată ce mașină de frământat a atins consistența dorită, materialul trebuie îndepărtat. Datorită vâscozității mari, acest lucru nu este la fel de simplu ca deschiderea unei supape. Există trei moduri principale în care acest lucru este gestionat:
- Înclinarea rezervorului: Întregul jgheab în formă de U este înclinat înainte de un sistem hidraulic, de obicei până la 90 sau 110 de grade, permițând materialului să cadă.
- Descărcare inferioară: Se deschide o supapă glisantă sau o clapă în partea de jos a jgheabului, utilizată pentru materialele care au încă o anumită capacitate de curgere gravitațională.
- Extrudarea șuruburilor: Un șurub de descărcare este amplasat într-o carcasă separată sub lamele de amestecare. Acest șurub se poate inversa în timpul amestecării pentru a ajuta procesul și apoi rulează înainte pentru a extruda produsul finit într-o bandă continuă sau frânghie.
Durabilitate structurală și cuplu
Funcționarea a mașină de frământat necesită un cuplu masiv. Unitățile industriale folosesc cutii de viteze și motoare de mare rezistență care pot face față rezistenței materialelor precum baza de gumă de mestecat sau BMC (Compus de turnare în vrac). Arborele sunt adesea fabricate din oțel forjat, iar lamele sunt întărite cu aliaje rezistente la uzură pentru a rezista forțelor constante de șlefuire și tragere ale unui ciclu de producție 24/7.
