چگونه فشرده سازهای قیف به خوراک دهی کمک می کنند

بسپار/ ایران پلیمر فشرده ­ساز (Crammer) می­تواند به شارش (flow) بسپارهای خاص از قیف به درون رانشگر (اکسترودر) کمک کند. اما طراحی آن بسیار وابسته به نوع ماده است. در این مقاله آن­چه شما نیاز دارید بدانید آورده شده است.

برخی بسپارها در طراحی­های بهینه متداول قیف و گلویی رانشگرها، به خوبی جریان نمی­یابند (free-flowing). هم­چنین موادی با چگالی کم وجود دارند که به ­طور قابل توجهی برونداد رانشگر را کاهش می­دهند و برخی مواد هر دو مشکل را دارند. یک راه حل، افزودن فشرده­ ساز است.

اگرچه به نظر می­رسد فشرده ­ساز دستگاهی نسبتا ساده است، اما طراحی آن نیاز به ترکیب پیچیده­ای از تجربه و مهندسی دارد. هیچ طرح فشرده ­ساز جامعی وجود ندارد. طراحی به شدت به مشخصات مواد بستگی دارد. بنابراین برای تعیین چگونگی طراحی فشرده­ساز، درک خصوصیات ذرات بسپار برای شارش، فشردگی (packing)، پل­زنی (bridging) و چگالی توده مهم است. اکثر این تجزیه و تحلیل­ ها با استفاده از نمونه­ های کوچک مواد همراه با بررسی عملکرد فعلی خوراک ­دهی رانشگر انجام می­شود.

مشخصه­ های شارش آزاد را می­توان از طریق زاویه­ی لغزش (angle of repose) و با عبور مواد از یک قیف (funnel) بزرگ تخمین زد. فشردگی می­تواند با  پر کردن کامل یک فنجان و فشردن مواد در آن برآورد شود. پل­زنی به هر دو زاویه لغزش و فشردگی مربوط است. چگالی توده می­تواند به سادگی با پر کردن یک ظرف مندرج و وزن کردن آن اندازه­گیری شود. با چنین داده­هایی می­توانید ظرفیت مناسب قیف را برای داشتن برونداد مورد نیاز رانشگر اندازه­گیری کرده و شروع به طراحی فشرده­ساز کنید.

برای طراحی مته (auger) یا همان ماردان فشرده­ ساز، جداول مفیدی از داده­ های نقاله (conveyor) ماردان ­دار لوله ­ای (tubular) در اینترنت وجود دارد که برای مشخصات مواد مشابه درنظر گرفته است. اما آن­ها برای تراکم مواد با چگالی بسیار کم ارایه نشده­اند. این مسئله همیشه ناشناخته بوده و تقریبا بر اساس تجربه تخمین زده می­شود. نقاله ­های شرکت Kase، راهنمای ماردان دستی در وبگاه خود دارند (kaseconveyors.com) که کاربردی است. این راهنما، سرعت ماردان و فشار مورد نیاز برای خوراک­دهی برخی مواد را تخمین می­زند و به شما اجازه می­دهد که سامانه محرکه (drive) و مته را تعیین کنید. بدیهی است که مقداری خطا مجاز باشد، زیرا هیچ رابطه و اندازه ­گیری دقیقی از مشخصات مواد وجود ندارد. از آن­جایی­که مته عمودی به سمت پایین حرکت می­کند، آهنگ آن معمولا برابر یا بیش از آهنگ مورد نیاز برای نقاله­های ماردان­دار لوله­ای که بر مبنای تغییر نکردن ارتفاع است، می­باشد.

اکثر فشرده­ ساز­های مته­ دار از گام پره استاندارد استفاده می­کنند تا بهترین نتایج را ارایه دهند، مگر این­که داده­های واقعی در زاویه­های مارپیچ (helix angles) دیگر برای مواد خاص وجود داشته باشد. شکل 1 نمونه­ای از فشرده­ساز برای مواد با شارش ضعیف و دارای چگالی زیاد را نشان می­دهد که در آن تونل­زنی (tunneling) مواد مشکل­ساز است. شکل 2 نمونه­ای از فشرده­ ساز را برای مواد با چگالی کم مانند فیلم یا اسفنج نشان می­دهد. تفاوت این دو در مته شکل 2 است که برای مطابقت با بخش باریک قیف به سمت خارج مخروطی می­شود. این طراحی اجازه می­دهد تا مواد با چگالی کم بیشتری درگیر شوند و هنگام ورود به مته، آن را کمی متراکم وارد می­کند.

[EasyDNNGallery|10428|Width|800|Height|800|position||resizecrop|False|lightbox|False|title|False|description|False|redirection|False|LinkText||]

شکل 1: فشرده ­ساز مواد با شارش ضعیف و دارای چگالی زیاد 

[EasyDNNGallery|10427|Width|800|Height|800|position||resizecrop|False|lightbox|False|title|False|description|False|redirection|False|LinkText||]

شکل 2: فشرده­ ساز مواد با چگالی کم

ساختار قیف دارای فشرد ه­ساز­ باید نسبت به قیف معمولی سنگین­تر باشد، زیرا باید در برابر گشتاور چرخش ماردان و هم­چنین نیروی رانش رو به بالای ماردان مقاومت کند. مته فشرده­ساز 6 اینچی که تنها psi 200 فشار بسپار ایجاد می­کند، بیش از 5500 پوند نیروی رانش رو به بالا اعمال می­کند. در نتیجه، برای این­که کاهنده/موتور (reducer/motor) تحت این نیرو قرار نگیرند و از شفت ماردان محافظت شود، به یک یاتاقان رانشی (thrust bearing) همراه با یاتاقان­ های شعاعی برای هم­ترازی نیاز دارید.

هم­چنین پوشش یا درب قیف باید بسیار محکم باشد تا در برابر خمش ناشی از از نیروی رانش رو به بالای ماردان مقاومت کند و وزن کاهنده/ موتور را پشتیبانی کند. برای کاهش رفتگی ناشی از چرخش مته، در ورودی گلویی خوراک­ گیر، پوسته (bushing) سخت­کاری شده یا دو فلزی (bimetallic) معمولا استفاده می­شود. زیرا به علت طولانی بودن شفت، کمتر در مرکز قرار گرفته است و برای جلوگیری از تشکیل مذاب ناشی از اصطکاک، فاصله لقی زیاد دارد. در نتیجه، به پوسته ضربه زده و باعث رفتگی می­شود. پوسته باید در پوشش سرد شده با جریان آب باشد تا از تشکیل هر گونه مذاب بین دیواره سیلندر و پره­های ماردان فشرده­ساز، حتی با وجود فاصله لقی زیاد، جلوگیری کند. هر گونه تشکیل مذاب در ماردان فشرده­ساز، خوراک­دهی را کاملا متوقف می­کند و تمیز کردن آن بسیار دشوار است و معمولا فشرده­ساز باید به­طور کامل باز شود.

علاوه ­بر برآورد گشتاور مورد نیاز برای چرخش ماردان، گشتاور اضافی برای چرخش بازوهای همزن (agitator) نیاز است. در واقع، این تخمین بر اساس سطح مقطع میله همزن و ویژگی ­های مواد است. زاویه لغزش و روند فشردگی حاکم نیز برآورد می­شود. در میله ­های همزن برای جابه­ جایی مواد و جلوگیری از پل­زنی، مواد نباید بیش از حد روی دیواره قیف بلغزند. اغلب نیاز است میله ­هایی روی دیواره داخلی قیف نصب شوند که در برابر چرخش کل توده در قیف مقاومت کنند، درست مانند رانشگر با سیلندر شیاردار.

برگردان: دکتر فاطمه خودکار

(ادامه دارد …)

متن کامل این مقاله را در شماره 190ام ماهنامه بسپار که در نیمه تیرماه منتشر شده است بخوانید. 

در صورت تمایل به دریافت نسخه نمونه رایگان و یا دریافت اشتراک با شماره های 02177523553 و 02177533158 داخلی 3 سرکارخانم ارشاد .تماس بگیرید. امکان اشتراک آنلاین بر روی صفحه اصلی همین سایت وجود دارد.