Kärnmekanismen i en knådarmaskin
A knådarmaskin fungerar genom att använda ett par motroterande blad (typiskt Z-formade eller Sigma-blad) som arbetar med olika hastigheter i ett W-format tråg. Det primära målet är att utsätta högviskösa eller halvfasta material för intensiv klippning, vikning och kompression . Till skillnad från standardblandare som bara flyttar material, tvingar en knådare ämnet genom smala spelrum mellan bladen och trågets väggar, vilket säkerställer en homogen blandning av ingredienser som annars är motståndskraftiga mot flöde.
Differentialhastighet och motrotation
Hjärtat av knådarmaskin ligger i dess bladdynamik. De flesta industrienheter använder två horisontella axlar. Dessa axlar snurrar inte i samma takt; vanligtvis ett förhållande på 1,5:1 eller 2:1 appliceras mellan det "snabba" bladet och det "långsamma" bladet.
Varför differentiell hastighet är viktig
När bladen roterar mot varandra skapar differentialhastigheten en "torknings"-åtgärd. Detta förhindrar att materialet helt enkelt fastnar på ett enda blad och snurrar i en cirkel. Istället förs materialet hela tiden från det ena bladet till det andra, vilket säkerställer att varje partikel utsätts för samma mängd mekaniskt arbete.
I en standard 500-liters knådarmaskin , kan bladen rotera med ungefär 30 respektive 20 varv per minut. Denna avsiktliga missmatchning är vad som underlättar den vikningsåtgärd som krävs för tunga gummin, silikontätningsmedel och kolpastor.
Rollen av hög skjuvning och clearance
Blanda i en knådarmaskin förekommer mest intensivt vid "nyppunkterna". Dessa är de mikroskopiska mellanrummen mellan bladets spets och blandningstrågets insida.
- Spelet mellan bladet och väggen hålls vanligtvis mellan 1 mm och 5 mm , beroende på maskinstorlek.
- När bladet sveper förbi väggen "klipper" det materialet och bryter ner agglomerat av pulver eller pigment.
- Denna skjuvkraft är väsentlig för att sprida fina partiklar till en tjock polymerbas, en uppgift som en propeller eller skovelblandare aldrig skulle kunna utföra.
Termodynamik och temperaturhantering
Eftersom a knådningsmaskin gör så mycket mekaniskt arbete, det genererar en betydande mängd friktionsinducerad värme. Att hantera denna temperatur är avgörande för material som kan brytas ned eller vulkaniseras i förtid.
| Funktion | Mekanism | Syfte |
|---|---|---|
| Jacket tråg | Dubbelväggkonstruktion | Cirkulerande ånga eller kylvatten |
| Ihåliga blad | Inre vätskekanaler | Direkt kylning av kärnmaterialet |
| Vakuumsystem | Förseglad kammare med pump | Avlägsnande av luftbubblor och fukt |
Materialutsläppsmetoder
När knådarmaskin har uppnått önskad konsistens måste materialet tas bort. På grund av den höga viskositeten är detta inte så enkelt som att öppna en ventil. Det finns tre primära sätt att hantera detta på:
- Tanklutning: Hela det U-formade tråget tippas framåt av ett hydraulsystem, vanligtvis upp till 90 eller 110 grader, vilket gör att materialet faller ut.
- Nedre urladdning: En glidventil eller klaff i botten av tråget öppnas, som används för material som fortfarande har en viss gravitationsförmåga.
- Skruvextrudering: En utloppsskruv är placerad i ett separat hölje under blandningsbladen. Denna skruv kan reversera under blandningen för att hjälpa processen och sedan springa framåt för att extrudera den färdiga produkten i en kontinuerlig remsa eller ett rep.
Strukturell hållbarhet och vridmoment
Driften av en knådarmaskin kräver massivt vridmoment. Industriella enheter använder kraftiga växellådor och motorer som kan hantera motståndet hos material som tuggummibas eller BMC (Bulk Moulding Compound). Axlarna är ofta gjorda av smidd stål och bladen är förstärkta med slitstarka legeringar för att motstå de konstanta slip- och dragkrafterna i en 24/7 produktionscykel.
