Экструдер

Цилиндр имеет загрузочную и рабочую части. В загрузочной части размещено загрузочное отверстие для питания пресса материалом. В цилиндр вставляется втулка из коррозионностойкой стали, в которой вращается червяк. Между втулкой и загрузочной частью имеется полость для охлаждения цилиндра холодной проточной водой.

Благодаря охлаждению исключается нагрев загрузочной воронки, оплавление полимера и его «зависание», материал свободно поступает к червяку. Внутренняя поверхность втулки в зоне загрузки выполняется шероховатой или имеет продольные пазы для увеличения трения между материалом и втулкой (цилиндром). На рабочей части цилиндра располагаются электронагреватели, разделенные на 4-6 групп.

Таким образом, цилиндр имеет 4-6 тепловых зон нагрева. Для регулирования температуры цилиндра наряду с автоматическим включением и выключением нагревателей, применяется воздушная или водяная система охлаждения. Каждая тепловая зона цилиндра имеет индивидуальный вентилятор, которые работают совместно или независимо друг от друга в соответствии с температурным режимом зоны.

Червяк является основным рабочим элементом пресса. Он имеет хвостовую и рабочую части. Основные размеры червяка диаметр (D) и длина рабочей части (L) определяют размеры и производительность пресса.
Хвостовая часть червяка закрепляется в упорном подшипнике и соединяется с редуктором системы привода.

Рабочая часть имеет винтовую нарезку, выполненную с постоянным шагом и убывающей глубиной. По функциональному назначению рабочая часть делится на три зоны: загрузочную зону (зону питания), зону сжатия, зону дозирования.
Зона питания служит для подачи твердого полимера в последующие зоны. В связи с небольшим насыпным весом материала зона имеет наибольший объем витка.

Зона сжатия обеспечивает уплотнение, разогрев и частичную пластикацию материала.
В зоне дозирования материал окончательно расплавляется до необходимой вязкости, гомогенизируется и подается в головку пресса.
На конце цилиндра перед головкой устанавливаются фильтрующая решетка (ФР) и пакет фильтрующих сеток (ФС).

Головка экструдера служит для формирования слоя изоляции или оболочки на поверхности жилы или сердечника кабеля, проходящего через головку. Она имеет фланец для крепления к цилиндру, шейку, корпус, несменный инструмент - дорно- и матрицедержатели, сменный инструмент - дорн и матрицу. На поверхности головки крепятся электронагреватели.

Для непрерывной работы экструдеры имеют загрузочный бункер. Подача гранулированного материала в бункер обеспечивается вакуумной системой, когда материал из специальной емкости или мешка засасывается в бункер. Если материал увлажнен, то включается система подсушки и воздух, нагретый до 70о С, циркулирует через бункер и гранулированный материал.

Привод экструдера должен обеспечить плавное изменение частоты вращения червяка в широких пределах, с тем, чтобы обеспечить переработку материалов с различными реологическими свойствами и поэтому применяются двигатели постоянного тока.

Способы опрессования
Форма и радиальные размеры изделия обеспечиваются формующим инструментом - дорном и матрицей. Форма которых связана со способом прессования. Существуют два способа прессования:
- с обжатием,
- без обжатия (трубкой).

Рисунок 1. Конструктивные параметры технологического инструмента
При прессовании с обжатием дорн и матрица имеют форму, представленную на рисунке 1. Дорн имеет форму конуса с основными размерами: Dд - внутренний диаметр дорна, Lд - длина цилиндрической части отверстия дорна, α - угол конусности внешней поверхности.

Матрица: Dм - диаметр матрицы, Lм - длина цилиндрической части матрицы, β - угол конусности внутренней полости.
Этот способ прессования является самым распространенным и применяется в том случае, когда необходимо плотное обжатие изоляцией ТПЖ или при наложении многослойной изоляции, слои в
которой должны хорошо свариваться.

Прессование без обжатия применяется при изолировании проводов низкого напряжения, изделий повышенной гибкости, при наложении кабельных оболочек или применении материалов, требующих ориентации (вытяжки) – полиамиды, некоторые фторполимеры, а также при наложении изоляции на секторные и сегментные жилы с обязательным вакуумированием дорна. При этом способе получаются покрытия со стабильной толщиной по длине изделия.
При прессовании без обжатия используется дорн с цилиндрическим носиком, входящим в цилиндрическую часть матрицы.

Рисунок 6. Конструктивные параметры дорна на вытяжку
Основные размеры инструмента Dм, Lм, α, β оказывают влияние на производительность пресса. Увеличение α, Dм приводит к увеличению β и Lм и снижению производительности Qпр.

Диаметр выходного отверстия дорна Dд берется больше диаметра жилы на 0,05-0,5 мм, с тем чтобы обеспечить свободное прохождение жилы, причем для однопроволочной жилы это различие меньше, для многопроволочных больше. При наложении оболочки различие между Dд и диаметром сердечника кабеля может составлять 0,4-1,2 мм. Дальнейшее увеличение зазора между Dд и диаметром жилы при прессовании с обжатием может привести к попаданию расплава в дорн, заклиниванию и обрыву жилы, особенно при увеличении "a" - расстояния между дорном и матрицей. На практике установлено, что расстояние "a" нужно устанавливать в пределах двойной толщины изоляции.

При изолировании со скоростью более 200 м/мин происходит интенсивная разработка внутреннего канала дорна и увеличение Dд. В этих случаях на конце дорна сваркой закрепляется наконечник из твердого сплава или устанавливается втулка из синтетического алмаза.
Внутренний диаметр матрицы может несколько отличаться от диаметра изолированной жилы или оболочки, в связи с этим некоторые материалы при выходе из матрицы и последующем охлаждении изменяют свои размеры.

Изменение размеров связано с наличием высокоэластической деформации в материале и величиной его коэффициента термического расширения. При наложении полиэтиленовой изоляции после охлаждения наблюдается усадка и поэтому диаметр матрицы берется больше, чем диаметр изоляции Dиз, почти на 10 %. При прессовании изоляции из ПВХ пластиката Dм принимают равным Dиз.