Làm thế nào để một máy đùn phòng thí nghiệm hoạt động?
Một máy đùn phòng thí nghiệm là một công cụ thiết yếu trong nghiên cứu, phát triển và sản xuất quy mô nhỏ trong các ngành công nghiệp khác nhau, bao gồm khoa học polymer, chế biến thực phẩm, dược phẩm và sản xuất thiết bị y tế. Nó cho phép các nhà khoa học và kỹ sư thử nghiệm các vật liệu mới và các nguyên mẫu thử nghiệm mà không cần thiết bị công nghiệp quy mô lớn. Hiểu được hoạt động bên trong của một máy đùn phòng thí nghiệm là rất quan trọng đối với những người liên quan đến phát triển vật liệu và tối ưu hóa quá trình.
Trong bài viết này, chúng tôi sẽ khám phá các thành phần cơ bản của Một máy đùn phòng thí nghiệm , cách thức hoạt động, quá trình đùn từng bước và cách các tham số như nhiệt độ, áp suất và thiết kế vít ảnh hưởng đến vật liệu được xử lý.
Người đùn phòng thí nghiệm là gì?
Trước khi đi sâu vào cách một máy đùn phòng thí nghiệm hoạt động, điều quan trọng là phải hiểu nó là gì. Một máy đùn phòng thí nghiệm là phiên bản nhỏ gọn của một máy đùn công nghiệp được sử dụng để xử lý các vật liệu như polyme, nhựa, cao su, nguyên liệu thực phẩm và thậm chí cả dược phẩm. Nó thường được sử dụng trong các môi trường phòng thí nghiệm trong đó các thí nghiệm quy mô nhỏ, có độ chính xác cao được tiến hành để tối ưu hóa các thuộc tính vật liệu, phát triển các nguyên mẫu và kiểm tra các công thức mới.
Máy đùn phòng thí nghiệm được thiết kế để xử lý khối lượng vật liệu tương đối nhỏ, thường là trong phạm vi vài kg mỗi giờ, khiến chúng trở nên lý tưởng cho mục đích R & D. Chúng là những cỗ máy đa năng có khả năng xử lý một loạt các vật liệu, bao gồm nhựa nhiệt dẻo, nhiệt và polyme phân hủy sinh học và được sử dụng trong các ứng dụng từ hợp chất polymer đến phát triển sản phẩm thực phẩm.
Các thành phần cơ bản của máy đùn phòng thí nghiệm
Để hiểu cách một máy đùn phòng thí nghiệm hoạt động, trước tiên cần phải tự làm quen với các thành phần chính của nó. Các thành phần này hoạt động đồng nhất để xử lý nguyên liệu thô và biến chúng thành hình dạng hoặc hình thức mong muốn. Dưới đây là các phần chính của một máy đùn phòng thí nghiệm điển hình:
1. Phễu thức ăn
Phễu thức ăn là nơi nguyên liệu thô được đưa vào máy đùn. Vật liệu có thể ở dạng viên, bột hoặc thậm chí chất lỏng, tùy thuộc vào loại vật liệu được xử lý. Phễu đảm bảo rằng vật liệu được đưa vào máy đùn nhất quán và ở tốc độ được kiểm soát.
2. Vít và thùng
Lắp ráp vít và thùng là lõi của máy đùn. Vít, thường được gọi là 'vít máy đùn, ' là một thành phần xoắn ốc xoay di chuyển vật liệu qua nòng súng. Nòng súng là một buồng hình trụ chứa vít, và chức năng chính của nó là hướng dẫn và chứa vật liệu khi nó được làm nóng và xử lý.
Vít có một số chuyến bay (hoặc các phần), được thiết kế để thực hiện các chức năng khác nhau, chẳng hạn như truyền tải, tan chảy, trộn và điều áp vật liệu. Khi vít quay, nó áp dụng năng lượng cơ học cho vật liệu, khiến nó nóng lên và chảy về phía khuôn.
3. Máy sưởi và hệ thống kiểm soát nhiệt độ
Một tính năng chính của máy đùn phòng thí nghiệm là khả năng kiểm soát nhiệt độ của vật liệu trong quá trình xử lý. Máy sưởi điện thường được đặt xung quanh thùng để duy trì nhiệt độ nhất quán. Nhiệt làm mềm hoặc làm tan chảy vật liệu, làm cho nó dễ dàng hơn để thao tác và hình dạng.
Cảm biến nhiệt độ và bộ điều khiển được sử dụng để theo dõi và điều chỉnh nhiệt độ tại các điểm khác nhau dọc theo thùng. Duy trì nhiệt độ phù hợp là rất quan trọng để đạt được các tính chất vật liệu mong muốn, vì các vật liệu khác nhau có các yêu cầu nhiệt độ cụ thể để xử lý tối ưu.
4. Chết
Cái chết là thành phần mà qua đó vật liệu thoát ra khỏi máy đùn. Nó thường được làm bằng kim loại và có hình dạng hoặc hình thức cụ thể chỉ ra hình học của sản phẩm cuối cùng. Dies có nhiều hình dạng khác nhau, chẳng hạn như tấm, phim, ống hoặc sợi, tùy thuộc vào đầu ra mong muốn.
Trong các máy đùn trong phòng thí nghiệm, chết có thể dễ dàng hoán đổi để thử nghiệm với các hình dạng và kích thước khác nhau. Vật liệu bị ép buộc qua khuôn dưới áp lực, và hình dạng của nó được xác định bởi cấu hình của khuôn.
5. Hệ thống động cơ và ổ đĩa
Động cơ chịu trách nhiệm xoay trục vít và điều khiển quá trình đùn. Tốc độ động cơ có thể được điều chỉnh để kiểm soát tốc độ quay của vít, từ đó ảnh hưởng đến tốc độ dòng chảy của vật liệu. Hệ thống động cơ và ổ đĩa cũng cung cấp mô -men xoắn cần thiết để vượt qua điện trở của vật liệu được xử lý.
6. Hệ thống điều khiển
Hệ thống điều khiển của máy đùn phòng thí nghiệm chịu trách nhiệm giám sát và điều chỉnh các thông số xử lý khác nhau, bao gồm nhiệt độ, áp suất, tốc độ vít và tốc độ dòng vật liệu. Hệ thống này cho phép người vận hành duy trì kiểm soát chính xác quá trình đùn và điều chỉnh trong thời gian thực để tối ưu hóa các thuộc tính vật liệu.
Quá trình đùn: từng bước
Bây giờ chúng tôi đã phác thảo các thành phần chính, chúng ta hãy xem xét kỹ hơn về cách quá trình đùn mở ra bên trong một máy đùn phòng thí nghiệm.
Bước 1: Tải nguyên liệu thô
Quá trình bắt đầu bằng cách tải nguyên liệu thô vào phễu thức ăn. Vật liệu có thể ở dạng viên, bột hoặc mảnh, tùy thuộc vào thành phần hóa học của nó và sản phẩm cuối cùng mong muốn. Sau khi được tải, vật liệu bắt đầu chảy vào thùng, nơi nó sẽ được xử lý.
Bước 2: Làm nóng vật liệu
Khi vật liệu di chuyển qua nòng súng, nó được tiếp xúc với nhiệt thông qua các máy sưởi bên ngoài. Quá trình sưởi ấm làm mềm hoặc làm tan chảy vật liệu, làm cho nó dễ uốn và dễ hình thành hơn. Trong một số trường hợp, một hệ thống làm mát cũng có thể được sử dụng để điều chỉnh nhiệt độ và ngăn ngừa quá nóng, đặc biệt là đối với các vật liệu nhạy cảm.
Hệ thống kiểm soát nhiệt độ đảm bảo rằng vật liệu đạt đến nhiệt độ xử lý tối ưu, thay đổi tùy thuộc vào vật liệu đang được sử dụng. Ví dụ, nhựa nhiệt dẻo thường yêu cầu nhiệt độ từ 150 ° C đến 250 ° C, trong khi các thành phần thực phẩm có thể cần nhiệt độ chế biến thấp hơn.
Bước 3: Truyền và trộn vật liệu
Một khi vật liệu được làm nóng đầy đủ, vít xoay bắt đầu truyền nó qua nòng súng. Khi vít quay, nó tạo ra các lực cắt trộn vật liệu, đảm bảo phân bố nhiệt và áp suất đồng đều. Vít cũng áp dụng năng lượng cơ học cho vật liệu, giúp làm tan chảy và pha trộn nó.
Trong một số máy đùn phòng thí nghiệm, ốc vít được thiết kế với các vùng khác nhau, mỗi vùng phục vụ một chức năng cụ thể:
Vùng thức ăn : Trường hợp vật liệu ban đầu được nạp vào thùng và được chuyển tải.
Vùng nén : Trường hợp vật liệu được làm nóng và nén, dẫn đến tan chảy.
Vùng đo sáng : Trường hợp vật liệu được trộn lẫn và đồng nhất hóa, chuẩn bị cho nó đùn qua khuôn.
Thiết kế vít là rất quan trọng đối với hiệu quả của quá trình đùn, vì nó xác định mức độ hỗn hợp, nóng và truyền tải tốt như thế nào.
Bước 4: Định hình vật liệu
Khi vật liệu di chuyển về phía cái chết, nó đã được làm nóng, trộn lẫn và áp lực theo sự nhất quán đúng. Cái chết là nơi vật liệu có hình dạng cuối cùng của nó. Áp lực trong thùng buộc vật liệu thông qua khuôn, có thể có nhiều hình dạng khác nhau như tấm, màng hoặc ống, tùy thuộc vào ứng dụng dự định.
Thiết kế khuôn là rất quan trọng vì nó xác định tốc độ dòng chảy và hình dạng của vật liệu đùn. Các máy đùn phòng thí nghiệm thường đi kèm với các chết có thể thay thế, cho phép các nhà khai thác thử nghiệm các hình thức và hình học khác nhau.
Bước 5: Làm mát và hóa rắn
Một khi vật liệu thoát ra khỏi khuôn, nó được làm mát nhanh chóng để củng cố hình dạng của nó. Quá trình làm mát này có thể đạt được thông qua làm mát không khí, tắm nước hoặc các hệ thống làm mát khác, tùy thuộc vào vật liệu và sản phẩm cuối mong muốn.
Đối với các vật liệu nhiệt dẻo, làm mát nhanh là điều cần thiết để bảo quản hình dạng của vật liệu và ngăn không cho nó biến dạng. Trong một số trường hợp, các phương pháp điều trị sau làm mát, chẳng hạn như kéo dài hoặc vẽ, có thể được sử dụng để tăng cường các tính chất cơ học của vật liệu.
Bước 6: Cắt hoặc thu thập đùn
Sau khi làm mát, vật liệu đùn thường được cắt thành các phần nhỏ hơn hoặc được thu thập dưới dạng một chuỗi liên tục, tùy thuộc vào ứng dụng. Trong trường hợp màng nhựa, vật liệu đùn có thể bị thương lên một cuộn. Đối với các vật liệu khác như viên, đùn thường được cắt thành các mảnh nhỏ, thống nhất để xử lý hoặc thử nghiệm thêm.
Các tham số chính ảnh hưởng đến quá trình đùn
Một số yếu tố ảnh hưởng đến kết quả của quá trình đùn. Bằng cách điều chỉnh các tham số này, các toán tử có thể tinh chỉnh các thuộc tính vật liệu và đạt được kết quả mong muốn.
1. Kiểm soát nhiệt độ
Nhiệt độ bên trong thùng là một trong những yếu tố quan trọng nhất trong quá trình đùn. Các vật liệu khác nhau có yêu cầu nhiệt độ cụ thể để xử lý tối ưu. Nếu nhiệt độ quá cao, nó có thể gây ra sự suy giảm hoặc phản ứng hóa học không mong muốn. Ngược lại, nếu nhiệt độ quá thấp, vật liệu có thể không chảy đúng cách hoặc có thể vẫn quá cứng để định hình.
2. Tốc độ vít
Tốc độ vít ảnh hưởng đến thời gian cư trú của vật liệu trong thùng, từ đó ảnh hưởng đến sự tan chảy và trộn của nó. Tốc độ vít cao hơn thường dẫn đến thời gian xử lý nhanh hơn nhưng cũng có thể dẫn đến lực cắt cao hơn, có thể ảnh hưởng đến các tính chất vật liệu. Điều chỉnh tốc độ vít cho phép người vận hành kiểm soát tốc độ dòng chảy và đạt được kết cấu và tính nhất quán mong muốn.
3. Áp lực
Áp suất trong thùng được xác định bởi độ nhớt của vật liệu, tốc độ vít và điện trở gặp phải khi chết. Áp lực cao có thể dẫn đến trộn tốt hơn và đùn chất lượng cao hơn nhưng cũng có thể dẫn đến hao mòn quá mức trên máy. Kiểm soát áp suất thích hợp đảm bảo rằng vật liệu chảy qua hệ thống một cách hiệu quả mà không gây tắc nghẽn hoặc thiệt hại.
4. Thiết kế vít
Thiết kế của vít là rất quan trọng để đảm bảo trộn, sưởi ấm và truyền tải vật liệu thích hợp. Các thiết kế vít khác nhau, chẳng hạn như ốc vít đơn, ốc vít đôi hoặc ốc vít hợp tác, cung cấp các mức độ khác nhau của khả năng cắt và trộn. Thiết kế vít phải được điều chỉnh theo vật liệu cụ thể và các thuộc tính kết thúc mong muốn.
Phần kết luận
Một máy đùn phòng thí nghiệm hoạt động bằng cách sử dụng nhiệt, áp suất và năng lượng cơ học để xử lý nguyên liệu thô thành các hình dạng và hình thức mong muốn. Bằng cách điều chỉnh các thông số như nhiệt độ, tốc độ vít và áp suất, các nhà nghiên cứu và nhà sản xuất có thể tinh chỉnh quá trình đùn để
đạt được các tính chất vật liệu cụ thể. Tính linh hoạt này làm cho các công cụ đùn phòng thí nghiệm không thể thiếu trong khoa học vật liệu, R & D và sản xuất quy mô nhỏ trong các ngành công nghiệp khác nhau.
Hiểu cách một máy đùn phòng thí nghiệm hoạt động là điều cần thiết cho bất kỳ ai tham gia phát triển vật liệu, vì nó cho phép họ tối ưu hóa các quy trình, tạo nguyên mẫu và kiểm tra các công thức mới với độ chính xác và kiểm soát. Cho dù trong các lĩnh vực nghiên cứu polymer, chế biến thực phẩm hoặc sản xuất thiết bị y tế, công cụ ngoại xạ phòng thí nghiệm đóng vai trò quan trọng trong công nghệ thúc đẩy và đổi mới.
