压力控制

出处：按学科分类—工业技术 中国轻工业出版社《塑料挤出制品生产工艺手册》第97页（1904字）

上面讨论的几种压力表应用并不广泛，而压力阀也是控制压力的一种方法。

在大多数情况下背压的控制是利用多孔板实现的。多孔板的类型、大小和孔的数量等因素都是决定压力降的大小。所以，挤出机应有适当的背压以便正常塑化并使机头内压力正常。随着多孔板挡住熔流中的碎片并部分堵塞，机头内压力降升高，因此，有必要定期更换多孔板。尽管更换多孔板这种技术在实际生产中有一定的局限性。然而，现代生产的挤出机，大多数都设置自动更换滤网装置，因此，用多孔板控制机头压力还是应用最广泛的方法。

多孔板上滤网对机头压力降数值也产生举足轻重的影响。在一般情况下，滤网可设1～5层，细度可用20～80目。图4－14是滤网的阻力因子F_s与塑料的流动行为指数n及网孔细度之间的关系图。由图4－14可以看出：当塑料品种确定(即流动行为指数确定)后，随着网孔平均细度(注：使用多层滤网时，每层的滤网的细度都可以不相同，一般的规律是：塑料熔体流入处是最粗的，料流出处是最细的)的增加，滤网的阻力因子明显地增加(即机头压力增加)。我们认为：在实际生产中，滤网的平均细度一般不超过80目(最多不超过100目)。这是因为，如果用非常细的滤网，则会产生两种以下的结果：其一，由于滤网的阳力因子F_s增加，使得挤出产量下降得非常多；其二，很细的滤网很容易破裂，使得更换滤网的次数频繁。生产实践证明：塑料熔体通过一组滤网的压力降几乎等于机头总压力降的一半。如果要对滤网产生的压力降(△ps)进行计算，则可用下式：

式中 η——熔体粘度，N·s／m²；

W——质量流量，kg／h；

D_s——滤网孔直径，m；

ρ——熔体密度，kg／m³；

F_s——滤网阻力因子，定义如下

式中 n——熔体非牛顿指数；

d——网丝直径，×2．54cm；

d₀——相邻网丝平均孔直径，×2．54cm；

m——滤网筛眼目数。

很明显，对于某种规格型号的滤网来说，阻力因子F_s仅为塑料熔体特性参数n的函数，可从图4－14中获得。F_s的量纲取决于参数m、d、d₀、n的单位。

图4－14 滤网压力降－滤网组效应

凡筛网规格采用目数为10目／2．54cm至400／2．54cm者，其F_s读数在左边的纵轴上；其余的F和TD筛网的F_s读数在右边的纵轴上

近年来的挤出机设计由于受到电脑控制的影响，人们对压力阀的兴趣也愈来愈浓。阀可改变压力降和机器背压的一种方法。当采用计算机控制系统时，可对挤出机的输出提供反馈控制。这里有几种设计不同的压力阀。图4－15是一个流线形阀。图4－16是另一类型阀的内部构造，流量收缩位于静动门之间，动门可以移出阀体。

图4－15 流线型熔体阀横截面示意图

图4－16 另一种类型流线型阀截面图

1－静止门 2－调节门 3－调节螺母

所出示的这些阀都是手工调整的。阀设计改为自动控制，利用电液伺服装置带动阀内零件，并使阀内熔体转动，快速响应控制系统的电信号。

挤出机机头压力的测量是用一桥型装置配上一理想的头部压力装置。若压力与设定值不等，则阀门打开降低压力然后关闭增压，交替进行使树脂流过。假如大部分的调节在单螺杆挤出机上，还要考虑影响压力的其他因素，重新进行调节。例如，背压增加，剪切速率就会升高，熔融粘度降低，抵消限制条件增加引起的压力降。反之亦然。另外，间隙不同也会产生不同的剪切热，也会影响压力降。阀装置的改变是控制背压和输出的一个更有效并可预测的方法，尤其是相对于改变螺杆速率而产生的影响。