المكونات الأساسية لخط إنتاج رغوة البولي يوريثان المرنة: نظام الخلط

يتكون رأس الخلط في آلة الرغوة بشكل عام من أربعة أجزاء رئيسية: قسم النقل، وغرفة توزيع المواد، وغرفة الخلط، والفوهة. يمكن تشغيل طاقة المحرك مباشرة بواسطة محرك، مثل محرك تيار مستمر أو محرك تيار متردد مع التحكم في سرعة التردد المتغير أو آلية تعمل بالحزام. يمكن أيضًا تشغيله من خلال نظام هيدروليكي باستخدام ناقل حركة هيدروليكي متغير بلا حدود.

بالنسبة لآلات الرغوة واسعة النطاق، رأس الخلط’يتم التحكم في سرعة التحريك بشكل أساسي من خلال أنواع مختلفة من أنظمة النقل المتغيرة باستمرار، مما يسمح بإجراء تعديلات في الوقت الفعلي لتلبية احتياجات إنتاج الرغوة واختيار سرعة الدوران المناسبة. في آلات الرغوة الأصغر حجمًا، يتم عادةً تحقيق تعديل سرعة رأس الخلط باستخدام آلية تعمل بالحزام. تتراوح سرعات تحريك رأس الخلط المستخدمة عادة من 3000 إلى 6000 دورة في الدقيقة. تستخدم معظم آلات الرغوة رؤوس خلط ثابتة، وأصبحت الآليات الترددية أقل شيوعًا.

تكون حجرة الخلط في رأس الخلط أسطوانية الشكل، ويتم تصميم المحرك عادةً على شكل قضيب مسنن، مع صفين من القضبان القصيرة مرتبة بشكل عمودي على بعضها البعض على عمود التحريك. تضمن السرعة العالية للدوران للمحرك خلطًا موحدًا للمواد. يتراوح زمن بقاء المواد في حجرة الخلط (أي زمن الخلط) بشكل عام من 0.4 إلى 1.3 ثانية، وذلك اعتمادًا على نوع آلة الرغوة وخصائص المواد.

في آلات الرغوة ذات الضغط المنخفض، تدخل المواد إلى حجرة الخلط بمعدل تدفق أقل، ويتم الخلط بسرعة دوران عالية وقوة قص عالية. تتمتع هذه الآلات بحجم غرفة خلط أكبر، مما يسمح بمدة إقامة أطول لتحقيق طاقة خلط أفضل. وعلى العكس من ذلك، في آلات الرغوة ذات الضغط العالي، يتم حقن معظم المواد في غرفة الخلط بسرعة عالية من خلال فوهة تحت ضغط عالٍ، مما يوفر طاقة حركية أعلى. لذلك، يتم استخدام محركات القص المنخفضة بشكل شائع، ويكون حجم غرفة الخلط أصغر، ووقت بقاء المادة أقصر. يوضح الشكل 1 رأس خلط عالي الضغط نموذجي، يتميز بغرفة خلط ومحرك أصغر حجمًا.

رسم تخطيطي لرأس الخلط لآلة الضغط العالي

بالإضافة إلى التركيب، يتم التحكم في حجم خلية الرغوة في آلات الرغوة منخفضة الضغط بشكل أساسي عن طريق ضبط رأس الخلط’سرعة التحريك وكمية الهواء التي يتم إدخالها إلى رأس الخلط. في آلات الرغوة ذات الضغط العالي، بالإضافة إلى ضبط سرعة التحريك، يعد ضغط غرفة الخلط أيضًا عاملًا مهمًا في التحكم في حجم خلية الرغوة. يتم تعديل الضغط في رأس الخلط بشكل أساسي عن طريق تغيير حجم فجوة مخرج غرفة الخلط.

أنواع الفوهات في رأس الخلط

يمكن تصنيف فوهات رأس الخلط بشكل عام إلى نوع الأنبوب المستقيم، ونوع القرن، ونوع لوحة التوزيع، ونوع أنبوب التوزيع. لمنع دوران المواد داخل الفوهة وتقليل تناثرها على الحزام الناقل، يمكن تركيب أجهزة مختلفة لتقويم التدفق داخل الفوهة.

تعتبر فوهات الأنبوب المستقيم أبسط الأنواع وتستخدم في الغالب في أنظمة رأس الخلط الترددي ذات التدفق الصغير. تضمن الحركة الترددية لرأس الخلط توزيعًا موحدًا للمواد على قالب الحزام الناقل.

فوهات من نوع القرن، وهي نسخة محسنة من النوع الأنبوبي المستقيم (الشكل 2)، لها فتحة متوهجة عند الفوهة’يتم توصيل الطرف بشبكة معدنية أو نايلون لتقليل سرعة التفريغ بشكل أكبر، وتوسيع منطقة التوزيع، ومنع تناثر السوائل على الحزام الناقل.

رسم تخطيطي لفوهة رأس الخلط

في آلات الرغوة التي تستخدم طريقة لوحة الضغط المتوازنة، تسمح فوهات القرن بتوزيع المواد بالتساوي على قالب الحزام الناقل، مما يزيل الحاجة إلى رأس خلط ترددي.

بالنسبة للبلاستيك الرغوي القائم على البوليستر، حيث تكون اللزوجة الأولية لنظام المواد عالية، حتى الفوهة من النوع القرني قد لا تضمن التوزيع الموحد. في مثل هذه الحالات، عادة ما يكون هناك حاجة إلى نظام رأس الخلط الترددي.

تتضمن الفوهة المعدلة المصممة لرؤوس الخلط الثابتة لوحة توزيع مسطحة أسفل المخرج لتوزيع المواد بالتساوي، مما يضمن وضع رأس الخلط المستقر. إن تثبيت رأس الخلط لا يقلل من استهلاك الطاقة فحسب، بل يقلل أيضًا من احتباس فقاعات الهواء الناجم عن التغييرات المفاجئة في اتجاه الحركة الترددية.

هناك طريقة أخرى لتثبيت رأس الخلط وهي توصيل أنبوب توزيع المواد الأفقي إلى الطرف السفلي لمخرج فوهة رأس الخلط، مما يضمن انتشارًا متساويًا للمواد على قالب الحزام الناقل. يمكن أن يكون أنبوب توزيع المواد إما نظام أنبوب واحد أو نظام أنبوبين (الشكل 3)، مع عدد وقطر وتباعد فتحات التوزيع المصممة بعناية بناءً على عوامل مثل معدل التدفق وعرض آلة الرغوة لضمان توزيع المواد بشكل موحد.

رسم تخطيطي لأنبوب التوزيع الأفقي

بالإضافة إلى ذلك، في آلات الرغوة الأفقية ذات حوض الفائض وآلات الرغوة الرأسية، غالبًا ما يتم استخدام فوهات المخرج المزدوج على شكل حرف Y لتوصيل أنبوبين لتوزيع المواد، مما يسمح بتسليم المواد المختلطة بالتساوي إلى حوض الرغوة.