Видове двойни шрувови екструдери
Двуетажният екструзор е важен апарат, използван в различни индустрии за смесване, компониране и екструзия на материали като пластмаси, храна и фармацевтични продукти. Многоликият характер на двуетажния екструзор го прави незаменим апарат в съвременното производство. Всички обаче екструзори не са еднакви; те идват в различни видове, всеки от които е предназначен за конкретни нужди.
В тази статия ще разгледаме различните типове двойни винтови екструзори и техническите им възможности.
Класифицирани по винтова конфигурация
Според винтова конфигурация, двойните винтови екструзори могат да бъдат класифицирани като паралелни двойни винтови екструзори и конически двойни винтови екструзори. При паралелния двойен винтов екструзор, винтовете са паралелни един до друг през цялата си дължина. При коническите двойни винтови екструзори, винтовете са намалени и диаметърът им намалява постепенно от входната част към умиращата.
Паралелен двойен винтов екструзор
Паралелните двойни винтови екструзори имат винтове с еднакъв диаметър през цялата си дължина. Те се използват често за обработване на полиолефини (като ПЕ и ПП), найлон, ПК, полистер и други материали.
Преимущества
Приспособяемостта на L/D отношението остава предимство на паралелните двойни винтови екструзори. То може да се коригира, за да се увеличи или намали L/D отношението според промените в условията за формуване, за да отговаря на изискванията на пластмасовата технология. Тази гъвкавост разширява обхвата на приложенията на паралелните двойни винтови екструзори, нещо, което е трудно да се постигне с конически двойни винтови екструзори.
Недостатъци:
Поради малкото централно разстояние между двете винта и ограниченият наличен пространствен ресурс, радиалните и тласковите подquilки, които поддържат двете изходни вала и свързаните с тях приводни зъбчета, срещат значителни предизвикателства в приводната кутия на паралелния двойновинтов екструзор.
Въпреки усилията на проектиращите, все още е трудно да се решат реалните проблеми с ограничена носеща способност, малък модул и диаметър на зъбените колела, както и намаления диаметър на дълбинния край на двете винтове, което води до очевидна липса на кръtosловна способност. Ограничен изходен момент и значително намалена носеща способност са显著ни недостатъци на паралелните двувинтови екструзори.
Коничен двувинтов екструзор
Коничните двувинтови екструзори имат по-голям диаметър при вхodната част на винта и по-малък диаметър при умирателя. Тези екструзори се използват предимно за обработка на ПВХ и техният уникален дизайн е оптимизиран за специфични материални изисквания.
Преимущества
Двете конически винтови шестове са разположени хоризонтално с осите си под ъгъл, когато се вмъкнат в барелето. Като разстоянието между шестовете постепенно се увеличава от по-узката към по-широката страна, приводната греда може да вместит по-голямо централно разстояние между двете изходни шестове. Това разположение предоставя достатъчно пространство за монтиране на зъбчета, зъбчати шестове, радиални и аксиални подложки, което повишава ефективността на прехраната.
Този гъвкав дизайн позволява инсталирането на по-големи радиални и аксиални подложки с шестове, размерени да издържат предаването на висока торк. В резултат на това, коничните двойни винтови екструзори предлагат значителни характеристики, включително висок работен момент и капацитет за носене на тежести, които ги отличават от паралелните двойни винтови екструзори.
Недостатъци
Недостатъкът на коническите двойни винтови екструзори е ограниченията им в адаптивността, тъй като винтовете имат различен диаметър по дължината си, което може да затрудни получаването на равномерна обработка на материалите. Освен това, техническата сложност и потенциално по-високите разходи за строителство са фактори, които трябва да се вземат предвид.
Подобия между двете типа
Двата имат механизми за принудително движение на пластмасите, добри смесителни и пластифициращи способности, както и способности за отстраняване на вода. Адаптивността им към материали и процеси на формиране на пластмасови продукти е по същество еднаква.
Разлики между двете типа
● Диаметър: Паралелните двойни винтове имат един и същ диаметър, докато коничните двойни винтове имат различни диаметри на малата и голямата крайна точка.
● Централно разстояние: Централното разстояние между паралелните двойни винтове остава постоянно, докато осевата на коничните двойни винтове образува ъгъл, поради което централното разстояние се променя по осевата.
● Отношение L/D: Отношението L/D (L/D) на паралелен двойен врътен е отношението между ефективната дължина на въртала и нейния външен диаметър, докато отношението L/D на коничен двойен врътен е отношението между ефективната дължина на въртала и средното аритметично от диаметрите на нейните голям и малък край.
Може да се види, че най-голямата разлика между паралелен двойен врътен екструзор и коничен двойен врътен екструзор лежи в геометрията на въртелата и барелето, което води до различни конструктивни и перформансни разлики. Въпреки че тези два типа екструзори имат собствени характеристики, те разполагат със собствени предимства.
Класификация според посоката на въртене на двойната врътела
Двойните врътелни екструзори се класифицират като единопосочни и противопосочни според посоката на въртене на врътелите.
Единопосочен двойен врътен екструзор
Соосните винтови екструзори с двойни винтове имат два винта, които се въртят в една и съща посока. Тези машини са ефикасни при смесването и формулирането на материали. Благодарение на способността си да обработват широк диапазон от вискозитети и формули, соосните екструзори са идеални за обработка на полимерни смесяния, мастербачове и реакционни екструзии. Те разполагат с отлични характеристики за самозачистване и транспортиране, които гарантират равномерно разпространяване на добавките през материалите.
Преимущества на соосните винтови екструзори:
● Усилено смесване: Преплетащите се винтове и персонализираните винтови елементи позволяват точен контрол върху интензивността и качеството на смесването, надхвърляйки възможностите на едновинтовите екструзори.
● Процесна гъвкавост: Дозирането на подаването позволява независим контрол върху пропускането, което осигурява изпълнението на множество процесни функции чрез една машина.
● Поддържани параметри на обработката: Узка разпределение на времето на пребиваване и точен контрол на температурата подобряват профилите на сечения-време-температура за последователно качеството на продукта.
● Ефективно производство: Обемното предаване позволява голям спектър от материали да бъдат обработвани с минимален downtime.
● ЕКОНОМИЧНА ЕФЕКТИВНОСТ: Висока гъвкавост и продуктивност за широк спектър от крайни продукти с последователно качество, докато изнасянето на винтовете може да се компенсира чрез регулиране на скоростта на винтовете.
На базата на взаимното поведение на винтовете при въртене, кооротационните двувинтови екструзори могат да бъдат още повече класифицирани като взаимодействащи кооротационни двувинтови екструзори и невзаимодействащи кооротационни двувинтови екструзори.
Взаимодействащ кооротационен двувинтов екструзор
В едно включено ко-ротиращо двойно винтово екструзор, винтовете се блокират или взаимодействат един с друг докато въртят, което увеличава ефективността на обработката и транспортирането на материалите. Този дизайн подобрява способността на екструзора за разпределително смесване, което насърчава пълното разпространение на добавки и напълнители в полимерната матрица.
Преривистите екструзори обикновено се използват в приложения за компониране, където точният контрол върху разпределението на размера на частиците и равномерността на смесената смес е критичен. Те предлагат отлична масштабируемост и гъвкавост, позволяваща на производителите да персонализират процеса на екструзия според специфичните изисквания на продукта.
Двойни винтови екструзори без взаимодействие при ко-ротация
С друга страна, винтовете на екструзор с двойни несъчетани винтове, които се връщат един към друг, не се хвърлят или захващат при въртенето си. Вместо това те се въртят в близост един до друг без да се захващат, което позволява различен вид обработка на материалите, често използван за леко чувствителни материали или приложения, чувствителни към стрес, като например обработка на топлинно чувствителни полимери, биоматериали и хранителни продукти. Екструзорите с несъчетани винтове предлагат нежни условия за обработка, все още предлагащи ефикасни способности за смесване и компонуване.
Двойни винтови екструзори с противоположна ротация
В противопоставка на синхронно въртящите се екструзори, при екструзорите с двойни винтове, винтовете се въртят в противоположна посока. Тази конфигурация произвежда значителен ефект на месене и стресуване на материалите, което води до търко смесване и разпространение. Екструзорите с противоположно въртящи се винтове се отличават в приложенията, които изискват интензивен механичен стрес, като например десолвентизация, реактивна екструзия и смесване на силно напълнени материали. Те предлагат точен контрол върху времето на пребиваване и скоростта на стреса, което ги прави подходящи за изискани условия при обработката.
Започване на работа с екструзори с двойни винтове
В ангажиран обратно врътлящ сдвоен витък екструзор, двете витъка са симетрично разположени, но се въртят в противоположни посоки. Тази конфигурация предотвратява движението на материалите по форма „∞“, тъй като хеликалния път на единия витък е блокиран от другия. Вместо това, по време на пренасянето на твърди частици, материалът се пренася напред в почти затворена каверна с форма „C“. Обаче, между външния диаметър на единия витък и коренния диаметър на другия се поддържа разстояние, за да позволи на материалите да минават.
Когато материалът минава през радиалното разстояние между двете витъка, той е подложен на интензивно стресиране, смесване и компактиране, което води до ефективна пластифициране. Освен това, степента на компресия може да бъде постигната чрез постепенното намаляване на витковия стъпка, което го прави подходящ за обработка на широк спектър от продукти.
Неангажиращ обратно врътлящ сдвоен витък екструзор
Приложването на нерешетовият екструзор с двойни въртящи се противоположно винтове е по-малко често от това на решетовия екструзор, но той функционира различно от едновинтовия екструзор, макар да има сходства, защото се опира на триене и високо съпротивление, за да премества материал. Освен движението към главата, материалът може да проявява различни потоци поради голямото радиално пространство между двете винта, което може да доведе до значителна протичка.
Освен това относителните позиции на винтовите може да причинят налягането на материала от страната на тласкаша на единия винт да бъде по-високо от съпротивлението на другия винт, което води до поток на материал от областта с високо налягане на страната на тласкаша към съпротивната страна на другия винт. Връщането затруднява потока на материал при точка А, което води до потоци и разнообразни други потоци, които го правят подходящ за приложения за смесване, депресиране и девулканизация.
Заключение
Всяк тип екструзор с двойни винтове предлага уникални предимства и възможности, за да отговори на различните процесни нужди на широк спектър от индустрии. Разбирането на разликите между тези типове екструзори е критично за избора на най-подходящото оборудване за конкретно приложение.
Дали целта е постигане на оптимална ефективност на смесването, запазване на integritetа на продукта или подобряване на гъвкавостта на процеса, правилният избор на екструзор с двойни винтове може да има значителен въздействие върху качеството на продукта, производителността и общия успех на производството.