Видове двушнекови екструдери
Двушнековият екструдер е важна част от оборудването, използвано в различни индустрии за смесване, смесване и екструдиране на материали като пластмаси, храни и фармацевтични продукти. Универсалността на двушнековия екструдер го прави основна част от оборудването в съвременното производство. Въпреки това, не всички екструдери са създадени еднакви; те се предлагат в различни видове, всеки от които е подходящ за специфични нужди.
В тази статия ще разгледаме различните типове двушнекови екструдери и техните уникални възможности.
Категоризирано по конфигурация на винта
Въз основа на конфигурацията на шнека двушнековите екструдери могат да бъдат категоризирани в паралелни двушнекови екструдери и конични двушнекови екструдери. В паралелен двушнеков екструдер шнековете са успоредни един на друг по цялата си дължина. При коничните двушнекови екструдери шнековете са заострени и диаметърът намалява постепенно от захранващия край към края на матрицата.
Паралелен двушнеков екструдер
Паралелните двушнекови екструдери имат шнекове с еднакъв диаметър по цялата им дължина. Те обикновено се използват за обработка на полиолефини (като PE и PP), найлон, PC, полиестер и други материали.
Предимства
Адаптивността на съотношението L/D остава предимство на паралелните двушнекови екструдери. Те могат да бъдат регулирани, за да увеличат или намалят съотношението L/D в отговор на промените в условията на формоване, за да отговорят на изискванията на технологията за обработка на пластмаси. Тази гъвкавост разширява обхвата на приложения за паралелни двушнекови екструдери, нещо, което е трудно постижимо с коничните двушнекови екструдери.
Недостатъци:
Поради малкото централно разстояние между двата шнека и ограниченото налично пространство, радиалните и аксиалните лагери, поддържащи двата изходни вала и свързаните задвижващи зъбни колела, са изправени пред значителни предизвикателства в задвижващата скоростна кутия на паралелен двушнеков екструдер.
Въпреки усилията на дизайнерите, все още е трудно да се решат реалните проблеми с ограничената носеща способност, малкия модул и диаметър на зъбните колела, както и намаления диаметър на опашния край на двата винта, което води до очевидна липса на усукване капацитет. Ограниченият изходен въртящ момент и силно намалената носеща способност са изявен недостатък на паралелните двушнекови екструдери.
Коничен двушнеков екструдер
Коничните двушнекови екструдери имат по-голям диаметър в захранващия край на шнека и по-малък диаметър в края на матрицата. Тези екструдери се използват главно за обработка на PVC и техният уникален дизайн е оптимизиран за специфични изисквания към материала.
Предимства
Двата конични винта са разположени хоризонтално с осите им под ъгъл, когато са поставени в цевта. Тъй като разстоянието между валовете постепенно се увеличава от по-тесния към по-широкия край, задвижващата скоростна кутия може да поеме по-голямо централно разстояние между двата изходни вала. Това разположение осигурява достатъчно пространство за монтиране на зъбни колела, зъбни валове, радиални и аксиални лагери, като по този начин повишава ефективността на трансмисията.
Този гъвкав дизайн позволява монтирането на по-големи радиални и аксиални лагери с валове, оразмерени да издържат на предаване на висок въртящ момент. В резултат на това коничните двушнекови екструдери предлагат значителни характеристики, включително висок работен въртящ момент и капацитет на натоварване, които ги отличават от паралелните двушнекови екструдери.
Недостатъци
Недостатъкът на коничните двушнекови екструдери е тяхната ограничена адаптивност, тъй като шнековете имат различни диаметри по дължината си, което може да затрудни постигането на еднаква обработка на материала. В допълнение, тяхната сложност на дизайна и потенциално по-високите разходи за строителство са фактори, които трябва да се имат предвид.
Прилики между двата вида
И двете имат механизми за принудително пластично задвижване, добри способности за смесване и пластифициране и способности за обезводняване. Тяхната адаптивност към материалите и процесите на формоване на пластмасови продукти е по същество еднаква.
Разлики между двата вида
● Диаметър: Паралелните двойни винтове имат еднакъв диаметър, докато коничните двойни винтове имат различни диаметри в малкия и големия край.
● Централно разстояние: Централното разстояние между паралелните двойни винтове остава същото, докато оста на коничните двойни винтове образува ъгъл, което води до различни размери на централното разстояние по оста.
● Съотношение L/D: Съотношението L/D (L/D) на паралелен двоен винт е съотношението на ефективната дължина на винта към неговия външен диаметър, докато съотношението L/D на коничен двоен винт е съотношението от ефективната дължина на винта към средната стойност на диаметрите на големия и малкия му край.
Може да се види, че най-голямата разлика между паралелния двушнеков екструдер и коничния двушнеков екструдер се крие в геометрията на цевта на винта, което води до различни структурни и работни разлики. Въпреки че тези два вида екструдери имат свои собствени характеристики, те имат своите предимства.
Класификация според посоката на въртене на двойния винт
Двушнековите екструдери се категоризират на едновременно въртящи се и противоположно въртящи се типове според посоката на въртене на шнека.
Съвместно въртящ се двушнеков екструдер
Едновременно въртящите се двушнекови екструдери имат два шнека, въртящи се в една и съща посока. Тези машини са ефективни при смесване и формулиране на материали. Със способността да се справят с широк диапазон от вискозитети и формулировки, съвместно въртящите се екструдери са идеални за обработка на полимерни смеси, мастербачи и приложения за реакционна екструзия. Те имат отлични характеристики на самопочистване и транспортиране, за да гарантират, че добавките са равномерно диспергирани и разпределени в целия материал.
Предимства на съвместно въртящите се двушнекови екструдери:
● Подобрено смесване: Зацепващите се винтове и адаптивните винтови елементи позволяват прецизен контрол на интензитета и качеството на смесване отвъд едношнековите екструдери.
● Гъвкавост на обработката: Измерващото захранване позволява независим контрол на производителността, позволявайки множество функции за обработка на една машина.
● Контролирани параметри на обработка: Тясното разпределение на времето на престой и прецизният контрол на температурата подобрява профилите на срязване-време-температура за постоянно качество на продукта.
● Ефективно производство: Обемното транспортиране позволява обработка на широка гама от материали с минимално време на престой.
● РАЗХОДНА ЕФЕКТИВНОСТ: Висока гъвкавост и производителност за широка гама от крайни продукти с постоянно качество, докато износването на винта може да бъде компенсирано чрез регулиране на скоростта на винта.
Въз основа на поведението на взаимно заключване на шнековете, докато се въртят, въртящите се едновременно двушнекови екструдери могат допълнително да бъдат класифицирани на захващащи се едновременно въртящи се двушнекови екструдери и незахващащи се едновременно въртящи се двушнекови екструдери.
Включен съвместно въртящ се двушнеков екструдер
В двушнековия екструдер със съвместно въртене, винтовете се заключват или захващат един с друг, докато се въртят, като по този начин повишават ефективността на обработката и транспортирането на материала. Този дизайн подобрява възможността за разпределено смесване на екструдера, което улеснява пълното разпръскване на добавките и пълнителите в полимерната матрица.
Прекъсващите екструдери обикновено се използват в приложения за смесване, където прецизният контрол на разпределението на размера на частиците и еднородността на сместа е от решаващо значение. Те предлагат отлична мащабируемост и гъвкавост, което позволява на производителите да персонализират процеса на екструдиране към конкретни изисквания на продукта.
Незацепващи въртящи се едновременно двушнекови екструдери
От друга страна, шнековете на двушнеков екструдер без зацепване, въртящ се едновременно, не се блокират или захващат, докато се въртят. Вместо това те се въртят в непосредствена близост един до друг, без да се захващат, позволявайки различен тип обработка на материали, често за крехки материали или чувствителни на срязване приложения, като обработка на чувствителни на топлина полимери, биоматериали и хранителни продукти. Незахващащите екструдери осигуряват нежни условия на обработка, като същевременно предлагат ефективни възможности за смесване и смесване.
Двушнекови екструдери с насрещно въртене
За разлика от съвместно въртящите се екструдери, противоположно въртящите се двушнекови екструдери имат винтове, които се въртят в обратна посока. Тази конфигурация създава значителен ефект на месене и срязване върху материала, което води до цялостно смесване и диспергиране. Насрещно въртящите се екструдери са отлични в приложения, които изискват интензивно срязване, като деразтворяване, реактивна екструзия и смесване на материали с голям пълнеж. Те осигуряват прецизен контрол на времето на престой и скоростта на срязване, което ги прави подходящи за взискателни условия на обработка.
Включване на реверсивни двушнекови екструдери
В зацепен реверсивен двушнеков екструдер двата шнека са разположени симетрично, но се въртят в противоположни посоки. Тази конфигурация не позволява на материала да се движи във форма "∞", тъй като спиралната траектория на единия винт е блокирана от другия. Вместо това, по време на транспортиране на твърди частици, материалът се транспортира напред в почти затворена кухина с форма на „С“. Въпреки това се поддържа празнина между външния диаметър на единия винт и диаметъра на основата на другия винт, за да може материалът да премине.
Докато материалът преминава през радиалната междина между двата винта, той е подложен на интензивно срязване, смесване и уплътняване, което води до ефективна пластификация. Освен това съотношението на компресия може да се постигне чрез постепенно намаляване на стъпката на винта, което го прави подходящ за обработка на широка гама от продукти.
Незацепващ двушнеков екструдер с обратно въртене
По-рядко използван от мрежестия екструдер, двушнековият екструдер без мрежест противоположно въртене работи по различен начин от едношнековия екструдер, но има прилики в това, че разчита на триене и вискозно съпротивление за транспортиране на материала. В допълнение към движението към главата, материалът може да показва различни модели на поток поради голямата радиална междина между двата винта, което може да доведе до значително изтичане.
В допълнение, относителните позиции на винтовете могат да доведат до това, че натискът на материала върху страната на натиск на единия винт е по-висок от страната на съпротивлението на другия винт, което води до поток на материал от страната на натиск с високо налягане към страната на съпротивлението на друг винт. Въртенето възпрепятства потока на материала в точка А, което води до поток и различни други модели на потока, които го правят подходящ за приложения за смесване, вентилиране и девулканизация.
Заключение
Всеки тип двушнеков екструдер предлага уникални предимства и възможности за посрещане на различните нужди за обработка на широка гама от индустрии. Разбирането на разликите между тези видове екструдери е от решаващо значение за избора на най-подходящото оборудване за конкретно приложение.
Независимо дали става въпрос за постигане на оптимална ефективност на смесване, поддържане на целостта на продукта или подобряване на гъвкавостта на обработката, правилният избор на двушнеков екструдер може да окаже значително влияние върху качеството на продукта, производителността и цялостния успех на производството.