Tipus d'extrusors de doble rosca

L'extrusor de doble rosca és una peça d'equipament important utilitzada en diverses indústries per a la mescla, la compounding i l'extrusió de materials com els plàstics, l'alimentació i els farmacèutics. La versatilitat de l'extrusor de doble rosca el fa una peça essencial d'equipament en la fabricació moderna. No obstant això, no tots els extrusors són iguals; venen en diferents tipus, cadascun adaptat a necessitats específiques.

En aquest article, explorarem els diferents tipus d'extrusors de doble rosca i les seves capacitats úniques.

Classificats per configuració de roscles
Segons la configuració de roscles, els extrusors de doble rosca es poden classificar en extrusors de doble rosca paral·lela i extrusors de doble rosca conical. En un extrusor de doble rosca paral·lel, les roscles són paral·leles entre elles al llarg de tot el seu llarg. En els extrusors de doble rosca conical, les roscles estan acongadides i el diàmetre disminueix gradualment des de l'extrem d'alimentació fins a l'extrem de la matriu.

Extrusor de doble rosca paral·lela
Els extrusors de doble rosca paral·lela tenen roscles amb el mateix diàmetre al llarg de tot el seu llarg. S'utilitzen comunament per processar poliolefins (com ara PE i PP), nylon, PC, polièster i altres materials.

Avantatges
La adaptabilitat del raixó L/D continua sent una avantatge dels extrusors de doble ros paral·lel. Es pot ajustar per augmentar o disminuir el raixó L/D en resposta als canvis en les condicions de modelat per atendre els requisits de la tecnologia de processament de plàstics. Aquesta flexibilitat amplia l'escala d'aplicacions dels extrusors de doble ros paral·lel, algo que és difícil d'aconseguir amb els extrusors de doble ros cònic.

Desavantatges:
A causa de la petita distància entre centrals dels dos rossinyols i l'espai limitat disponible, els coixins radials i d'empenta que suporten els dos arbres de sortida i les engrenatges associades confronten reptes significatius a la caixa de velocitats d'un extrusor de doble ros paral·lel.

A pesar dels esforços dels dissenyadors, encara és difícil resoldre els problemes reals de capacitat d'embalatge limitada, mòdul i diàmetre petits dels engranatges, així com el diàmetre reduït de la part final dels dos ews, resultant en una manca evident de capacitat torsional. La capacitat d'embalatge limitada i el par de sortida reduït són un defecte prominent dels extrusors de dos ews paral·lels.

Extrusor de dos ews conicals
Els extrusors de dos ews conicals tenen un diàmetre més gran a l'extrem d'alimentació de l'ew i un diàmetre més petit a l'extrem de la boca d'extracció. Aquests extrusors s'utilitzen principalment per processar PVC i el seu disseny únic està optimitzat per a requisits específics de materials.

Avantatges
Els dos ros consicals estan disposats horitzontalment amb els seus eixos en un angle quan s'insereixen a la barril. A mesura que la distància entre els darrers es va augmentant gradualment de l'extrem més estret a l'extrem més ample, la caixa de velocitats pot adaptar una distància centrada major entre els dos eixos de sortida. Aquesta disposició proporciona espai suficient per a mondar dents, eixos dentats, i manetes radicals i axials, augmentant així l'eficiència de transmissió.

Aquest disseny flexible permet la instal·lació de manetes radicals i axials majors amb eixos dimensionats per resistir la transmissió d'un alt moment. Com a conseqüència, els extrusors biesconsicals ofereixen característiques significatives, incloent-hi un alt moment operatiu i capacitat de càrrega, que els diferencien dels extrusors bies paral·lels.

Desavantatges
La desavantatge dels extrusors de dobles rosca cònica és la seva adaptabilitat limitada, ja que les roscles tenen diàmetres diferents al llarg de la seva longitud, el que pot fer difícil aconseguir un processament uniforme del material. A més, la seva complexitat en el disseny i els costos de construcció potencialment més alts són factors a tenir en compte.

Similituds entre els dos tipus
Ambdós tenen mecanismes per a la propulsió plàstica forçada, bones capacitats de mescla i plastificació, i capacitats d'esgotament. La seva adaptabilitat als materials i als processos de modelat de productes plàstics és essencialment la mateixa.

Diferències entre els dos tipus
● Diàmetre: Les dobles roscles paral·leles tenen el mateix diàmetre, mentre que les roscles gemelles cònicues tenen diferents diàmetres als extrems petits i grans.
● Distància centrada: La distància centrada entre les dobles roscles paral·leles es manté la mateixa, mentre que l'eix de les roscles gemelles cònicues forma un angle, resultant en dimensions de distància centrada diferents al llarg de l'eix.
● Relació L/D: La relació L/D (L/D) d'un par de rosca gemella paral·lela és el quocient entre la llargada efectiva de la rosca i el seu diàmetre exterior, mentre que la relació L/D d'una rosca gemella cònica és el quocient entre la llargada efectiva de la rosca i la mitjana dels diàmetres dels seus extrems gran i petit.

Es pot veure que la principal diferència entre un extrusor de rosca gemella paral·lela i un extrusor de rosca gemella cònica està en la geometria del barret de la rosca, el que porta a diverses diferències estructurals i de rendiment. Tot i que aquests dos tipus d'extrusors tenen les seves pròpies característiques, cadascun té els seus avantatges.

Classificació segons la direcció de rotació de la rosca gemella
Els extrusors de rosca gemella es classifiquen en tipus de rotació concurrent i rotació oposada segons la direcció de rotació de la rosca.

Extrusor de rosca gemella de rotació concurrent
Els extrusors de doble ros coaxials giren en la mateixa direcció. Aquestes màquines són eficients en el mesclat i formulació de materials. Amb la capacitat d'aturar una ampla gamma de viscositats i formulacions, els extrusors coaxials són ideals per al processament de blends de polímers, masterbatches i aplicacions d'extrusió de reacció. Tenen excel·lents característiques d'autolimpieza i transport per assegurar que els aditius estiguin uniformement dispersos i distribuïts al llarg del material.

Vantatges dels extrusors de doble ros coaxial:
● Mescla millorada: Ros intercalats i elements de ros personalitzables permeten un control precís de l'intensitat i qualitat de la mescla més enllà dels extrusors de ros únic.
● Flexibilitat en el processament: La dosificació de l'alimentació permet un control independent de la producció, habilitant múltiples funcions de processament en una única màquina.
● Paràmetres de processament controlats: Una distribució estreta del temps de residència i un control precís de la temperatura millora els perfils d'esforç-temps-temperatura per a una qualitat de producte consistente.
● Producció eficient: El transport volumètric permet processar una ampla gamma de materials amb un temps d'aturada mínim.
● EFICIÈNCIA DE COSTOS: Alta flexibilitat i productivitat per a una ampla gamma de productes finals amb una qualitat consistent, mentre que l'us dels filtres es pot compensar ajustant la velocitat dels fils.

En base al comportament d'encaix dels fils mentre giren, els extrusors biformes co-rotants es poden classificar en extrusors biformes co-rotants d'encaix i extrusors biformes co-rotants sense encaix.

Extrusor biforme co-rotant d'encaix
En un extrusor de dobles helis coaxials amb rotació simultània i enganxament, les helis es bloquegen o s'enganen entre elles mentre roten, augmentant així l'eficiència en el processament i el transport del material. Aquest disseny millora la capacitat de mescla distribuïda de l'extrusor, facilitant una dispersió completa d'additius i reomplidors a la matriu polimèrica.

Els extrusors intermitents s'utilitzen típicament en aplicacions de compounding on el control precís de la distribució de la mida de partícules i la uniformitat de la mescla és crític. Ofereixen una excellent escalabilitat i flexibilitat, permetent als fabricants personalitzar el procés d'extrusió segons els requisits específics del producte.

Extrusors de doble helix coaxials amb rotació simultània sense enganxament
D'altra banda, els drets d'un extrusor bidual de rotació concurrent no encaixen ni s'engranen mentre giren. En canvi, giren en una proximitat molt curta sense enganxar-se, permetent un tipus diferent de processament de materials, sovint per a materials fràgils o aplicacions sensibles a la talla com el processament de polímers sensibles a la calor, biomaterials i productes alimentaris. Els extrusors no enganxats ofereixen condicions de processament suau, alhora que encara proporcionen capacitats eficients de mescla i compounding.

Extrusors biduals de rotació oposada
En contrast amb els extrusors de rotació concurrent, els extrusors biaxials de rotació oposada tenen helis que giren en sentits oposats. Aquesta configuració genera un efecte significatiu d'amassament i tallament del material, resultant en una barreja i dispersió completes. Els extrusors de rotació oposada destaquen en aplicacions que requereixen un tall intens, com ara la desolventització, l'extrusió reactiva i la barreja de materials altament omplerts. Ofereixen un control precís del temps de residència i de la taxa de tall, fent-los adequats per a condicions de processament exigents.

Engegant extrusors biaxials de rotació inversa
En un extrusor de dobles helisos encaixants amb inversió, els dos helisos estan posicionats simètricament però giren en direccions oposades. Aquesta configuració impedeix que el material es mogui en una forma d'«∞», ja que la trajectòria hèlica d'un helis és blocada per l'altre. En canvi, durant el transport de sòlids, el material es trasllada endavant en una cavitat quasi tancada de forma «C». Tot i així, es manté una breu entre l'diàmetre exterior d'un helis i l'diàmetre arrel de l'altre helis per permetre que el material passi.

Quan el material passa pel gap radial entre els dos helisos, queda subjecte a un tall intens, barrejament i compactació, resultant en una plastificació efectiva. A més, la relació de compressió es pot realitzar disminuint gradualment l'escletxa dels helisos, fent-lo adequat per processar una àmplia gamma de productes.

Extrusor de dobles helisos contraris no encaixants
Menys utilitzat que l'extrusor d'enreixament, l'extrusor biespiral de rotació contrària sense enreixament opera diferentment de l'extrusor d'una sola rosca, però té similituds en què es basa en la fricció i la resistència viscosa per transportar material. A més del moviment cap a la capçalera, el material pot mostrar patrons de flux diferents deguts al gran espai radial entre les dues rosques, cosa que pot provocar fuges significatives.

A més, les posicions relatives de les paletes de les rosques poden causar que la pressió del material al costat propulsor d'una rosca sigui superior al costat de resistència de l'altra rosca, resultant en un flux de material del costat propulsor d'alta pressió al costat de resistència de l'altra rosca. La rotació impedeix el flux del material al punt A, resultant en un flux i una varietat d'altres patrons de flux que ho fan adequat per a aplicacions de mescla, ventatge i desvulcanització.

Conclusió
Cada tipus d'extrusor de doble rosca ofereix beneficis i capacitats úniques per atendre les diverses necessitats de processament d'un ampli ventall d'indústries. Comprendre les diferències entre aquests tipus d'extrusors és crucial per seleccionar l'equip més adequat per a una aplicació específica.

Sigui per assolir una eficiència òptima de mescla, mantenir la integritat del producte o millorar la flexibilitat del processament, l'elecció correcta d'extrusor de doble rosca pot tenir un impacte significatiu en la qualitat del producte, la productivitat i l'èxit general de la fabricació.