Τύποι εξωθητών διπλού κοχλία
Το Twin Screw Extruder είναι ένα σημαντικό κομμάτι εξοπλισμού που χρησιμοποιείται σε διάφορες βιομηχανίες για την ανάμειξη, την ανάμειξη και την εξώθηση υλικών όπως τα πλαστικά, τα τρόφιμα και τα φαρμακευτικά προϊόντα. Η ευελιξία του εξωθητήρα διπλής βίδας τον καθιστά απαραίτητο εξοπλισμό στη σύγχρονη κατασκευή. Ωστόσο, δεν δημιουργούνται όλοι οι εξωθητήρες ίσοι. έρχονται σε διαφορετικούς τύπους, ο καθένας ταιριάζει σε συγκεκριμένες ανάγκες.
Σε αυτό το άρθρο, θα εξερευνήσουμε τους διαφορετικούς τύπους εξωθητών διπλού κοχλία και τις μοναδικές δυνατότητές τους.
Κατηγοριοποιούνται ανά Βιδωτή Διαμόρφωση
Με βάση τη διαμόρφωση των βιδών, οι εξωθητήρες διπλού κοχλία μπορούν να κατηγοριοποιηθούν σε παράλληλους εξωθητήρες διπλού κοχλία και σε κωνικούς εξωθητήρες διπλού κοχλία. Σε έναν παράλληλο εξωθητήρα διπλού κοχλία, οι βίδες είναι παράλληλες μεταξύ τους σε όλο το μήκος τους. Στους κωνικούς εξωθητήρες διπλού κοχλία, οι βίδες είναι κωνικές και η διάμετρος μειώνεται σταδιακά από το άκρο τροφοδοσίας στο άκρο της μήτρας.
Εξωθητήρας παράλληλης διπλής βίδας
Οι παράλληλοι εξωθητήρες διπλού κοχλία έχουν βίδες με την ίδια διάμετρο σε όλο το μήκος τους. Χρησιμοποιούνται συνήθως για την επεξεργασία πολυολεφινών (όπως PE και PP), νάιλον, PC, πολυεστέρα και άλλα υλικά.
Πλεονεκτήματα
Η προσαρμοστικότητα του λόγου L/D παραμένει ένα πλεονέκτημα των παράλληλων εξωθητών διπλού κοχλία. Μπορούν να προσαρμοστούν για να αυξάνουν ή να μειώνουν την αναλογία L/D ως απόκριση στις αλλαγές στις συνθήκες χύτευσης για να ανταποκρίνονται στις απαιτήσεις της τεχνολογίας επεξεργασίας πλαστικών. Αυτή η ευελιξία διευρύνει το εύρος των εφαρμογών για παράλληλους εξωθητήρες διπλού κοχλία, κάτι που είναι δύσκολο να επιτευχθεί με κωνικούς εξωθητήρες διπλού κοχλία.
μειονεκτήματα:
Λόγω της μικρής κεντρικής απόστασης μεταξύ των δύο βιδών και του περιορισμένου διαθέσιμου χώρου, τα ακτινικά και ωστικά ρουλεμάν που υποστηρίζουν τους δύο άξονες εξόδου και τους σχετικούς οδοντωτούς τροχούς αντιμετωπίζουν σημαντικές προκλήσεις στο κιβώτιο ταχυτήτων ενός παράλληλου εξωθητήρα διπλού κοχλία.
Παρά τις προσπάθειες των σχεδιαστών, εξακολουθεί να είναι δύσκολο να λυθούν τα πραγματικά προβλήματα της περιορισμένης φέρουσας ικανότητας, του μικρού συντελεστή και της διαμέτρου των γραναζιών καθώς και της μειωμένης διαμέτρου του άκρου της ουράς των δύο βιδών, με αποτέλεσμα εμφανή έλλειψη στρέψης. ικανότητα. Η περιορισμένη ροπή εξόδου και η πολύ μειωμένη φέρουσα ικανότητα είναι ένα σημαντικό μειονέκτημα των παράλληλων εξωθητών διπλού κοχλία.
Κωνικός εξωθητήρας διπλού κοχλία
Οι κωνικοί εξωθητήρες διπλού κοχλία έχουν μεγαλύτερη διάμετρο στο άκρο τροφοδοσίας του κοχλία και μικρότερη διάμετρο στο άκρο της μήτρας. Αυτοί οι εξωθητήρες χρησιμοποιούνται κυρίως για την επεξεργασία PVC και ο μοναδικός σχεδιασμός τους είναι βελτιστοποιημένος για συγκεκριμένες απαιτήσεις υλικού.
Πλεονεκτήματα
Οι δύο κωνικές βίδες είναι διατεταγμένες οριζόντια με τους άξονές τους υπό γωνία όταν εισάγονται στην κάννη. Καθώς η απόσταση μεταξύ των αξόνων αυξάνεται σταδιακά από το στενότερο άκρο στο φαρδύ άκρο, το κιβώτιο ταχυτήτων μετάδοσης κίνησης μπορεί να φιλοξενήσει μια μεγαλύτερη κεντρική απόσταση μεταξύ των δύο αξόνων εξόδου. Αυτή η διάταξη παρέχει άφθονο χώρο για την τοποθέτηση γραναζιών, αξόνων γραναζιών, ακτινικών και ωστικών ρουλεμάν, αυξάνοντας έτσι την απόδοση μετάδοσης.
Αυτή η ευέλικτη σχεδίαση επιτρέπει την εγκατάσταση μεγαλύτερων ακτινικών και ωστικών ρουλεμάν με άξονες που έχουν μέγεθος ώστε να αντέχουν στη μετάδοση υψηλής ροπής. Ως αποτέλεσμα, οι κωνικοί εξωθητήρες διπλού κοχλία προσφέρουν σημαντικά χαρακτηριστικά, συμπεριλαμβανομένης της υψηλής ροπής λειτουργίας και της ικανότητας μεταφοράς φορτίου, που τους διακρίνουν από τους παράλληλους εξωθητήρες διπλού κοχλία.
Μειονεκτήματα
Το μειονέκτημα των κωνικών εξωθητών διπλού κοχλία είναι η περιορισμένη προσαρμοστικότητά τους, καθώς οι βίδες έχουν ποικίλες διαμέτρους κατά το μήκος τους, γεγονός που μπορεί να κάνει δύσκολη την επίτευξη ομοιόμορφης επεξεργασίας υλικού. Επιπλέον, η πολυπλοκότητα του σχεδιασμού τους και το δυνητικά υψηλότερο κόστος κατασκευής είναι παράγοντες που πρέπει να ληφθούν υπόψη.
Ομοιότητες μεταξύ των δύο τύπων
Και τα δύο διαθέτουν μηχανισμούς για εξαναγκασμένη πλαστική πρόωση, καλές ικανότητες ανάμειξης και πλαστικοποίησης και δυνατότητες αφυδάτωσης. Η προσαρμοστικότητά τους στα υλικά και τις διαδικασίες χύτευσης πλαστικών προϊόντων είναι ουσιαστικά η ίδια.
Διαφορές μεταξύ των δύο τύπων
● Διάμετρος: Οι παράλληλες διπλές βίδες έχουν την ίδια διάμετρο, ενώ οι κωνικές δίδυμες βίδες έχουν διαφορετική διάμετρο στα μικρά και μεγάλα άκρα.
● Κεντρική απόσταση: Η κεντρική απόσταση μεταξύ των παράλληλων διπλών βιδών παραμένει η ίδια, ενώ ο άξονας των κωνικών διπλών βιδών σχηματίζει γωνία, με αποτέλεσμα διαφορετικές διαστάσεις κεντρικής απόστασης κατά μήκος του άξονα.
● Λόγος L/D: Ο λόγος L/D (L/D) μιας παράλληλης διπλής βίδας είναι ο λόγος του ενεργού μήκους της βίδας προς την εξωτερική της διάμετρο, ενώ ο λόγος L/D μιας κωνικής διπλής βίδας είναι ο λόγος του ενεργού μήκους της βίδας στο μέσο όρο των διαμέτρων των μεγάλων και μικρών άκρων της.
Μπορεί να φανεί ότι η μεγαλύτερη διαφορά μεταξύ ενός παράλληλου εξωθητήρα διπλού κοχλία και ενός κωνικού εξωθητήρα διπλού κοχλία έγκειται στη γεωμετρία του κυλινδρικού κυλίνδρου, η οποία οδηγεί σε διάφορες δομικές διαφορές και διαφορές απόδοσης. Αν και αυτοί οι δύο τύποι εξωθητών έχουν τα δικά τους χαρακτηριστικά, αλλά έχουν τα δικά τους πλεονεκτήματα.
Ταξινόμηση ανάλογα με τη φορά περιστροφής της διπλής βίδας
Οι εξωθητές διπλού κοχλία κατηγοριοποιούνται σε τύπους συν-περιστροφής και αντίθετα περιστρεφόμενους ανάλογα με την κατεύθυνση περιστροφής του κοχλία.
Συνπεριστρεφόμενος εξωθητήρας διπλού κοχλία
Οι εξωθητήρες διπλής βίδας που περιστρέφονται με δύο κοχλίες έχουν δύο βίδες που περιστρέφονται προς την ίδια κατεύθυνση. Αυτά τα μηχανήματα είναι αποτελεσματικά στην ανάμειξη και τη σύνθεση υλικών. Με την ικανότητα να χειρίζονται ένα ευρύ φάσμα ιξωδών και σκευασμάτων, οι συν-περιστρεφόμενοι εξωθητές είναι ιδανικοί για την επεξεργασία μιγμάτων πολυμερών, masterbatches και εφαρμογές εξώθησης αντίδρασης. Έχουν εξαιρετικά χαρακτηριστικά αυτο-τριβής και μεταφοράς για να διασφαλίσουν ότι τα πρόσθετα είναι ομοιόμορφα διασκορπισμένα και κατανεμημένα σε όλο το υλικό.
Πλεονεκτήματα των ομοπεριστρεφόμενων εξωθητών διπλού κοχλία:
● Βελτιωμένη ανάμειξη: Οι εμπλεκόμενες βίδες και τα προσαρμόσιμα στοιχεία βιδών επιτρέπουν τον ακριβή έλεγχο της έντασης και της ποιότητας ανάμειξης πέρα από τους εξωθητήρες μονής βίδας.
● Ευελιξία επεξεργασίας: Η τροφοδοσία μέτρησης επιτρέπει ανεξάρτητο έλεγχο της απόδοσης, επιτρέποντας πολλαπλές λειτουργίες επεξεργασίας σε ένα μόνο μηχάνημα.
● Ελεγχόμενες παράμετροι επεξεργασίας: Η στενή κατανομή χρόνου παραμονής και ο ακριβής έλεγχος θερμοκρασίας βελτιώνουν τα προφίλ χρόνου διάτμησης-θερμοκρασίας για σταθερή ποιότητα προϊόντος.
● Αποδοτική παραγωγή: Η ογκομετρική μεταφορά επιτρέπει την επεξεργασία ενός ευρέος φάσματος υλικών με ελάχιστο χρόνο διακοπής λειτουργίας.
● ΚΟΣΤΟΣ ΑΠΟΔΟΤΙΚΟΤΗΤΑ: Υψηλή ευελιξία και παραγωγικότητα για ένα ευρύ φάσμα τελικών προϊόντων με σταθερή ποιότητα, ενώ η φθορά της βίδας μπορεί να αντισταθμιστεί με τη ρύθμιση της ταχύτητας της βίδας.
Με βάση τη συμπεριφορά αλληλασφάλισης των βιδών καθώς περιστρέφονται, οι εξωθητήρες διπλού κοχλία μπορούν περαιτέρω να ταξινομηθούν σε συμπλεκόμενους ομοπεριστρεφόμενους εξωθητήρες διπλού κοχλία και μη εμπλεκόμενους ομοπεριστρεφόμενους εξωθητήρες διπλού κοχλία.
Εμπλεκόμενος εξωθητήρας διπλής βίδας που περιστρέφεται
Σε έναν εξωθητήρα διπλής βίδας με εμπλοκή, οι βίδες κλειδώνουν ή εμπλέκονται μεταξύ τους καθώς περιστρέφονται, αυξάνοντας έτσι την αποτελεσματικότητα της επεξεργασίας και της μεταφοράς υλικού. Αυτός ο σχεδιασμός ενισχύει την ικανότητα κατανεμημένης ανάμειξης του εξωθητήρα, η οποία διευκολύνει την πλήρη διασπορά των προσθέτων και των πληρωτικών στη μήτρα του πολυμερούς.
Οι διακοπτόμενοι εξωθητές χρησιμοποιούνται συνήθως σε εφαρμογές σύνθεσης όπου ο ακριβής έλεγχος της κατανομής του μεγέθους των σωματιδίων και η ομοιομορφία του μείγματος είναι κρίσιμος. Προσφέρουν εξαιρετική επεκτασιμότητα και ευελιξία, επιτρέποντας στους κατασκευαστές να προσαρμόσουν τη διαδικασία εξώθησης σε συγκεκριμένες απαιτήσεις προϊόντος.
Μη εμπλεκόμενοι ομοπεριστρεφόμενοι εξωθητήρες διπλού κοχλία
Από την άλλη πλευρά, οι βίδες ενός μη δικτυωτού ομοπεριστρεφόμενου εξωθητήρα με δύο κοχλίες δεν συμπλέκονται ούτε εμπλέκονται καθώς περιστρέφονται. Αντίθετα, περιστρέφονται σε κοντινή απόσταση μεταξύ τους χωρίς να εμπλέκονται, επιτρέποντας διαφορετικό τύπο επεξεργασίας υλικών, συχνά για εύθραυστα υλικά ή εφαρμογές ευαίσθητες στη διάτμηση, όπως η επεξεργασία ευαίσθητων στη θερμότητα πολυμερών, βιοϋλικών και προϊόντων διατροφής. Οι μη εμπλεκόμενοι εξωθητήρες παρέχουν ήπιες συνθήκες επεξεργασίας, ενώ εξακολουθούν να προσφέρουν αποτελεσματικές δυνατότητες ανάμειξης και ανάμειξης.
Αντιπεριστρεφόμενοι εξωθητήρες διπλού κοχλία
Σε αντίθεση με τους εξωθητήρες συν-περιστροφής, οι εξωθητήρες διπλής βίδας με αντίθετη περιστροφή έχουν βίδες που περιστρέφονται προς την αντίθετη κατεύθυνση. Αυτή η διαμόρφωση δημιουργεί ένα σημαντικό αποτέλεσμα ζύμωσης και διάτμησης στο υλικό, με αποτέλεσμα την πλήρη ανάμειξη και διασπορά. Οι αντιπεριστρεφόμενοι εξωθητές υπερέχουν σε εφαρμογές που απαιτούν έντονη διάτμηση, όπως η αποδιαλυτοποίηση, η αντιδραστική εξώθηση και η ανάμειξη υλικών υψηλής πλήρωσης. Παρέχουν ακριβή έλεγχο του χρόνου παραμονής και του ρυθμού διάτμησης, καθιστώντας τα κατάλληλα για απαιτητικές συνθήκες επεξεργασίας.
Εμπλεκόμενοι εξωθητήρες διπλής βίδας αναστροφής
Σε έναν εμπλεκόμενο εξωθητήρα διπλού κοχλία, οι δύο βίδες είναι συμμετρικά τοποθετημένες αλλά περιστρέφονται σε αντίθετες κατευθύνσεις. Αυτή η διαμόρφωση εμποδίζει το υλικό να κινηθεί σε σχήμα «∞», καθώς η ελικοειδής διαδρομή της μίας βίδας εμποδίζεται από την άλλη. Αντίθετα, κατά τη μεταφορά στερεών, το υλικό μεταφέρεται προς τα εμπρός σε μια σχεδόν κλειστή κοιλότητα σχήματος «C». Ωστόσο, διατηρείται ένα κενό μεταξύ της εξωτερικής διαμέτρου μιας βίδας και της διαμέτρου της ρίζας της άλλης βίδας για να επιτρέπεται η διέλευση του υλικού.
Καθώς το υλικό διέρχεται από το ακτινωτό διάκενο μεταξύ των δύο βιδών, υπόκειται σε έντονη διάτμηση, ανάμειξη και συμπίεση, με αποτέλεσμα την αποτελεσματική πλαστικοποίηση. Επιπλέον, η αναλογία συμπίεσης μπορεί να πραγματοποιηθεί με τη σταδιακή μείωση του βήματος της βίδας, καθιστώντας την κατάλληλη για την επεξεργασία ενός ευρέος φάσματος προϊόντων.
Μη εμπλεκόμενος αντίθετα περιστρεφόμενος εξωθητήρας διπλού κοχλία
Λιγότερο συχνά χρησιμοποιούμενος από τον εξωθητήρα δικτύωσης, ο εξωθητήρας διπλού κοχλία με αντίθετη περιστροφή χωρίς πλέγμα λειτουργεί διαφορετικά από τον εξωθητήρα με ένα κοχλία, αλλά έχει ομοιότητες στο ότι βασίζεται στην τριβή και στην ιξώδη αντίσταση για τη μεταφορά υλικού. Εκτός από την κίνηση προς την κεφαλή, το υλικό μπορεί να παρουσιάσει διαφορετικά μοτίβα ροής λόγω του μεγάλου ακτινικού κενού μεταξύ των δύο βιδών, το οποίο μπορεί να οδηγήσει σε σημαντική διαρροή.
Επιπλέον, οι σχετικές θέσεις των πτήσεων των βιδών μπορεί να προκαλέσουν την πίεση υλικού στην πλευρά ώθησης μιας βίδας να είναι υψηλότερη από την πλευρά αντίστασης της άλλης βίδας, με αποτέλεσμα τη ροή υλικού από την πλευρά ώσης υψηλής πίεσης προς την πλευρά αντίστασης της άλλη βίδα. Η περιστροφή εμποδίζει τη ροή υλικού στο σημείο Α, με αποτέλεσμα τη ροή και μια ποικιλία άλλων μοτίβων ροής που το καθιστούν κατάλληλο για εφαρμογές ανάμειξης, εξαερισμού και αποβουλκανισμού.
Συμπέρασμα
Κάθε τύπος εξωθητήρα διπλού κοχλία προσφέρει μοναδικά οφέλη και δυνατότητες για την κάλυψη των ποικίλων αναγκών επεξεργασίας ενός ευρέος φάσματος βιομηχανιών. Η κατανόηση των διαφορών μεταξύ αυτών των τύπων εξωθητή είναι κρίσιμη για την επιλογή του καταλληλότερου εξοπλισμού για μια συγκεκριμένη εφαρμογή.
Είτε πρόκειται για την επίτευξη βέλτιστης απόδοσης ανάμειξης, τη διατήρηση της ακεραιότητας του προϊόντος ή τη βελτίωση της ευελιξίας επεξεργασίας, η σωστή επιλογή του εξωθητήρα δύο βιδών μπορεί να έχει σημαντικό αντίκτυπο στην ποιότητα του προϊόντος, την παραγωγικότητα και τη συνολική επιτυχία της κατασκευής.