Tipos de extrusoras de doble tornillo
La extrusora de doble tornillo es un equipo importante que se utiliza en diversas industrias para mezclar, combinar y extruir materiales como plásticos, alimentos y productos farmacéuticos. La versatilidad de la extrusora de doble tornillo la convierte en un equipo esencial en la fabricación moderna. Sin embargo, no todas las extrusoras son iguales; existen diferentes tipos, cada uno adecuado a necesidades específicas.
En este artículo, exploraremos los diferentes tipos de extrusoras de doble tornillo y sus capacidades únicas.
Categorizado por configuración de tornillo
Según la configuración de los tornillos, las extrusoras de doble tornillo se pueden clasificar en extrusoras de doble tornillo paralelo y extrusoras de doble tornillo cónico. En una extrusora de doble tornillo paralelo, los tornillos son paralelos entre sí en toda su longitud. En las extrusoras de doble tornillo cónico, los tornillos son cónicos y el diámetro disminuye gradualmente desde el extremo de alimentación hasta el extremo de la matriz.
Extrusora de doble tornillo paralelo
Las extrusoras de doble husillo paralelo tienen husillos con el mismo diámetro en toda su longitud. Se utilizan comúnmente para procesar poliolefinas (como PE y PP), nailon, PC, poliéster y otros materiales.
Ventajas
La adaptabilidad de la relación L/D sigue siendo una ventaja de las extrusoras de doble husillo paralelo. Se pueden ajustar para aumentar o disminuir la relación L/D en respuesta a los cambios en las condiciones de moldeo para cumplir con los requisitos de la tecnología de procesamiento de plásticos. Esta flexibilidad amplía la gama de aplicaciones de las extrusoras de doble husillo paralelo, algo que es difícil de lograr con las extrusoras de doble husillo cónico.
Desventajas:
Debido a la pequeña distancia central entre los dos tornillos y al espacio limitado disponible, los cojinetes radiales y de empuje que sostienen los dos ejes de salida y los engranajes de transmisión asociados enfrentan desafíos importantes en la caja de engranajes de transmisión de una extrusora de doble tornillo paralelo.
A pesar de los esfuerzos de los diseñadores, sigue siendo difícil resolver los problemas reales de capacidad de carga limitada, módulo y diámetro pequeños de los engranajes, así como el diámetro reducido del extremo de cola de los dos tornillos, lo que da como resultado una falta evidente de capacidad de torsión. El par de salida limitado y la capacidad de carga muy reducida son un inconveniente destacado de las extrusoras de doble tornillo paralelo.
Extrusora cónica de doble husillo
Las extrusoras cónicas de doble husillo tienen un diámetro mayor en el extremo de alimentación del husillo y un diámetro menor en el extremo de la matriz. Estas extrusoras se utilizan principalmente para procesar PVC y su diseño exclusivo está optimizado para requisitos de materiales específicos.
Ventajas
Los dos tornillos cónicos están dispuestos horizontalmente con sus ejes en ángulo cuando se insertan en el cilindro. A medida que la distancia entre los ejes aumenta gradualmente desde el extremo más estrecho hasta el extremo más ancho, la caja de engranajes de transmisión puede acomodar una distancia central mayor entre los dos ejes de salida. Esta disposición proporciona un amplio espacio para montar engranajes, ejes de engranajes, cojinetes radiales y de empuje, lo que aumenta la eficiencia de la transmisión.
Este diseño flexible permite la instalación de cojinetes radiales y axiales de mayor tamaño con ejes dimensionados para soportar una transmisión de par elevada. Como resultado, las extrusoras cónicas de doble husillo ofrecen características significativas, como un par de operación elevado y una capacidad de carga elevada, que las distinguen de las extrusoras paralelas de doble husillo.
Desventajas
La desventaja de las extrusoras cónicas de doble husillo es su limitada adaptabilidad, ya que los husillos tienen diámetros variables a lo largo de sus longitudes, lo que puede dificultar el procesamiento uniforme del material. Además, su complejidad de diseño y los costos de construcción potencialmente más altos son factores a tener en cuenta.
Similitudes entre los dos tipos
Ambos tienen mecanismos de propulsión forzada de plástico, buenas capacidades de mezclado y plastificación y de deshidratación. Su adaptabilidad a los materiales y procesos de moldeo de productos plásticos es esencialmente la misma.
Diferencias entre los dos tipos
● Diámetro: Los tornillos gemelos paralelos tienen el mismo diámetro, mientras que los tornillos gemelos cónicos tienen diámetros diferentes en los extremos pequeño y grande.
● Distancia central: La distancia central entre los tornillos gemelos paralelos permanece igual, mientras que el eje de los tornillos gemelos cónicos forma un ángulo, lo que da como resultado diferentes dimensiones de distancia central a lo largo del eje.
● Relación L/D: La relación L/D (L/D) de un tornillo gemelo paralelo es la relación entre la longitud efectiva del tornillo y su diámetro exterior, mientras que la relación L/D de un tornillo gemelo cónico es la relación entre la longitud efectiva del tornillo y el promedio de los diámetros de sus extremos grande y pequeño.
Se puede observar que la mayor diferencia entre una extrusora de doble husillo paralelo y una extrusora de doble husillo cónico radica en la geometría del cuerpo del husillo, lo que genera diversas diferencias estructurales y de rendimiento. Aunque estos dos tipos de extrusoras tienen sus propias características, también tienen sus propias ventajas.
Clasificación según el sentido de giro del tornillo doble
Las extrusoras de doble tornillo se clasifican en tipos corrotativos y contrarrotativos según la dirección de rotación del tornillo.
Extrusora de doble tornillo co-giratoria
Las extrusoras de doble tornillo co-rotativo tienen dos tornillos que giran en la misma dirección. Estas máquinas son eficientes para mezclar y formular materiales. Con la capacidad de manejar una amplia gama de viscosidades y formulaciones, las extrusoras co-rotativa son ideales para procesar mezclas de polímeros, masterbatches y aplicaciones de extrusión de reacción. Tienen excelentes características de auto-fregado y transporte para garantizar que los aditivos se dispersen y distribuyan uniformemente en todo el material.
Ventajas de las extrusoras de doble husillo corrotante:
● Mezcla mejorada: los tornillos entrelazados y los elementos de tornillo personalizables permiten un control preciso de la intensidad y la calidad de la mezcla más allá de las extrusoras de un solo tornillo.
● Flexibilidad de procesamiento: la alimentación dosificada permite un control independiente del rendimiento, lo que habilita múltiples funciones de procesamiento en una sola máquina.
● Parámetros de procesamiento controlados: La distribución estrecha del tiempo de residencia y el control preciso de la temperatura mejoran los perfiles de tiempo de corte-temperatura para lograr una calidad constante del producto.
● Producción eficiente: el transporte volumétrico permite procesar una amplia gama de materiales con un tiempo de inactividad mínimo.
● RENTABLE: Alta flexibilidad y productividad para una amplia gama de productos finales con calidad constante, mientras que el desgaste del tornillo se puede compensar ajustando la velocidad del tornillo.
En función del comportamiento de enclavamiento de los tornillos a medida que giran, las extrusoras de doble tornillo co-rotativo se pueden clasificar además en extrusoras de doble tornillo co-rotativo con acoplamiento y extrusoras de doble tornillo co-rotativo sin acoplamiento.
Extrusora de doble husillo corrotante acoplada
En una extrusora de doble tornillo co-rotativo acoplado, los tornillos se bloquean o se acoplan entre sí a medida que giran, lo que aumenta la eficiencia del procesamiento y el transporte del material. Este diseño mejora la capacidad de mezclado distribuido de la extrusora, lo que facilita la dispersión completa de aditivos y rellenos en la matriz de polímero.
Las extrusoras intermitentes se utilizan normalmente en aplicaciones de preparación de compuestos donde el control preciso de la distribución del tamaño de las partículas y la uniformidad de la mezcla son fundamentales. Ofrecen una excelente escalabilidad y flexibilidad, lo que permite a los fabricantes personalizar el proceso de extrusión según los requisitos específicos del producto.
Extrusoras de doble husillo corrotativas sin acoplamiento
Por otro lado, los tornillos de una extrusora de doble tornillo corrotante sin engrane no se entrelazan ni se acoplan a medida que giran. En cambio, giran muy cerca uno del otro sin acoplarse, lo que permite un tipo diferente de procesamiento de materiales, a menudo para materiales frágiles o aplicaciones sensibles al cizallamiento, como el procesamiento de polímeros sensibles al calor, biomateriales y productos alimenticios. Las extrusoras sin engrane proporcionan condiciones de procesamiento suaves y, al mismo tiempo, ofrecen capacidades eficientes de mezclado y composición.
Extrusoras de doble husillo contrarrotantes
A diferencia de las extrusoras de rotación conjunta, las extrusoras de doble tornillo de rotación contraria tienen tornillos que giran en sentido opuesto. Esta configuración crea un efecto de amasado y cizallamiento significativo en el material, lo que da como resultado una mezcla y dispersión completas. Las extrusoras de rotación contraria se destacan en aplicaciones que requieren un cizallamiento intenso, como la desolventización, la extrusión reactiva y la mezcla de materiales con alto contenido de relleno. Proporcionan un control preciso del tiempo de residencia y la velocidad de cizallamiento, lo que las hace adecuadas para condiciones de procesamiento exigentes.
Cómo acoplar extrusoras de doble husillo reversibles
En una extrusora de doble husillo con inversión de sentido, los dos husillos están ubicados simétricamente pero giran en direcciones opuestas. Esta configuración evita que el material se mueva en forma de “∞”, ya que el recorrido helicoidal de un husillo está bloqueado por el otro. En cambio, durante el transporte de sólidos, el material se transporta hacia adelante en una cavidad en forma de “C” casi cerrada. Sin embargo, se mantiene un espacio entre el diámetro exterior de un husillo y el diámetro de la raíz del otro husillo para permitir que el material pase a través de él.
A medida que el material pasa a través del espacio radial entre los dos tornillos, se somete a un intenso corte, mezcla y compactación, lo que da como resultado una plastificación eficaz. Además, la relación de compresión se puede lograr disminuyendo gradualmente el paso del tornillo, lo que lo hace adecuado para procesar una amplia gama de productos.
Extrusora de doble husillo contrarrotante sin acoplamiento
Menos utilizada que la extrusora de malla, la extrusora de doble tornillo contrarrotante sin malla funciona de manera diferente a la extrusora de un solo tornillo, pero tiene similitudes en que se basa en la fricción y la resistencia viscosa para transportar el material. Además del movimiento hacia el cabezal, el material puede exhibir diferentes patrones de flujo debido al gran espacio radial entre los dos tornillos, lo que puede provocar fugas significativas.
Además, las posiciones relativas de los tramos de los tornillos pueden provocar que la presión del material en el lado de empuje de un tornillo sea mayor que la del lado de resistencia del otro tornillo, lo que da como resultado un flujo de material desde el lado de empuje de alta presión hasta el lado de resistencia del otro tornillo. La rotación impide el flujo de material en el punto A, lo que da como resultado un flujo y una variedad de otros patrones de flujo que lo hacen adecuado para aplicaciones de mezcla, ventilación y desvulcanización.
Conclusión
Cada tipo de extrusora de doble tornillo ofrece ventajas y capacidades únicas para satisfacer las distintas necesidades de procesamiento de una amplia gama de industrias. Comprender las diferencias entre estos tipos de extrusoras es fundamental para seleccionar el equipo más adecuado para una aplicación en particular.
Ya sea para lograr una eficiencia de mezcla óptima, mantener la integridad del producto o mejorar la flexibilidad de procesamiento, la elección correcta de la extrusora de doble tornillo puede tener un impacto significativo en la calidad del producto, la productividad y el éxito general de la fabricación.