انواع اکسترودرهای دو اسکرو

اکسترودر پیچ دوقلو یک قطعه مهم از تجهیزات است که در صنایع مختلف برای مخلوط کردن، ترکیب کردن و اکسترود کردن مواد مانند پلاستیک، مواد غذایی و دارویی استفاده می شود. تطبیق پذیری اکسترودر دو مارپیچ آن را به یکی از تجهیزات ضروری در تولید مدرن تبدیل می کند. با این حال، همه اکسترودرها یکسان ایجاد نمی شوند. آنها در انواع مختلفی وجود دارند که هر کدام برای نیازهای خاص مناسب هستند.

در این مقاله، انواع مختلف اکسترودرهای دو پیچ و قابلیت های منحصر به فرد آنها را بررسی خواهیم کرد.

طبقه بندی بر اساس پیکربندی پیچ 
بر اساس پیکربندی پیچ، اکسترودرهای دو مارپیچ را می توان به اکسترودرهای دو مارپیچ موازی و اکسترودرهای دو مارپیچ مخروطی طبقه بندی کرد. در یک اکسترودر دو مارپیچ موازی، پیچ ها در تمام طول خود با یکدیگر موازی هستند. در اکسترودرهای دو مارپیچ مخروطی، پیچ ها باریک شده و قطر به تدریج از انتهای تغذیه تا انتهای قالب کاهش می یابد.

اکسترودر دو پیچ موازی
اکسترودرهای دو مارپیچ موازی دارای پیچ هایی با قطر یکسان در تمام طول خود هستند. آنها معمولا برای پردازش پلی اولفین ها (مانند PE و PP)، نایلون، PC، پلی استر و مواد دیگر استفاده می شوند.

مزایای
سازگاری نسبت L/D یکی از مزیت های اکسترودرهای دو مارپیچ موازی است. آنها را می توان برای افزایش یا کاهش نسبت L/D در پاسخ به تغییرات در شرایط قالب گیری تنظیم کرد تا نیازهای فناوری پردازش پلاستیک را برآورده کند. این انعطاف پذیری دامنه کاربردهای اکسترودرهای دو مارپیچ موازی را گسترش می دهد، چیزی که دستیابی به آن با اکسترودرهای دو مارپیچ مخروطی دشوار است.

معایب:
با توجه به فاصله مرکزی کوچک بین دو پیچ و فضای محدود موجود، یاتاقان‌های شعاعی و رانشی که دو شفت خروجی و چرخ دنده‌های محرک مرتبط را پشتیبانی می‌کنند، در گیربکس محرک یک اکسترودر دو مارپیچ موازی با چالش‌های مهمی روبرو هستند.

علیرغم تلاش طراحان، حل مشکلات واقعی محدودیت ظرفیت باربری، مدول و قطر کوچک چرخ دنده ها و همچنین کاهش قطر انتهای دم دو پیچ، که منجر به کمبود آشکار پیچشی می شود، هنوز دشوار است. ظرفیت. گشتاور خروجی محدود و ظرفیت باربری بسیار کاهش یافته یک نقطه ضعف برجسته اکسترودرهای دو مارپیچ موازی است.

اکسترودر دو پیچ مخروطی
اکسترودرهای دو مارپیچ مخروطی دارای قطر بیشتری در انتهای تغذیه پیچ و قطر کمتری در انتهای قالب هستند. این اکسترودرها عمدتاً برای پردازش PVC استفاده می شوند و طراحی منحصر به فرد آنها برای نیازهای مواد خاص بهینه شده است.

مزایای
دو پیچ مخروطی به صورت افقی با محورهای آنها در هنگام وارد شدن به بشکه در یک زاویه قرار گرفته اند. با افزایش تدریجی فاصله بین شفت ها از انتهای باریک تر به انتهای عریض تر، گیربکس محرک می تواند فاصله مرکزی بزرگ تری را بین دو شفت خروجی در خود جای دهد. این چیدمان فضای کافی را برای نصب چرخ دنده ها، شفت دنده، یاتاقان های شعاعی و رانش فراهم می کند و در نتیجه راندمان انتقال را افزایش می دهد.

این طراحی انعطاف‌پذیر امکان نصب یاتاقان‌های شعاعی و رانشی بزرگ‌تر را با شفت‌هایی به‌اندازه‌ای برای مقاومت در برابر انتقال گشتاور بالا می‌دهد. در نتیجه، اکسترودرهای دو مارپیچ مخروطی ویژگی های قابل توجهی از جمله گشتاور عملیاتی بالا و ظرفیت حمل بار ارائه می دهند که آنها را از اکسترودرهای دو مارپیچ موازی متمایز می کند.

معایب
نقطه ضعف اکسترودرهای دو مارپیچ مخروطی، سازگاری محدود آنها است، زیرا پیچ ها در طول طول خود قطرهای مختلفی دارند که می تواند دستیابی به پردازش یکنواخت مواد را چالش برانگیز کند. علاوه بر این، پیچیدگی طراحی آنها و هزینه های ساخت بالقوه بالاتر از عواملی هستند که باید در نظر گرفته شوند.

شباهت بین این دو نوع
هر دوی آنها مکانیسم هایی برای رانش پلاستیکی اجباری، قابلیت اختلاط و پلاستیک سازی خوب و قابلیت آبگیری دارند. سازگاری آنها با مواد و فرآیندهای قالب گیری محصولات پلاستیکی اساساً یکسان است.

تفاوت بین دو نوع
● قطر: پیچ های دوقلوی موازی قطر یکسانی دارند، در حالی که پیچ های دوقلوی مخروطی دارای قطرهای متفاوت در انتهای کوچک و بزرگ هستند.
● فاصله مرکزی: فاصله مرکزی بین پیچ‌های دوقلوی موازی یکسان باقی می‌ماند، در حالی که محور پیچ‌های دوقلوی مخروطی یک زاویه تشکیل می‌دهد و در نتیجه ابعاد فاصله مرکزی متفاوتی در امتداد محور ایجاد می‌شود.
● نسبت L/D: نسبت L/D (L/D) یک پیچ دوقلو موازی، نسبت طول موثر پیچ به قطر خارجی آن است، در حالی که نسبت L/D یک پیچ دوقلو مخروطی، نسبت است. طول موثر پیچ به میانگین قطر انتهای بزرگ و کوچک آن.

مشاهده می شود که بزرگترین تفاوت بین اکسترودر دو مارپیچ موازی و اکسترودر دو پیچ مخروطی در هندسه لوله پیچ نهفته است که منجر به تفاوت های ساختاری و عملکردی مختلفی می شود. اگرچه این دو نوع اکسترودر ویژگی های خاص خود را دارند، اما مزایای خاص خود را دارند.

طبقه بندی بر اساس جهت چرخش پیچ دوقلو
اکسترودرهای دو مارپیچ با توجه به جهت چرخش پیچ به دو دسته دوار و مخالف تقسیم می شوند.

اکسترودر دو مارپیچ هم چرخش
اکسترودرهای دو مارپیچ هم چرخان دارای دو پیچ هستند که در یک جهت می چرخند. این ماشین ها در اختلاط و فرمولاسیون مواد کارآمد هستند. اکسترودرهای دوار با توانایی کنترل طیف گسترده ای از ویسکوزیته ها و فرمولاسیون ها، برای پردازش مخلوط های پلیمری، مستربچ ها و کاربردهای اکستروژن واکنش ایده آل هستند. آنها دارای ویژگی های خود سایشی و انتقال عالی هستند تا اطمینان حاصل شود که مواد افزودنی به طور یکنواخت پراکنده و در سراسر مواد پخش می شوند.

مزایای اکسترودرهای دو مارپیچ هم چرخان:
● اختلاط پیشرفته: پیچ های درهم آمیخته و عناصر پیچ قابل تنظیم امکان کنترل دقیق شدت و کیفیت اختلاط فراتر از اکسترودرهای تک پیچ را فراهم می کند.
● انعطاف‌پذیری پردازش: خوراک اندازه‌گیری امکان کنترل مستقل توان عملیاتی را فراهم می‌کند و عملکردهای پردازشی متعدد را در یک دستگاه واحد امکان‌پذیر می‌کند.
● پارامترهای پردازش کنترل شده: توزیع زمان اقامت باریک و کنترل دقیق دما، پروفیل های زمان برشی-دما را برای کیفیت ثابت محصول بهبود می بخشد.
● تولید کارآمد: انتقال حجمی اجازه می دهد تا طیف وسیعی از مواد با حداقل زمان خرابی پردازش شوند.
● کارایی هزینه: انعطاف پذیری و بهره وری بالا برای طیف وسیعی از محصولات نهایی با کیفیت ثابت، در حالی که سایش پیچ را می توان با تنظیم سرعت پیچ جبران کرد.

بر اساس رفتار به هم پیوستگی پیچ‌ها در حین چرخش، اکسترودرهای دو مارپیچ هم‌دوران را می‌توان بیشتر به اکسترودرهای دو مارپیچ هم‌دوران درگیر و اکسترودرهای دو مارپیچ هم‌دوران غیر درگیر طبقه‌بندی کرد.

اکسترودر دو مارپیچ هم چرخش درگیر
در یک اکسترودر دو مارپیچ درگیر، پیچ‌ها در حین چرخش با یکدیگر قفل می‌شوند یا درگیر می‌شوند و در نتیجه کارایی پردازش و انتقال مواد افزایش می‌یابد. این طراحی قابلیت اختلاط پراکنده اکسترودر را افزایش می‌دهد که پراکندگی کامل مواد افزودنی و پرکننده‌ها را در ماتریس پلیمری تسهیل می‌کند.

اکسترودرهای متناوب معمولاً در کاربردهای ترکیبی استفاده می شوند که در آن کنترل دقیق توزیع اندازه ذرات و یکنواختی ترکیب بسیار مهم است. آنها مقیاس پذیری و انعطاف پذیری عالی را ارائه می دهند و به سازندگان اجازه می دهد تا فرآیند اکستروژن را مطابق با نیازهای محصول خاص سفارشی کنند.

اکسترودرهای دو مارپیچ با چرخش غیر درگیر
از سوی دیگر، پیچ‌های یک اکسترودر دو پیچی هم‌دوران غیر مشبک هنگام چرخش به هم متصل نمی‌شوند یا درگیر نمی‌شوند. در عوض، آنها بدون درگیر شدن در نزدیکی یکدیگر می‌چرخند و امکان پردازش مواد متفاوتی را فراهم می‌کنند، اغلب برای مواد شکننده یا کاربردهای حساس به برش مانند پردازش پلیمرهای حساس به حرارت، مواد زیستی و محصولات غذایی. اکسترودرهای غیر درگیر شرایط پردازش ملایمی را فراهم می کنند و در عین حال قابلیت اختلاط و ترکیب کارآمد را ارائه می دهند.

اکسترودرهای دو مارپیچ ضد چرخش
بر خلاف اکسترودرهای هم چرخان، اکسترودرهای دو مارپیچ ضد چرخش دارای پیچ هایی هستند که در جهت مخالف می چرخند. این پیکربندی یک اثر ورز دادن و برش قابل توجهی روی مواد ایجاد می کند که در نتیجه مخلوط و پراکندگی کامل می شود. اکسترودرهای ضد چرخش در کاربردهایی که نیاز به برش شدید دارند، مانند حلال زدایی، اکستروژن واکنشی و اختلاط مواد بسیار پر شده، برتری دارند. آنها کنترل دقیق زمان ماند و نرخ برش را فراهم می کنند و آنها را برای شرایط سخت پردازش مناسب می کند.

اکسترودرهای دو مارپیچ معکوس درگیر
در یک اکسترودر دو مارپیچ معکوس درگیر، دو پیچ به طور متقارن قرار گرفته اند اما در جهت مخالف می چرخند. این پیکربندی مانع از حرکت مواد به شکل "∞" می شود، زیرا مسیر مارپیچ یک پیچ توسط پیچ دیگر مسدود شده است. در عوض، در طول انتقال جامدات، مواد در یک حفره تقریبا بسته به شکل C به جلو منتقل می‌شوند. با این حال، فاصله ای بین قطر بیرونی یک پیچ و قطر ریشه پیچ دیگر وجود دارد تا اجازه عبور مواد را بدهد.

همانطور که مواد از شکاف شعاعی بین دو پیچ عبور می کنند، در معرض برش، اختلاط و فشرده شدن شدید قرار می گیرند که منجر به پلاستیک سازی موثر می شود. علاوه بر این، نسبت تراکم را می توان با کاهش تدریجی گام پیچ درک کرد و آن را برای پردازش طیف گسترده ای از محصولات مناسب ساخت.

اکسترودر دو مارپیچ ضد چرخش غیر درگیر
اکسترودر دو مارپیچ ضد چرخش غیر مشبک که کمتر از اکسترودر مش بندی استفاده می شود، متفاوت از اکسترودر تک پیچ عمل می کند، اما شباهت هایی دارد که بر اصطکاک و مقاومت چسبناک برای انتقال مواد متکی است. علاوه بر حرکت به سمت سر، این ماده می تواند الگوهای جریان متفاوتی را به دلیل شکاف شعاعی بزرگ بین دو پیچ نشان دهد که می تواند منجر به نشت قابل توجهی شود.

علاوه بر این، موقعیت نسبی پروازهای پیچ می تواند باعث شود که فشار مواد در سمت رانش یک پیچ بیشتر از سمت مقاومت پیچ دیگر باشد و در نتیجه جریان مواد از سمت رانش با فشار بالا به سمت مقاومت پیچ منجر شود. پیچ دیگر چرخش مانع از جریان مواد در نقطه A می‌شود و در نتیجه جریان و انواع الگوهای جریان دیگر ایجاد می‌شود که آن را برای اختلاط، تهویه و کاربردهای ولکانیزاسیون مناسب می‌سازد.

نتیجه
هر نوع اکسترودر دو مارپیچ مزایا و قابلیت های منحصر به فردی را برای پاسخگویی به نیازهای مختلف پردازشی طیف گسترده ای از صنایع ارائه می دهد. درک تفاوت بین این انواع اکسترودر برای انتخاب مناسب ترین تجهیزات برای یک کاربرد خاص بسیار مهم است.

چه برای دستیابی به راندمان اختلاط بهینه، حفظ یکپارچگی محصول یا بهبود انعطاف پذیری پردازش، انتخاب صحیح اکسترودر دو پیچ می تواند تأثیر قابل توجهی بر کیفیت محصول، بهره وری و موفقیت کلی تولید داشته باشد.