Kaksoisruuviekstruuderien tyypit

Twin Screw Extruder on tärkeä laite, jota käytetään eri teollisuudenaloilla materiaalien, kuten muovien, elintarvikkeiden ja lääkkeiden, sekoittamiseen ja suulakepuristamiseen. Kaksoisruuviekstruuderin monipuolisuus tekee siitä välttämättömän laitteen nykyaikaisessa valmistuksessa. Kaikkia ekstruudereita ei kuitenkaan ole luotu tasa-arvoisiksi; niitä on eri tyyppejä, joista jokainen sopii tiettyihin tarpeisiin.

Tässä artikkelissa tutkimme erityyppisiä kaksoisruuviekstruudereita ja niiden ainutlaatuisia ominaisuuksia.

Luokiteltu ruuvikokoonpanon mukaan 
Ruuvikokoonpanon perusteella kaksoisruuviekstruuderit voidaan luokitella rinnakkaisiin kaksoisruuviekstruudereihin ja kartiomaisiin kaksoisruuviekstruudereihin. Yhdensuuntaisessa kaksoisruuviekstruuderissa ruuvit ovat yhdensuuntaiset toistensa kanssa koko pituudeltaan. Kartiomaisissa kaksoisruuviekstruudereissa ruuvit kapenevat ja halkaisija pienenee vähitellen syöttöpäästä muotin päähän.

Parallel Twin Screw Extruder
Rinnakkaisissa kaksoisruuviekstruudereissa on saman halkaisijan omaavat ruuvit koko pituudeltaan. Niitä käytetään yleisesti polyolefiinien (kuten PE ja PP), nailonin, PC:n, polyesterin ja muiden materiaalien käsittelyyn.

edut
L/D-suhteen mukautuvuus pysyy rinnakkaisten kaksoisruuviekstruudereiden etuna. Niitä voidaan säätää lisäämään tai vähentämään L/D-suhdetta vasteena muovausolosuhteiden muutoksiin vastaamaan muovinkäsittelytekniikan vaatimuksia. Tämä joustavuus laajentaa rinnakkaisten kaksoisruuviekstruudereiden sovelluksia, mikä on vaikea saavuttaa kartiomaisilla kaksoisruuviekstruudereilla.

Haitat:
Kahden ruuvin välisen pienen keskietäisyyden ja rajallisen tilan vuoksi kahta lähtöakselia ja niihin liittyviä käyttövaihteita tukevat radiaali- ja painelaakerit kohtaavat merkittäviä haasteita rinnakkaisen kaksoisruuviekstruuderin käyttövaihteistossa.

Suunnittelijoiden ponnisteluista huolimatta on edelleen vaikea ratkaista todellisia ongelmia, jotka liittyvät rajoitettuun kantokykyyn, hammaspyörien pieneen moduuliin ja halkaisijaan sekä kahden ruuvin takapään halkaisijan pienenemiseen, mikä johtaa ilmeiseen vääntövoiman puutteeseen. kapasiteettia. Rajoitettu vääntömomentti ja huomattavasti pienempi kantokyky ovat rinnakkaisten kaksoisruuviekstruuderien huomattava haittapuoli.

Kartiomainen kaksoisruuviekstruuderi
Kartiomaisilla kaksoisruuviekstruudereilla on suurempi halkaisija ruuvin syöttöpäässä ja pienempi halkaisija suuttimen päässä. Näitä ekstruudereita käytetään pääasiassa PVC:n käsittelyyn, ja niiden ainutlaatuinen muotoilu on optimoitu tiettyjä materiaalivaatimuksia varten.

edut
Kaksi kartiomaista ruuvia on asetettu vaakasuoraan akselinsa vinossa, kun ne työnnetään piippuun. Kun akselien välistä etäisyyttä kasvatetaan vähitellen kapeasta päästä leveämpään päähän, käyttövaihteisto voi sovittaa suuremman keskietäisyyden kahden ulostuloakselin välillä. Tämä järjestely tarjoaa runsaasti tilaa hammaspyörien, hammaspyörien akseleiden, radiaali- ja painelaakereiden asentamiseen, mikä lisää voimansiirron tehokkuutta.

Tämä joustava rakenne mahdollistaa suurempien radiaali- ja painelaakereiden asennuksen, joiden akselit on mitoitettu kestämään suurta vääntömomenttia. Tämän seurauksena kartiomaiset kaksoisruuviekstruuderit tarjoavat merkittäviä ominaisuuksia, kuten korkean vääntömomentin ja kuormankantokyvyn, jotka erottavat ne rinnakkaisista kaksoisruuviekstruudereista.

Haitat
Kartiomaisten kaksoisruuviekstruudereiden haittana on niiden rajallinen sopeutumiskyky, koska ruuveilla on vaihteleva halkaisija pituudeltaan, mikä voi tehdä haasteelliseksi saavuttaa tasaisen materiaalin käsittelyn. Lisäksi niiden suunnittelun monimutkaisuus ja mahdollisesti korkeammat rakennuskustannukset ovat huomioivia tekijöitä.

Samankaltaisuudet näiden kahden tyypin välillä
Niissä molemmissa on mekanismit muovin pakkokäyttöön, hyvät sekoitus- ja pehmitysominaisuudet sekä vedenpoistoominaisuudet. Niiden sopeutumiskyky materiaaleihin ja muovituotteiden muovausprosesseihin on olennaisesti sama.

Erot näiden kahden tyypin välillä
● Halkaisija: Rinnakkaisilla kaksoisruuveilla on sama halkaisija, kun taas kartiomaisilla kaksoisruuveilla on eri halkaisijat pienissä ja suurissa päissä.
● Keskietäisyys: Yhdensuuntaisten kaksoisruuvien välinen keskietäisyys pysyy samana, kun taas kartiomaisten kaksoisruuvien akseli muodostaa kulman, mikä johtaa erilaisiin keskietäisyyden mitoihin akselilla.
● L/D-suhde: Yhdensuuntaisen kaksoisruuvin L/D-suhde (L/D) on ruuvin tehollisen pituuden suhde sen ulkohalkaisijaan, kun taas kartiomaisen kaksoisruuvin L/D-suhde on suhde. ruuvin tehollisesta pituudesta sen suurten ja pienten päiden halkaisijoiden keskiarvoon.

Voidaan nähdä, että suurin ero rinnakkaisen kaksoisruuviekstruuderin ja kartiomaisen kaksoisruuviekstruuderin välillä on ruuvipiippujen geometriassa, mikä johtaa erilaisiin rakenteellisiin ja suorituskykyeroihin. Vaikka näillä kahdella ekstruuderityypillä on omat ominaisuutensa, mutta niillä on omat etunsa.

Luokitus kaksoisruuvin pyörimissuunnan mukaan
Kaksoisruuviekstruuderit luokitellaan yhdessä pyöriviin ja vastakkain pyöriviin tyyppeihin ruuvin pyörimissuunnan mukaan.

Yhdessä pyörivä kaksoisruuviekstruuderi
Yhdessä pyörivissä kaksoisruuviekstruudereissa on kaksi ruuvia, jotka pyörivät samaan suuntaan. Nämä koneet ovat tehokkaita materiaalien sekoittamisessa ja formuloinnissa. Yhdessä pyörivät ekstruuderit pystyvät käsittelemään monenlaisia ​​viskositeetti- ja formulaatioita, joten ne sopivat ihanteellisesti polymeeriseosten, masterbatsien ja reaktioekstruusiosovellusten käsittelyyn. Niillä on erinomaiset itsehankautumis- ja kulkuominaisuudet, jotka varmistavat, että lisäaineet jakautuvat tasaisesti koko materiaaliin.

Yhdessä pyörivien kaksoisruuviekstruuderien edut:
● Tehostettu sekoitus: Kiinnittävät ruuvit ja mukautettavat ruuvielementit mahdollistavat sekoituksen voimakkuuden ja laadun tarkan hallinnan yksiruuvisten ekstruuderien lisäksi.
● Prosessoinnin joustavuus: Mittaussyöttö mahdollistaa suorituskyvyn itsenäisen ohjauksen, mikä mahdollistaa useiden prosessointitoimintojen suorittamisen yhdellä koneella.
● Ohjatut prosessointiparametrit: Kapea viipymäaikajakauma ja tarkka lämpötilan säätö parantavat leikkausajan ja lämpötilan profiileja ja takaavat tasaisen tuotteen laadun.
● Tehokas tuotanto: Volumetrinen kuljetus mahdollistaa monenlaisten materiaalien käsittelyn minimaalisella seisokkiajalla.
● KUSTANNUSTEHOKKUUS: Suuri joustavuus ja tuottavuus laajalle valikoimalle lopputuotteita, joiden laatu on tasalaatuinen, ja ruuvien kulumista voidaan kompensoida säätämällä ruuvin nopeutta.

Ruuvien kiertymiskäyttäytymisen perusteella yhdessä pyörivät kaksoisruuviekstruuderit voidaan edelleen luokitella kytkeytyviin yhdessä pyöriviin kaksoisruuviekstruudereihin ja ei-kiinnittyviin yhdessä pyöriviin kaksoisruuviekstruudereihin.

Kytketty, yhdessä pyörivä kaksoisruuviekstruuderi
Yhdessä pyörivässä kaksoisruuviekstruuderissa ruuvit lukittuvat tai tarttuvat toisiinsa pyöriessään, mikä lisää materiaalin käsittelyn ja kuljetuksen tehokkuutta. Tämä rakenne parantaa ekstruuderin hajautettua sekoituskykyä, mikä helpottaa lisä- ja täyteaineiden perusteellista dispergoitumista polymeerimatriisiin.

Jaksottaisia ​​ekstruudereita käytetään tyypillisesti sekoitussovelluksissa, joissa hiukkaskokojakauman ja seoksen tasaisuuden tarkka hallinta on kriittistä. Ne tarjoavat erinomaisen skaalautuvuuden ja joustavuuden, minkä ansiosta valmistajat voivat mukauttaa suulakepuristusprosessin tiettyihin tuotevaatimuksiin.

Kiinnittymättömät, yhdessä pyörivät kaksoisruuviekstruuderit
Toisaalta ei-risteytyvän, yhdessä pyörivän kaksoisruuviekstruuderin ruuvit eivät lukitu toisiinsa tai kytkeydy pyöriessään. Sen sijaan ne pyörivät lähellä toisiaan tarttumatta toisiinsa, mikä mahdollistaa erilaisen materiaalin käsittelyn, usein herkkien materiaalien tai leikkausherkkien sovellusten, kuten lämpöherkkien polymeerien, biomateriaalien ja elintarvikkeiden käsittelyn. Ei-tarttumattomat suulakepuristimet tarjoavat hellävaraiset käsittelyolosuhteet samalla kun ne tarjoavat silti tehokkaat sekoitus- ja seostusominaisuudet.

Vastakkain pyörivät kaksoisruuviekstruuderit
Toisin kuin yhdessä pyörivissä ekstruudereissa, vastakkaiseen suuntaan pyörivissä kaksoisruuviekstruudereissa on ruuvit, jotka pyörivät vastakkaiseen suuntaan. Tämä kokoonpano luo materiaaliin merkittävän vaivaus- ja leikkausvaikutuksen, mikä johtaa perusteelliseen sekoittumiseen ja dispergoitumiseen. Vastakkain pyörivät suulakepuristimet ovat erinomaisia ​​sovelluksissa, jotka vaativat voimakasta leikkausta, kuten liuottimen poisto, reaktiivinen ekstruusio ja erittäin täytettyjen materiaalien sekoittaminen. Ne tarjoavat tarkan viipymäajan ja leikkausnopeuden hallinnan, mikä tekee niistä sopivia vaativiin käsittelyolosuhteisiin.

Kytkeytyvät peruuttavat kaksiruuviset ekstruuderit
Kytketyssä kääntävässä kaksoisruuviekstruuderissa kaksi ruuvia on sijoitettu symmetrisesti, mutta ne pyörivät vastakkaisiin suuntiin. Tämä konfiguraatio estää materiaalia liikkumasta "∞"-muodossa, koska toinen ruuvin kierteinen reitti on tukkeutunut. Sen sijaan kiinteiden aineiden kuljetuksen aikana materiaali kuljetetaan eteenpäin lähes suljetussa C:n muotoisessa ontelossa. Yhden ruuvin ulkohalkaisijan ja toisen ruuvin juuren halkaisijan välillä säilyy kuitenkin rako, jotta materiaali pääsee kulkemaan läpi.

Kun materiaali kulkee kahden ruuvin välisen säteittäisen raon läpi, se altistuu voimakkaalle leikkaukselle, sekoitukselle ja tiivistymiselle, mikä johtaa tehokkaaseen plastisoitumiseen. Lisäksi puristussuhde voidaan toteuttaa pienentämällä asteittain ruuvin nousua, jolloin se soveltuu monenlaisten tuotteiden käsittelyyn.

Ei-kiinnittyvä vastakkain pyörivä kaksoisruuviekstruuderi
Harvemmin käytetty kuin silmukkaekstruuderi, ei-silmukkainen, vastakkain pyörivä kaksiruuviekstruuderi toimii eri tavalla kuin yksiruuviinen ekstruuderi, mutta sillä on yhtäläisyyksiä siinä mielessä, että se perustuu kitkaan ja viskoosin kestävyyteen kuljetettavan materiaalin suhteen. Pään suuntaan tapahtuvan liikkeen lisäksi materiaalilla voi olla erilaisia ​​virtauskuvioita kahden ruuvin välisen suuren säteittäisen raon vuoksi, mikä voi johtaa merkittäviin vuotoihin.

Lisäksi ruuvin lentojen suhteellinen asento voi saada materiaalin paineen yhden ruuvin työntöpuolella korkeammaksi kuin toisen ruuvin vastuspuolella, jolloin materiaali virtaa korkeapaineiselta työntöpuolelta ruuvin vastuspuolelle. toinen ruuvi. Pyöriminen estää materiaalin virtauksen kohdassa A, mikä johtaa virtaukseen ja useisiin muihin virtauskuvioihin, jotka tekevät siitä sopivan sekoitus-, tuuletus- ja devulkanointisovelluksiin.

Yhteenveto
Jokainen kaksoisruuvipuristintyyppi tarjoaa ainutlaatuisia etuja ja kykyjä vastatakseen useiden eri teollisuudenalojen vaihteleviin käsittelytarpeisiin. Näiden ekstruuderityyppien välisten erojen ymmärtäminen on ratkaisevan tärkeää, kun valitaan sopivimmat laitteet tiettyyn sovellukseen.

Olipa kyseessä optimaalisen sekoitustehokkuuden saavuttaminen, tuotteen eheyden säilyttäminen tai prosessoinnin joustavuuden parantaminen, oikealla kaksoisruuviekstruuderin valinnalla voi olla merkittävä vaikutus tuotteen laatuun, tuottavuuteen ja yleiseen valmistuksen menestykseen.