ट्विन स्क्रू एक्सट्रूडर के प्रकार

ट्विन स्क्रू एक्सट्रूडर एक महत्वपूर्ण उपकरण है जिसका उपयोग विभिन्न उद्योगों में प्लास्टिक, खाद्य और फार्मास्यूटिकल्स जैसी सामग्रियों को मिलाने, संयोजित करने और निकालने के लिए किया जाता है। ट्विन-स्क्रू एक्सट्रूडर की बहुमुखी प्रतिभा इसे आधुनिक विनिर्माण में उपकरण का एक आवश्यक हिस्सा बनाती है। हालाँकि, सभी एक्सट्रूडर समान नहीं बनाए जाते हैं; वे विभिन्न प्रकारों में आते हैं, जिनमें से प्रत्येक विशिष्ट आवश्यकताओं के अनुकूल होता है।

इस लेख में, हम विभिन्न प्रकार के ट्विन-स्क्रू एक्सट्रूडर और उनकी अद्वितीय क्षमताओं का पता लगाएंगे।

स्क्रू कॉन्फ़िगरेशन द्वारा वर्गीकृत 
स्क्रू कॉन्फ़िगरेशन के आधार पर, ट्विन-स्क्रू एक्सट्रूडर को समानांतर ट्विन-स्क्रू एक्सट्रूडर और शंक्वाकार ट्विन-स्क्रू एक्सट्रूडर में वर्गीकृत किया जा सकता है। समानांतर ट्विन-स्क्रू एक्सट्रूडर में, स्क्रू अपनी पूरी लंबाई में एक दूसरे के समानांतर होते हैं। शंक्वाकार ट्विन-स्क्रू एक्सट्रूडर में, स्क्रू पतले होते हैं और व्यास फ़ीड छोर से डाई छोर तक धीरे-धीरे कम होता जाता है।

समानांतर ट्विन स्क्रू एक्सट्रूडर
समानांतर ट्विन-स्क्रू एक्सट्रूडर में पूरी लंबाई में एक ही व्यास वाले स्क्रू होते हैं। इनका इस्तेमाल आमतौर पर पॉलीओलेफ़िन (जैसे पीई और पीपी), नायलॉन, पीसी, पॉलिएस्टर और अन्य सामग्रियों के प्रसंस्करण के लिए किया जाता है।

फायदे
एल/डी अनुपात की अनुकूलनशीलता समानांतर ट्विन स्क्रू एक्सट्रूडर का एक लाभ बनी हुई है। प्लास्टिक प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए मोल्डिंग स्थितियों में परिवर्तन के जवाब में एल/डी अनुपात को बढ़ाने या घटाने के लिए उन्हें समायोजित किया जा सकता है। यह लचीलापन समानांतर ट्विन-स्क्रू एक्सट्रूडर के लिए अनुप्रयोगों की सीमा का विस्तार करता है, कुछ ऐसा जो शंक्वाकार ट्विन-स्क्रू एक्सट्रूडर के साथ हासिल करना मुश्किल है।

नुकसान:
दो स्क्रू के बीच छोटी केंद्र दूरी और उपलब्ध सीमित स्थान के कारण, दो आउटपुट शाफ्ट और संबंधित ड्राइव गियर को सहारा देने वाले रेडियल और थ्रस्ट बियरिंग्स को समानांतर ट्विन-स्क्रू एक्सट्रूडर के ड्राइव गियरबॉक्स में महत्वपूर्ण चुनौतियों का सामना करना पड़ता है।

डिजाइनरों के प्रयासों के बावजूद, सीमित असर क्षमता, गियर के छोटे मापांक और व्यास के साथ-साथ दो स्क्रू के टेल एंड के कम व्यास की वास्तविक समस्याओं को हल करना अभी भी मुश्किल है, जिसके परिणामस्वरूप टॉर्सनल क्षमता की स्पष्ट कमी होती है। सीमित आउटपुट टॉर्क और बहुत कम असर क्षमता समानांतर ट्विन-स्क्रू एक्सट्रूडर की एक प्रमुख खामी है।

शंक्वाकार ट्विन-स्क्रू एक्सट्रूडर
शंक्वाकार ट्विन-स्क्रू एक्सट्रूडर में स्क्रू के फीड सिरे पर बड़ा व्यास और डाई सिरे पर छोटा व्यास होता है। इन एक्सट्रूडर का उपयोग मुख्य रूप से PVC के प्रसंस्करण के लिए किया जाता है और इनका अनूठा डिज़ाइन विशिष्ट सामग्री आवश्यकताओं के लिए अनुकूलित होता है।

फायदे
बैरल में डाले जाने पर दो शंक्वाकार स्क्रू को उनके अक्षों के साथ एक कोण पर क्षैतिज रूप से व्यवस्थित किया जाता है। जैसे-जैसे शाफ्ट के बीच की दूरी संकरे सिरे से चौड़े सिरे तक धीरे-धीरे बढ़ती जाती है, ड्राइव गियरबॉक्स दो आउटपुट शाफ्ट के बीच एक बड़ी केंद्र दूरी को समायोजित कर सकता है। यह व्यवस्था गियर, गियर शाफ्ट, रेडियल और थ्रस्ट बियरिंग को माउंट करने के लिए पर्याप्त स्थान प्रदान करती है, जिससे ट्रांसमिशन दक्षता बढ़ जाती है।

यह लचीला डिज़ाइन उच्च टॉर्क ट्रांसमिशन को झेलने के लिए आकार के शाफ्ट के साथ बड़े रेडियल और थ्रस्ट बियरिंग की स्थापना की अनुमति देता है। नतीजतन, शंक्वाकार ट्विन-स्क्रू एक्सट्रूडर उच्च ऑपरेटिंग टॉर्क और लोड वहन क्षमता सहित महत्वपूर्ण विशेषताएं प्रदान करते हैं, जो उन्हें समानांतर ट्विन-स्क्रू एक्सट्रूडर से अलग करते हैं।

नुकसान
शंक्वाकार ट्विन-स्क्रू एक्सट्रूडर का नुकसान उनकी सीमित अनुकूलनशीलता है, क्योंकि स्क्रू की लंबाई के साथ-साथ व्यास अलग-अलग होते हैं, जिससे एक समान सामग्री प्रसंस्करण प्राप्त करना चुनौतीपूर्ण हो सकता है। इसके अलावा, उनकी डिज़ाइन जटिलता और संभावित रूप से उच्च निर्माण लागत पर विचार करने के लिए कारक हैं।

दोनों प्रकारों के बीच समानताएं
दोनों में ही प्लास्टिक को जबरन आगे बढ़ाने, अच्छी मिक्सिंग और प्लास्टिकाइज़िंग क्षमता और पानी निकालने की क्षमता के लिए तंत्र मौजूद हैं। सामग्रियों और प्लास्टिक उत्पाद मोल्डिंग प्रक्रियाओं के लिए उनकी अनुकूलन क्षमता मूलतः एक जैसी ही है।

दोनों प्रकारों के बीच अंतर
● व्यास: समानांतर जुड़वां स्क्रू का व्यास समान होता है, जबकि शंक्वाकार जुड़वां स्क्रू के छोटे और बड़े सिरों पर अलग-अलग व्यास होते हैं।
● केंद्र दूरी: समानांतर जुड़वां स्क्रू के बीच केंद्र दूरी समान रहती है, जबकि शंक्वाकार जुड़वां स्क्रू की धुरी एक कोण बनाती है, जिसके परिणामस्वरूप अक्ष के साथ अलग-अलग केंद्र दूरी के आयाम होते हैं।
● एल/डी अनुपात: एक समानांतर जुड़वां स्क्रू का एल/डी अनुपात (एल/डी) स्क्रू की प्रभावी लंबाई और उसके बाहरी व्यास का अनुपात होता है, जबकि एक शंक्वाकार जुड़वां स्क्रू का एल/डी अनुपात स्क्रू की प्रभावी लंबाई और उसके बड़े और छोटे सिरों के व्यास के औसत का अनुपात होता है।

यह देखा जा सकता है कि समानांतर ट्विन स्क्रू एक्सट्रूडर और शंक्वाकार ट्विन स्क्रू एक्सट्रूडर के बीच सबसे बड़ा अंतर स्क्रू बैरल की ज्यामिति में निहित है, जो विभिन्न संरचनात्मक और प्रदर्शन अंतरों की ओर जाता है। हालाँकि इन दो प्रकार के एक्सट्रूडर की अपनी विशेषताएँ हैं, लेकिन उनके अपने फायदे हैं।

ट्विन-स्क्रू के घूर्णन की दिशा के अनुसार वर्गीकरण
ट्विन-स्क्रू एक्सट्रूडर को स्क्रू घूर्णन की दिशा के अनुसार सह-घूर्णन और प्रति-घूर्णन प्रकारों में वर्गीकृत किया जाता है।

सह-घूर्णन ट्विन-स्क्रू एक्सट्रूडर
को-रोटेटिंग ट्विन-स्क्रू एक्सट्रूडर में एक ही दिशा में घूमने वाले दो स्क्रू होते हैं। ये मशीनें सामग्रियों को मिलाने और तैयार करने में कुशल हैं। चिपचिपाहट और फॉर्मूलेशन की एक विस्तृत श्रृंखला को संभालने की क्षमता के साथ, को-रोटेटिंग एक्सट्रूडर पॉलिमर मिश्रणों, मास्टरबैच और रिएक्शन एक्सट्रूज़न अनुप्रयोगों के प्रसंस्करण के लिए आदर्श हैं। उनके पास उत्कृष्ट स्व-स्क्रबिंग और संवहन विशेषताएँ हैं ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि योजक समान रूप से फैले और पूरे पदार्थ में वितरित हों।

सह-घूर्णन ट्विन-स्क्रू एक्सट्रूडर के लाभ:
● उन्नत मिश्रण: इंटरमेशिंग स्क्रू और अनुकूलन योग्य स्क्रू तत्व एकल-स्क्रू एक्सट्रूडर से परे मिश्रण की तीव्रता और गुणवत्ता के सटीक नियंत्रण की अनुमति देते हैं।
● प्रसंस्करण लचीलापन: मीटरिंग फ़ीड थ्रूपुट के स्वतंत्र नियंत्रण की अनुमति देता है, जिससे एक ही मशीन पर कई प्रसंस्करण कार्य सक्षम होते हैं।
● नियंत्रित प्रसंस्करण पैरामीटर: संकीर्ण निवास समय वितरण और सटीक तापमान नियंत्रण लगातार उत्पाद गुणवत्ता के लिए कतरनी-समय-तापमान प्रोफाइल में सुधार करता है।
● कुशल उत्पादन: वॉल्यूमेट्रिक संवहन न्यूनतम डाउनटाइम के साथ सामग्री की एक विस्तृत श्रृंखला को संसाधित करने की अनुमति देता है।
● लागत दक्षता: निरंतर गुणवत्ता के साथ अंतिम उत्पादों की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए उच्च लचीलापन और उत्पादकता, जबकि स्क्रू की गति को समायोजित करके स्क्रू के घिसाव की भरपाई की जा सकती है।

घूमते समय स्क्रू के इंटरलॉकिंग व्यवहार के आधार पर, सह-घूर्णन ट्विन-स्क्रू एक्सट्रूडर को आगे संलग्न सह-घूर्णन ट्विन-स्क्रू एक्सट्रूडर और गैर-संलग्न सह-घूर्णन ट्विन-स्क्रू एक्सट्रूडर में वर्गीकृत किया जा सकता है।

संलग्न सह-घूर्णन ट्विन-स्क्रू एक्सट्रूडर
एंगेज्ड को-रोटेटिंग ट्विन स्क्रू एक्सट्रूडर में, स्क्रू घूमते समय एक दूसरे से लॉक या जुड़ जाते हैं, जिससे मटेरियल प्रोसेसिंग और कन्वेइंग की दक्षता बढ़ जाती है। यह डिज़ाइन एक्सट्रूडर की वितरित मिक्सिंग क्षमता को बढ़ाता है, जो पॉलिमर मैट्रिक्स में एडिटिव्स और फिलर्स के पूरी तरह से फैलाव की सुविधा देता है।

इंटरमिटेंट एक्सट्रूडर का उपयोग आम तौर पर कंपाउंडिंग अनुप्रयोगों में किया जाता है, जहां कण आकार वितरण और मिश्रण एकरूपता का सटीक नियंत्रण महत्वपूर्ण होता है। वे उत्कृष्ट मापनीयता और लचीलापन प्रदान करते हैं, जिससे निर्माताओं को विशिष्ट उत्पाद आवश्यकताओं के लिए एक्सट्रूज़न प्रक्रिया को अनुकूलित करने की अनुमति मिलती है।

नॉन-एंगेजिंग को-रोटेटिंग ट्विन-स्क्रू एक्सट्रूडर
दूसरी ओर, नॉन-मेशिंग को-रोटेटिंग ट्विन-स्क्रू एक्सट्रूडर के स्क्रू घूमते समय आपस में जुड़ते या जुड़ते नहीं हैं। इसके बजाय, वे एक-दूसरे के बहुत करीब घूमते हैं, बिना आपस में जुड़े, जिससे एक अलग तरह की सामग्री प्रसंस्करण की अनुमति मिलती है, अक्सर नाजुक सामग्री या कतरनी-संवेदनशील अनुप्रयोगों जैसे कि गर्मी-संवेदनशील पॉलिमर, बायोमटेरियल और खाद्य उत्पादों के प्रसंस्करण के लिए। नॉन-एंगेजिंग एक्सट्रूडर कुशल मिश्रण और कंपाउंडिंग क्षमताओं की पेशकश करते हुए कोमल प्रसंस्करण स्थितियां प्रदान करते हैं।

काउंटर-रोटेटिंग ट्विन-स्क्रू एक्सट्रूडर
सह-घूर्णन एक्सट्रूडर के विपरीत, काउंटर-रोटेटिंग ट्विन-स्क्रू एक्सट्रूडर में विपरीत दिशा में घूमने वाले स्क्रू होते हैं। यह विन्यास सामग्री पर एक महत्वपूर्ण सानना और कतरनी प्रभाव पैदा करता है, जिसके परिणामस्वरूप पूरी तरह से मिश्रण और फैलाव होता है। काउंटर-रोटेटिंग एक्सट्रूडर उन अनुप्रयोगों में उत्कृष्ट होते हैं जिनमें तीव्र कतरनी की आवश्यकता होती है, जैसे कि डीसॉल्वेंटाइजेशन, रिएक्टिव एक्सट्रूज़न और अत्यधिक भरी हुई सामग्रियों का मिश्रण। वे निवास समय और कतरनी दर का सटीक नियंत्रण प्रदान करते हैं, जिससे वे प्रसंस्करण स्थितियों की मांग के लिए उपयुक्त हो जाते हैं।

रिवर्सिंग ट्विन-स्क्रू एक्सट्रूडर का उपयोग करना
एक लगे हुए रिवर्सिंग ट्विन-स्क्रू एक्सट्रूडर में, दो स्क्रू सममित रूप से स्थित होते हैं लेकिन विपरीत दिशाओं में घूमते हैं। यह विन्यास सामग्री को “∞” आकार में जाने से रोकता है, क्योंकि एक स्क्रू का पेचदार पथ दूसरे द्वारा अवरुद्ध होता है। इसके बजाय, ठोस पदार्थों के संवहन के दौरान, सामग्री को लगभग बंद “C” आकार की गुहा में आगे बढ़ाया जाता है। हालाँकि, एक स्क्रू के बाहरी व्यास और दूसरे स्क्रू के मूल व्यास के बीच एक अंतर बनाए रखा जाता है ताकि सामग्री को गुजरने दिया जा सके।

जैसे ही सामग्री दो स्क्रू के बीच रेडियल गैप से गुजरती है, यह तीव्र कतरनी, मिश्रण और संघनन के अधीन होती है, जिसके परिणामस्वरूप प्रभावी प्लास्टिकीकरण होता है। इसके अलावा, स्क्रू पिच को धीरे-धीरे कम करके संपीड़न अनुपात को महसूस किया जा सकता है, जिससे यह उत्पादों की एक विस्तृत श्रृंखला के प्रसंस्करण के लिए उपयुक्त हो जाता है।

नॉन-एंगेजिंग काउंटर-रोटेटिंग ट्विन-स्क्रू एक्सट्रूडर
मेशिंग एक्सट्रूडर की तुलना में कम इस्तेमाल किया जाने वाला, नॉन-मेशिंग काउंटर-रोटेटिंग ट्विन-स्क्रू एक्सट्रूडर सिंगल-स्क्रू एक्सट्रूडर से अलग तरीके से काम करता है, लेकिन इसमें समानता यह है कि यह सामग्री को पहुंचाने के लिए घर्षण और चिपचिपे प्रतिरोध पर निर्भर करता है। सिर की ओर गति के अलावा, दो स्क्रू के बीच बड़े रेडियल गैप के कारण सामग्री अलग-अलग प्रवाह पैटर्न प्रदर्शित कर सकती है, जिससे महत्वपूर्ण रिसाव हो सकता है।

इसके अलावा, स्क्रू फ्लाइट्स की सापेक्ष स्थिति के कारण एक स्क्रू के थ्रस्ट साइड पर मटेरियल का दबाव दूसरे स्क्रू के प्रतिरोध साइड से अधिक हो सकता है, जिसके परिणामस्वरूप उच्च दबाव वाले थ्रस्ट साइड से दूसरे स्क्रू के प्रतिरोध साइड की ओर मटेरियल का प्रवाह होता है। रोटेशन बिंदु A पर मटेरियल के प्रवाह को बाधित करता है, जिसके परिणामस्वरूप प्रवाह और कई अन्य प्रवाह पैटर्न बनते हैं जो इसे मिक्सिंग, वेंटिंग और डिवल्केनाइजेशन अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाते हैं।

निष्कर्ष
प्रत्येक प्रकार के ट्विन-स्क्रू एक्सट्रूडर विभिन्न उद्योगों की विभिन्न प्रसंस्करण आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए अद्वितीय लाभ और क्षमताएं प्रदान करते हैं। किसी विशेष अनुप्रयोग के लिए सबसे उपयुक्त उपकरण का चयन करने के लिए इन एक्सट्रूडर प्रकारों के बीच अंतर को समझना महत्वपूर्ण है।

चाहे इष्टतम मिश्रण दक्षता प्राप्त करना हो, उत्पाद की अखंडता को बनाए रखना हो, या प्रसंस्करण लचीलेपन में सुधार करना हो, ट्विन-स्क्रू एक्सट्रूडर का सही विकल्प उत्पाद की गुणवत्ता, उत्पादकता और समग्र विनिर्माण सफलता पर महत्वपूर्ण प्रभाव डाल सकता है।