ट्विन स्क्रू एक्सट्रुडर के प्रकार

ट्विन स्क्रू एक्सट्रुडर विभिन्न उद्योगों में प्लास्टिक, खाद्य और फार्मेस्यूटिकल्स जैसी सामग्रियों को मिश्रित, संयोजित और एक्सट्रूड करने के लिए उपयोग की जाने वाली महत्वपूर्ण उपकरण है। ट्विन-स्क्रू एक्सट्रुडर की बहुमुखीता इसे आधुनिक उत्पादन में महत्वपूर्ण उपकरण बनाती है। हालांकि, सभी एक्सट्रुडर समान नहीं होते; वे विभिन्न प्रकार के होते हैं, प्रत्येक को विशेष जरूरतों के अनुसार डिज़ाइन किया गया है।

इस लेख में, हम ट्विन-स्क्रू एक्सट्रुडर के विभिन्न प्रकार और उनकी विशेष क्षमताओं का अध्ययन करेंगे।

स्क्रू कॉन्फ़िगरेशन के आधार पर वर्गीकृत
स्क्रू कॉन्फ़िगरेशन के आधार पर, ट्विन-स्क्रू एक्सट्रुडर को पैरलेल ट्विन-स्क्रू एक्सट्रुडर और कोनिकल ट्विन-स्क्रू एक्सट्रुडर में वर्गीकृत किया जा सकता है। पैरलेल ट्विन-स्क्रू एक्सट्रुडर में, स्क्रू पूरे अपने लंबाई में एक दूसरे के समानांतर होती हैं। कोनिकल ट्विन-स्क्रू एक्सट्रुडर में, स्क्रू छिद्रित होती हैं और व्यास फीड छोर से मर्म छोर तक धीरे-धीरे घटता है।

समान्तर ट्विन स्क्रू एक्सट्रुडर
पैरलेल ट्विन-स्क्रू एक्सट्रुडर में स्क्रू की लंबाई के प्रति व्यास समान रहता है। वे पॉलीओलिफिन्स (जैसे PE और PP), नाइलॉन, PC, पॉलीएस्टर और अन्य सामग्रियों के प्रसंस्करण के लिए आमतौर पर उपयोग की जाती हैं।

लाभ
L/D अनुपात की सुविधाजनकता प्रारूपिक ट्विन-स्क्रू एक्सट्रुडर्स का एक फायदा बना हुआ है। उन्हें मोल्डिंग स्थितियों में परिवर्तनों के अनुसार L/D अनुपात को बढ़ाने या घटाने के लिए समायोजित किया जा सकता है ताकि प्लास्टिक प्रोसेसिंग प्रौद्योगिकी की आवश्यकताओं को पूरा किया जा सके। यह लचीलापन प्रारूपिक ट्विन-स्क्रू एक्सट्रुडर्स के अनुप्रयोगों की सीमा को विस्तारित करता है, जो कि कॉनिकल ट्विन-स्क्रू एक्सट्रुडर्स द्वारा कठिन है।

नुकसान:
दो स्क्रूओं के बीच छोटी केंद्रित दूरी और उपलब्ध सीमित स्थान के कारण, ड्राइव गियरबॉक्स में दो आउटपुट शाफ्टों को समर्थित करने वाले त्रिज्यावत और थ्रʌस्ट बेअरिंग्स और संबद्ध ड्राइव गियर्स को महत्वपूर्ण चुनौतियों का सामना करना पड़ता है।

डिजाइनर्स के प्रयासों क rağmen, वास्तविक समस्याओं को हल करना अभी भी कठिन है, जैसे कि सीमित बेंथिंग क्षमता, छोटा मॉडुलस और गियर का व्यास और दो स्क्रू के टेल छोटे हिस्से का व्यास, जिसके कारण ट्विस्ट क्षमता में स्पष्ट रूप से कमी आती है। सीमित आउटपुट टोक़्यू और बहुत कम बेंथिंग क्षमता समानांतर ट्विन-स्क्रू एक्सट्रुडर्स की प्रमुख कमी है।

शंकुआकार ट्विन-स्क्रू एक्सट्रुडर
शंकुआकार ट्विन-स्क्रू एक्सट्रुडर्स में स्क्रू के फीड छोर पर बड़ा व्यास होता है और डाय छोर पर छोटा व्यास। ये एक्सट्रुडर्स मुख्य रूप से PVC के प्रसंस्करण के लिए उपयोग किए जाते हैं और उनका विशेष डिजाइन विशिष्ट सामग्री की आवश्यकताओं के लिए बेहतरीन ढंग से ऑप्टिमाइज़ किया गया है।

लाभ
दो शंकु-आकार के पेड़ बैरल में डाले जाने पर उनके अक्ष आपस में कोण पर क्षैतिज रूप से व्यवस्थित होते हैं। जैसे-जैसे छड़ों के बीच की दूरी संकीर्ण छोर से चौड़े छोर तक धीरे-धीरे बढ़ती है, ड्राइव गियरबॉक्स दोनों आउटपुट छड़ों के बीच बड़ी केंद्रीय दूरी को समायोजित करने में सक्षम होता है। यह व्यवस्था गियर, गियर छड़ों, त्रिज्या और धक्का बेयरिंग्स को लगाने के लिए पर्याप्त स्थान प्रदान करती है, जिससे परिवर्तन की दक्षता बढ़ती है।

इस संकल्पीय डिजाइन के कारण बड़े त्रिज्या और धक्का बेयरिंग्स को उच्च टोक़्यू परिवर्तन का समर्थन करने योग्य छड़ों के साथ लगाया जा सकता है। इस परिणामस्वरूप, शंकु-आकार दो-पेड़ एक्सट्रुडर में उल्लेखनीय विशेषताएँ होती हैं, जिनमें उच्च कार्यात्मक टोक़्यू और भार वहन क्षमता शामिल हैं, जो उन्हें समानांतर दो-पेड़ एक्सट्रुडर से भिन्न करती हैं।

नुकसान
शंकुआकार ड्यूअल-स्क्रू एक्सट्रुडर की कमी उनकी सीमित सुविधाओं में है, क्योंकि स्क्रू की लम्बाई के साथ व्यास में परिवर्तन होता है, जिससे सामग्री को समान रूप से प्रसंस्करण करना मुश्किल हो सकता है। इसके अलावा, उनकी डिज़ाइन की जटिलता और उच्च निर्माण लागत के कारण भी ध्यान देने की बात है।

दोनों प्रकार के बीच समानताएँ
दोनों के पास बलगाम को आगे बढ़ाने के लिए मौजूदा मेकेनिज़्म है, अच्छी मिश्रण और बलगामी क्षमता है, और जल निकासी की क्षमता है। उनकी सामग्री और बलगाम उत्पाद ढालने की प्रक्रिया के लिए अनुकूलन की क्षमता मूल रूप से समान है।

दोनों प्रकार के बीच अंतर
● व्यास: समानांतर डबल स्क्रू का व्यास समान होता है, जबकि शंकुआकार डबल स्क्रू के छोटे और बड़े सिरों पर व्यास अलग-अलग होते हैं।
● केंद्र की दूरी: समानांतर डबल स्क्रू के बीच केंद्र की दूरी समान रहती है, जबकि शंकुआकार डबल स्क्रू की अक्ष एक कोण बनाती है, जिससे अक्ष के साथ केंद्र की दूरी का माप अलग-अलग होता है।
● L/D अनुपात: समानांतर ट्विन स्क्रू का L/D अनुपात (L/D) स्क्रू की प्रभावी लंबाई और इसके बाहरी व्यास का अनुपात होता है, जबकि शंकुआकार ट्विन स्क्रू का L/D अनुपात स्क्रू की प्रभावी लंबाई और इसके बड़े और छोटे सिरों के व्यासों के औसत का अनुपात होता है।

यह देखा जा सकता है कि समानांतर ट्विन स्क्रू एक्सट्रुडर और शंकुआकार ट्विन स्क्रू एक्सट्रुडर के बीच सबसे बड़ा अंतर स्क्रू बैरल की ज्यामिति में है, जिससे कई संरचनात्मक और प्रदर्शन अंतर उत्पन्न होते हैं। हालांकि ये दोनों प्रकार के एक्सट्रुडर अपने विशेषताओं के हैं, लेकिन उनमें अपने-अपने फायदे हैं।

डायरेक्शन ऑफ़ रोटेशन के अनुसार ट्विन-स्क्रू का वर्गीकरण
ट्विन-स्क्रू एक्सट्रुडर को स्क्रू रोटेशन की दिशा के अनुसार सह-गति और विपरीत-गति वाले प्रकार में वर्गीकृत किया जाता है।

सह-गति वाला ट्विन-स्क्रू एक्सट्रुडर
को-रोटेटिंग ट्विन-स्क्रू एक्सट्रुडर में दो स्क्रू होती हैं जो एक ही दिशा में घूमती हैं। ये मशीन मामलों को मिलाने और सूत्रबद्ध करने में कुशल होती हैं। विभिन्न विस्कोसिटीज और सूत्रों को प्रबंधित करने की क्षमता के साथ, को-रोटेटिंग एक्सट्रुडर पॉलिमर मिश्रण, मास्टरबैच और रिएक्शन एक्सट्रुज़न अनुप्रयोगों के लिए आदर्श हैं। इनमें उत्कृष्ट स्व-स्क्रबिंग और वहन विशेषताएं होती हैं जो यह सुनिश्चित करती हैं कि अभियोग बढ़ावे को सामग्री के सभी हिस्सों में एकसमान रूप से फ़ैलाया जाता है।

को-रोटेटिंग ट्विन-स्क्रू एक्सट्रुडर के फायदे:
● बढ़ी हुई मिश्रण: एक-दूसरे को पार करने वाली स्क्रू और समस्तरित स्क्रू तत्व एकल-स्क्रू एक्सट्रुडर की तुलना में मिश्रण की तीव्रता और गुणवत्ता पर सटीक नियंत्रण की अनुमति देती हैं।
● प्रसंस्करण लचीलापन: मापन खोराक देना प्रवाह को स्वतंत्र रूप से नियंत्रित करने की अनुमति देता है, जिससे एक ही मशीन पर कई प्रसंस्करण कार्य किए जा सकते हैं।
● नियंत्रित प्रोसेसिंग पैरामीटर: संकुचन समय-तापमान प्रोफाइल को सुधारने वाला संकुचन समय वितरण और दक्ष तापमान नियंत्रण उत्पाद गुणवत्ता को स्थिर बनाता है।
● कुशल उत्पादन: आयतनिक परिवहन व्यापक सामग्री की सीमा को प्रोसेस करने के लिए कम डाउनटाइम की आवश्यकता होती है।
● लागत प्रभावीता: व्यापक अंतिम उत्पादों की सीमा के लिए उच्च लचीलापन और उत्पादकता, स्थिर गुणवत्ता के साथ, जबकि स्क्रू पहन को स्क्रू गति को समायोजित करके पूरा किया जा सकता है।

जैसे कि स्क्रू का फिरने पर परस्परक्रिया व्यवहार, सह-फिरने वाले दो-स्क्रू एक्सट्रुडर को ओवरलैपिंग सह-फिरने वाले दो-स्क्रू एक्सट्रुडर और नन-ओवरलैपिंग सह-फिरने वाले दो-स्क्रू एक्सट्रुडर में वर्गीकृत किया जा सकता है।

ओवरलैपिंग सह-फिरने वाले दो-स्क्रू एक्सट्रुडर
एक इंगेज्ड को-रोटिंग ट्विन स्क्रू एक्सट्रुडर में, स्क्रूज़ एक दूसरे के साथ घूमते हुए लॉक या इंगेज्ड होते हैं, जिससे सामग्री प्रोसेसिंग और ट्रांसपोर्ट की दक्षता में बढ़ोतरी होती है। यह डिज़ाइन एक्सट्रुडर की डिस्ट्रिब्यूटिड मिक्सिंग क्षमता को बढ़ाता है, जिससे पॉलिमर मैट्रिक्स में एडिटिव्स और फिलर्स का ठीक से फैलना सुगम हो जाता है।

अंतरालित एक्सट्रुडर्स को आमतौर पर ऐसी कंपाउंडिंग एप्लिकेशन्स में उपयोग किया जाता है जहाँ कण आकार वितरण और मिश्रण एकसमानता का सटीक नियंत्रण आवश्यक है। वे उत्कृष्ट स्केलिंग क्षमता और लचीलापन प्रदान करते हैं, जिससे निर्माताओं को अपने उत्पाद की विशेष आवश्यकताओं के अनुसार एक्सट्रुज़न प्रक्रिया को सबसे अच्छे तरीके से समायोजित करने की सुविधा मिलती है।

नॉन-इंगेजिंग को-रोटिंग ट्विन-स्क्रू एक्सट्रुडर्स
दूसरी ओर, एक गिरजाघर के बिना मिलने वाले सह-गति दो-स्क्रू एक्सट्रुडर के स्क्रू एक-दूसरे के साथ जुड़ते या चलते समय इंगित नहीं होते। बजाये इसके, वे एक-दूसरे के करीब चलते हैं लेकिन इंगित नहीं होते, जिससे अलग प्रकार की सामग्री प्रसंस्करण की अनुमति होती है, अक्सर कुपिए सामग्री या छेद-संवेदनशील अनुप्रयोगों के लिए, जैसे कि ऊष्मा-संवेदनशील बहुपद, जैव सामग्री और भोजन उत्पादों का प्रसंस्करण। गिरजाघर के बिना एक्सट्रुडर कोमल प्रसंस्करण परिस्थितियां प्रदान करते हैं जबकि फिर भी कुशल मिश्रण और संघटन क्षमता प्रदान करते हैं।

विपरीत गति वाले दो-स्क्रू एक्सट्रुडर
सह-गति वाले एक्सट्रुडरों की तुलना में, विपरीत गति वाले ट्विन-स्क्रू एक्सट्रुडर में स्क्रू विपरीत दिशा में घूमती हैं। यह व्यवस्था पदार्थ पर महत्वपूर्ण अच्छानी और चाकू-जैसा प्रभाव उत्पन्न करती है, जिससे बढ़िया मिश्रण और फ़िलिंग होती है। विपरीत गति वाले एक्सट्रुडर ऐसे अनुप्रयोगों में उत्कृष्ट होते हैं जिनमें तीव्र चाकू-जैसा प्रभाव की आवश्यकता होती है, जैसे डिसोल्वेंटाइज़ेशन, रिएक्टिव एक्सट्रुज़न और अधिक फिल्ड मटेरियल का मिश्रण। वे रहने के समय और चाकू-जैसा प्रभाव की सटीक नियंत्रण प्रदान करते हैं, जिससे वे कठिन प्रसंस्करण स्थितियों के लिए उपयुक्त होते हैं।

विपरीत गति वाले ट्विन-स्क्रू एक्सट्रुडर को सक्रिय करना
एक लगातार पीछे हटने वाले दो-स्क्रू एक्सट्रुडर में, दो स्क्रू सममित रूप से स्थित होती हैं लेकिन विपरीत दिशाओं में घूमती हैं। यह कॉन्फ़िगरेशन '∞' आकार में सामग्री के आगे बढ़ने से बचाता है, क्योंकि एक स्क्रू का हेलिकल पथ दूसरी स्क्रू द्वारा रोका जाता है। इसके बजाय, ठोस पदार्थों के ट्रांसफर के दौरान, सामग्री को एक लगभग बंद 'C' आकार के खोखले अंतराल में आगे बढ़ाया जाता है। हालांकि, सामग्री को पार करने के लिए एक स्क्रू के बाहरी व्यास और दूसरी स्क्रू के मूल व्यास के बीच एक अंतराल बनाए रखा जाता है।

जब सामग्री दोनों स्क्रू के बीच त्रिज्या अंतराल से गुजरती है, तो इसे तीव्र छिद्रण, मिश्रण और संपीड़न का सामना करना पड़ता है, जिसके परिणामस्वरूप प्रभावी रूप से प्लास्टिकीकरण होता है। इसके अलावा, स्क्रू पिच को धीरे-धीरे कम करके संपीड़न अनुपात प्राप्त किया जा सकता है, जिससे यह व्यापक उत्पादों की संसाधन के लिए उपयुक्त हो जाता है।

नॉन-इंगेजिंग काउंटर-रोटेटिंग ट्विन-स्क्रू एक्सट्रुडर
जाली एक्सट्रुडर की तुलना में कम उपयोग किए जाने वाले, गैर-जाली विपरीत घूर्णन युग्मी दोहरी-स्क्रू एक्सट्रुडर एकल-स्क्रू एक्सट्रुडर से अलग तरीके से काम करता है, लेकिन इसमें समानता यह है कि यह भंडारण के लिए घर्षण और चिपचिपा प्रतिरोध पर निर्भर करता है। सिर की ओर के अलावा, दोनों स्क्रूओं के बीच बड़े त्रिज्या के फ्यूट के कारण सामग्री में विभिन्न प्रवाह प्रतिरूप हो सकते हैं, जो महत्वपूर्ण प्रस्थान का कारण बन सकते हैं।

इसके अलावा, स्क्रू फ्लाइट्स की सापेक्ष स्थितियाँ एक स्क्रू के धकेलने वाले पक्ष पर सामग्री के दबाव को दूसरे स्क्रू के प्रतिरोध पक्ष से अधिक बना सकती हैं, जिसके परिणामस्वरूप उच्च दबाव वाले धकेलने वाले पक्ष से दूसरे स्क्रू के प्रतिरोध पक्ष पर सामग्री का प्रवाह हो सकता है। बिंदु A पर सामग्री के प्रवाह को रोकने के कारण, यह प्रवाह और विभिन्न अन्य प्रवाह प्रतिरूपों को उत्पन्न करता है, जिससे इसे मिश्रण, वेंटिंग और डिवलकनाइजेशन अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाता है।

निष्कर्ष
प्रत्येक प्रकार का ट्विन-स्क्रू एक्सट्रुडर विशिष्ट लाभों और क्षमताओं की पेशकश करता है जो विभिन्न उद्योगों की बदलती प्रोसेसिंग जरूरतों को पूरा करने में मदद करती है। इन एक्सट्रुडर प्रकारों के बीच अंतर को समझना एक विशेष अनुप्रयोग के लिए सबसे उपयुक्त उपकरण चुनने के लिए महत्वपूर्ण है।

चाहे यह आदर्श मिश्रण कفاءत प्राप्त करना हो, उत्पाद की संपूर्णता बनाए रखना हो, या प्रोसेसिंग लचीलापन में सुधार करना हो, सही ट्विन-स्क्रू एक्सट्रुडर का चयन उत्पाद गुणवत्ता, उत्पादकता और समग्र निर्माण सफलता पर महत्वपूर्ण प्रभाव डाल सकता है।