Vrste dvopužnih ekstrudera

Dvostruki pužni ekstruder važan je dio opreme koji se koristi u raznim industrijama za miješanje, spajanje i ekstrudiranje materijala kao što su plastika, hrana i farmaceutski proizvodi. Svestranost dvopužnog ekstrudera čini ga bitnim dijelom opreme u modernoj proizvodnji. Međutim, nisu svi ekstruderi jednaki; dolaze u različitim vrstama, od kojih svaka odgovara specifičnim potrebama.

U ovom ćemo članku istražiti različite vrste dvopužnih ekstrudera i njihove jedinstvene mogućnosti.

Kategorizirano prema konfiguraciji vijaka 
Na temelju konfiguracije puža, dvopužni ekstruderi mogu se kategorizirati u paralelne dvopužne ekstrudere i konusne dvopužne ekstrudere. U paralelnom dvopužnom ekstruderu, pužovi su međusobno paralelni cijelom svojom duljinom. U konusnim dvopužnim ekstruderima, pužovi su suženi, a promjer se postupno smanjuje od dovodnog kraja do kraja matrice.

Paralelni dvopužni ekstruder
Paralelni dvopužni ekstruderi imaju puževe istog promjera cijelom svojom duljinom. Obično se koriste za obradu poliolefina (kao što su PE i PP), najlona, ​​PC-a, poliestera i drugih materijala.

Prednosti
Prilagodljivost omjera L/D ostaje prednost paralelnih dvopužnih ekstrudera. Mogu se prilagoditi za povećanje ili smanjenje L/D omjera kao odgovor na promjene u uvjetima kalupljenja kako bi se zadovoljili zahtjevi tehnologije obrade plastike. Ova fleksibilnost proširuje raspon primjene za paralelne dvopužne ekstrudere, nešto što je teško postići s konusnim dvopužnim ekstruderima.

Nedostaci:
Zbog male središnje udaljenosti između dva vijka i ograničenog dostupnog prostora, radijalni i potisni ležajevi koji podupiru dvije izlazne osovine i pridružene pogonske zupčanike suočavaju se sa značajnim izazovima u pogonskom mjenjaču paralelnog dvopužnog ekstrudera.

Unatoč naporima dizajnera, još uvijek je teško riješiti stvarne probleme ograničene nosivosti, malog modula i promjera zupčanika kao i smanjenog promjera zadnjeg kraja dvaju vijaka, što rezultira očitim nedostatkom torzijskog kapacitet. Ograničeni izlazni zakretni moment i znatno smanjena nosivost istaknuti su nedostatak paralelnih dvopužnih ekstrudera.

Konusni dvopužni ekstruder
Konusni dvopužni ekstruderi imaju veći promjer na dovodnom kraju puža i manji promjer na kraju matrice. Ovi ekstruderi se uglavnom koriste za obradu PVC-a i njihov jedinstveni dizajn optimiziran je za specifične zahtjeve materijala.

Prednosti
Dva stožasta vijka postavljena su vodoravno sa svojim osima pod kutom kada su umetnuta u cijev. Kako se razmak između osovina postupno povećava od užeg prema širem kraju, pogonski prijenosnik može podnijeti veći središnji razmak između dvije izlazne osovine. Ovaj raspored pruža dovoljno prostora za montažu zupčanika, osovina zupčanika, radijalnih i potisnih ležajeva, čime se povećava učinkovitost prijenosa.

Ovaj fleksibilni dizajn omogućuje ugradnju većih radijalnih i potisnih ležajeva s osovinama dimenzioniranih da izdrže prijenos velikog momenta. Kao rezultat toga, konusni dvopužni ekstruderi nude značajne karakteristike, uključujući veliki radni moment i nosivost opterećenja, koje ih razlikuju od paralelnih dvopužnih ekstrudera.

Nedostaci
Nedostatak konusnih dvopužnih ekstrudera je njihova ograničena prilagodljivost, budući da pužovi imaju različite promjere duž svoje duljine, što može otežati postizanje jednolike obrade materijala. Osim toga, njihova složenost dizajna i potencijalno viši troškovi izgradnje su čimbenici koje treba uzeti u obzir.

Sličnosti između dva tipa
Oba imaju mehanizme za prisilnu plastičnu propulziju, dobre sposobnosti miješanja i plastificiranja te sposobnosti odvodnje. Njihova prilagodljivost materijalima i procesima oblikovanja plastičnih proizvoda u biti je ista.

Razlike između dvije vrste
● Promjer: paralelni dvostruki vijci imaju isti promjer, dok stožasti dvostruki vijci imaju različite promjere na malom i velikom kraju.
● Središnja udaljenost: središnja udaljenost između paralelnih dvostrukih vijaka ostaje ista, dok os stožastih dvostrukih vijaka tvori kut, što rezultira različitim dimenzijama središnje udaljenosti duž osi.
● L/D omjer: L/D omjer (L/D) paralelnog dvostrukog vijka je omjer efektivne duljine vijka i njegovog vanjskog promjera, dok je L/D omjer konusnog dvostrukog vijka omjer efektivne duljine vijka prema prosjeku promjera njegovih velikih i malih krajeva.

Može se vidjeti da najveća razlika između paralelnog dvopužnog ekstrudera i konusnog dvopužnog ekstrudera leži u geometriji pužnog cilindra, što dovodi do raznih strukturnih razlika i razlika u izvedbi. Iako ove dvije vrste ekstrudera imaju svoje karakteristike, ali imaju svoje prednosti.

Klasifikacija prema smjeru vrtnje dvostrukog vijka
Dvopužni ekstruderi dijele se na ko-rotirajuće i suprotno-rotirajuće tipove prema smjeru vrtnje puža.

Ko-rotirajući dvopužni ekstruder
Ko-rotirajući dvopužni ekstruderi imaju dva puža koja se okreću u istom smjeru. Ovi su strojevi učinkoviti u miješanju i formuliranju materijala. Uz mogućnost rukovanja širokim rasponom viskoznosti i formulacija, ko-rotirajući ekstruderi idealni su za obradu polimernih mješavina, masterbatcheva i reakcijske ekstruzije. Imaju izvrsne karakteristike samoribanja i prijenosa kako bi se osiguralo da su aditivi ravnomjerno raspršeni i raspoređeni po materijalu.

Prednosti ko-rotirajućih dvopužnih ekstrudera:
● Unaprijeđeno miješanje: međusobno zahvaćeni vijci i prilagodljivi pužni elementi omogućuju preciznu kontrolu intenziteta miješanja i kvalitete izvan ekstrudera s jednim pužom.
● Fleksibilnost obrade: Mjerni dovod omogućuje neovisnu kontrolu protoka, omogućujući više funkcija obrade na jednom stroju.
● Kontrolirani parametri obrade: uska distribucija vremena zadržavanja i precizna kontrola temperature poboljšavaju profile smicanja-vrijeme-temperatura za dosljednu kvalitetu proizvoda.
● Učinkovita proizvodnja: Volumetrijski prijenos omogućuje obradu širokog raspona materijala uz minimalno vrijeme zastoja.
● UČINKOVITOST TROŠKOVA: Visoka fleksibilnost i produktivnost za širok raspon krajnjih proizvoda s dosljednom kvalitetom, dok se trošenje vijaka može nadoknaditi podešavanjem brzine vijaka.

Na temelju međusobnog ponašanja vijaka dok se okreću, ko-rotirajući dvopužni ekstruderi mogu se dalje klasificirati u ko-rotirajuće dvopužne ekstrudere i ne-zahvatne korotirajuće dvopužne ekstrudere.

Uključeni ko-rotirajući dvopužni ekstruder
U uključenom ko-rotirajućem ekstruderu s dvostrukim pužom, vijci se zaključavaju ili zahvaćaju jedan s drugim dok se okreću, čime se povećava učinkovitost obrade materijala i prijenosa. Ovaj dizajn poboljšava raspodijeljenu sposobnost miješanja ekstrudera, što olakšava temeljitu disperziju aditiva i punila u polimernoj matrici.

Isprekidani ekstruderi obično se koriste u primjenama miješanja gdje je precizna kontrola raspodjele veličine čestica i ujednačenosti mješavine kritična. Oni nude izvrsnu skalabilnost i fleksibilnost, omogućujući proizvođačima da prilagode proces ekstruzije specifičnim zahtjevima proizvoda.

Ko-rotirajući dvopužni ekstruderi bez uključivanja
S druge strane, vijci ko-rotirajućeg dvopužnog ekstrudera bez zaprege ne spajaju se niti zahvaćaju dok se okreću. Umjesto toga, rotiraju se u neposrednoj blizini jedno drugome bez zahvatanja, omogućujući različitu vrstu obrade materijala, često za lomljive materijale ili primjene osjetljive na smicanje kao što je obrada polimera osjetljivih na toplinu, biomaterijala i prehrambenih proizvoda. Neaktivni ekstruderi pružaju blage uvjete obrade dok još uvijek nude učinkovite mogućnosti miješanja i kompaundiranja.

Suprotno rotirajući dvopužni ekstruderi
Za razliku od ko-rotirajućih ekstrudera, suprotno-rotirajući dvopužni ekstruderi imaju puževe koji se okreću u suprotnom smjeru. Ova konfiguracija stvara značajan učinak gnječenja i smicanja materijala, što rezultira temeljitim miješanjem i disperzijom. Suprotno rotirajući ekstruderi ističu se u primjenama koje zahtijevaju intenzivno smicanje, kao što je desolventizacija, reaktivna ekstruzija i miješanje materijala s velikim punilom. Omogućuju preciznu kontrolu vremena zadržavanja i brzine smicanja, što ih čini prikladnima za zahtjevne uvjete obrade.

Uključivanje reverzibilnih dvopužnih ekstrudera
U uključenom reverzibilnom dvopužnom ekstruderu, dva puža su postavljena simetrično, ali se okreću u suprotnim smjerovima. Ova konfiguracija sprječava kretanje materijala u obliku "∞", budući da je spiralna putanja jednog vijka blokirana drugim. Umjesto toga, tijekom prijenosa krutih tvari, materijal se prenosi naprijed u gotovo zatvorenoj šupljini u obliku slova "C". Međutim, održava se razmak između vanjskog promjera jednog vijka i korijenskog promjera drugog vijka kako bi se omogućio prolaz materijala.

Dok materijal prolazi kroz radijalni raspor između dva vijka, podvrgava se intenzivnom smicanju, miješanju i zbijanju, što rezultira učinkovitom plastifikacijom. Osim toga, omjer kompresije može se postići postupnim smanjenjem koraka vijka, što ga čini prikladnim za obradu širokog spektra proizvoda.

Neaktivni dvopužni ekstruder koji se vrti suprotno
Rjeđe korišten od mrežastog ekstrudera, proturotirajući dvopužni ekstruder bez mreže radi drugačije od jednopužnog ekstrudera, ali ima sličnosti u tome što se oslanja na trenje i otpornost na viskoznost za prijenos materijala. Osim kretanja prema glavi, materijal može pokazivati ​​različite uzorke protoka zbog velikog radijalnog razmaka između dva vijka, što može dovesti do značajnog curenja.

Osim toga, relativni položaji letvica vijaka mogu uzrokovati da tlak materijala na potisnoj strani jednog vijka bude veći od otporne strane drugog vijka, što rezultira protokom materijala od visokotlačne potisne strane na otpornu stranu drugi vijak. Rotacija sprječava protok materijala u točki A, što rezultira protokom i nizom drugih uzoraka protoka koji ga čine prikladnim za miješanje, odzračivanje i primjene devulkanizacije.

Zaključak
Svaka vrsta dvopužnog ekstrudera nudi jedinstvene prednosti i mogućnosti za zadovoljavanje različitih potreba obrade u širokom rasponu industrija. Razumijevanje razlika između ovih tipova ekstrudera ključno je za odabir najprikladnije opreme za određenu primjenu.

Bilo da se radi o postizanju optimalne učinkovitosti miješanja, održavanju cjelovitosti proizvoda ili poboljšanju fleksibilnosti obrade, pravi izbor dvopužnog ekstrudera može imati značajan utjecaj na kvalitetu proizvoda, produktivnost i ukupni uspjeh proizvodnje.