Vrste dvostrukih škrinjastih ekstrudera

Dvostruki škrinjski ekstruder je važan dio opreme koji se koristi u različitim industrijama za miješanje, spojevajuće i ekstrudiranje materijala poput plastike, hrane i lijekova. Versatilnost dvostrukog škrinjskog ekstrudera čini ga neophodnim dijelom opreme u moderne proizvodnje. Međutim, nisu svi ekstruderi jednaki; dolaze u različitim vrstama, svaka prilagođena specifičnim potrebama.

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

Kategorizirano prema skrupskoj konfiguraciji
Na temelju skrupskoj konfiguracije, dvoskrupni ekstruderi se mogu kategorizirati u paralelne dvoskrupne ekstrudere i konične dvoskrupne ekstrudere. U paralelnom dvoskrupnom ekstruderu, skrupovi su cijelog svojeg duljine paralelni drugima. U koničnim dvoskrupnim ekstruderima, skrupovi su uskirovanjivi i promjer se postepeno smanjuje od ulaznog do izlaznog kraja.

Paralelni dvoskružni ekstruder
Paralelni dvoskrupni ekstruderi imaju skrupe s istim promjerom tijekom cijele duljine. Često se koriste za obradu poliolefina (poput PE i PP), nilon, PC, poliestera i drugih materijala.

Prednosti
Prilagodljivost omjera L/D ostaje predvaram paralelnih dvopropelastiških ekstrudera. Oni se mogu prilagoditi da povećaju ili smanje L/D omjer u odgovor na promjene u uvjetima formiranja kako bi zadovoljili zahtjeve tehnologije obrade plastike. Ova fleksibilnost širi raspon primjena paralelnih dvopropelastiških ekstrudera, što je teško postići s koničnim dvopropelastiškim ekstruderima.

Nedostaci:
Zbog male udaljenosti između dvaju propelasta i ograničenog raspoloživog prostora, radijalni i trakcijski otpornici koji podržavaju dva izlazna vala i pripadajuće pogonske zube suočeni su s značajnim izazovima u prijenosnoj kutiji paralelnog dvopropelastiškog ekstrudera.

Nepažljivo na trude dizajnera, još uvijek je teško riješiti stvarne probleme ograničene nosivosti, male modulacije i promjera zupčanika te smanjenog promjera zadnjeg dijela dvaju šupa, što rezultira očitim nedostatkom vratnog kapaciteta. Ograničen izlazni moment i znatno smanjena nosivost su istaknute mane paralelnih dvošupnih ekstrudera.

Konični dvošupni ekstruder
Konični dvošupni ekstruderi imaju veći promjer na početku šupa za hrana i manji promjer na strani umira. Ti ekstruderi se uglavnom koriste za obradu PVC-a, a njihov jedinstveni dizajn je optimiziran za specifične materijalne zahtjeve.

Prednosti
Dva konična šruba raspoređena su vodoravno s njihovim osima pod kutem kada se umetnu u čev. Kako je rastojanje između osovine postepeno povećano od usižnijeg prema širemom kraju, prijenosna kutija može pružiti veće rastojanje između dvije izlazne osovine. Ovo raspoređivanje pruža dovoljno prostora za montiranje zupčanika, zupčanih osovina, radijalnih i tangencijalnih osovnica, čime se povećava učinkovitost prijenosa.

Ovaj fleksibilni dizajn omogućuje instalaciju većih radijalnih i tangencijalnih osovnica s osovinama dimenzioniranim da bi otporile prijenosu velikog momenta. Zbog toga, konični dvošrubni ekstruzori nude značajne značajke, uključujući visok radni moment i nosivost opterećenja, što ih razlikuje od paralelnih dvošrubnih ekstruzora.

Nedostaci
Nedostatak stožastih dvostrukiških ekstrudera je njihova ograničena prilagodljivost, jer šupovi imaju različitu promjeru duž svoje duljine, što može činiti teškim postizanje jednolikog obrade materijala. Pored toga, njihova konstrukcijska složenost i potencijalno viši troškovi izgradnje su čimbenici koji treba uzeti u obzir.

Sličnosti između dvaju vrsta
Oba imaju mehanizme za prisilnu propulzu plastike, dobre sposobnosti miješanja i plastifikacije, te sposobnosti odvodeći vodu. Njihova prilagodljivost materijalima i procesima formiranja plastinih proizvoda je u suštini ista.

Razlike između dvaju vrsta
● Promjer: Paralelni dvostruki šupovi imaju isti promjer, dok stožasti dvostruki šupovi imaju različite promjere na malom i velikom kraju.
● Razmak između središta: Razmak između središta paralelnih dvostruki šupova ostaje isti, dok osa stožastih dvostruki šupova čini kut, što rezultira različitim dimenzijama razmaka između središta duž ose.
● L/D omjer: L/D omjer paralelnog dvostruke škrube je omjer učinkovite duljine škrube s njezinim vanjskim prečnikom, dok je L/D omjer konične dvostruke škrube omjer učinkovite duljine škrube i prosjeka prečnika njezinih velikog i malog kraja.

Može se primijetiti da je najveća razlika između paralelne dvostruke škrube i konične dvostruke škrube u geometriji škrubnog cijevnog kanala, što dovodi do različitih strukturnih i performansnih razlika. Iako ovi dvije vrste ekstrudera imaju svoje karakteristike, imaju i svoje prednosti.

Klasifikacija prema smjeru rotacije dvostruke škrube
Dvostruki škrubni ekstruderi kategorizirani su u zajedno rotirajuće i suprotno rotirajuće vrste prema smjeru rotacije škrube.

Zajedno rotirajući dvostruki škrubni ekstruder
Sukobni dvojni škrpni ekstruzori imaju dva škrpa koji se okreću u istom smjeru. Ove mašine su učinkovite u miksanju i formuliranju materijala. S mogućnošću obrade šire raspona viskoznosti i formulacija, sukobni ekstruzori su idealni za obradu polimernih mješavina, masterbatcheva i reakcijske ekstruzijske primjene. Posjeduju odlične karakteristike samopropitivanja i prijevoza kako bi se osiguralo da su dodaci jednoliko raspršeni i distribuirani kroz materijal.

Prednosti sukobnih dvojnih škrpnih ekstruzora:
● Pojačano miksanje: Međusobno prepleteni škrpovi i prilagodljivi elementi škrpa omogućuju preciznu kontrolu intenziteta i kvalitete miksanja izvan mogućnosti jednoškrpnih ekstruzora.
● Obrada fleksibilnosti: Dosićanje sastojaka omogućuje neovisnu kontrolu kroznje, što omogućuje više funkcija obrade na jednoj mašini.
● Kontrolirani obradni parametri: Uzka distribucija vremena boravka i precizna kontrola temperature poboljšava profile sile tijeka-vrijeme-temperatura za konzistentnu kvalitetu proizvoda.
● Efikasna proizvodnja: Volumetrijsko prenosno omogućuje obradu širokog raspona materijala s minimalnim vremenom neaktivnosti.
● EKONOMIJA KOSTOVA: Visoka fleksibilnost i produktivnost za širok raspon krajnjih proizvoda s konzistentnom kvalitetom, dok se iznosenje šruba može kompensirati prilagodbom brzine šruba.

Na temelju međusobnog ponašanja šruba tijekom rotacije, kod sukladno rotirajućih dvošrubnih ekstrudera mogu se dalje klasificirati kao sukladno rotirajući dvošrubni ekstruderi s dodirom i sukladno rotirajući dvošrubni ekstruderi bez dodira.

Sukladno rotirajući dvošrubni ekstruder s dodirom
U zarotnom dvojnim škrinjem ekstruderu s angažiranim vijčima, vijke se zaključavaju ili spojuju međusobno tijekom rotacije, čime se povećava učinkovitost obrade i transporta materijala. Ovaj dizajn poboljšava sposobnost ekstrudera za distributivno mješanje, što olakšava potpunu disperziju dodataka i punjenja u polimernoj matrici.

Intermitentni ekstruderi obično se koriste u aplikacijama za komponiranje gdje je kritična precizna kontrola distribucije veličine čestica i jednolikosti miksa. Ponude odličnu skalabilnost i fleksibilnost, što omogućuje proizvođačima prilagodbu procesa ekstruzije specifičnim zahtjevima proizvoda.

Neangažirajući dvojni-škrinski ekstruder s zajedničkom rotacijom
S druge strane, vijčići nezasebnog dvostrukaškog ekstrudera s jednokratnim rotacijama ne prepliću se niti ne ulaze u kontakt tijekom rotacije. Umjesto toga, one se okreću u blizini jedan do drugoga bez dodira, što omogućuje različitu vrstu obrade materijala, često za osetljive materijale ili primjene osjetljive na presjek, kao što je obrada polimeričkih materijala osjetljivih na topline, biomaterijala i hrane. Neulazni ekstruderi pružaju lagane uvjete obrade, a ipak nude učinkovite mogućnosti miksaža i kompoundinga.

Dvostrukiški ekstruder s protusmjerne rotacije
U suprotnosti s kofunkcionirajućim ekstruderima, ekstruderi s dvostrukim škrupom u suprotnom smjeru rotacije imaju škrupe koje se okreću u nasuprotstavljenom smjeru. Ta konfiguracija stvara značajan efekat mišanja i presijanja materijala, što rezultira temeljitim miksažem i disperzijom. Ekstruderi s škrupama u suprotnom smjeru izbježuju u primjenama koje zahtijevaju intenzivno presijanje, poput odsolvanja, reaktivnog ekstrudiranja i miksaža materijala s visokim postotkom punjenja. Omogućuju preciznu kontrolu boravka i brzine presijanja, čime su prikladni za zahtjevne procesne uvjete.

Pokretanje ekstrudera s dvostrukim škrupom u suprotnom smjeru
U angažiranom dvosmjernom vijčastom ekstruderu, dva škrinjka su simetrično raspoređena, ali se okreću u suprotnim smjerovima. Ova konfiguracija sprečava da se materijal pomiče u obliku „∞“, jer je helikoidalna staza jednog škrinjka blokirana drugim. Umjesto toga, tijekom prijenosa čvrstog materijala, on se prenosi unaprijed u skoro zatvorenu 'C' obliku prostoru. Međutim, održan je razmak između vanjskog promjera jednog škrinjka i korijenskog promjera drugog škrinjka kako bi se omogućilo prolazak materijala.

Dok se materijal prodira kroz radijalni razmak između dvaju škrinjaka, podvrgavan je intenzivnom šarenju, miješanju i pritisku, što rezultira učinkovitim plastifikacijom. Također, omjer kompresije može biti ostvaren postupnim smanjenjem koraka škrinjaka, što ga čini pogodnim za obradu širokog raspona proizvoda.

Ne-angažirajući dvosmjerni vijčasti ekstruder
Manje uobičajeno od mrežnog ekstrudera, ne-mrežni dvojni škrinjski ekstruder s protusmjerom radi drugačije od jednoškrinjskog ekstrudera, ali ima sličnosti jer ovisi o trenju i lepljivom otporu za prenos materijala. Osim pokreta prema glavi, materijal može izražavati različite strujne oblike zbog velikog radijalnog razmaka između dvaju škrinja, što može dovesti do značajnog promjera.

Također, relativne pozicije škrinjskih krilja mogu uzrokovati da je tlak materijala na napornoj strani jednog škrinja veći od otpornog dijela na drugom škrinju, što rezultira strujanjem materijala s visokotlakog napornog dijela na otporno stranu drugog škrinja. Rotacija sprečava strujanje materijala u točki A, što rezultira strujanjem i nizom drugih strujnih oblika koji ga čine prikladnim za mešanje, ventilaciju i devulkanizaciju.

Zaključak
Svaki tip dvoškrpne ekstrudera nudi jedinstvene prednosti i mogućnosti za ispunjavanje različitih obradnih potreba širokog spektra industrija. Razumijevanje razlika između ovih vrsta ekstrudera ključno je za odabir najprikladnije opreme za određenu primjenu.

Bilo da je cilj postići optimalnu učinkovitost miksa, održati integritet proizvoda ili poboljšati fleksibilnost obrade, pravi izbor dvoškrpnog ekstrudera može imati značajan utjecaj na kvalitetu proizvoda, produktivnost i ukupan uspjeh u proizvodnji.