Kéthajós extruder típusai

A kétvörös extruder fontos eszköz különböző iparágakban, például a terépjel, élelmiszer és gyógyszeriparban használt anyagok keverésére, összetételezésére és extrudálására. A kétvörös extruder versengőképessége teszi annyira alapvetővé egy eszközt a modern gyártásban. Azonban nem minden extruder ugyanolyan; különböző típusokkal rendelkeznek, mindegyik sajátos igényekre van alkalmazva.

Ebben a cikkben megismerhetjük a különböző típusú kétvíteli extruderokat és az egyedi képességeiket.

Osztályozva vítelrendszer szerint
A vítelrendszer szerinti osztályozás alapján a kétvíteli extruderokat párhuzamos kétvíteli extruderokká és konus alakú kétvíteli extruderokká sorolhatjuk. A párhuzamos kétvíteli extruder esetén a vítek egymással párhuzamosan futódnak hosszukon keresztül. A konus alakú kétvíteli extruderoknál a vítek csúcsosodnak, és a számítvány átmérője fokozatosan csökken a anyagfelvevéstől a meghajtóvégig.

A párhuzamos kettős csavaros extruder
A párhuzamos kétvíteli extruderok vítek ugyanolyan átmérőjűek hosszukon keresztül. Gyakran használnak őket polioléfinek (mint például a PE és PP), nilón, PC, poliéster és más anyagok feldolgozására.

Előnyök
Az L/D arány alkalmazkodhatósága továbbra is előny a párhuzamos kettős szitrumos extruder esetében. Beállíthatók az L/D arány növeléséhez vagy csökkentéséhez a formázási feltételek változásainak megfelelően, hogy megfeleljenek a plasztikai feldolgozási technológia követelményeinek. Ez a rugalmasság bővíti a párhuzamos kettős szitrumos extruder alkalmazási területét, amelyet nehéz elérni a kúp alakú kettős szitrumos extruderekkel.

Hátrányok:
A két szitrum közötti kisebb középponti távolság és a rendelkezésre álló korlátozott tér miatt a két kimeneti tengelyt és a hozzájuk tartozó hajtógearmeket támogató radiális és nyomásbáró tömörítékek jelentős kihívásokkal néznek szembe egy párhuzamos kettős szitrumos extruder hajtógearmban.

A tervezők erőfeszítéseinek ellenére még mindig nehéz megoldani a valódi problémákat a korlátozott teherbirás, kis modulus és átmérőű fogaskerékkel, valamint a két csavar hátsó részének csökkentett átmérőjével, ami nyilvánvalóan hiányos torsziós kapacitást eredményez. A korlátozott kimeneti nyomaték és jelentősen csökkentett teherbirás egy kiemelt hátrány a párhuzamos kétcsavaros extruder esetében.

Kúp alakú kétcsavaros extruder
A kúp alakú kétcsavaros extrudereknél a csavar eleje nagyobb átmérőjű, míg a málnaoldalon egy kisebb átmérő van. Ezek az extruderek főként a PVC feldolgozására használhatók, és az egyedi terve optimalizált anyagi igényekre vonatkozóan.

Előnyök
A két kúp alakú csavar vízszintesen van elhelyezve, amikor a tengelyeiket szöggel tesszük a hordón belül. Ahogy a tengelyek távolsága lassan nő a szűkebb végétől a szélesebb végéig, a hajtógearbox nagyobb középponti távolságot tud igazodni a két kimeneti tengely között. Ez a rendezés elég helyet biztosít a fogaskerék, fogaskeréktengely, sugaras és nyomásbáró bárók telepítéséhez, így növeli a továbbítási hatékonyságot.

Ez a rugalmas tervezet lehetővé teszi a nagyobb sugaras és nyomásbáró bárók telepítését tengelyekkel, amelyek mérete alkalmas a magas forgatónyomás átvitelére. Ennek eredményeképpen a kúp alakú kétszerű csavaros extruder jelentős tulajdonságokkal rendelkezik, beleértve a magas működési forgatónyomást és terhelésviselést, amelyek megkülönböztetik őket a párhuzamos kétszerű csavaros extruderek közül.

Hátrányok
A kúp alakú párhuzamos kettős csavarextruder hátránya a korlátozott alkalmazhatóság, mivel a csavarak hosszukon keresztül változó átmérőkkel rendelkeznek, ami egyenletes anyagfeldolgozás elérése során nehézségeket okozhat. Emellett a tervezési bonyolultság és a potenciálisan magasabb építési költségek is fontolandó tényezők.

A két típus hasonlóságai
Mindkettőnek van mechanizmusa a szünetmentes plastikusanyag halmozására, jó keverési és plastikus képességekre, valamint vízkiszívási képességekre. Anyagokhoz való alkalmazkodása és plastik termékformázási folyamatok tekintetében alapvetően azonosak.

A két típus különbségei
● Átmérő: A párhuzamos kettős csavar ugyanolyan átmérőjű, míg a kúp alakú kettős csavar kis- és nagyvégén különböző átmérőjű.
● Tengely távolsága: A párhuzamos kettős csavar tengelye közötti távolság konstans, míg a kúp alakú kettős csavar tengelyei egy szöget zárnak be, amiért a tengely mentén változó központi távolságok jelennek meg.
● Hossz/átmérő (L/D) arány: Az együttes húsnégyzetes csavar L/D aránya az effektív csavarhossz és a külső átmérő arányának felel meg, míg a kúp alakú húsnégyzetes csavar L/D aránya az effektív csavarhossz és a nagyobb és kisebb végpontok átmérőjének átlaga közötti arányt jelöli.

Látható, hogy a legnagyobb különbség az együttes és a kúp alakú húsnégyzetes extruder között a csavar-szilárdtest geometriájában rejlik, ami számos szerkezeti és teljesítményi különbségre vezet. Bár ezek a két típusú extruderek saját jellemzőikkel rendelkeznek, mindkettőnek vannak saját előnyei.

Osztályozás a kétcsavartól függően
A kétcsavaros extrudereket forgási irányuk szerint osztják két csoportba: egyirányú és ellentétes irányú forgók.

Egyirányú kétcsavaros extruder
A környezetben forduló twin-screw extruder két szórésztávot használ, amelyek ugyanabban a irányban fordulnak. Ezek a gépek hatékonyak anyagok keverésére és összetevőire vonatkozóan. A széles viszkosítási és összetevői tartomány kezelésének képességével a környezetben forduló extruder alkalmas polimerkeverékek, masterbatch-ek és reakció-extrúziós alkalmazások feldolgozására. Kiváló önmagukat tisztító és szállító jellemzőik biztosítják, hogy az additívak egyenletesen eloszlanak és elosztódnak az anyag között.

A környezetben forduló twin-screw extruder előnyei:
● Javított keverés: Az egymásba kapcsolódó szórésztávok és testreszabható szórésztávelemek lehetővé teszik a keverés intenzitásának és minőségének pontos vezérlését túlmutatva egy szárnyú extruder fölött.
● Feldolgozási rugalmasság: A mérlegek által végzett hozzáadás lehetővé teszi a teljes áramlási vezérlését, amely több feldolgozási funkciót enged meg egyetlen gépen.
● Ellenőrizhető feldolgozási paraméterek: Szűk tartózkodási idő-eloszlás és pontos hőmérséklet-vezérlés javít a nyomás-idő-hőmérséklet profilokon a termék minőségének konzisztenciáján.
● Hatékony termelés: A térfogati szállítás lehetővé teszi szerte különböző anyagok feldolgozását minimális leállással.
● Költséghatékonyság: Nagy rugalmasság és termelékenység széles körű végtermékek esetén konzisztens minőséggel, míg a rúd auszere hatásait a rúd sebesség beállításával lehet kompenzálni.

A rúdok forgásának kölcsönhatásos viselkedésének alapján, a párhuzamos forgó két rúdós extruder tovább osztályozható engedő párhuzamos forgó két rúdós extruderré és nem engedő párhuzamos forgó két rúdós extruderré.

Engedő párhuzamos forgó két rúdós extruder
Az aktív együttforgó twinszárú extruder esetében a szárak egymással zárolódnak vagy összekapcsolódnak a forgás során, ami növeli az anyagfeldolgozás és a továbbítás hatékonyságát. Ez a tervezet javít az extruder diszperziós keverési képességén, amely lehetővé teszi a műanyagmátrixban található additívak és töltőanyagok teljes kiszórását.

A köztes extruderek általában akkor használnak összetevőkészítési alkalmazásokban, ahol elengedhetetlen a részecskeméret-eloszlás és a keverés egyenletessége pontos ellenőrzése. Jó skálázhatóságot és rugalmasságot kínálnak, amely lehetővé teszi a gyártóknak az extrúziós folyamat testreszabását a termék konkrét követelményeinek megfelelően.

Nem kapcsolódó együttforgó twinszárú extruderek
Másrészről, a nem féklesztő egyirányú kétcsavaros extruder csavara nem fogva kerülnek egymásba a forgásuk során. Inkább közeli távolságban fordulnak egymás mellett anélkül, hogy összekapcsolódnának, amely lehetővé teszi egy másfajta anyagfeldolgozást, gyakran törékeny anyagokra vagy nyomásérzékeny alkalmazásokra, például a hőérzékeny polimerek, biológiai anyagok és élelmiszertermékek feldolgozására. A nem összekapcsolódó extruderek enyhébb feldolgozási feltételeket nyújtanak, miközben továbbra is hatékony keverési és vegyes előnyei vannak.

Ellentétes irányú kétcsavaros extruderek
Ellentétben a középpontos forgó extrúderekkel, az ellentestes irányban forgó kettős csavaros extrúderek olyan csavarkal rendelkeznek, amelyek ellenkező irányba fordulnak. Ez a konfiguráció jelentős gyomás és nyírás hatást hoz létre a anyagon, ami vezet a teljes keveréshez és szórásra. Az ellentestes irányban forgó extrúderek kiemelkednek azokban az alkalmazásokban, amelyek nagy nyírási igényekkel járnak, például a diszolvensmentesítésnél, a reaktív extrúzióban és a magas töltésekkel bíró anyagok keverésénél. Pontos kontrollot biztosítanak a tartózkodási időre és a nyírási sebességre, ami miatt alkalmasak exigeens feldolgozási feltételekhez.

Fordított kettős csavaros extrúderek használata
Egy aktív visszaforduló kétcsúcsos extruderben a két csúcs szimmetrikusan van elhelyezve, de ellenkező irányba fordulnak. Ez a konfiguráció megakadályozza, hogy a anyag '∞' alakban mozgjon, mivel egyik csúcs hélje által meghatározott útát a másik csúcs zárolja. Ellenben, a szilárd anyagok továbbításakor a anyag majdnem zárva tartott 'C' alakú helyiségben halad előrefelé. Azonban egy rést tartanak fenn az egyik csúcs külső átmérője és a másik csúcs gyökére átmérője között, hogy a anyag áthaladjon.

Amikor a anyag áthalad a két csúcs közötti rádiális résszel, intenzív nyírásra, keverésre és tömörítésre van kitéve, ami hatékony plastifikációt eredményez. Emellett a tömörítési arány gradadiens csökkentésével érhető el a csúcsok pitch-ének csökkentése, ami széles körű termékek feldolgozására alkalmas.

Nem aktív ellenirányú kétcsúcsos extruder
Kevesebb használatú, mint az összekapcsoló extruder, a nem összekapcsoló ellentétesen forgó kétvárós extruder másképp működik, mint a egyvárós extruder, de hasonlóságok vannak abban, hogy a anyagot szorítás és viszkoz ellenállás segítségével közleli. A fej felé történő mozgás mellett a anyag különböző áramlási mintákat is bemutathat, mivel a két váró közötti nagy sugári tér elvezethet jelentős folyáson keresztüli csökkenést.

Emellett a váró-szárak relatív helyzete miatt egyik váró nyomásoldalán lévő anyagnyomás magasabb lehet, mint a másik váró ellenállási oldalának ellenállása, ami anyagátvitelt eredményez a magasabb nyomású nyomásoldaltól az ellenállási oldalra a másik várónál. Az elforgás akadályozza az anyagátvitelt az A pontnál, ami áramlást és egy sor másik áramlási mintát eredményez, amelyek miatt alkalmas keverésre, ventilláciora és devulkanizálásra.

Következtetés
Mindenféle kétcsavaros extruder egyedi előnnyeivel és képességeivel rendelkezik, amelyek alkalmasak a sokképpen változó feldolgozási igényekre számos iparágban. Fontos megérteni ezek közötti különbségeket, hogy a legmegfelelőbb berendezést válasszuk egy adott alkalmazásra.

Akár optimális keverési hatékonyság elérése érdekében, termék integritás fenntartása vagy feldolgozási rugalmasság javítása, a megfelelő kétcsavaros extruder kiválasztása jelentős hatással lehet a termék minőségére, a termelési produktivitásra és az általános gyártási sikeresedésre.