Typy ekstruzorów dwusrubowych

Ekstrudera dwuosobowa jest ważnym urządzeniem stosowanym w różnych przemyłach do mieszania, kompoundowania i ekstrudowania materiałów takich jak plastiki, pokarmy i leki. Uniwersalność ekstrudery dwuosobowej czyni ją kluczowym elementem w współczesnej produkcji. Jednakże, nie wszystkie ekstrudery są takie same; dostępne są różne typy, każde dopasowane do określonych potrzeb.

W tym artykule omówimy różne typy ekstrudermów z dwiema śrubami i ich unikalne możliwości.

Podzielone według konfiguracji śrub
Na podstawie konfiguracji śrub, ekstrudery z dwiema śrubami można podzielić na ekstrudery z równoległymi śrubami dwuprzewodnikowymi i ekstrudery z śrubami stożkowymi. W ekstruderze z równoległymi śrubami dwuprzewodnikowymi śruby są równoległe do siebie przez całą swoją długość. W ekstruderach z śrubami stożkowymi śruby są zwężane, a ich średnica maleje stopniowo od końca dopływu do końcówki.

Równoległy dwuosobowy ekstruder
Ekstrudery z równoległymi śrubami dwuprzewodnikowymi mają śruby o tej samej średnicy przez całą ich długość. Są powszechnie używane do przetwarzania poliolefyn (takich jak PE i PP), nylonu, PC, poliestru i innych materiałów.

Zalety
Adaptability współczynnika L/D pozostaje zaletą równoległych ekstrudermów z dwiema śrubami. Mogą one być dostosowywane w celu zwiększenia lub zmniejszenia współczynnika L/D w odpowiedzi na zmiany warunków formowania, aby spełnić wymagania technologii przetwarzania plastików. Ta elastyczność rozszerza zakres zastosowań równoległych ekstruderów z dwiema śrubami, czego trudno osiągnąć w przypadku ekstruderów z dwiema śrubami stożkowymi.

Wady:
Ze względu na małą odległość między osiami dwóch śrub i ograniczoną ilość dostępnej przestrzeni, radialne i nośne wałki wspierające dwa wały wyjściowe oraz związane z nimi koła napędowe napotykają istotne wyzwania w skrzyni biegowej równoległego ekstrudera z dwiema śrubami.

Mimo wysiłków projektantów, nadal trudno jest rozwiązać rzeczywiste problemy związane z ograniczoną nośnością, małym modułem i średnicą bębnów oraz zmniejszoną średnicą końcówki ogorków dwóch śrub, co prowadzi do oczywistego braku zdolności skrętnej. Ograniczony moment obrotowy wyjściowy i znacznie zmniejszona zdolność nośna to wybitny wada ekstrudera dwuskrubowego równoległego.

Ekstruder dwuskrubowy stożkowy
Ekstrudery dwuskrubowe stożkowe mają większą średnicę na końcu dopływu śrub i mniejszą średnicę na końcu matrycy. Te ekstrudery są przede wszystkim używane do przetwarzania PVC, a ich unikalny projekt jest zoptymalizowany dla określonych wymagań materiałów.

Zalety
Dwa stożkowe śruby są umieszczone poziomo z osiami pod kątem przy wstawieniu do beczki. Gdy odległość między wałami stopniowo wzrasta od końców węższych do szerszych, przekładnia napędowa może pomieścić większą odległość między dwoma wałami wyjściowymi. Ten układ zapewnia dostateczną przestrzeń na zamontowanie bębnów, wałów zębatych, łożysk radialnych i łożysk siłowych, co zwiększa efektywność przekazywania mocy.

Ten elastyczny projekt umożliwia montaż większych łożysk radialnych i łożysk siłowych o wałach dimensionowanych tak, aby wytrzymać wysokie przekazywanie momentu obrotowego. W wyniku tego, ekstrudery dwuskrubowe stożkowe oferują istotne cechy, w tym wysoki moment obrotowy i zdolność nośna, które odznaczają je od ekstruderów dwuskrubowych równoległych.

Wady
Wadą stożkowych ekstrudermów z podwójną śrubą jest ich ograniczona adaptowalność, ponieważ śruby mają różnicę w średnicy wzdłuż swojej długości, co może utrudniać osiągnięcie jednolitego przetwarzania materiału. Ponadto, złożoność konstrukcyjna i potencjalnie wyższe koszty budowy są czynnikami do rozważenia.

Podobieństwa między obydwoma typami
Oba mają mechanizmy do wymuszonej propulsji plastiku, dobrą zdolność mieszania i plastycyzacji oraz zdolność odwodniania. Ich adaptowalność do materiałów i procesów formowania produktów plastmassowych jest zasadniczo taka sama.

Różnice między dwoma typami
● Średnica: Podwójne śruby równoległe mają taką samą średnicę, podczas gdy podwójne śruby stożkowe mają różne średnice na końcach małym i dużym.
● Odległość między osiami: Odległość między osiami podwójnych śrub równoległych pozostaje stała, podczas gdy oś podwójnych śrub stożkowych tworzy kąt, co prowadzi do różnych wymiarów odległości między osiami wzdłuż osi.
● Stosunek L/D: Stosunek L/D śrub równoległych (L/D) jest stosunkiem efektywnej długości śruby do jej zewnętrznej średnicy, podczas gdy stosunek L/D śrub stożkowych jest stosunkiem efektywnej długości śruby do średniej z średnic jej większego i mniejszego końca.

Można zauważyć, że największy差别 między ekstruderem z dwiema równoległymi śrubami a ekstruderem z dwiema śrubami stożkowymi polega na geometrii wałka śrubowego, co prowadzi do różnych różnic strukturalnych i wydajnościowych. Choć te dwa rodzaje ekstruderów mają swoje własne cechy, mają swoje zalety.

Klasyfikacja według kierunku obrotu dwuskrubów
Dwuskrubowe ekstrudery są klasyfikowane jako obracające się w tym samym kierunku i obracające się przeciwnie w zależności od kierunku obrotu śrub.

Ekstruder z dwiema śrubami obracającymi się w tym samym kierunku
Ekstrudery dwuskrzynkowe współobrotowe mają dwa śruby obracające się w tym samym kierunku. Te maszyny są wydajne w mieszaniu i formułowaniu materiałów. Dzięki możliwości obsługi szerokiego zakresu lepkości i formuł, ekstrudery współobrotowe są idealne do przetwarzania mieszanek polimerowych, masterbatchów oraz aplikacji ekstruzji reakcyjnej. Posiadają doskonałe cechy samooczyszczania i transportujące, co gwarantuje, że dodatki są jednostajnie rozproszone i rozłożone przez cały materiał.

Przewagi ekstruderów dwuskrzynkowych współobrotowych:
● Poprawione Mieszanie: Przecinające się śruby i dostosowywalne elementy śrubowe pozwalają na dokładną kontrolę intensywności i jakości mieszania, przekraczając możliwości ekstruderów jednoskrzynkowych.
● Flexybilność Przetwarzania: Dosingowanie surowca umożliwia niezależną kontrolę przepływu, co pozwala realizować wiele funkcji przetwarzania na jednej maszynie.
● Sterowane Parametry Przetwarzania: Wąski rozkład czasu pobytu i precyzyjne sterowanie temperaturą poprawia profile cięcia-czasu-temperatury dla spójnej jakości produktu.
● Efektywna produkcja: Objętościowe przenoszenie umożliwia przetwarzanie szerokiego zakresu materiałów z minimalnym czasem simplyfikacji.
● KOSZTOWNA EFETYWNOŚĆ: Wysoka elastyczność i produktywność dla szerokiego zakresu produktów końcowych o spójnej jakości, podczas gdy zużycie śrub może być kompensowane przez dostosowanie prędkości obrotowej śrub.

Na podstawie wzajemnego działania śrub podczas obrotu, współtakujące ekstrudery dwuskrubowe mogą być dalej klasyfikowane jako współtakujące ekstrudery dwuskrubowe wchodzącymi w zębatkę oraz nie wchodzące w zębatkę.

Współtakujący ekstruder dwuskrubowy wchodzący w zębatkę
W zaangażowanym ekstrudercie z dwiema współobrotowymi śrubami, śruby blokują się lub łączą ze sobą podczas obrotu, co zwiększa wydajność przetwarzania i transportu materiału. Ten projekt poprawia zdolność miksera do mieszania dyfuzyjnego, co ułatwia pełną dyspersję dodatków i wypełniaczy w macierzy polimerowej.

Ekstrudery przerywane są zwykle stosowane w aplikacjach kompoundingowych, gdzie dokładna kontrola rozkładu wielkości cząstek i jednorodności mieszaniny jest kluczowa. Ofiarowują one doskonałą skalowalność i elastyczność, pozwalając producentom dostosowywać proces ekstrusji do konkretnych wymagań produkcyjnych.

Niezazęźnione wspóltworzące dwuosobowe ekstrusory
Z drugiej strony, śruby niezazębowanego współobrotowego ekstrudera dwuscrewowego nie zazębują się ani nie łączą podczas obrotu. Zamiast tego obracają się w bliskiej odległości od siebie bez łączenia się, co umożliwia inną formę przetwarzania materiałów, często stosowaną w przypadku kruchych materiałów lub aplikacji wrażliwych na cięcie, takich jak przetwarzanie polimerów wrażliwych na temperaturę, biomateriałów i produktów spożywczych. Ekstrudery bez łączenia oferują łagodne warunki przetwarzania, zachowując jednocześnie wydajne możliwości mieszania i kompoundowania.

Ekstrudery dwuscrewowe przeciwbieżne
W przeciwieństwie do ekstrudерów współobrotowych, u ekstrudерów z dwiema śrubami przeciwsobrotowymi śruby obracają się w przeciwnych kierunkach. Ta konfiguracja powoduje znaczne wymieszanie i efekt drgania na materiale, co prowadzi do dokładnego mieszania i dyspersji. Ekstrudery przeciwsobrotowe charakteryzują się wybitnymi możliwościami w zastosowaniach wymagających intensywnego drgania, takich jak dezolwentyzacja, reaktywna ekstruzja oraz mieszanie materiałów wysoko wypełnionych. Zapewniają one precyzyjną kontrolę czasu przebywania i szybkości drgania, co czyni je odpowiednimi dla wymagających warunków przetwarzania.

Uruchamianie ekstrudерów z dwiema śrubami przeciwsobrotowymi
W zaangażowanym odwracalnym ekstrudercie dwuskrzyniowym dwie skrzynie są symetrycznie umieszczone, ale obracają się w przeciwnych kierunkach. Ten układ uniemożliwia ruch materiału w kształcie „∞”, ponieważ śrubowa ścieżka jednej skrzyni jest blokowana przez drugą. Zamiast tego, podczas transportu ciał stałych, materiał jest przewożony do przodu w niemal zamkniętej jamie w kształcie „C”. Jednakże, przerwa jest utrzymywana między zewnętrzna średnicą jednej skrzyni a średnicą korzeniową drugiej skrzyni, aby umożliwić przepływ materiału.

Podczas gdy materiał przechodzi przez promieniowy otwór między dwiema skrzyniami, poddawany jest intensywnemu tarciu, mieszaniu i spakowywaniu, co prowadzi do efektywnej plastycyzacji. Ponadto, stosunek kompresji można zrealizować poprzez stopniowe zmniejszanie kroku skrzyni, czyniąc go odpowiednim do przetwarzania szerokiego zakresu produktów.

Niezaznaczający się dwuskrzyniowy ekstruder z obrotami w przeciwnych kierunkach
Mniej popularny niż wiciarka zębatkowa, wiciarka dwuskrzydłowa z przeciwną obrotem, ale niezazębiona, działa inaczej niż wiciarka jednoskrzydłowa, ale ma podobieństwa, ponieważ opiera się na tarcie i lepkim oporze do przenoszenia materiału. Oprócz ruchu w kierunku głowicy materiał może wykazywać różne wzory przepływu ze względu na duży promieniowy odstęp między dwoma śrubami, co może prowadzić do znacznego przecieku.

Ponadto względy względne położenia skrzydeł śrub mogą spowodować, że ciśnienie materiału po stronie naciskowej jednej śruby będzie wyższe niż po stronie oporu drugiej śruby, co powoduje przepływ materiału z wysokiego ciśnienia strony naciskowej do strony oporu drugiej śruby. Rotacja utrudnia przepływ materiału w punkcie A, co powoduje przepływ oraz wiele innych wzorców przepływu, które czynią ją odpowiednią do zastosowań mieszających, wentylacji i dezwentylacji.

Wnioski
Każdy rodzaj ekstrudera z podwójną śrubą oferuje unikalne korzyści i możliwości, które odpowiadają różnym potrzebom procesowym w szerokim zakresie branż. Zrozumienie różnic między tymi typami ekstruderów jest kluczowe przy wyborze najbardziej odpowiedniego sprzętu do konkretnej aplikacji.

Czy to osiągnięcie optymalnej efektywności mieszania, utrzymanie integralności produktu, czy poprawa elastyczności procesowania, właściwy wybór ekstrudera z podwójną śrubą może mieć istotny wpływ na jakość produktu, produktywność i ogólny sukces w produkcji.