Gids voor conische schroefvaten: onthullen de kerncomponent

In de velden van de samengestelde en extrusieverwerking van industrieën zoals kunststoffen, chemicaliën, voedsel en geneesmiddelen, de Conische schroefvat speelt een cruciale rol. Het is de kerncomponent van een Conical Twin Screw Extruder , het bieden van unieke verwerkingsvoordelen die verschillen van parallelle tweelingschroef- en single-screw extruders vanwege het specifieke ontwerp.

1. Structuur- en ontwerpkenmerken

Zoals de naam al doet vermoeden, is het kernkenmerk van de conische schroefvat het zijn "conisch" ontwerp. Stel je twee schroeven voor met spiraalvormige vluchten; Het zijn geen parallelle cilinders, maar lijken op twee kegels of afgeknotte kegels die wijzen op top-naar-Apex, gehuisvest in een bijpassende conische loop.

• Twee schroeven: Meestal geconfigureerd voor Counter-roterende, niet-intermeshing Bediening. Dit betekent dat de schroeven in tegengestelde richtingen roteren (één met de klok mee, één tegen de klok in) en hun vluchten niet tussenbeide Tijdens rotatie (in tegenstelling tot het in elkaar zetten van dubbele schroeven waar vluchten samengaan).
• Conisch ontwerp:
  • Feed -einde (inlaat): Grootste diameter. Dit biedt een groot openingsgebied, dat een gladde voeding van omvangrijke, donzige materialen (zoals poeders, pellets, recyclaat) of materialen met lage dichtheid vergemakkelijkt.
  • Ontlading -uiteinde (Die -uiteinde): Kleinste diameter. Terwijl materiaal naar voren wordt overgebracht, gecomprimeerd, gesmolten en gemengd, genereert de taps toelopende kegel natuurlijk toenemende druk op het materiaal (werkend als een smeltpomp).
• Vluchtelementen: De schroefoppervlakken hebben meestal continue vluchten (vergelijkbaar met enkele vluchten met een grote pitch). Vluchtdiepte, toonhoogte en andere parameters zijn ontworpen op basis van materiaaleigenschappen en procesvereisten.
• Loop: De interne contour komt overeen met de taper van de schroef en vormt een gesloten verwerkingskamer. Het vat is meestal gesegmenteerd en uitgerust met verwarmings-/koelsystemen (elektrische, olieverwarming/koeling) en temperatuursensoren.

2. Werkprincipe

Materiaal komt binnen van de voederhopper in het brede voedingsgedeelte en wordt naar voren gebracht door de roterende schroeven:

1. Transport en compressie:
   • Omdat de schroefdiameter afneemt van voeder tot ontlading, wordt de vluchtdiepte ook ondieper (vluchtvolume neemt af). Naarmate materiaal naar voren wordt overgebracht, wordt de ruimte geleidelijk gecomprimeerd, waardoor de dichtheid toeneemt.
   • Dit progressieve volumetrische compressie is een van de kernfysische effecten van het conische ontwerp, die zachte maar continue druk uitoefent op het materiaal (vooral poeders), helpen bij het ventileren en initiële verdichting.
2. Smeltend:
   • Wrijvingswarmte gegenereerd door compressie, gecombineerd met externe vatverwarming, verhoogt de materiaaltemperatuur (vooral thermoplastics), waardoor smelten initiëren.
   • Het conische ontwerp bevordert relatief uniform en zacht smelten.
3. Mengen en homogenisatie:
   • Hoewel de schroeven niet aan elkaar vermengen, bestaan ​​er openingen (vrijstellingen) tussen de schroefvluchttips en de loopwand, en tussen de vluchtflanken van de twee schroeven.
   • Materiaal ondergaat intense afschuiving binnen deze hiaten. Tegelijkertijd wordt materiaal geduwd en uitgewisseld tussen de twee schroeven, waardoor distributieve menging wordt bereikt. De relatief lange verblijftijd helpt ook bij het mengen en homogenisatie.
4. Venting/Devolatilisatie:
   • Lucht, vocht of kleine vluchtige moleculen die tijdens het voeden zijn gevangen, worden gemakkelijker uitgeknipt tijdens compressie. Conische vaten komen vaak voor ontluchtingspoorten Stroomafwaarts van de compressiezone ontworpen, met behulp van negatieve druk (materiaaluitbreiding of vacuümhulp) op dit punt voor efficiënte vluchtige verwijdering.
5. Drukophoping:
   • Aangezien materiaal wordt overgebracht naar het ontladingsuiteinde van de kleinste diameter, is de dwarsdoorsnede van de schroef minimaal en zijn de vliegkanalen ondiepste. Dit betekent dat bij dezelfde schroefsnelheid de transportdruk per oppervlakte -eenheid aanzienlijk toeneemt, waardoor een natuurlijk ontstaat "smeltpomp" -effect . Dit biedt stabiele, gemakkelijk vastgestelde hoge druk voor de dobbelsteen.
6. Afvoer: De gehomogeniseerde smelt wordt onder hoge druk geduwd door de matrijs gemonteerd aan de voorkant van het vat, waardoor de gewenste vorm wordt gevormd (bijv. Pijp, plaat, staaf, pellets).

3. Kernvoordelen

• Uitzonderlijke voedingsprestaties: De grote keelpijn is ideaal voor het hanteren van moeilijk te voeren materialen zoals poeders, recyclaat met lage bulk-dichtheid of vezelversterkte materialen. Minimaliseert overbrugging.
• Efficiënte dekolatilisatie/ventilatie: De natuurlijke volumetrische compressie en daaropvolgende expansiezoneontwerp (bij ventilatieopeningen) maken het ideaal voor materialen met een hoog vocht- of vluchtig gehalte, waardoor een hoge declatilisatie -efficiëntie biedt.
• Zachte kunststof en mengen: Progressieve compressie en relatief lagere afschuifsnelheden (vergeleken met co-roterende vermenging tweelingen) bieden een zachter proces, vooral geschikt voor:
  • Warmtegevoelige materialen: PVC (polyvinylchloride) is de typische toepassing, waardoor de afbraak effectief wordt geminimaliseerd.
  • Shear-gevoelige materialen: Zoals bepaalde elastomeren, biopolymeren, hout-plastic composieten (het verminderen van vezelbreuk).
  • Materialen die het behoud van fysische eigenschappen vereisen (bijv. Molecuulgewicht).
• Superieure drukopbouwcapaciteit: Het conische ontladingsuiteinde genereert natuurlijk hoge druk, waardoor het ideaal is voor directe extrusie (bijv. Profielen, pijpen) of stabiele druk biedt voor stroomafwaartse apparatuur (bijv. Pelletizing dobbelsteen).
• Zelfreinigende kenmerken (relatief): Counterrotatie en vluchtontwerp bieden een zekere mate van zelfreinigende, vermindering van materiaalstagnatie en afbraak.
• Relatief lage energieverbruik: Zachte afschuiving impliceert meestal een lagere specifieke mechanische energie (MKB) -invoer.
• Hoge vulcapaciteit: Presteert goed bij het hanteren van materialen met een hoog vulgehalte (bijv. Calciumcarbonaat, houten bloem).

4. Primaire toepassingsgebieden

Conische tweelingschroefsextruders (kern: conische schroefvat) zijn bijzonder goed geschikt voor:

• PVC -verwerking: Hun meest klassieke en grootste applicatie , inbegrepen:
  • Rigide PVC (UPVC): Pijpen, profielen (raam/deur), vellen.
  • Flexibele PVC (PVC-P): Draad/kabeljacking, slang, film, kunstmatig leer.
• Andere warmtegevoelige of afschuifgevoelige materialen: Zoals CPE, CPVC, TPE, TPU, bepaalde biologisch afbreekbare kunststoffen.
• Profielextrusie: Venster/deurprofielen, trim, etc. (vaak gecombineerd met stroomafwaartse kalibratie/koellijnen).
• Pijpextrusie: Plastic pijpen van verschillende maten.
• Pelletizing/samenstellen: Vooral voor samengestelde taken die een hoge dekolatilisatie vereisen of losse materialen met zich meebrengen (bijv. PVC droge mix pelletisatie, pelletisatie van recyclaat).
• Sterk gevulde composieten: Net als hout-plastic composieten (WPC), stenen-plastic composiet (SPC) vloerensubstraten.
• Devolatilisatie/de-oplosmiddel: Het verwerken van polymeeroplossingen of slurries die oplosmiddelen of grote hoeveelheden vluchtige stoffen bevatten.

5. Beperkingen vergeleken met parallelle co-roterende dubbele schroeven

• Mixintensiteit (vooral dispersieve mengen): Het tegengestuurde niet-in-termeshing-ontwerp biedt in het algemeen lager afschuifintensiteit en minder complexe mengactie dan Intermeshing co-roterende parallelle tweelingschroeven. Parallelle tweelingen zijn superieur voor toepassingen die een zeer hoge afschuifdispersie vereisen (bijv. Nanofiller-dispersie, combinatie van componenten met hoge viscositeit).
• Beperking van schroefsnelheid: Het conische ontwerp presenteert complexere dynamische evenwichtsproblemen bij hoge snelheden, wat meestal resulteert in een lagere maximale snelheid (bijvoorbeeld tientallen tot een paar honderd tpm, vergeleken met honderden of zelfs meer dan duizend toerental voor parallelle tweelingen).
• Doorvoerbeperking: Beperkt door schroefsnelheid en vluchtvolumeontwerp, zijn Absolute maximale doorvoer Mogelijkheden zijn over het algemeen lager dan hoge snelheid met elkaar samenstellende parallelle dubbele schroeven.
• Schroefconfiguratie Flexibiliteit: Conische schroeven zijn meestal integraal of hebben een beperkte modulariteit. Hun flexibiliteit voor verschillende combinaties van vluchtelementen is veel lager dan de zeer modulaire parallelle dubbele schroeven (die vrijelijk transport, kneden, omgekeerde elementen, enz. Combineren). Procesaanpassing is meer afhankelijk van temperatuur, snelheid, voedingssnelheid en inherent schroefontwerp.
• Residence Time Distribution (RTD): Verblijftijdverdeling is meestal breder in vergelijking met parallelle tweelingschroeven.

6. Belangrijkste overwegingen voor selectie en gebruik

• Materiële kenmerken: Poeder/pellets? Bulkdichtheid? Thermische stabiliteit? Afschuifgevoeligheid? Vocht/vluchtige inhoud? Mengvereisten? Dit is de primaire basis voor het kiezen van conische versus parallelle tweelingschroeven.
• Procesdoel: Voornamelijk extrusie? Of pelletizing? Is DEVOLATILISATIE EEN CORE -vereiste? Wat is de doel -doorvoer?
• Taper ontwerp (L/D Ratio & Taper Angle): De verhouding lengte/diameter (L/D, effectieve schroeflengte ten opzichte van de ontladingsdiameter) en de specifieke taps toelopende hoek beïnvloed compressieverhouding, verblijftijd, mengefficiëntie en drukopbouwcapaciteit.
• Schroefontwerp: Vluchtveld, vluchtdiepte profiel, enz., Heeft optimalisatie nodig voor het materiaal en het proces.
• Vatstemperatuurregeling: Nauwkeurige zonale temperatuurregeling is van cruciaal belang, vooral voor warmtegevoelige materialen (bijv. PVC).
• Schroefsnelheidbereik: Moet voldoen aan afschuif- en doorvoervereisten van het proces.
• Drive Power & Torque: Moet voldoende energie-input bieden, vooral onder hoge weerstand van de die hoofd.
• Onderhoud: Bewaak de schroef en het slijtage van de vat (vooral met sterk gevulde materialen), het gemak van reinigen (vermijd dode vlekken) en implementeer reguliere onderhoudsschema's.