Konstrukce šroubu extrudéru: Typy, geometrie a výkon

Co je to šroub extrudéru a čeho by měl jeho design dosáhnout?

Vytlačovací šnek je rotační procesní komponenta uvnitř válce. Při vytlačování termoplastů dopravuje surovinu, podporuje tavení a míchání a dodává materiál směrem k následnému nástroji. Ašnekový extruderje stroj;šroubové vytlačováníje proces. Koupí šroubového dílu nenahrazuje pohon stroje, topení, chlazení ani ovládání.

Začněte definováním požadované taveniny a produktu, nikoli izolovaného výstupního čísla. Užitečný cíl specifikuje přijatelnou uniformitu materiálu, kvalitu produktu, rozsah propustnosti a provozní limity. Mělo by také uvádět, zda se jedná o tavení předem namíchaných pelet, začleňování přísad, zpracování přebroušení nebo odstraňování těkavých látek.

Oddělte nový design od změny stávajícího stroje

Nový stroj nabízí více svobody pro koordinaci šroubu, válce, pohonu a systému podávání. Výměna musí fungovat v nainstalované obálce. Než se rozhodnete, zda je potřeba jiný profil, zaznamenejte si aktuální stav šroubu a hlavně: výměna opotřebovaného dílu a přepracování nevhodného dílu jsou různé technické úkoly.

Dodávky EJSvytlačovací podávací šroubypro jedno- a dvoušroubové aplikace. Úvodní zadání by mělo určit, jakou architekturu a zpracování musí komponenta obsluhovat.

Typy vytlačovacích šroubů: Klasifikujte architekturu a funkci samostatně

„Jednoduchý šroub“, „závorový šroub“ a „směšovací šroub“ popisují různé aspekty návrhu. Nejsou to tři vzájemně se vylučující možnosti. Jediný vytlačovací šnek může obsahovat jak bariérovou taviči sekci, tak následný mixér.

Single a twin popisují počet šroubů

U dvojitých šroubů také nastavte souběžnou nebo protisměrnou rotaci, do sebe zabírající nebo nezabírající a paralelní nebo kuželovou geometrii. Samotné „paralelní“ neznamená společné otáčení. Seznamy EJSjednošroubové hlavněaparalelní dvoušroubové hlavněodděleně; kategorie produktu je začátek specifikace, nikoli úplná specifikace.

Počet letů a modulární konstrukce potřebují svůj vlastní popis

Jednochodý šroub má jeden šroubovitý začátek; není to jen jiný název pro jednošnekový extrudér. Stejně tak dvojité šrouby nejsou všechny modulární. V modulárním provedení se dopravní a míchací prvky montují na kompatibilní hřídele. V jednodílném provedení je pracovní profil vyroben do těla šroubu.

Geometrie šroubu extrudéru: Rozměry, Šrouby a konstrukční prvky

Výkres šroubu by měl definovat, kde se který rozměr použije. Celková délka, pracovní délka a délka uvnitř hlavně mohou odkazovat na různé hranice. Stejnou péči je třeba věnovat jmenovitému průměru, místnímu průměru letu a průměru kořene.

ThePříručka k vytlačovacím procesorům Dynisco, oddíl 4ilustruje rozměry šroubu a konvenční geometrii jednoho šroubu. Hlubší kanály poskytují více geometrického objemu, ale využitelný výkon závisí také na plnění, tavení a zpětném toku řízeném tlakem. Mělčí kanály mění smykové a čerpací chování a zároveň snižují objem kanálu. Při změně hloubky kanálu zkontrolujte tyto efekty společně.

Poměr hloubky je užitečný pouze se svými předpoklady

Pro jednoduchý konvenční šroub se srovnatelným stoupáním a šířkou kanálu je hloubka posuvu dělená hloubkou dávkování běžnou aproximací geometrického kompresního poměru. Jako ilustrativní výkresový výpočet D = 60 mm s průměrem kořene 48 mm a 56 mm dává hloubky 6 mm a 2 mm, v tomto pořadí: poměr hloubek 3:1.

Tento výpočet nepředpovídá nárůst tlaku 3:1, neprokazuje úplné roztavení ani nedefinuje stlačení bariéry nebo profilu s proměnným sklonem. Zeptejte se, jakou geometrickou definici dodavatel použil. Viz podrobnévodítko kompresního poměru vytlačovacího šroubupro rozlišení mezi vhodným hloubkovým poměrem a porovnáním celého kanálu a objemu.

Jak krmení, tavení a dávkování spolupracují

Známý třízónový model popisuje konvenční plastifikační jednoduchý šroub. Je to užitečné vysvětlení funkcí procesu, ale není podmínkou, aby každý vytlačovací šnek měl tři pevné, stejně dlouhé části.

Krmení začíná skutečně dodaným materiálem

Pelety, prášek, vločky a nepravidelné přebroušení nepředstavují stejné podmínky krmení. Sypná hmotnost, konzistence částic, přemostění a krmné hrdlo, to vše si zaslouží pozornost. Změna profilu ve směru toku nemůže spolehlivě kompenzovat nekontrolovaný přívod materiálu proti směru toku.

Teplota sudu není měřením teploty taveniny

Přenos tepla sudem a mechanická práce ovlivňují tepelnou historii materiálu. Jejich příspěvky se mění s provozními podmínkami. Při porovnávání návrhů použijte vhodné měření teploty taveniny a její umístění; shoda nastavených hodnot ohřívače sama o sobě neprokazuje shodu podmínek tání.

Tlak a výstup patří ke kompletní průtokové cestě

Šroub působí proti odporu sít, adaptérů, matric a dalších navazujících zařízení. Při diagnostice nízkého výkonu zaznamenejte instalované uspořádání. Výsledek získaný s čistým sítovým paketem a otevřenými nástroji by neměl být prezentován jako očekávaná výrobní rychlost na více omezující lince.

Bariérové, směšovací a ventilační sekce řeší různé úkoly

Funkční sekce potřebuje uvedenou práci a způsob, jak zkontrolovat, zda byla tato úloha provedena. „Lepší míchání“ je neúplné, pokud ve zprávě není uvedeno, co musí být distribuováno nebo rozptýleno a které měření produktu ukáže zlepšení.

Míchací zařízení mohou provádět jak distribuční, tak disperzní práci; vyvážení závisí na jejich geometrii a provozních podmínkách. Samotný název návrhu k hodnocení výkonu nestačí. Další omezení mohou také změnit teplotu taveniny, požadavky na tlak a chování při čištění.

Odvzdušnění vyžaduje kompatibilní hlaveň a podpůrné vybavení. Šroubový profil nemůže vytvořit průduch skrz neportovaný válec a odvětrávání automaticky neodstraňuje požadavek na sušení pryskyřice. Zkontrolujte pokyny pro zpracování od dodavatele materiálu.

Pro bližší srovnání použijte průvodce EJSbariéra oproti konvenčním šroubůmaŠnekové mixéry Maddock, ananas a Saxton.

Konstrukce dvoušroubového profilu: Prvky, sekvence a míchání

U modulárního systému se dvěma šrouby konfigurace znamená výběr kompatibilních prvků a jejich umístění v záměrném pořadí. Znamená to také zkontrolovat, jak tato sekvence souvisí s polohou podávání, přidávání kapaliny, odvzdušňování a vypouštění.

Průvodce funkcí šroubů NC State Extensionpopisuje dopravu, hnětení, zpětný chod a další prvky, spolu s jejich účinky na míchání a tok. Jeho diskuse zahrnuje zpracování potravin a krmiv a kódy prvků specifických pro zařízení. Tyto principy pomáhají vysvětlit konfiguraci; jeho vzorové kódy nejsou univerzálním standardem plastových šroubů.

Přečtěte si hnětací blok jako součást sekvence

Šířku kotouče, úhel přesazení, směr dopravy a délku bloku je třeba přezkoumat společně s rychlostí, průchodností, místním plněním a přilehlými prvky. Vyhněte se univerzálním pravidlům, jako je „širší disk vždy poskytuje lepší rozptyl“. Užitečnou otázkou je, jaký materiálový stav a chování toku musí tato konkrétní sekvence vyvolat.

Reverzní nebo omezující prvky mohou zvýšit vstupní plnění a intenzitu zpracování, ale také ovlivňují tlak a požadavky na pohon. Přidání dalších omezení není volná cesta k silnějšímu míchání.

Před zkopírováním profilu ověřte kompatibilitu

Dva prvky se stejným jmenovitým vnějším průměrem mohou mít různá rozhraní hřídele, požadavky na středovou vzdálenost, profily nebo axiální rozměry. U každého kódu uveďte OEM nebo konvenci kreslení. EJSstránka produktu šroubového prvkuuvádí komponenty pro dopravu, míchání a hnětení; advoušroubové vedení prvkupodrobněji pokrývá jejich náhradní kontroly.

Přizpůsobte design polymeru, formě krmiva a zpracování

„PE šroub“ nebo „recyklační šroub“ je příliš široký pro konečné rozhodnutí o návrhu. Identifikujte jakost, informace o viskozitě, balení aditiva, formu krmiva a stav. Uveďte, zda jsou plniva nebo vlákna dodávána v předem složených peletách nebo musí být začleněna během vytlačování; jedná se o různé úlohy zpracování.

Přečtěte si publikovanou geometrii v jejím materiálovém rozsahu

Užitečným příkladem jePrůvodce zpracováním vytlačováním Ultramid společnosti BASF, strana 7. Pro zde diskutované ultramidové zpracování filmu popisuje bariérové ​​nebo třídílné šrouby s délkami 24 až 32 D, konstantním stoupáním 1 D a kompresními poměry 3:1 až 3,5:1. Hloubka letu také závisí na průměru a viskozitě taveniny.

Inženýrská lekce je vztah mezi geometrií a materiálovými podmínkami. Tyto údaje nepředstavují limity přijatelnosti pro každý druh polyamidu, každý termoplast nebo každý existující stroj. Před výběrem rozměrů si obstarejte pokyny ke zpracování pro skutečnou třídu a vyřešte jakýkoli nesoulad s nainstalovaným zařízením.

Design v mezích hlavně, pohonu a po proudu

Náhradní šroub musí projít dvěma testy: musí pasovat a musí být úspěšně zpracován. Shoda jmenovitého průměru se týká pouze malé části prvního testu.

• Hlaveň a rozhraní:ověřte profil a stav otvoru, efektivní délku, připojení pohonu, geometrii konce, přívodní otvor a umístění portů.
• Mechanická obálka:získat povolené otáčky, točivý moment, tah a tlakové limity z příslušných informací o stroji. Neodvozujte je z průměru šroubu.
• Tepelná a výstupní obálka:zkontrolovat chladicí schopnost, měření teploty, výměnu síta, čerpadla taveniny a nástroje. Určete, která komponenta omezuje navrhovaný provozní bod.

Jak bych přistoupil k požadavku na výměnu šroubu

Tento přístup se zaměřuje na redesign. Pokud výrobní ztrátu vysvětluje závada podávacího systému, opravte tuto závadu dříve, než jako nápravu použijete nový profil šroubu.

Jak opotřebení materiálů a šroubu extrudéru ovlivňuje výkon designu

Geometrie a výběr pracovní plochy by měly být přezkoumány společně. Základní materiál poskytuje konstrukční základ šroubu; povrch nebo konstrukce odolná proti opotřebení musí vyhovovat kontaktu s polymerem, přísadami a spojovacím válcem.

Stránka se šrouby EJS uvádí nitridované, bimetalické, tvrzené a chromované možnosti. To je řada dostupných konstrukcí, nikoli důkaz, že každá možnost vyhovuje každé povinnosti. Definujte označení materiálu, místo úpravy, konečné rozměry a dohodnuté požadavky na kontrolu skutečné součásti. TheEJS průvodce materiály šroubu a hlavněvysvětluje výběrové otázky.

Rozlište mechanismy opotřebení od symptomů

Abrazivní přísady, korozivní podmínky a neúmyslný kontakt s kovy vyžadují různá vyšetření. Tvrdší materiál nenapraví nesouosost nebo nesprávnou provozní mezeru. Sladění šroubu a válce je také užitečnější než výběr každé pracovní plochy nezávisle.

Problémy s opotřebením šroubu extrudéru se mohou objevit spolu s klesajícím výkonem, měnícím se zatížením nebo nestabilním dodáváním taveniny, ale žádný z těchto příznaků sám o sobě neprokazuje opotřebení. Porovnejte naměřený stav šroubu/hlavně s výkresem a řízenou výrobní základnou. Theměření opotřebení a průvodce výměnoupokrývá proces kontroly.

Nekopírujte změřený vnější průměr opotřebeného šroubu jako nový jmenovitý rozměr. Ve specifikaci oddělte původní designový záměr, současné opotřebení a jakýkoli navrhovaný redesign.

Vyhodnoťte výkon šroubů se srovnatelnými výrobními daty

Spravedlivé srovnání vyžaduje definovaný materiál a výrobní okno, společné požadavky na kvalitu a jasné hranice měření. Udržujte základní linii za srovnatelných podmínek a poté otestujte navrhovaný návrh v zamýšleném provozním rozsahu. Zaznamenejte všechna změněná nastavení, aby se oba návrhy úspěšně spustily.

Měřte přijatelný výstup produktu odděleně od hrubého výkonu. Zahrňte skutečnou teplotu taveniny, tlak a změny, zatížení pohonu, zmetkovitost a kontroly produktu, které motivovaly změnu. Zaznamenejte umístění senzorů, pravidlo stabilizace, interval vzorkování a dobu trvání zkoušky, aby mohl výsledky interpretovat jiný technik.

Pracovní příklad: větší produkce neznamená automaticky nižší měrnou energii

Pokud bych vedl hodnocení redesignu šroubu, dohodl bych se na materiálu, požadavcích na kvalitu, záznamovém okně a hranici elektrického měření ještě před zkouškou. Jinak mohou dva atraktivní datové soubory popisovat různé pracovní pozice.

Zvažte ilustrativní ustálené srovnání. Design A má průměrně 80 kW elektrického příkonu a 200 kg/h přijatelného produktu. Design B má průměry 96 kW a 240 kg/h při stejné hranici měření a požadavcích na kvalitu. Toto jsou předpokládané hodnoty pro výpočet.

Obě provedení spotřebují 0,40 kWh na kilogram přijatelného produktu v rámci této hranice. Výsledek bych popsal jako zvýšenou produkci, nikoli 20% úsporu energie. Pro záznamové okno měřené v hodinách je ekvivalentním výpočtem celková elektrická energie v kWh dělená přijatelnou hmotností v kg.

Pak bych zkontroloval skutečnou teplotu taveniny, změnu tlaku, zatížení pohonu a zmetkovitost. Vyšší výstupní bod, který překračuje dohodnutý tepelný nebo mechanický limit, neprojde jednoduše proto, že hmotnostní poměr je vyšší. Pokud elektroměr zahrnuje ohřívače sudů, chlazení nebo pomocná zařízení, identifikujte tyto zátěže; nepřeznačujte výsledek jako mechanickou energii šroubového hřídele.

Co může zveřejněné testování zjistit

Kelly, Brown a Coates studovali tři geometrie s jedním šroubem zpracovávající komerční LDPE při různých rychlostechVliv geometrie šneku na teplotní profil taveniny při vytlačování jedním šnekem. Abstrakt uvádí, že geometrie měla větší vliv na pole teploty taveniny při vyšší propustnosti a že šnek s bariérovým závitem s Maddockovým mixérem dosáhl za podmínek studie lepšího tavení než šneky s jedním závitem.

To podporuje vyhodnocení geometrie společně s pracovním bodem. Nestanovuje univerzální procento zlepšení ani neprokazuje stejný výsledek pro jiný polymer nebo stroj. Simulace a publikované studie pomáhají vytvořit návrh designu; dohodnutá výrobní zkouška určuje, zda dodaný návrh splňuje konkrétní zakázku.

Proměňte designový záměr ve zkratku, kterou může výrobce použít

Užitečný dotaz umožňuje výrobci vysvětlit jak navrhovanou změnu, tak způsob její kontroly. Pošlete balíček, který spojuje materiál, stroj, geometrii a kritéria přijetí.

1. Materiál a krmivo:stupeň, složení, forma krmiva, příslušný přípravek a povolená variabilita.
2. Cíl zpracování:přijatelný výkonový rozsah, požadavky na produkt, zjištěné závady a aktuální provozní záznamy.
3. Stroj a instalované díly:architektura, OEM/model, dostupné výkresy, měření vrtání, rozhraní, porty a ověřené provozní limity.
4. Navrhovaný profil:hranice pracovní délky, dimenzované funkční úseky, místní hloubky, geometrie letu a každá konvence volného prostoru.
5. Materiály a výroba:dohodnuté označení oceli, konstrukce pracovní plochy, místa úpravy, rozměry konečného stavu a plán kontrol.
6. Ověření:revize výkresu, záznamy o kontrole součástek a plán výrobních zkoušek s měřeními a kritérii vyhověl/nevyhověl.

Oddělte přejímku komponent od ověřování výroby

Materiálový certifikát a zpráva o rozměrech odpoví, zda součást splňuje specifikované požadavky na materiál a výkres. Samy o sobě neprokazují rychlost výroby, spotřebu energie ani kvalitu produktu. Naopak jedna úspěšná výrobní série nenahradí dohodnuté kontroly součástí.

Produktová informace EJS uvádí, že dodávané šroubové sudy obsahují inspekční zprávu a materiálový certifikát. Odsouhlaste příslušnou revizi výkresu a obsah zprávy pro objednané díly. Jakékoli dodatečné odběry vzorků, laboratorní testování nebo akceptace procesu patří do písemného rozsahu.

Často kladené otázky