Leitfaden zu konischen Schraubenfässern: Enthüllung der Kernkomponente

In den Bereichen für Verbund- und Extrusionsverarbeitungsfelder von Branchen wie Kunststoffen, Chemikalien, Lebensmitteln und Pharmazeutika, die Konischer Schraubenfass spielt eine wichtige Rolle. Es ist die Kernkomponente von a Konischer Zwillingschraube Extruder Anbieten einzigartiger Verarbeitungsvorteile, die sich aufgrund seines spezifischen Designs von parallelen Twin-Screw- und Single-Screw-Extrudern unterscheiden.

1. Struktur- und Designmerkmale

Wie der Name schon sagt, ist das Kerncharakteristik des konischen Schraubenfasses der sein "konisch" Design. Stellen Sie sich zwei Schrauben mit helikalen Flügen vor; Sie sind keine parallelen Zylinder, sondern ähneln zwei Zapfen oder verkürzten Zapfen, die Apex-to-Apex zeigen, die in einem passenden konischen Lauf untergebracht sind.

• Zwei Schrauben: Typischerweise konfiguriert für kontrollierend, nicht in der Tätigkeit Betrieb. Dies bedeutet nicht intermesh während der Rotation (im Gegensatz zu intermütigen Zwillingsschrauben, bei denen Flüge miteinander verbunden sind).
• Konisches Design:
  • Futterende (Einlass): Größter Durchmesser. Dies bietet eine große Öffnungsfläche, die eine glatte Fütterung von sperrigen, flauschigen Materialien (wie Pulver, Pellets, Recyclat) oder Materialien mit niedriger Dichte erleichtert.
  • Entladungsende (Die Ende): Kleinster Durchmesser. Da das Material nach vorne, komprimiert, geschmolzen und gemischt wird, erzeugt der sich verjüngende Kegel natürlich einen zunehmenden Druck auf das Material (wirkt sich wie eine Schmelzpumpe).
• Flugelemente: Die Schraubenoberflächen verfügen normalerweise über kontinuierliche Flüge (ähnlich wie ein einzelne Flüge mit großem Pitch). Flugtiefe, Tonhöhe und andere Parameter werden basierend auf Materialeigenschaften und Prozessanforderungen ausgelegt.
• Fass: Die interne Kontur entspricht der Verjüngung der Schraube und bildet eine geschlossene Verarbeitungskammer. Der Lauf ist typischerweise segmentiert und mit Heiz-/Kühlsystemen (elektrische, Ölheizung/Kühlung) und Temperatursensoren ausgestattet.

2. Arbeitsprinzip

Das Material tritt aus dem Futterstrichter in den breiten Futterabschnitt ein und wird durch die rotierenden Schrauben nach vorne übertragen:

1. Vermittlung und Komprimierung:
   • Da der Schraubendurchmesser von der Futtermittel zu Entladung abnimmt, wird auch die Flugtiefe flacher (das Flugvolumen nimmt ab). Wenn das Material vorwärts vermittelt wird, wird sein Raum zunehmend komprimiert und erhöht die Dichte.
   • Das Progressive volumetrische Kompression ist eine der zentralen physikalischen Auswirkungen des konischen Designs, das sanften, aber kontinuierlichen Druck auf das Material (insbesondere Pulver) ausübt und bei Entlüftung und anfänglicher Verdichtung unterstützt.
2. Schmelzen:
   • Die durch Kompression erzeugte Reibungswärme in Kombination mit externen Fassheizungen erhöht die Materialtemperatur (insbesondere Thermoplastik) und initiiert das Schmelzen.
   • Das konische Design fördert relativ einheitliches und sanftes Schmelzen.
3. Mischen und Homogenisierung:
   • Obwohl sich die Schrauben nicht intermantieren, bestehen Lücken (Räumungen) zwischen den Schraubflugspitzen und der Fasswand und zwischen den Flugflanken der beiden Schrauben.
   • Material unterzogen intensive Schere Innerhalb dieser Lücken. Gleichzeitig wird das Material zwischen den beiden Schrauben gedrückt und ausgetauscht, wodurch die Verteilungsmischung erreicht wird. Die relativ lange Wohnsitzzeit hilft auch bei Mischen und Homogenisierung.
4. Entlüftung/Devolatilisierung:
   • Luft, Feuchtigkeit oder kleine flüchtige Moleküle, die während der Fütterung eingeschlossen sind, können während der Kompression leichter herausgedrückt. Konische Fässer sind häufig vorhanden Entlüftungsanschlüsse Der nach der Kompressionszone nachgelagerte Kompressionszone unter Verwendung des Unterdruckdrucks (Materialausdehnung oder Vakuumunterstützung) an diesem Punkt zur effizienten flüchtigen Entfernung.
5. Druckaufbau:
   • Da das Material an das Auslassende des kleinsten Durchmessers übertragen wird, ist der Schraubquerschnitt minimal und die Flugkanäle sind flachste. Dies bedeutet, dass bei der gleichen Schraubengeschwindigkeit der Förderdruck pro Fläche der Einheiten erheblich zunimmt und ein natürliches Erscheinen erzeugt "Schmelppumpe" -Effekt . Dies sorgt für einen stabilen, leicht festgelegten hohen Druck für den Würfel.
6. Entladung: Die homogenisierte Schmelze wird unter hohem Druck durch die am vordere Ende des Laufs montierte Würfel gedrückt und bildet die gewünschte Form (z. B. Rohr, Blech, Stab, Pellets).

3.. Kernvorteile

• Außergewöhnliche Fütterungsleistung: Der große Futtermittelstand ist ideal für die Umgang mit schwer zu fgeneralen Materialien wie Pulvern, Recycling mit niedriger Dichte oder faserverstärkten Materialien. Minimiert die Überbrückung.
• Effiziente Devolatilisierung/Entlüftung: Die natürliche volumetrische Kompression und die anschließende Expansionszonendesign (bei Lüftungsschlitzen) machen es ideal für Materialien mit hoher Feuchtigkeit oder flüchtigem Gehalt und bieten eine hohe Devolatilisierungseffizienz.
• Sanfte Plastizisierung und Mischung: Progressive Komprimierung und relativ niedrigere Scherraten (im Vergleich zu Co-rotierenden intermehrlichen Zwillingen) liefern einen sanfteren Prozess, der insbesondere für:
  • Wärmeempfindliche Materialien: PVC (Polyvinylchlorid) ist die typische Anwendung, die den Abbau effektiv minimiert.
  • Schersensitive Materialien: Wie bestimmte Elastomere, Biopolymere, holzplastische Verbundwerkstoffe (Reduzierung des Faserbruchs).
  • Materialien, die die Erhaltung physikalischer Eigenschaften (z. B. Molekulargewicht) erfordern.
• Überlegene Druckaufbau-Fähigkeit: Das konische Entladungsende erzeugt natürlich hohen Druck, wodurch es ideal für die direkte Extrusion (z. B. Profile, Rohre) oder einen stabilen Druck für die nachgeschalteten Geräte (z. B. Pelletisierungsstempel) liefert.
• Selbstverpackte Eigenschaften (relativ): Gegenverlauf und Flugdesign bieten ein gewisses Maß an selbstverständlicher, reduzierender Materialstagnation und Verschlechterung.
• Relativ geringer Energieverbrauch: Eine sanfte Scherung impliziert typischerweise einen Eingang des spezifischen spezifischen mechanischen Energie (KMU).
• Hohe Füllkapazität: Funktioniert gut beim Umgang mit Materialien mit hohem Füllstoffgehalt (z. B. Calciumcarbonat, Holzmehl).

4. Primäre Anwendungsbereiche

Conical Twin-Screw-Extruder (Kern: Konischer Schraubenfass) eignen sich besonders gut für:

• PVC -Verarbeitung: Ihre klassischste und größte Anwendung , einschließlich:
  • Starres PVC (UPVC): Rohre, Profile (Fenster/Tür), Blätter.
  • Flexibler PVC (PVC-P): Kabel-/Kabelmantelung, Schlauch, Film, künstliches Leder.
• Andere hitzempfindliche oder schersensitive Materialien: Wie CPE, CPVC, TPE, TPU, bestimmte biologisch abbaubare Kunststoffe.
• Profilextrusion: Fenster-/Türprofile, Verkleidung usw. (oft mit nachgeschalteten Kalibrierungs-/Kühlleitungen gepaart).
• Rohrtrusion: Plastische Rohre verschiedener Größen.
• Pelletisierung/Verbund: Insbesondere für Verbundaufgaben, die eine hohe Devolatilisierung oder die Einbeziehung loser Materialien erfordern (z. B. PVC -Pelletisierung von PVC -Mischungen, Recycling -Pelletisierung).
• Hochgefüllte Verbundwerkstoffe: Wie holzplastische Verbundwerkstoffe (WPC), stein-plastische Verbundstoff (SPC) -Fußbödensubstrate.
• Devolatilisation/De-Solventization: Verarbeitung von Polymerlösungen oder Slurries, die Lösungsmittel oder große Mengen an flüchtige Weise enthalten.

5. Einschränkungen im Vergleich zu Parallel Co-rotierenden Zwillingsschrauben

• Mischintensität (insbesondere dispersives Mischen): Das kontrollierende nicht-interdeschingende Design bietet im Allgemeinen im Allgemeinen untere Scherintensität und weniger komplexe Mischaktion als Intermeshing Co-rotierende parallele Zwillingsschrauben. Parallele Zwillinge sind für Anwendungen überlegen, die eine sehr hohe Scherdispersion erfordern (z. B. Nano-Filler-Dispersion, Mischung von Komponenten mit hoher Viskose).
• Schraubengeschwindigkeitsbeschränkung: Das konische Design zeigt komplexere dynamische Ausgleichsprobleme bei hohen Geschwindigkeiten, was typischerweise zu einem führt niedrigere maximale Geschwindigkeit (z. B. zehn bis einige hundert U / min im Vergleich zu Hunderten oder sogar über tausend U / min für parallele Zwillinge).
• Durchsatzbeschränkung: Begrenzt durch Schraubengeschwindigkeit und Flugvolumendesign, es absoluter maximaler Durchsatz Die Fähigkeit ist im Allgemeinen niedriger als mit Hochgeschwindigkeitsmischung paralleler Zwillingsschrauben.
• Schraubenkonfigurationsflexibilität: Konische Schrauben sind normalerweise integral oder haben eine begrenzte Modularität. Ihre Flexibilität für variierende Flugelementkombinationen ist weitaus niedriger als die hochmodularen parallelen Zwillingsschrauben (die die Förderung, Kneten, umgekehrte Elemente usw. frei kombinieren können). Die Prozessanpassung hängt mehr auf Temperatur, Geschwindigkeit, Vorschub und inhärente Schraubenkonstruktion ab.
• Wohnungszeitverteilung (RTD): Die Verteilung der Verweilzeit ist im Vergleich zu parallelen Zwillingsschrauben in der Regel breiter.

6. Hauptüberlegungen zur Auswahl und Verwendung

• Materialmerkmale: Pulver/Pellets? Schüttdichte? Wärmestabilität? Scherempfindlichkeit? Feuchtigkeit/flüchtiger Gehalt? Mischanforderungen? Dies ist die Hauptgrundlage für die Auswahl von konischen und parallelen Zwillingsschrauben.
• Prozessziel: In erster Linie Extrusion? Oder pelletisieren? Ist die Devolatilisierung eine Kernanforderung? Was ist der Zieldurchsatz?
• Taper -Design (L/D -Verhältnis & Verjüngungswinkel): Das Längen-/Durchmesserverhältnis (L/D, effektive Schraubenlänge relativ zum Entladungsdurchmesser) und der spezifische Verjüngungswinkel-Einfluss-Kompressionsverhältnis, die Verweilzeit, die Mischungseffizienz und die Druckaufbau-Fähigkeit.
• Schraubendesign: Flughöhe, Flugtiefenprofil usw. benötigen eine Optimierung für Material und Prozess.
• Fassemperaturkontrolle: Eine präzise Zonentemperaturregelung ist von entscheidender Bedeutung, insbesondere für hitzempfindliche Materialien (z. B. PVC).
• Schraubengeschwindigkeitsbereich: Muss die Scher- und Durchsatzanforderungen des Prozesses erfüllen.
• Antriebskraft und Drehmoment: Muss einen ausreichenden Energieeintrag liefern, insbesondere unter hohem Erbschlachtungswiderstand.
• Wartung: Überwachen Sie die Schrauben- und Laufkleidung (insbesondere mit hochgefüllten Materialien), die Reinigung (vermeiden Sie tote Flecken) und umsetzen Sie regelmäßige Wartungspläne.