Конструкция на шнека на екструдера: типове, геометрия и производителност

Какво представлява винтът на екструдера и какво трябва да постигне неговият дизайн?

Шнекът на екструдера е въртящият се обработващ компонент вътре в цевта. При термопластично екструдиране той пренася суровина, подпомага топенето и смесването и доставя материал към инструменталната екипировка надолу по веригата. Ашнеков екструдере машината;винтова екструзияе процесът. Закупуването на винтовия компонент не замества задвижването, отоплението, охлаждането или контролите на машината.

Започнете с дефиниране на желаната стопилка и продукт, а не изолиран изходен номер. Полезната цел определя приемлива еднородност на материала, качество на продукта, обхват на производителност и работни граници. Трябва също така да посочи дали работата е топене на предварително смесени пелети, включване на съставки, обработка на повторно смилане или отстраняване на летливи вещества.

Отделете нов дизайн от промяна на съществуваща машина

Нова машина предлага повече свобода за координиране на винта, цевта, задвижването и захранващата система. Замяната трябва да работи в рамките на инсталиран плик. Запишете текущото състояние на винта и цевта, преди да решите дали е необходим различен профил: подмяната на износена част и препроектирането на неподходяща част са различни инженерни задачи.

EJS консумативизахранващи винтове за екструдиранеза приложения с един и два винта. Началното описание трябва да идентифицира на коя архитектура и обработка трябва да служи компонентът.

Типове шнекове за екструдиране: Класифицирайте отделно архитектурата и функцията

„Единичен винт“, „преграден винт“ и „смесителен винт“ описват различни аспекти на дизайна. Те не са три взаимно изключващи се избора. Един екструзионен шнек може да съдържа както бариерна секция за топене, така и смесител надолу по веригата.

Единичен и двоен описват броя на винтовете

За двойни винтове установете също съвместно въртене или насрещно въртене, зацепване или незацепване и успоредна или конична геометрия. „Паралелно“ само по себе си не означава съвместно въртене. EJS списъциединични винтови варелиипаралелни двойни винтови варелиотделно; продуктовата категория е началото на спецификация, а не пълната спецификация.

Броят на полетите и модулната конструкция се нуждаят от собствени описания

Едновинтовият винт има един спирален старт; това не е просто друго име за едношнеков екструдер. По същия начин не всички двойни винтове са модулни. В модулен дизайн транспортиращите и смесителните елементи се сглобяват на съвместими валове. При дизайн от една част работният профил е произведен в тялото на винта.

Геометрия на шнека на екструдера: размери, полети и конструктивни характеристики

Чертеж на винт трябва да определи къде се прилага всеки размер. Общата дължина, работната дължина и дължината вътре в цевта могат да се отнасят за различни граници. Същото внимание е необходимо за номиналния диаметър, локалния диаметър на полета и диаметъра на корена.

TheНаръчник за процесори за екструдиране Dynisco, раздел 4илюстрира размерите на винта и конвенционалната геометрия на един винт. По-дълбоките канали осигуряват повече геометричен обем, но използваемата продукция също зависи от пълненето, топенето и обратния поток, управляван от налягането. По-плитките канали променят поведението на срязване и изпомпване, като същевременно намаляват обема на канала. Прегледайте тези ефекти заедно, когато променяте дълбочината на канала.

Коефициентът на дълбочина е полезен само със своите предположения

За обикновен конвенционален винт със сравнима стъпка и ширина на канала, дълбочината на подаване, разделена на дълбочината на измерване, е обичайно приближение за геометричното съотношение на компресия. Като илюстративно изчисление на чертежа, D = 60 mm с диаметри на корена от 48 mm и 56 mm дава дълбочини съответно от 6 mm и 2 mm: съотношение на дълбочината 3:1.

Това изчисление не предвижда повишаване на налягането 3:1, не доказва пълно топене или определя компресията на бариера или профил с променлива стъпка. Попитайте коя геометрична дефиниция е използвал доставчикът. Вижте подробноторъководство за съотношението на компресия на екструзионния винтза разграничаване между удобно съотношение на дълбочината и пълно сравнение на канала и обема.

Как захранването, топенето и дозирането работят заедно

Познатият модел с три зони описва конвенционален пластичен единичен винт. Това е полезно обяснение на функциите на процеса, но не е изискване всеки екструзионен винт да има три фиксирани секции с еднаква дължина.

Храненето започва с действително доставения материал

Пелетите, прахът, люспите и неравномерното повторно смилане не представляват същите условия на хранене. Насипната плътност, консистенцията на частиците, свързването и захранващото гърло заслужават внимание. Промяната на профила надолу по веригата не може да компенсира надеждно неконтролираното подаване на материал нагоре по веригата.

Температурата на варела не е измерване на температурата на топене

Преносът на топлина във варела и механичната работа влияят на термичната история на материала. Техният принос се променя с условията на работа. Използвайте подходящо измерване на температурата на топене и неговото местоположение, когато сравнявате дизайни; съвпадението на зададените точки на нагревателя само по себе си не демонстрира съответствие на условията на топене.

Налягането и мощността принадлежат към целия път на потока

Винтът работи срещу съпротивлението на екрани, адаптери, матрици и друго оборудване надолу по веригата. Запишете инсталираното устройство, когато диагностицирате ниска мощност. Резултат, получен с чист ситопакет и отворена инструментална екипировка, не трябва да се представя като очаквана производствена скорост спрямо по-рестриктивна линия.

Бариерни, смесителни и вентилационни секции решават различни задачи

Функционалната секция се нуждае от заявена работа и начин да се провери дали тази работа е свършена. „По-добро смесване“ е непълно, освен ако описанието не идентифицира какво трябва да бъде разпределено или разпръснато и кое измерване на продукта ще покаже подобрение.

Смесителните устройства могат да извършват както разпределителна, така и дисперсионна работа; балансът зависи от тяхната геометрия и работни условия. Името на дизайна само по себе си не е достатъчно за класиране на ефективността. Допълнителни ограничения могат също да променят температурата на стопилката, необходимото налягане и поведението при почистване.

Вентилацията изисква съвместим варел и поддържащо оборудване. Винтовият профил не може да създаде вентилационен отвор през непортиран варел, а вентилирането не премахва автоматично изискването за изсушаване на смолата. Проверете инструкциите за обработка на доставчика на материала.

За по-близки сравнения използвайте ръководствата на EJS забариера спрямо конвенционалните винтовеиВинтови миксери Maddock, ананас и Saxton.

Дизайн на двувинтов профил: елементи, последователност и смесване

За модулна двувинтова система конфигурацията означава избиране на съвместими елементи и поставянето им в съзнателна последователност. Това също така означава да проверите как тази последователност е свързана с позициите на захранване, добавяне на течност, вентилиране и изпускане.

Ръководство за функционалност на винта на NC State Extensionописва транспортиране, месене, обръщане и други елементи, заедно с техните ефекти върху смесването и потока. Неговото обсъждане включва обработка на храни и фуражи и кодове на специфични за оборудването елементи. Тези принципи помагат да се обясни конфигурацията; неговите примерни кодове не са универсален стандарт за пластмасови винтове.

Прочетете блок за месене като част от последователност

Ширината на диска, ъгълът на залитане, посоката на транспортиране и дължината на блока трябва да бъдат прегледани заедно със скоростта, пропускателната способност, локалното запълване и съседните елементи. Избягвайте универсални правила като „по-широкият диск винаги дава по-добра дисперсия“. Полезният въпрос е какво състояние на материала и поведение на потока трябва да доведе тази конкретна последователност.

Обратните или ограничителните елементи могат да увеличат интензивността на пълнене и обработка нагоре по веригата, но също така влияят на налягането и стимулират търсенето. Добавянето на повече ограничения не е безплатен път към по-силно смесване.

Потвърдете съвместимостта, преди да копирате профил

Два елемента с еднакъв номинален външен диаметър могат да имат различни интерфейси на вала, изисквания за централно разстояние, профили или аксиални размери. Посочете OEM или конвенцията за чертане за всеки код. EJSпродуктова страница на винтов елементизброява компоненти за транспортиране, смесване и месене; надвувинтов водач на елементаобхваща по-подробно техните проверки за подмяна.

Съобразете дизайна с полимера, захранващата форма и работата по обработка

„РЕ винт“ или „винт за рециклиране“ е твърде широко за окончателно дизайнерско решение. Идентифицирайте степента, информацията за вискозитета, пакета добавки, формата на фуража и състоянието. Посочете дали пълнителите или влакната пристигат в предварително смесени пелети или трябва да бъдат включени по време на екструдирането; това са различни задачи за обработка.

Прочетете публикуваната геометрия в нейния материален обхват

Полезен пример еРъководство за обработка на Ultramid екструзия на BASF, страница 7. За обработката на Ultramid филм, обсъждана там, се описват бариерни или трисекционни винтове с дължини от 24 до 32 D, постоянна стъпка от 1 D и съотношения на компресия от 3:1 до 3,5:1. Той също така прави дълбочината на полета зависима от диаметъра и вискозитета на стопилката.

Урокът по инженерство е връзката между геометрията и материалните условия. Тези цифри не са допустими граници за всеки клас полиамид, всеки термопласт или всяка съществуваща машина. Получете указания за обработка за действителния клас и отстранете всяко несъответствие с инсталираното оборудване, преди да изберете размери.

Проектиране в границите на варела, задвижването и надолу по веригата

Резервният винт трябва да премине два теста: той трябва да пасне и трябва да бъде обработен успешно. Съпоставянето на номиналния диаметър засяга само малка част от първия тест.

• Варел и интерфейси:потвърдете профила и състоянието на отвора, ефективната дължина, задвижващата връзка, крайната геометрия, захранващия отвор и местоположенията на портовете.
• Механичен плик:вземете разрешените граници на скоростта, въртящия момент, тягата и налягането от приложимата информация за машината. Не ги правете изводи от диаметъра на винта.
• Термичен и низходящ плик:прегледайте възможностите за охлаждане, измерване на температурата, смяна на екрана, помпи за топене и инструменти. Определете кой компонент ограничава предложената работна точка.

Как бих подходил към заявка за смяна на винт

Този подход поддържа фокуса върху препроектирането. Ако повреда в захранващата система обяснява загубата на производство, коригирайте тази повреда, преди да използвате нов винтов профил като решение.

Как материалите и износването на шнека на екструдера влияят върху производителността на дизайна

Геометрията и изборът на работна повърхност трябва да се прегледат заедно. Основният материал осигурява структурната основа на винта; повърхността или конструкцията, устойчива на износване, трябва да отговаря на нейния контакт с полимера, добавките и свързващия цилиндър.

Страницата за захранващи винтове на EJS изброява азотирани, биметални, закалени и хромирани опции. Това е набор от налични конструкции, а не доказателство, че всяка опция отговаря на всяко задължение. Определете обозначението на материала, мястото на обработка, крайните размери и договорените изисквания за инспекция за действителния компонент. TheРъководство за материали за винтове и варели EJSобяснява въпросите за избор.

Разграничете механизмите на износване от симптомите

Абразивните съставки, корозивните условия и нежеланият контакт с метал изискват различни изследвания. По-твърдият материал не коригира разместването или неправилната работна междина. Съпоставянето на винта и цевта също е по-полезно от избирането на всяка работна повърхност поотделно.

Проблеми с износването на шнека на екструдера може да се появят заедно с намаляване на производителността, промяна на натоварването или нестабилно подаване на стопилка, но нито един от тези симптоми не доказва износването сам по себе си. Сравнете измереното състояние на шнека/цевта с чертежа и базовата линия на контролирано производство. Theръководство за измерване на износването и смянаобхваща процеса на проверка.

Не копирайте измерения външен диаметър на износен винт като нов номинален размер. Отделете оригиналния дизайн, настоящото износване и всеки предложен редизайн в спецификацията.

Оценете производителността на винта със сравними производствени данни

Справедливото сравнение се нуждае от определен материал и производствен прозорец, общи изисквания за качество и ясна граница на измерване. Поддържайте базова линия при сравними условия, след което тествайте предложения дизайн в планирания работен диапазон. Запишете всички променени настройки, за да може дизайнът да работи успешно.

Измерете приемливото производство на продукта отделно от брутния капацитет. Включете действителната температура на топене, налягането и вариациите, натоварването на задвижването, отхвърлените продукти и проверките на продукта, които са мотивирали промяната. Запишете местоположението на сензора, правилото за стабилизиране, интервала на вземане на проби и продължителността на опита, така че друг инженер да може да интерпретира резултатите.

Работещ пример: повече производство не означава автоматично по-ниска специфична енергия

Ако водех оценка на редизайн на винт, щях да се споразумея за материала, изискванията за качество, прозореца за запис и границата на електрическо измерване преди изпитанието. В противен случай два привлекателни набора от данни могат да описват различни работни места.

Помислете за илюстративно сравнение на стабилно движение. Дизайн A има средно 80 kW електрическа мощност и 200 kg/h приемлив продукт. Дизайн B е средно 96 kW и 240 kg/h при същата граница на измерване и изисквания за качество. Това са приети стойности за изчислението.

И двата дизайна консумират 0,40 kWh на килограм приемлив продукт в рамките на тази граница. Бих описал резултата като повишено производство, а не 20% икономия на енергия. За прозорец за запис, измерен в часове, еквивалентното изчисление е общата електрическа енергия в kWh, разделена на приемливата маса в kg.

След това бих проверил действителната температура на стопилката, промяната на налягането, натоварването на задвижването и скрап. По-висока изходна точка, която надвишава договорената термична или механична граница, не преминава просто защото масовият процент е по-висок. Ако електромерът включва варелни нагреватели, охлаждане или спомагателни устройства, идентифицирайте тези товари; не обозначавайте повторно резултата като механична енергия на винтов вал.

Какво могат да установят публикуваните тестове

Кели, Браун и Коутс изследваха три геометрии с един винт, обработващи търговски LDPE при различни скоростиЕфектът на геометрията на шнека върху температурния профил на стопилката при едношнекова екструзия. Резюмето съобщава, че геометрията е имала по-голямо влияние върху полетата на температурата на топене при по-висока пропускателна способност и че шнек с бариерен полет със смесител Maddock е постигнал по-добро топене от винтовете с единичен полет при условията на изследването.

Това поддържа оценката на геометрията заедно с работната точка. Той не установява универсален процент на подобрение или доказва същия резултат за друг полимер или машина. Симулацията и публикуваните проучвания помагат за формирането на предложение за дизайн; договореният производствен тест определя дали доставеният дизайн отговаря на конкретната работа.

Превърнете намерението на дизайна в кратка информация, която производителят може да използва

Едно полезно запитване позволява на производителя да обясни както предложената промяна, така и как ще бъде проверена. Изпратете пакет, който свързва материала, машината, геометрията и критериите за приемане.

1. Материал и храна:клас, формулация, фуражна форма, съответен препарат и разрешена променливост.
2. Цел за обработка:приемлив обхват на изхода, изисквания към продукта, наблюдавани дефекти и текущи оперативни записи.
3. Машина и монтирани части:архитектура, OEM/модел, налични чертежи, измервания на отворите, интерфейси, портове и проверени работни граници.
4. Предложен профил:граници на работна дължина, оразмерени функционални секции, локални дълбочини, геометрия на полета и всяка конвенция за клирънс.
5. Материали и изработка:договорено обозначение на стоманата, конструкция на работната повърхност, места за обработка, размери на крайното състояние и план за инспекция.
6. Проверка:ревизия на чертежа, записи от инспекции на компоненти и производствено-пробен план с измервания и критерии за преминаване/неуспех.

Отделете приемането на компонентите от валидирането на производството

Сертификатът за материал и отчетът за размерите отговарят дали компонентът отговаря на определените изисквания за материал и чертеж. Те сами по себе си не доказват производителност, потребление на енергия или качество на продукта. Обратно, един успешен производствен цикъл не замества договорените инспекции на компоненти.

В продуктовата информация на EJS се посочва, че доставените винтови варели включват доклад от проверка и сертификат за материал. Съгласете съответната редакция на чертежа и докладвайте съдържанието за поръчаните части. Всяко допълнително вземане на проби, лабораторно изпитване или приемане на процеса принадлежи към писмения обхват.

Често задавани въпроси