Типы двухшнековых экструдеров 

Двухшнековые экструдеры являются важным оборудованием, используемым в различных отраслях промышленности для смешивания, компаундирования и экструзии материалов, таких как пластмассы, продукты питания и лекарства. Универсальность двухшнековых экструдеров делает их незаменимым оборудованием в современном производстве. Однако не все экструдеры одинаковы; они бывают разных типов, каждый из которых подходит для определенных нужд.

В этой статье мы рассмотрим различные типы двухшнековых экструдеров и их уникальные особенности.

Классификация по конфигурации шнека
В зависимости от конфигурации шнека двухшнековые экструдеры можно разделить на параллельные двухшнековые экструдеры и конические двухшнековые экструдеры. В параллельном двухшнековом экструдере шнеки расположены параллельно друг другу по всей длине. В коническом двухшнековом экструдере шнек имеет коническую форму, при этом его диаметр постепенно уменьшается от загрузочного конца к торцу матрицы.

Параллельный двухшнековый экструдер
Диаметр шнека параллельного двухшнекового экструдера постоянен по всей его длине. Их обычно используют для обработки полиолефинов (таких как ПЭ и ПП), нейлона, ПК, полиэстера и других материалов.

преимущество
Преимуществом параллельного двухшнекового экструдера по-прежнему остается возможность изменения соотношения сторон. Они могут регулировать соотношение сторон, увеличивая или уменьшая его в соответствии с изменениями условий формования, чтобы соответствовать требованиям технологии переработки пластмасс. Такая гибкость расширяет область применения параллельных двухшнековых экструдеров, чего трудно достичь с помощью конических двухшнековых экструдеров.

недостаток:
Из-за малого межосевого расстояния между двумя шнеками и ограниченного пространства радиальные подшипники и упорные подшипники, поддерживающие два выходных вала, а также соответствующие передаточные механизмы сталкиваются с большими трудностями в редукторе трансмиссии параллельного двухшнекового экструдера.

Несмотря на усилия конструкторов, все еще было сложно решить практические проблемы, такие как ограниченная несущая способность, малый модуль зубчатой ​​передачи, малый диаметр и уменьшенный диаметр на хвостовых концах двух винтов, что приводило к существенно недостаточному сопротивлению кручению. Выходной крутящий момент ограничен, а несущая способность значительно снижена, что является существенным недостатком параллельного двухшнекового экструдера.

Конический двухшнековый экструдер
Конический двухшнековый экструдер имеет шнек большего диаметра на загрузочном конце и меньший диаметр на конце матрицы. Эти экструдеры в основном используются для переработки поливинилхлорида, а их уникальная конструкция оптимизирована под требования конкретного материала.

преимущество
Два конических винта расположены горизонтально, а их оси при вставке в ствол находятся под определенным углом. Коробка передач может вмещать большее межосевое расстояние между двумя выходными валами, поскольку расстояние между валами увеличивается от узкого конца к широкому. Такая компоновка обеспечивает достаточно места для установки шестерен, валов-шестерен, радиальных и упорных подшипников, тем самым повышая эффективность трансмиссии.

Такая гибкая конструкция позволяет устанавливать радиальные и упорные подшипники большего размера на валы, рассчитанные на передачу высокого крутящего момента. Таким образом, конические двухшнековые экструдеры обладают значительными характеристиками, в том числе высоким рабочим крутящим моментом и грузоподъемностью, которые отличаются от параллельных двухшнековых экструдеров.

недостаток
Недостатком конических двухшнековых экструдеров является их ограниченная адаптивность, поскольку диаметр шнека меняется по его длине, что может затруднить достижение равномерной обработки материала. Кроме того, следует учитывать такие факторы, как сложность конструкции и потенциально более высокие затраты на строительство.

Сходства между двумя типами
Все они обладают механизмами для продвижения пластика вперед, хорошими возможностями смешивания и пластификации, а также возможностями обезвоживания. Их адаптируемость к материалам и процессам формования изделий из пластмасс в принципе одинакова.

Разница между двумя типами
 Диаметр: параллельные двойные шнеки имеют одинаковый диаметр, тогда как конические двойные шнеки имеют разные диаметры на меньшем и большем концах.
Расстояние между центрами: расстояние между параллельными двойными винтами остается постоянным, в то время как ось конического двойного винта образует угол, что приводит к разным размерам расстояния между центрами вдоль оси.
Соотношение сторон: Соотношение сторон (Д/Д) параллельного двухшнекового винта относится к отношению эффективной длины винта к его внешнему диаметру, тогда как соотношение сторон конического двухшнекового винта относится к отношению эффективной длины винта к среднему значению диаметров его большего и меньшего концов.

Видно, что самая большая разница между параллельными двухшнековыми экструдерами и коническими двухшнековыми экструдерами заключается в геометрии цилиндра шнека, что приводит к различным конструктивным и эксплуатационным различиям. Хотя эти два экструдера имеют свои особенности, у каждого из них есть свои преимущества.

Классификация по направлению вращения двухшнекового двигателя
Двухшнековые экструдеры в зависимости от направления вращения шнеков делятся на экструдеры с однонаправленным и противонаправленным вращением.

Двухшнековый экструдер с однонаправленным вращением шнеков
Двухшнековый экструдер с однонаправленным вращением шнеков имеет два шнека, вращающихся в одном направлении. Эти устройства могут эффективно смешивать и дозировать материалы. Экструдеры с сонаправленным вращением, способные работать с широким диапазоном вязкостей и составов, идеально подходят для переработки полимерных смесей, мастербатчей и приложений реактивной экструзии. Они обладают превосходными характеристиками самоочистки и подачи, гарантируя равномерное распределение добавок по всему материалу.

Преимущества двухшнековых экструдеров с вращающимися в одном направлении шнеками:
 Улучшенное смешивание: взаимозацепляющиеся шнеки и настраиваемые элементы шнека позволяют точно контролировать интенсивность и качество смешивания, превосходя одношнековые экструдеры.
Гибкость обработки: дозирующая подача может независимо контролировать выход, тем самым реализуя несколько функций обработки на одной машине.
 Контролируемые параметры обработки: узкое распределение времени пребывания и точный контроль температуры улучшают кривую зависимости сдвига от времени и температуры и повышают стабильность качества продукта.
 Эффективное производство: объемная конвейерная транспортировка позволяет обрабатывать широкий спектр материалов с минимальным временем простоя.
 Экономическая эффективность: Высокая гибкость и производительность, возможность выпуска широкого ассортимента конечной продукции со стабильным качеством, при этом износ шнека можно компенсировать путем регулировки скорости вращения шнека.

В зависимости от характера взаимоблокировки шнеков при вращении двухшнековые экструдеры с однонаправленным вращением можно разделить на двухшнековые экструдеры с однонаправленным вращением и двухшнековые экструдеры с непересекающимся вращением.

Двухшнековый экструдер с вращающимися в одном направлении шнеками
В двухшнековом экструдере с взаимозацепляющимися, вращающимися в одном направлении шнеками шнеки блокируются или сцепляются друг с другом в процессе вращения, что обеспечивает более эффективную обработку и транспортировку материала. Такая конструкция расширяет возможности экструдера по распределению смеси, способствуя тщательному диспергированию добавок и наполнителей в полимерной матрице.

Экструдеры периодического действия часто используются в процессах компаундирования, где критически важен точный контроль распределения размеров частиц и однородности смеси. Они обеспечивают исключительную масштабируемость и гибкость, позволяя производителям адаптировать процесс экструзии к требованиям конкретной продукции.

Двухшнековый экструдер с вращающимися в одном направлении шнеками без взаимного зацепления
С другой стороны, шнеки двухшнекового экструдера, вращающегося в одном направлении и не взаимодействующего друг с другом, не блокируются и не зацепляются при вращении. Вместо этого они вращаются близко друг к другу, не зацепляясь, что позволяет выполнять различные типы обработки материалов, часто для хрупких материалов или чувствительных к сдвигу применений, таких как обработка термочувствительных полимеров, биоматериалов и продуктов питания. Непересекающиеся экструдеры обеспечивают щадящие условия обработки, сохраняя при этом эффективность смешивания и перемешивания.

Двухшнековый экструдер с противоположным вращением шнеков
В отличие от экструдеров с однонаправленным вращением шнеки двухшнековых экструдеров с встречным вращением вращаются в противоположных направлениях. Такая конфигурация обеспечивает значительное разминание и сдвиг материала, что приводит к тщательному смешиванию и диспергированию. Экструдеры с встречным вращением отлично подходят для задач, требующих больших усилий сдвига, таких как удаление растворителя, реактивная экструзия и компаундирование высоконаполненных материалов. Они позволяют точно контролировать время пребывания и скорость сдвига, что делает их пригодными для сложных условий обработки.

Двухшнековый экструдер с взаимозацепляющимися шнеками и встречным вращением
В двухшнековом экструдере с взаимозацепляющимися противоположно вращающимися шнеками два шнека расположены симметрично, но вращаются в противоположных направлениях. Такая структура предотвращает движение материала в форме «∞», поскольку спиральная траектория одного винта будет блокирована другим винтом. Напротив, при транспортировке твердых веществ материал перемещается вперед в почти закрытой полости в форме буквы «С». Однако между внешним диаметром одной спирали и диаметром основания другой спирали сохраняется определенный зазор, позволяющий материалу проходить через него.

При прохождении материала через радиальный зазор между двумя шнеками он подвергается интенсивному сдвигу, смешиванию и уплотнению, благодаря чему эффективно достигается пластификация. Кроме того, степень сжатия может быть достигнута путем постепенного уменьшения шага шнека, что делает его пригодным для обработки самых разных продуктов.

Двухшнековый экструдер с непересекающимися шнеками и встречным вращением
Непересекающиеся двухшнековые экструдеры с встречным вращением используются реже, чем пересекающиеся экструдеры. Они работают иначе, чем одношнековые экструдеры, но похожи тем, что используют трение и вязкое сопротивление для транспортировки материалов. Помимо перемещения по направлению к головке матрицы, из-за большого радиального зазора между двумя шнеками материал будет иметь другую картину течения, что приведет к большому объему утечек.

Кроме того, относительное положение витков шнека приведет к тому, что давление материала на стороне тяги одного шнека будет выше, чем на стороне сопротивления другого шнека, в результате чего материал будет перетекать со стороны тяги высокого давления на сторону сопротивления другого шнека. Вращение препятствует потоку материала в точке А, что приводит к возникновению различных схем течения, что делает его пригодным для смешивания, вытяжки и девулканизации.

в заключение
Каждый тип двухшнекового экструдера обладает уникальными преимуществами и возможностями для удовлетворения различных технологических потребностей самых разных отраслей промышленности. Понимание различий между этими типами экструдеров имеет решающее значение для выбора наиболее подходящего оборудования для конкретной области применения.

Будь то достижение оптимальной эффективности смешивания, сохранение целостности продукта или повышение гибкости обработки, правильный выбор двухшнекового экструдера может оказать существенное влияние на качество продукта, эффективность производства и общий успех производства.