Konstrukcja ślimaka wytłaczarki: rodzaje, geometria i wydajność

Co to jest ślimak wytłaczarki i co powinna osiągnąć jego konstrukcja?

Ślimak wytłaczarki jest obracającym się elementem przetwarzającym wewnątrz cylindra. W wytłaczaniu termoplastycznym przenosi surowiec, wspomaga topienie i mieszanie oraz dostarcza materiał do dalszego oprzyrządowania. Awytłaczarka śrubowajest maszyną;wytłaczanie śrubowejest proces. Zakup elementu śrubowego nie zastępuje napędu, ogrzewania, chłodzenia ani sterowania maszyny.

Zacznij od zdefiniowania żądanego stopu i produktu, a nie izolowanej liczby wyjściowej. Przydatny cel określa akceptowalną jednorodność materiału, jakość produktu, zakres wydajności i ograniczenia operacyjne. Należy również określić, czy zadanie polega na topieniu wstępnie zmieszanych peletek, dodawaniu składników, przetwarzaniu przemiału czy usuwaniu substancji lotnych.

Oddziel nowy projekt od zmiany istniejącej maszyny

Nowa maszyna oferuje większą swobodę w koordynowaniu układu ślimakowego, beczkowego, napędowego i podającego. Zamiennik musi działać w zainstalowanej obudowie. Przed podjęciem decyzji, czy potrzebny jest inny profil, zapisz bieżący stan śruby i cylindra: wymiana zużytej części i przeprojektowanie nieodpowiedniej części to różne zadania inżynieryjne.

Dostawy EJSśruby podające do wytłaczaniado zastosowań jedno- i dwuślimakowych. Wytyczne początkowe powinny określać, jakiej architekturze i obowiązkom przetwarzania musi służyć komponent.

Typy śrub wytłaczanych: oddzielnie klasyfikuj architekturę i funkcję

„Pojedynczy ślimak”, „śruba barierowa” i „śruba mieszająca” opisują różne aspekty projektu. To nie są trzy wzajemnie wykluczające się wybory. Pojedynczy ślimak wytłaczający może zawierać zarówno sekcję topienia bariery, jak i dalszy mieszalnik.

Pojedyncze i podwójne opisują liczbę śrub

W przypadku śrub bliźniaczych należy również ustalić współrotację lub przeciwbieżność, zazębiającą się lub niezazębiającą się oraz geometrię równoległą lub stożkową. Samo określenie „równolegle” nie oznacza współbieżności. Listy EJSbeczki jednoślimakoweIrównoległe beczki dwuślimakoweosobno; kategoria produktu stanowi początek specyfikacji, a nie pełną specyfikację.

Liczba lotów i konstrukcja modułowa wymagają własnego opisu

Śruba jednokierunkowa ma jeden początek śrubowy; nie jest to po prostu inna nazwa wytłaczarki jednoślimakowej. Podobnie nie wszystkie śruby bliźniacze są modułowe. W konstrukcji modułowej elementy transportujące i mieszające montowane są na kompatybilnych wałach. W wersji jednoczęściowej profil roboczy jest wbudowany w korpus śruby.

Geometria ślimaka wytłaczarki: wymiary, loty i cechy konstrukcyjne

Rysunek śruby powinien określać, gdzie ma zastosowanie każdy wymiar. Długość całkowita, długość robocza i długość wewnątrz lufy mogą odnosić się do różnych granic. Taką samą ostrożność należy zachować w przypadku średnicy nominalnej, lokalnej średnicy przelotu i średnicy korzenia.

ThePodręcznik procesorów wytłaczania Dynisco, rozdział 4ilustruje wymiary śrub i konwencjonalną geometrię pojedynczej śruby. Głębsze kanały zapewniają większą objętość geometryczną, ale użyteczna wydajność zależy również od napełniania, topienia i przepływu zwrotnego pod wpływem ciśnienia. Płytsze kanały zmieniają zachowanie podczas ścinania i pompowania, jednocześnie zmniejszając objętość kanału. Przejrzyj te efekty razem, zmieniając głębokość kanału.

Współczynnik głębokości jest użyteczny tylko przy jego założeniach

W przypadku prostej konwencjonalnej śruby o porównywalnym skoku i szerokości kanału głębokość posuwu podzielona przez głębokość dozowania jest powszechnym przybliżeniem geometrycznego stopnia sprężania. Jako przykładowe obliczenia na rysunku, D = 60 mm przy średnicach rdzenia 48 mm i 56 mm daje głębokości odpowiednio 6 mm i 2 mm: stosunek głębokości 3:1.

Obliczenia te nie przewidują wzrostu ciśnienia 3:1, nie dowodzą całkowitego stopienia ani nie określają ściskania bariery lub profilu o zmiennym skoku. Zapytaj, z jakiej definicji geometrycznej skorzystał dostawca. Zobacz szczegółowe informacjePrzewodnik po współczynniku kompresji śruby wytłaczającejdla rozróżnienia pomiędzy wygodnym stosunkiem głębokości a pełnym porównaniem głośności kanału.

Jak pasza, topienie i dozowanie współdziałają

Znany model trójstrefowy opisuje konwencjonalny pojedynczy ślimak plastyfikujący. Jest to przydatne wyjaśnienie funkcji procesu, ale nie jest wymagane, aby każdy ślimak wytłaczający miał trzy stałe sekcje o równej długości.

Karmienie rozpoczyna się od faktycznie dostarczonego materiału

Pelety, proszek, płatki i nieregularny przemiał nie charakteryzują się takimi samymi warunkami żywienia. Na uwagę zasługuje gęstość nasypowa, konsystencja cząstek, mostkowanie i gardło zasilające. Zmiana profilu w dalszej części nie może w sposób niezawodny skompensować niekontrolowanego dopływu materiału w górę.

Temperatura beczki nie jest pomiarem temperatury topnienia

Zarówno wymiana ciepła w beczce, jak i praca mechaniczna wpływają na historię termiczną materiału. Ich wkład zmienia się w zależności od warunków pracy. Podczas porównywania projektów należy zastosować odpowiedni pomiar temperatury stopu i jego lokalizację; Samo dopasowanie nastaw grzejnika nie oznacza dopasowania warunków topienia.

Ciśnienie i wydajność należą do pełnej ścieżki przepływu

Śruba działa wbrew oporowi ekranów, adapterów, matryc i innego sprzętu znajdującego się poniżej. Podczas diagnozowania niskiej mocy zapisz zainstalowany układ. Wynik uzyskany przy czystym pakiecie sit i otwartym oprzyrządowaniu nie powinien być przedstawiany jako oczekiwana wielkość produkcji w porównaniu z bardziej restrykcyjną linią.

Sekcje barierowe, mieszające i wentylacyjne rozwiązują różne zadania

Sekcja funkcjonalna wymaga określonego zadania i sposobu sprawdzenia, czy zostało ono wykonane. „Lepsze mieszanie” jest niekompletne, jeśli w planie nie wskazano, co należy rozprowadzić lub rozproszyć i który pomiar produktu wykaże poprawę.

Urządzenia mieszające mogą wykonywać zarówno pracę rozdzielczą, jak i dyspersyjną; równowaga zależy od ich geometrii i warunków pracy. Sama nazwa projektu nie wystarczy, aby ocenić wydajność. Dodatkowe ograniczenia mogą również zmienić temperaturę stopu, zapotrzebowanie na ciśnienie i zachowanie podczas czyszczenia.

Odpowietrzanie wymaga kompatybilnej beczki i sprzętu pomocniczego. Profil śrubowy nie może utworzyć otworu wentylacyjnego przez beczkę bez otworu, a odpowietrzenie nie eliminuje automatycznie zapotrzebowania na suszenie żywicy. Sprawdź instrukcje przetwarzania dostarczone przez dostawcę materiału.

Aby uzyskać dokładniejsze porównania, skorzystaj z przewodników EJS dobariera w porównaniu z konwencjonalnymi śrubamiIMiksery śrubowe Maddock, Ananas i Saxton.

Projekt profilu dwuślimakowego: elementy, kolejność i mieszanie

W przypadku modułowego systemu dwuśrubowego konfiguracja oznacza wybór kompatybilnych elementów i umieszczenie ich w przemyślanej kolejności. Oznacza to również sprawdzenie, jak ta sekwencja odnosi się do pozycji podawania, dodawania cieczy, odpowietrzania i rozładunku.

Przewodnik po funkcjonalności śrub w NC State Extensionopisuje przenoszenie, ugniatanie, odwracanie i inne elementy wraz z ich wpływem na mieszanie i przepływ. Omówienie obejmuje przetwarzanie żywności i pasz oraz kody elementów specyficzne dla sprzętu. Zasady te pomagają wyjaśnić konfigurację; jego przykładowe kody nie są uniwersalnym standardem śrub z tworzyw sztucznych.

Odczytaj blok ugniatający jako część sekwencji

Należy sprawdzić szerokość tarczy, kąt przesunięcia, kierunek transportu i długość bloku, a także prędkość, przepustowość, lokalne wypełnienie i sąsiednie elementy. Unikaj uniwersalnych zasad typu „szerszy dysk zawsze daje lepszą dyspersję”. Użytecznym pytaniem jest, jaki stan materiału i zachowanie przepływu musi wywołać ta konkretna sekwencja.

Elementy odwrotne lub ograniczające mogą zwiększać intensywność napełniania i przetwarzania na wcześniejszym etapie, ale wpływają również na ciśnienie i zapotrzebowanie na napęd. Dodanie kolejnych ograniczeń nie jest prostą drogą do silniejszego miksowania.

Przed skopiowaniem profilu potwierdź zgodność

Dwa elementy o tej samej nominalnej średnicy zewnętrznej mogą mieć różne interfejsy wałów, wymagania dotyczące odległości między osiami, profile lub wymiary osiowe. Podaj konwencję OEM lub rysunek dla każdego kodu. EJSstrona produktu z elementami śrubowymiwymienia składniki transportujące, mieszające i ugniatające; theprowadnica elementu dwuśrubowegoomawia bardziej szczegółowo kontrole wymiany.

Dopasuj projekt do polimeru, formy paszy i zadania przetwarzania

„Śruba PE” lub „śruba do recyklingu” to zbyt szerokie pojęcie, aby można było podjąć ostateczną decyzję projektową. Określ gatunek, informacje o lepkości, pakiet dodatków, formę i stan paszy. Należy określić, czy wypełniacze lub włókna są dostarczane w postaci wstępnie zmieszanych granulek, czy też muszą zostać włączone podczas wytłaczania; są to różne zadania przetwarzania.

Przeczytaj opublikowaną geometrię w jej zakresie materialnym

Przydatnym przykładem jestPoradnik firmy BASF dotyczący wytłaczania Ultramidu, strona 7. Do omawianej tam obróbki folii Ultramid opisano śruby barierowe lub trójsekcyjne o długościach od 24 do 32 D, stałym skoku 1 D i stopniach sprężania od 3:1 do 3,5:1. Uzależnia również głębokość lotu od średnicy i lepkości stopu.

Lekcją inżynierską jest związek między geometrią a warunkami materiałowymi. Liczby te nie stanowią limitów akceptacji dla każdego gatunku poliamidu, każdego tworzywa termoplastycznego lub każdej istniejącej maszyny. Przed wybraniem wymiarów uzyskaj wytyczne dotyczące przetwarzania dla rzeczywistego gatunku i usuń wszelkie niezgodności z zainstalowanym sprzętem.

Projekt w granicach lufy, napędu i wylotu

Zamienna śruba musi przejść dwa testy: musi pasować i pomyślnie zostać wykonana. Dopasowanie średnicy nominalnej dotyczy tylko małej części pierwszego testu.

• Beczka i interfejsy:potwierdzić profil i stan otworu, długość efektywną, połączenie napędu, geometrię końca, otwór zasilający i lokalizację portów.
• Koperta mechaniczna:uzyskać dopuszczalne wartości graniczne prędkości, momentu obrotowego, ciągu i ciśnienia na podstawie odpowiednich informacji o maszynie. Nie należy ich wnioskować na podstawie średnicy śruby.
• Przegroda termiczna i wylotowa:przegląd możliwości chłodzenia, pomiaru temperatury, wymiany sit, pomp topiących i oprzyrządowania. Zidentyfikuj, który komponent ogranicza proponowany punkt pracy.

Jak podszedłbym do prośby o wymianę śruby

Takie podejście pozwala skupić się na przeprojektowaniu. Jeśli usterka systemu podawania wyjaśnia straty w produkcji, napraw tę usterkę przed zastosowaniem nowego profilu ślimaka jako środka zaradczego.

Jak materiały i zużycie ślimaka wytłaczarki wpływają na wydajność projektu

Geometrię i wybór powierzchni roboczej należy rozpatrywać łącznie. Materiał bazowy stanowi podstawę konstrukcyjną śruby; powierzchnia lub konstrukcja odporna na zużycie muszą być dostosowane do kontaktu z polimerem, dodatkami i współpracującym cylindrem.

Strona EJS dotycząca śrub pociągowych zawiera listę opcji azotowanych, bimetalicznych, hartowanych i chromowanych. To zakres dostępnych konstrukcji, a nie dowód, że każda opcja pasuje do każdego zadania. Zdefiniuj oznaczenie materiału, miejsce obróbki, ostateczne wymiary i uzgodnione wymagania kontrolne dla rzeczywistego komponentu. ThePrzewodnik po materiałach śrub i luf EJSwyjaśnia pytania dotyczące wyboru.

Odróżnij mechanizmy zużycia od objawów

Składniki ścierne, warunki korozyjne i niezamierzony kontakt z metalem wymagają różnych badań. Twardszy materiał nie koryguje niewspółosiowości ani nieprawidłowej szczeliny roboczej. Dopasowanie śruby i cylindra jest również bardziej przydatne niż wybieranie każdej powierzchni roboczej z osobna.

Problemy ze zużyciem ślimaka wytłaczarki mogą pojawić się wraz ze spadkiem wydajności, zmianą obciążenia lub niestabilnym dostarczaniem stopu, ale żaden z tych objawów sam w sobie nie świadczy o zużyciu. Porównaj zmierzony stan ślimaka/beczki z rysunkiem i kontrolowaną linią bazową produkcji. Theprzewodnik pomiaru zużycia i wymianyobejmuje proces kontroli.

Nie kopiuj zmierzonej średnicy zewnętrznej zużytej śruby jako nowego wymiaru nominalnego. Oddziel pierwotne założenia projektowe, obecne zużycie i wszelkie proponowane przeprojektowania w specyfikacji.

Oceń wydajność śrub na podstawie porównywalnych danych produkcyjnych

Rzetelne porównanie wymaga określonego okna materiałowego i produkcyjnego, wspólnych wymagań jakościowych i jasnej granicy pomiaru. Zachowaj punkt odniesienia w porównywalnych warunkach, a następnie przetestuj proponowany projekt w zamierzonym zakresie operacyjnym. Zapisz wszelkie zmienione ustawienia, aby każdy projekt przebiegł pomyślnie.

Zmierz akceptowalną wydajność produktu oddzielnie od przepustowości brutto. Uwzględnij rzeczywistą temperaturę stopu, ciśnienie i zmiany, obciążenie napędu, odrzuty i kontrole produktu, które uzasadniały zmianę. Zapisz lokalizację czujników, zasadę stabilizacji, częstotliwość próbkowania i czas trwania próby, aby inny inżynier mógł zinterpretować wyniki.

Sprawdzony przykład: większa produkcja nie oznacza automatycznie niższej energii właściwej

Gdybym prowadził ocenę przeprojektowania śruby, zgodziłbym się przed próbą na materiał, wymagania jakościowe, okno rejestracji i granicę pomiaru elektrycznego. W przeciwnym razie dwa atrakcyjne zbiory danych mogą opisywać różne stanowiska pracy.

Rozważmy ilustrujące, stale działające porównanie. Projekt A ma średnio 80 kW mocy elektrycznej i 200 kg/h dopuszczalnego produktu. Projekt B wynosi średnio 96 kW i 240 kg/h przy tych samych granicach pomiarowych i wymaganiach jakościowych. Są to wartości przyjęte do obliczeń.

Obydwa projekty zużywają 0,40 kWh na kilogram dopuszczalnego produktu w tym zakresie. Wynik opisałbym jako zwiększoną produkcję, a nie 20% oszczędności energii. W przypadku okna rejestracji mierzonego w godzinach równoważnym obliczeniem jest całkowita energia elektryczna w kWh podzielona przez dopuszczalną masę w kg.

Następnie sprawdziłbym rzeczywistą temperaturę stopu, zmiany ciśnienia, obciążenie napędu i ilość złomu. Wyższy punkt wyjściowy, który przekracza uzgodnioną granicę termiczną lub mechaniczną, nie przechodzi po prostu dlatego, że współczynnik masy jest wyższy. Jeżeli licznik energii obejmuje grzejniki beczkowe, urządzenia chłodzące lub urządzenia pomocnicze, zidentyfikuj te obciążenia; nie należy ponownie oznaczać wyniku jako energii mechanicznej wału śruby.

Co mogą ustalić opublikowane badania

Kelly, Brown i Coates zbadali trzy geometrie pojedynczych śrub przetwarzających dostępny na rynku LDPE przy różnych prędkościachWpływ geometrii ślimaka na profil temperatury stopu w procesie wytłaczania jednoślimakowego. W abstrakcie podano, że geometria miała większy wpływ na pola temperatury topnienia przy większej wydajności oraz że ślimak barierowy z mieszadłem Maddocka uzyskał w badanych warunkach lepsze topienie niż ślimaki jednozwojowe.

Ułatwia to ocenę geometrii wraz z punktem pracy. Nie ustanawia uniwersalnego procentu poprawy ani nie udowadnia tego samego wyniku w przypadku innego polimeru lub maszyny. Symulacje i opublikowane badania pomagają w stworzeniu propozycji projektu; uzgodniony test produkcyjny określa, czy dostarczony projekt spełnia określone zadanie.

Zmień zamysł projektowy w brief, z którego może skorzystać producent

Przydatne zapytanie pozwala producentowi wyjaśnić zarówno proponowaną zmianę, jak i sposób jej sprawdzenia. Wyślij paczkę łączącą kryteria materiału, maszyny, geometrii i akceptacji.

1. Materiał i pasza:gatunek, skład, forma paszy, odpowiednie przygotowanie i dozwolona zmienność.
2. Cel przetwarzania:akceptowalny zakres wydajności, wymagania produktu, zaobserwowane wady i aktualna dokumentacja eksploatacyjna.
3. Maszyna i zainstalowane części:architektura, OEM/model, dostępne rysunki, wymiary otworów, interfejsy, porty i zweryfikowane limity operacyjne.
4. Proponowany profil:granice długości roboczej, zwymiarowane sekcje funkcjonalne, głębokości lokalne, geometrię lotu i każdą konwencję prześwitu.
5. Materiały i produkcja:uzgodnione oznaczenie stali, konstrukcja powierzchni roboczej, miejsca obróbki, wymiary stanu końcowego i plan kontroli.
6. Weryfikacja:rewizja rysunku, zapisy kontroli komponentów i plan prób produkcyjnych z pomiarami i kryteriami pozytywnego/negatywnego wyniku.

Oddziel akceptację komponentów od walidacji produkcji

Certyfikat materiałowy i raport wymiarowy dają odpowiedź, czy element spełnia określone wymagania materiałowe i rysunkowe. Same w sobie nie dowodzą wydajności produkcji, zużycia energii ani jakości produktu. I odwrotnie, jedna pomyślna seria produkcyjna nie zastępuje uzgodnionych inspekcji podzespołów.

Informacje o produkcie EJS stwierdzają, że dostarczone beczki śrubowe zawierają raport z kontroli i certyfikat materiałowy. Uzgodnij odpowiednią wersję rysunku i zawartość raportu dla zamówionych części. Wszelkie dodatkowe pobieranie próbek, badania laboratoryjne lub akceptacja procesu należą do zakresu pisemnego.

Często zadawane pytania