Dizajn skrutiek extrudéra: Typy, geometria a výkon

Čo je to skrutka extrudéra a čo by mala jeho konštrukcia dosiahnuť?

Skrutka extrudéra je rotačný komponent spracovania vo vnútri valca. Pri vytláčaní termoplastov dopravuje surovinu, podporuje tavenie a miešanie a dodáva materiál smerom k následnému nástroju. Azávitovkový extrudérje stroj;závitovkové vytláčanieje proces. Nákup skrutkového komponentu nenahrádza pohon stroja, kúrenie, chladenie ani ovládacie prvky.

Začnite skôr definovaním požadovanej taveniny a produktu než čísla izolovaného výstupu. Užitočný cieľ špecifikuje prijateľnú uniformitu materiálu, kvalitu produktu, rozsah priepustnosti a prevádzkové limity. Malo by tiež uvádzať, či ide o tavenie vopred zložených peliet, zapracovanie prísad, spracovanie prebrúsenia alebo odstránenie prchavých látok.

Oddeľte nový dizajn od zmeny existujúceho stroja

Nový stroj ponúka väčšiu slobodu pri koordinácii skrutky, valca, pohonu a podávacieho systému. Výmena musí fungovať v rámci nainštalovanej obálky. Pred rozhodnutím, či je potrebný iný profil, si zaznamenajte aktuálny stav skrutky a valca: výmena opotrebovaného dielu a prerobenie nevhodného dielu sú rôzne technické úlohy.

dodávky EJSvytláčacie podávacie skrutkypre jedno- a dvojskrutkové aplikácie. Úvodná informácia by mala určiť, akú architektúru a spracovateľskú úlohu musí komponent obsluhovať.

Typy vytláčacích skrutiek: Klasifikujte architektúru a funkciu oddelene

„Jedna skrutka“, „bariérová skrutka“ a „miešacia skrutka“ opisujú rôzne aspekty dizajnu. Nie sú to tri vzájomne sa vylučujúce možnosti. Jedna extrúzna závitovka môže obsahovať ako bariérovú tavnú sekciu, tak aj zaradený mixér.

Single a twin popisujú počet skrutiek

Pre dvojité skrutky tiež stanovte súbežnú alebo protismernú rotáciu, do seba zapadajúcu alebo nezasahujúcu a rovnobežnú alebo kužeľovú geometriu. Samotné „paralelné“ neznamená spoločné otáčanie. zoznamy EJSjednoskrutkové sudyaparalelné dvojité skrutkové hlavnesamostatne; kategória produktu je začiatok špecifikácie, nie úplná špecifikácia.

Počet letov a modulárna konštrukcia potrebujú svoj vlastný popis

Jednochodá skrutka má jeden špirálovitý začiatok; nie je to len iný názov pre jednozávitovkový extrudér. Rovnako ani dvojité skrutky nie sú všetky modulárne. V modulárnom dizajne sú dopravné a miešacie prvky zostavené na kompatibilných hriadeľoch. V jednodielnom prevedení je pracovný profil vyrobený do tela skrutky.

Geometria skrutiek extrudéra: Rozmery, závity a konštrukčné prvky

Výkres skrutky by mal definovať, kde platia jednotlivé rozmery. Celková dĺžka, pracovná dĺžka a dĺžka vo vnútri hlavne môžu odkazovať na rôzne hranice. Rovnaká starostlivosť je potrebná pre menovitý priemer, miestny priemer letu a priemer koreňa.

ThePríručka Dynisco Extrusion Processors, časť 4ilustruje rozmery skrutiek a konvenčnú geometriu s jednou skrutkou. Hlbšie kanály poskytujú geometrickejší objem, ale využiteľný výkon závisí aj od plnenia, tavenia a spätného toku riadeného tlakom. Plytšie kanály menia strihové a čerpacie správanie a zároveň znižujú objem kanála. Pri zmene hĺbky kanála skontrolujte tieto efekty spoločne.

Pomer hĺbky je užitočný len so svojimi predpokladmi

Pre jednoduchú konvenčnú skrutku s porovnateľným stúpaním a šírkou kanála je hĺbka posuvu delená hĺbkou dávkovania bežnou aproximáciou pre geometrický kompresný pomer. Ako ilustratívny výkresový výpočet, D = 60 mm s priemerom koreňa 48 mm a 56 mm dáva hĺbku 6 mm a 2 mm, v tomto poradí: pomer hĺbok 3:1.

Tento výpočet nepredpovedá zvýšenie tlaku v pomere 3:1, nepreukáže úplné roztavenie ani nedefinuje stlačenie bariéry alebo profilu s premenlivým sklonom. Opýtajte sa, akú geometrickú definíciu dodávateľ použil. Pozrite si podrobnévodidlo kompresného pomeru vytláčacej skrutkyna rozlíšenie medzi vhodným pomerom hĺbky a porovnaním celého kanála a objemu.

Ako kŕmenie, tavenie a dávkovanie spolupracujú

Známy trojzónový model opisuje konvenčnú plastifikáciu s jednou skrutkou. Je to užitočné vysvetlenie funkcií procesu, ale nie je to požiadavka, aby každá vytláčacia skrutka mala tri pevné časti rovnakej dĺžky.

Kŕmenie začína skutočne dodaným materiálom

Pelety, prášok, vločky a nepravidelné prebrúsenie nepredstavujú rovnaké podmienky kŕmenia. Objemová hmotnosť, konzistencia častíc, premostenie a kŕmne hrdlo, to všetko si zaslúži pozornosť. Zmena profilu na výstupe nemôže spoľahlivo kompenzovať nekontrolovaný prívod materiálu proti prúdu.

Teplota suda nie je meraním teploty taveniny

Prenos tepla sudom a mechanická práca ovplyvňujú tepelnú históriu materiálu. Ich príspevky sa menia podľa prevádzkových podmienok. Pri porovnávaní návrhov použite vhodné meranie teploty taveniny a jej umiestnenie; samotné prispôsobenie nastavených hodnôt ohrievača nepreukazuje zodpovedajúce podmienky topenia.

Tlak a výstup patria ku kompletnej prietokovej ceste

Skrutka pôsobí proti odporu sít, adaptérov, matríc a ďalších zariadení. Pri diagnostikovaní nízkeho výkonu zaznamenajte inštalované usporiadanie. Výsledok získaný s čistým sitom a otvoreným nástrojom by nemal byť prezentovaný ako očakávaná výrobná rýchlosť oproti reštriktívnejšej linke.

Bariérové, zmiešavacie a odvzdušňovacie časti riešia rôzne úlohy

Funkčná časť potrebuje uvedenú úlohu a spôsob, ako skontrolovať, či bola táto úloha vykonaná. „Lepšie miešanie“ je neúplné, pokiaľ sa v briefe neuvádza, čo sa musí distribuovať alebo rozptýliť a ktoré meranie produktu ukáže zlepšenie.

Miešacie zariadenia môžu vykonávať distribučnú aj disperznú prácu; vyváženie závisí od ich geometrie a prevádzkových podmienok. Samotný názov dizajnu nestačí na hodnotenie výkonu. Dodatočné obmedzenia môžu tiež zmeniť teplotu taveniny, potrebu tlaku a správanie pri čistení.

Odvzdušnenie vyžaduje kompatibilný valec a podporné vybavenie. Skrutkový profil nemôže vytvoriť odvzdušňovací otvor cez neportovaný valec a odvzdušnenie automaticky neodstráni požiadavku na sušenie živice. Skontrolujte pokyny dodávateľa materiálu na spracovanie.

Pre bližšie porovnanie použite príručky EJSbariéra oproti konvenčným skrutkámaŠnekové mixéry Maddock, ananás a Saxton.

Dizajn dvojskrutkového profilu: Prvky, postupnosť a miešanie

Pre modulárny dvojskrutkový systém konfigurácia znamená výber kompatibilných prvkov a ich umiestnenie v zámernom poradí. Znamená to tiež kontrolu toho, ako sa táto sekvencia týka polohy podávania, pridávania kvapaliny, odvzdušňovania a vypúšťania.

Sprievodca funkčnosťou skrutiek NC State Extensionopisuje dopravu, miesenie, spätný chod a iné prvky spolu s ich účinkami na miešanie a tok. Jeho diskusia zahŕňa spracovanie potravín a krmív a kódy prvkov špecifických pre zariadenia. Tieto princípy pomáhajú vysvetliť konfiguráciu; jeho vzorové kódy nie sú univerzálnym štandardom plastových skrutiek.

Prečítajte si blok miesenia ako súčasť sekvencie

Šírka kotúča, uhol striedania, smer dopravy a dĺžka bloku musia byť prehodnotené spolu s rýchlosťou, priepustnosťou, lokálnym plnením a priľahlými prvkami. Vyhnite sa univerzálnym pravidlám, ako napríklad „širší disk vždy poskytuje lepší rozptyl“. Užitočnou otázkou je, aký materiálový stav a správanie sa toku musí vyvolať táto konkrétna sekvencia.

Reverzné alebo obmedzujúce prvky môžu zvýšiť plnenie a intenzitu spracovania, ale tiež ovplyvňujú tlak a dopyt po pohone. Pridanie ďalších obmedzení nie je voľná cesta k silnejšiemu miešaniu.

Pred kopírovaním profilu overte kompatibilitu

Dva prvky s rovnakým menovitým vonkajším priemerom môžu mať rôzne rozhrania hriadeľa, požiadavky na stredovú vzdialenosť, profily alebo axiálne rozmery. Uveďte OEM alebo konvenciu kreslenia pre každý kód. EJSstránka produktu skrutkový prvokuvádza komponenty na dopravu, miešanie a miesenie; advojskrutkové vedenie prvkusa podrobnejšie zaoberá ich náhradnými kontrolami.

Priraďte dizajn k polyméru, forme krmiva a spracovateľskej úlohe

„PE skrutka“ alebo „recyklačná skrutka“ je príliš široká na konečné rozhodnutie o dizajne. Identifikujte triedu, informácie o viskozite, balenie aditíva, formu krmiva a stav. Uveďte, či plnivá alebo vlákna prichádzajú do vopred zložených peliet alebo či sa musia zapracovať počas vytláčania; ide o rôzne úlohy spracovania.

Prečítajte si publikovanú geometriu v rámci jej materiálového rozsahu

Užitočným príkladom jeSprievodca spracovaním extrúzie Ultramid od BASF, strana 7. Pre spracovanie ultramidového filmu, o ktorom sa tu diskutuje, opisuje bariérové ​​alebo trojdielne skrutky s dĺžkami 24 až 32 D, konštantným stúpaním 1 D a kompresnými pomermi 3:1 až 3,5:1. Hĺbka letu tiež závisí od priemeru a viskozity taveniny.

Inžinierskou lekciou je vzťah medzi geometriou a materiálovými podmienkami. Tieto čísla nepredstavujú prípustné limity pre každý druh polyamidu, každý termoplast alebo každý existujúci stroj. Pred výberom rozmerov získajte pokyny na spracovanie pre skutočnú triedu a vyriešte akýkoľvek nesúlad s inštalovaným zariadením.

Dizajn v rámci limitov hlavne, jazdy a po prúde

Náhradná skrutka musí prejsť dvoma testami: musí sedieť a musí sa úspešne spracovať. Zhoda menovitého priemeru sa týka len malej časti prvého testu.

• Hlaveň a rozhrania:potvrďte profil a stav otvoru, efektívnu dĺžku, pripojenie pohonu, geometriu konca, prívodný otvor a umiestnenie portov.
• Mechanický obal:získať povolené otáčky, krútiaci moment, ťah a tlakové limity z príslušných informácií o stroji. Neodvodzujte ich z priemeru skrutky.
• Tepelná a následná obálka:kontrola chladiacej schopnosti, meranie teploty, výmena sita, čerpadlá taveniny a nástroje. Identifikujte, ktorý komponent obmedzuje navrhovaný pracovný bod.

Ako by som pristupoval k požiadavke na výmenu skrutiek

Tento prístup sa zameriava na redizajn. Ak výrobnú stratu vysvetľuje porucha podávacieho systému, opravte túto chybu skôr, než ako nápravu použijete nový profil skrutky.

Ako opotrebenie materiálov a skrutky extrudéra ovplyvňuje výkon dizajnu

Geometria a výber pracovnej plochy by sa mali posudzovať spoločne. Základný materiál poskytuje konštrukčný základ skrutky; povrch alebo konštrukcia odolná voči opotrebovaniu musí vyhovovať kontaktu s polymérom, prísadami a protiľahlým valcom.

Stránka EJS s posuvnými skrutkami uvádza nitridované, bimetalické, tvrdené a chrómované možnosti. To je celý rad dostupných konštrukcií, nie dôkaz, že každá možnosť vyhovuje každej úlohe. Definujte označenie materiálu, miesto úpravy, konečné rozmery a dohodnuté požiadavky na kontrolu skutočného komponentu. TheEJS skrutka a vedenie materiálov hlavnevysvetľuje výberové otázky.

Rozlišujte mechanizmy opotrebovania od symptómov

Abrazívne zložky, korozívne podmienky a neúmyselný kontakt s kovom si vyžadujú rôzne vyšetrenia. Tvrdší materiál neopraví nesprávne nastavenie alebo nesprávnu prevádzkovú medzeru. Zosúladenie skrutky a valca je tiež užitočnejšie ako výber každej pracovnej plochy nezávisle.

Problémy s opotrebovaním skrutky extrudéra sa môžu objaviť spolu s klesajúcim výkonom, meniacim sa zaťažením alebo nestabilným dodávaním taveniny, ale žiadny z týchto príznakov sám o sebe nepreukazuje opotrebovanie. Porovnajte nameraný stav skrutky/hlavne s výkresom a riadenou výrobnou základňou. Themeranie opotrebovania a návod na výmenupokrýva proces kontroly.

Nekopírujte nameraný vonkajší priemer opotrebovanej skrutky ako nový menovitý rozmer. Oddeľte pôvodný dizajnový zámer, súčasné opotrebenie a akýkoľvek navrhovaný redizajn v špecifikácii.

Vyhodnoťte výkon skrutiek s porovnateľnými výrobnými údajmi

Spravodlivé porovnanie si vyžaduje definovaný materiál a výrobné okno, spoločné požiadavky na kvalitu a jasné hranice merania. Udržujte základnú líniu pri porovnateľných podmienkach a potom otestujte navrhovaný dizajn v zamýšľanom prevádzkovom rozsahu. Zaznamenajte všetky zmenené nastavenia, aby sa ktorýkoľvek návrh úspešne spustil.

Zmerajte prijateľnú produkciu produktu oddelene od hrubej výroby. Zahrňte skutočnú teplotu taveniny, tlak a zmeny, zaťaženie pohonu, nepodarky a kontroly produktu, ktoré motivovali zmenu. Zaznamenajte umiestnenie senzorov, pravidlo stabilizácie, interval vzorkovania a trvanie pokusu, aby iný technik mohol interpretovať výsledky.

Spracovaný príklad: väčšia produkcia neznamená automaticky nižšiu mernú energiu

Ak by som viedol hodnotenie prepracovania skrutiek, pred skúškou by som sa dohodol na materiáli, požiadavkách na kvalitu, záznamovom okne a hraniciach elektrického merania. V opačnom prípade môžu dva atraktívne súbory údajov popisovať rôzne pracovné miesta.

Zvážte názorné porovnanie s ustáleným chodom. Dizajn A predstavuje priemerne 80 kW elektrického príkonu a 200 kg/h prijateľného produktu. Dizajn B priemerne 96 kW a 240 kg/h pri rovnakých hraniciach merania a požiadavkách na kvalitu. Toto sú predpokladané hodnoty pre výpočet.

Oba dizajny spotrebujú 0,40 kWh na kilogram prijateľného produktu v rámci tejto hranice. Výsledok by som opísal ako zvýšenú produkciu, nie 20% úsporu energie. Pre záznamové okno merané v hodinách je ekvivalentným výpočtom celková elektrická energia v kWh vydelená prijateľnou hmotnosťou v kg.

Potom by som skontroloval skutočnú teplotu taveniny, zmeny tlaku, zaťaženie pohonu a šrot. Vyšší výstupný bod, ktorý prekračuje dohodnutý tepelný alebo mechanický limit, neprejde jednoducho preto, že je vyššia hmotnosť. Ak elektromer obsahuje ohrievače sudov, chladenie alebo pomocné zariadenia, identifikujte tieto záťaže; neoznačujte výsledok ako mechanickú energiu skrutkového hriadeľa.

Čo môže publikované testovanie zistiť

Kelly, Brown a Coates študovali tri jednoskrutkové geometrie spracovávajúce komerčný LDPE pri rôznych rýchlostiachVplyv geometrie závitovky na teplotný profil taveniny pri vytláčaní jednej závitovky. Abstrakt uvádza, že geometria mala väčší vplyv na polia teploty taveniny pri vyššom výkone a že skrutka s bariérovým závitom s mixérom Maddock dosiahla v podmienkach štúdie lepšie tavenie ako skrutky s jedným závitom.

To podporuje vyhodnotenie geometrie spolu s pracovným bodom. Nestanovuje univerzálne percento zlepšenia ani nedokazuje rovnaký výsledok pre iný polymér alebo stroj. Simulácia a publikované štúdie pomáhajú vytvoriť návrh dizajnu; dohodnutá výrobná skúška zisťuje, či dodaný dizajn vyhovuje konkrétnej úlohe.

Premeňte dizajnový zámer na skratku, ktorú môže výrobca použiť

Užitočná otázka umožňuje výrobcovi vysvetliť navrhovanú zmenu a spôsob jej kontroly. Pošlite balík, ktorý spája materiál, stroj, geometriu a akceptačné kritériá.

1. Materiál a krmivo:stupeň, zloženie, forma krmiva, príslušný prípravok a povolená variabilita.
2. Cieľ spracovania:prijateľný výkonový rozsah, požiadavky na produkt, zistené chyby a aktuálne prevádzkové záznamy.
3. Stroj a inštalované diely:architektúra, OEM/model, dostupné výkresy, merania vŕtania, rozhrania, porty a overené prevádzkové limity.
4. Navrhovaný profil:hranice pracovnej dĺžky, dimenzované funkčné úseky, miestne hĺbky, geometria letu a každá konvencia voľných priestorov.
5. Materiály a výroba:dohodnuté označenie ocele, konštrukcia pracovnej plochy, miesta úpravy, rozmery konečného stavu a plán kontroly.
6. Overenie:revízia výkresov, záznamy o kontrole komponentov a plán skúšok výroby s meraniami a kritériami vyhovenia/nevyhovenia.

Oddeľte akceptáciu komponentov od overovania výroby

Materiálový certifikát a správa o rozmeroch odpovedajú, či komponent spĺňa špecifikované požiadavky na materiál a výkres. Samy o sebe nepreukazujú rýchlosť výroby, spotrebu energie ani kvalitu produktu. Naopak, jedna úspešná výrobná séria nenahrádza dohodnuté kontroly komponentov.

V informácii o produkte EJS sa uvádza, že dodávané skrutkové sudy obsahujú inšpekčnú správu a certifikát materiálu. Odsúhlaste príslušnú revíziu výkresu a obsah správy pre objednané diely. Akýkoľvek dodatočný odber vzoriek, laboratórne testovanie alebo akceptácia procesu patrí do písomného rozsahu.

Často kladené otázky