Gabay sa mga barrels ng conical screw: unveiling ang pangunahing sangkap

Sa mga patlang ng Compounding at Extrusion na pagproseso ng mga industriya tulad ng plastik, kemikal, pagkain, at parmasyutiko, ang Conical screw barrel gumaganap ng isang mahalagang papel. Ito ang pangunahing sangkap ng a Conical twin screw extruder , nag-aalok ng mga natatanging kalamangan sa pagproseso na naiiba sa kahanay na twin-screw at single-screw extruder dahil sa tiyak na disenyo nito.

1. Mga tampok ng istraktura at disenyo

Tulad ng iminumungkahi ng pangalan, ang pangunahing katangian ng conical screw barrel ay nito "Conical" Disenyo. Isipin ang dalawang mga tornilyo na may helical flight; Ang mga ito ay hindi kahanay na mga cylinders ngunit kahawig ng dalawang cones o truncated cones na nagtuturo ng tuktok-to-apex, na nakalagay sa loob ng isang pagtutugma ng conical bariles.

Dalawang tornilyo: Karaniwang na -configure para sa counter-rotating, non-intermeshing operasyon. Nangangahulugan ito na ang mga tornilyo ay umiikot sa kabaligtaran ng mga direksyon (isang sunud -sunod, isang counterclockwise), at ang kanilang mga flight Huwag mag -intermesh Sa panahon ng pag -ikot (hindi tulad ng intermeshing twin screws kung saan magkasama ang mga flight).
Disenyo ng Conical:
- Feed End (Inlet): Pinakamalaking diameter. Nagbibigay ito ng isang malaking lugar ng pagbubukas, pinadali ang makinis na pagpapakain ng napakalaki, malambot na materyales (tulad ng mga pulbos, pellets, recyclate) o mga materyales na may mababang density.
- Pagtatapos ng Pagtatapos (Die End): Pinakamaliit na diameter. Tulad ng materyal na ipinapadala pasulong, naka -compress, natunaw, at halo -halong, ang tapering cone ay natural na bumubuo ng pagtaas ng presyon sa materyal (kumikilos tulad ng isang matunaw na bomba).
Mga elemento ng paglipad: Ang mga ibabaw ng tornilyo ay karaniwang nagtatampok ng tuluy-tuloy na mga flight (katulad ng mga malalaking pitch solong flight). Ang lalim ng paglipad, pitch, at iba pang mga parameter ay dinisenyo batay sa mga materyal na katangian at mga kinakailangan sa proseso.
Barrel: Ang panloob na tabas ay tumutugma sa taper ng tornilyo, na bumubuo ng isang saradong silid sa pagproseso. Ang bariles ay karaniwang naka -segment at nilagyan ng mga sistema ng pag -init/paglamig (elektrikal, pagpainit/paglamig ng langis) at mga sensor ng temperatura.

2. Prinsipyo ng Paggawa

Ang materyal ay pumapasok mula sa feed hopper sa malawak na seksyon ng feed at ipinapasa sa pamamagitan ng umiikot na mga tornilyo:

Pagpapahiwatig at compression:
- Dahil ang diameter ng tornilyo ay bumababa mula sa feed hanggang sa paglabas, ang lalim ng paglipad ay nagiging mabibigat din (bumababa ang dami ng flight). Habang ipinapadala ang materyal, ang puwang nito ay unti -unting nai -compress, pagtaas ng density.
- Ito progresibong volumetric compression ay isa sa mga pangunahing pisikal na epekto ng disenyo ng conical, na nag -aaplay ng banayad ngunit patuloy na presyon sa materyal (lalo na ang mga pulbos), na tumutulong sa venting at paunang compaction.
Natutunaw:
- Ang frictional heat na nabuo ng compression, na sinamahan ng panlabas na pagpainit ng bariles, ay nagtaas ng materyal na temperatura (lalo na ang thermoplastics), na nagsisimula ng pagtunaw.
- Ang disenyo ng conical ay nagtataguyod ng medyo pantay at banayad na pagtunaw.
Paghahalo at homogenization:
- Bagaman ang mga tornilyo ay hindi intermesh, ang mga gaps (clearance) ay umiiral sa pagitan ng mga tip sa paglipad ng tornilyo at dingding ng bariles, at sa pagitan ng mga flight flanks ng dalawang turnilyo.
- Ang materyal ay sumasailalim matinding paggupit sa loob ng mga gaps na ito. Kasabay nito, ang materyal ay itinulak at ipinagpalit sa pagitan ng dalawang mga tornilyo, nakamit ang distributive na paghahalo. Ang medyo mahabang oras ng paninirahan ay tumutulong din sa paghahalo at homogenization.
Venting/Devolatilization:
- Ang hangin, kahalumigmigan, o maliit na pabagu -bago ng isip na mga molekula na nakulong sa panahon ng pagpapakain ay mas madaling masiksik sa panahon ng compression. Ang mga conical barrels ay madalas na nagtatampok Vent Ports Dinisenyo sa ibaba ng compression zone, paggamit ng negatibong presyon (pagpapalawak ng materyal o tulong sa vacuum) sa puntong ito para sa mahusay na pabagu -bago ng pag -alis.
Pressure Build-up:
- Tulad ng materyal na ipinapadala sa pinakamaliit na pagtatapos ng diameter, ang cross-section ng tornilyo ay minimal, at ang mga flight channel ay mababaw. Nangangahulugan ito na sa parehong bilis ng tornilyo, ang conveying pressure bawat yunit area ay tumataas nang malaki, na lumilikha ng isang natural "Melt Pump" na epekto . Nagbibigay ito ng matatag, madaling itinatag na mataas na presyon para sa mamatay.
Paglabas: Ang homogenized matunaw ay itinulak sa ilalim ng mataas na presyon sa pamamagitan ng mamatay na naka -mount sa harap na dulo ng bariles, na bumubuo ng nais na hugis (hal., Pipe, sheet, baras, mga pellets).

3. Core Advantages

Pambihirang pagganap ng pagpapakain: Ang malaking lalamunan ng feed ay mainam para sa paghawak ng mga mahirap na feed na materyales tulad ng mga pulbos, low-bulk-density recyclate, o mga materyales na pinatibay ng hibla. Pinaliit ang bridging.
Mahusay na devolatilization/venting: Ang natural na volumetric compression at kasunod na disenyo ng pagpapalawak ng zone (sa mga vents) ay ginagawang perpekto para sa mga materyales na may mataas na kahalumigmigan o pabagu -bago ng nilalaman, na nag -aalok ng mataas na kahusayan ng devolatilization.
Magiliw na plasticization at paghahalo: Ang mga progresibong compression at medyo mas mababang mga rate ng paggupit (kumpara sa co-rotating intermeshing twins) ay nagbibigay ng isang proseso ng gentler, lalo na ang angkop para sa:
- Mga materyales na sensitibo sa init: Ang PVC (polyvinyl chloride) ay ang quintessential application, na epektibong mabawasan ang pagkasira.
- Mga materyales na sensitibo sa paggugupit: Tulad ng ilang mga elastomer, biopolymers, kahoy-plastic composite (pagbabawas ng hibla ng hibla).
- Mga materyales na nangangailangan ng pagpapanatili ng mga pisikal na katangian (hal., Molekular na timbang).
Superior Pressure Build-Up Kakayahan: Ang conical discharge end ay natural na bumubuo ng mataas na presyon, na ginagawang perpekto para sa direktang extrusion (hal., Mga profile, tubo) o pagbibigay ng matatag na presyon sa mga kagamitan sa agos (hal., Pelletizing die).
Mga katangian ng paglilinis ng sarili (kamag-anak): Nag-aalok ang counter-rotation at flight design ng isang antas ng paglilinis ng sarili, pagbabawas ng materyal na pagwawalang-kilos at pagkasira.
Medyo mababang pagkonsumo ng enerhiya: Ang banayad na paggupit ay karaniwang nagpapahiwatig ng mas mababang tiyak na input ng mechanical energy (SME).
Mataas na kapasidad ng pagpuno: Gumaganap nang maayos kapag ang paghawak ng mga materyales na may mataas na nilalaman ng tagapuno (hal., Calcium carbonate, harina ng kahoy).

4. Pangunahing mga lugar ng aplikasyon

Ang mga conical twin-screw extruder (core: conical screw barrel) ay partikular na angkop para sa:

Pagproseso ng PVC: Kanilang Karamihan sa mga klasiko at pinakamalaking aplikasyon , kabilang ang:
- RIGID PVC (UPVC): Mga tubo, profile (window/door), sheet.
- Flexible PVC (PVC-P): Wire/cable jacketing, medyas, pelikula, artipisyal na katad.
Iba pang mga materyales na sensitibo sa init o paggugupit: Tulad ng CPE, CPVC, TPE, TPU, ilang mga biodegradable plastik.
Extrusion ng profile: Mga profile ng window/pinto, trim, atbp (madalas na ipinares sa downstream calibration/cooling line).
Pipe extrusion: Mga plastik na tubo ng iba't ibang laki.
Pelletizing/Compounding: Lalo na para sa mga pinagsama -samang gawain na nangangailangan ng mataas na devolatilization o kinasasangkutan ng mga maluwag na materyales (hal., PVC dry blend pelletizing, recyclate pelletizing).
Lubhang napuno ng mga composite: Tulad ng mga composite ng kahoy na plastik (WPC), mga substrate na sahig na pang-bato (SPC).
Devolatilization/De-Solventization: Pagproseso ng mga solusyon sa polimer o slurries na naglalaman ng mga solvent o malaking halaga ng mga volatile.

5. Mga limitasyon kumpara sa kahanay na co-rotating twin screws

Paghahalo ng intensity (lalo na ang pagkakalat ng paghahalo): Ang counter-rotating non-intermeshing design sa pangkalahatan ay nagbibigay mas mababa paggugupit intensity at hindi gaanong kumplikadong pagkilos ng paghahalo kaysa sa Ang intermeshing co-rotating parallel twin screws. Ang mga parallel twins ay higit na mahusay para sa mga aplikasyon na nangangailangan ng napakataas na pagpapakalat ng paggugupit (hal., Pagkakalat ng nano-filler, na pinaghalo ang mga sangkap na may mataas na lagkit).
Limitasyon ng bilis ng tornilyo: Ang disenyo ng conical ay nagtatanghal ng mas kumplikadong mga dinamikong isyu sa pagbabalanse sa mataas na bilis, karaniwang nagreresulta sa a mas mababang maximum na bilis .
Limitasyon ng throughput: Limitado sa bilis ng tornilyo at disenyo ng dami ng flight, nito Ganap na maximum na throughput Ang kakayahan ay karaniwang mas mababa kaysa sa high-speed intermeshing co-rotating parallel twin screws.
Kakayahang umangkop sa pagsasaayos ng tornilyo: Ang mga conical screws ay karaniwang integral o may limitadong modularity. Ang kanilang kakayahang umangkop para sa iba't ibang mga kumbinasyon ng elemento ng flight ay mas mababa kaysa sa mataas na modular na kahanay na twin screws (na maaaring malayang pagsamahin ang conveying, kneading, reverse elemento, atbp.). Ang pagsasaayos ng proseso ay higit na nakasalalay sa temperatura, bilis, rate ng feed, at likas na disenyo ng tornilyo.
Pamamahagi ng Oras ng Residence (RTD): Ang pamamahagi ng oras ng paninirahan ay may posibilidad na maging mas malawak kumpara sa kahanay na twin screws.

6. Mga pangunahing pagsasaalang -alang para sa pagpili at paggamit

Mga katangian ng materyal: Pulbos/pellets? Bulk density? Katatagan ng thermal? Paggugupit ng sensitivity? Kahalumigmigan/pabagu -bago ng nilalaman? Mga kinakailangan sa paghahalo? Ito ang pangunahing batayan para sa pagpili ng conical kumpara sa kahanay na twin screws.
Layunin ng Proseso: Pangunahing extrusion? O pelletizing? Ang Devolatilization ba ay isang pangunahing kinakailangan? Ano ang target na throughput?
Taper Design (L/D Ratio at Taper Angle): Ang haba/diameter ratio (L/D, epektibong haba ng tornilyo na may kaugnayan sa paglabas ng diameter) at ang tiyak na anggulo ng taper ay nakakaimpluwensya sa ratio ng compression, oras ng paninirahan, kahusayan ng paghahalo, at kakayahan sa pagbuo ng presyon.
Disenyo ng Screw: Ang flight pitch, profile ng lalim ng paglipad, atbp., Kailangan ng pag -optimize para sa materyal at proseso.
Kontrol ng temperatura ng bariles: Ang tumpak na control ng zonal na temperatura ay kritikal, lalo na para sa mga materyales na sensitibo sa init (hal., PVC).
Saklaw ng bilis ng tornilyo: Kailangang matugunan ang mga kinakailangan ng paggupit at throughput ng proseso.
Drive Power & Torque: Kailangang magbigay ng sapat na pag-input ng enerhiya, lalo na sa ilalim ng mataas na paglaban sa die-head.
Pagpapanatili: Subaybayan ang screw at barrel wear (lalo na sa mga mataas na napuno na materyales), kadalian ng paglilinis (maiwasan ang mga patay na lugar), at ipatupad ang mga regular na iskedyul ng pagpapanatili.