Aký je rozdiel medzi kužeľovými a paralelnými skrutkami?

Hlavný rozdiel medzi kužeľovými a paralelnými dvojzávitovkovými valcami spočíva v ich geometrii: paralelný dvojzávitovkový valec zachováva rovnaký priemer skrutky a rovnakú stredovú vzdialenosť medzi dvomi skrutkami po celej dĺžke, zatiaľ čo kužeľový dvojzávitovkový valec má skrutky, ktoré sa zužujú, s väčším priemerom na prívodnom konci a menším priemerom na výstupnom konci a stredová vzdialenosť sa mení pozdĺž osi. Tento geometrický rozdiel vedie k odlišným výkonnostným charakteristikám v krútiacom momente, rýchlosti skrutky, pomere dĺžky k priemeru a vhodnosti pre rôzne aplikácie spracovania plastov. Tento článok sa podrobne zaoberá týmito rozdielmi a čerpá z publikovaných porovnaní dvojzávitovkového vytláčacieho zariadenia používaného v priemysle spracovania plastov.

Základné geometrické rozdiely

A paralelná dvojskrutková hlaveň obsahuje dve skrutky rovnakého priemeru usporiadané s osami, ktoré zostávajú rovnobežné a v pevnej stredovej vzdialenosti po celej dĺžke hlavne. Na porovnanie, kužeľový dvojzávitovkový valec obsahuje dve závitovky, ktorých osi sa pretínajú pod malým uhlom, čo znamená, že stredová vzdialenosť medzi závitovkami sa postupne mení od podávacieho konca k výtlačnému koncu a samotný priemer závitovky sa zužuje z väčšieho rozmeru na prívodnom konci na menší rozmer blízko výtlačného konca.

Vyššie uvedený obrázok ukazuje všeobecný geometrický rozdiel medzi týmito dvoma typmi skrutiek. Paralelný dvojitý závitovkový valec je reprezentovaný dvoma pravouhlými časťami rovnakej šírky, ktoré prebiehajú po celej dĺžke valca, čo odráža konštantný priemer a konštantnú stredovú vzdialenosť nachádzajúcu sa v tomto dizajne. Kužeľový dvojzávitovkový valec je reprezentovaný dvoma skosenými časťami, ktoré sa zužujú zľava doprava, čo odráža zmenšenie priemeru, ku ktorému dochádza od prívodného konca smerom k výtlačnému koncu. Táto zužujúca sa geometria v kužeľovej konštrukcii je tiež dôvodom, prečo sa stredová vzdialenosť medzi dvoma osami skrutiek postupne mení pozdĺž dĺžky hlavne, zatiaľ čo pri paralelnej konštrukcii zostáva stredová vzdialenosť konštantná. Pochopenie tohto základného geometrického rozdielu je východiskovým bodom pre hodnotenie toho, ako každý typ suda funguje pri rôznych podmienkach spracovania.

Pomer dĺžky k priemeru a rýchlosť skrutky

Pomer dĺžky k priemeru, bežne označovaný ako L/D, sa vypočítava inak pre každý typ skrutky. Pre paralelný valec s dvojitou skrutkou sa L/D vzťahuje na pomer efektívnej dĺžky skrutky k vonkajšiemu priemeru skrutky, ktorý zostáva pozdĺž valca konštantný. Pre kužeľový dvojzávitovkový valec sa L/D vzťahuje na pomer efektívnej dĺžky závitovky k priemeru priemeru veľkého a malého konca, pretože priemer nie je konštantný. Podľa publikovaných priemyselných porovnaní paralelné dvojzávitovkové extrudéry vo všeobecnosti ponúkajú flexibilný pomer L/D, ktorý sa bežne uvádza v rozmedzí približne 24 až 68 , ktoré je možné nastaviť podľa požiadaviek spracovania, zatiaľ čo kužeľové dvojzávitovkové extrudéry majú pevnejšiu geometriu určenú uhlom skosenia, ktorý vo všeobecnosti spadá do porovnateľne užšieho rozsahu.

Vyššie uvedená tabuľka porovnáva typické rozsahy pomeru dĺžky k priemeru uvádzané pre paralelné a kužeľové dvojzávitovkové extrudéry v publikovaných porovnaniach extrúznych zariadení. Paralelné dvojzávitovkové extrudéry vykazujú podstatne širší rozsah, všeobecne uvádzaný medzi 24 a 68, čo odráža flexibilitu dizajnu, ktorá umožňuje výrobcom upraviť dĺžku valca podľa špecifických požiadaviek na kompaundáciu alebo vytláčanie. Na porovnanie, kónické dvojzávitovkové extrudéry vo všeobecnosti pracujú v užšom a nižšom rozsahu, pretože ich skosená geometria kladie viac pevných obmedzení na dosiahnuteľný pomer. Táto flexibilita v pomere L/D sa často uvádza ako jedna z praktických výhod konštrukcie s paralelnými dvojitými závitovkami, pretože umožňuje procesorom vybrať konfiguráciu vhodnú pre dobu zotrvania a intenzitu miešania požadovanú pre konkrétny materiál. Dlhší pomer L/D vo všeobecnosti poskytuje dodatočný čas a povrchovú plochu na tavenie, miešanie a odstraňovanie prchavých látok, čo je obzvlášť dôležité pre procesy zmiešavania zahŕňajúce plnivá, prísady alebo formulácie citlivé na teplo.

Rýchlosť skrutiek sa tiež medzi týmito dvoma konštrukciami podstatne líši. Publikované porovnania bežne uvádzajú paralelne sa otáčajúce dvojzávitovkové extrudéry pracujúce pri rýchlostiach v rozsahu približne 400 až 900 ot./min pre mnohé priemyselné aplikácie, zatiaľ čo kužeľové protibežné dvojzávitovkové extrudéry zvyčajne pracujú pri značne nižších rýchlostiach, často uvádzaných v rozsahu približne 30 až 150 otáčok za minútu.

Vyššie uvedená tabuľka ilustruje rôzne rozsahy rýchlosti závitovky bežne uvádzané pre každý typ extrudéra. Oveľa vyšší rozsah prevádzkovej rýchlosti spojený s paralelnými dvojzávitovkovými extrudérmi podporuje vyšší výkon a intenzívnejšie miešanie, pretože zvýšená rýchlosť otáčania generuje častejšiu výmenu materiálu medzi dvoma závitovkami. Nižší rozsah otáčok spojený s kužeľovými dvojzávitovkovými extrudérmi odráža jemnejší prístup k spracovaniu, ktorý je často spojený so zníženým šmykovým ohrevom a vo všeobecnosti sa považuje za vhodnejší pre materiály citlivé na teplo, ako sú formulácie tuhého PVC. Tieto rozdiely otáčok sa týkajú aj charakteristík krútiaceho momentu, pretože kužeľové konštrukcie sa vo všeobecnosti prispôsobujú väčším komponentom ložísk a ozubených kolies v blízkosti podávacieho konca, čo podporuje dodávku vyššieho krútiaceho momentu pri nižších rýchlostiach. Voľba medzi paralelnou konfiguráciou s vyššou rýchlosťou a kužeľovou konfiguráciou s nižšou rýchlosťou je preto úzko spätá so špecifickým spracovávaným materiálom a produktom.

Miešacie správanie a materiálový tok

Paralelné dvojzávitovkové extrudéry sú vo všeobecnosti konfigurované v usporiadaní súbežného otáčania, v ktorom sa obe závitovky otáčajú v rovnakom smere. Táto konfigurácia sa bežne opisuje ako vytvárajúca prelínajúci sa vzor prúdenia, kde sa materiál kontinuálne vymieňa medzi dvoma závitovkovými kanálmi, čo podporuje intenzívne miešanie vhodné pre aplikácie zmesí. Na porovnanie, kónické dvojzávitovkové extrudéry sú vo všeobecnosti konfigurované v protibežnom usporiadaní, v ktorom sa dve závitovky otáčajú v opačných smeroch, čím vytvárajú uzavreté komorové úseky medzi lopatkami, ktoré majú tendenciu produkovať jemnejšie a kontrolovanejšie miešanie.

Tieto rôzne vzory prúdenia ovplyvňujú, ktorým materiálom každý dizajn zvyčajne vyhovuje. Intenzívne miešanie spojené s paralelne sa otáčajúcimi dvojzávitovkovými extrudérmi je vo všeobecnosti vhodné na zmiešavacie úlohy zahŕňajúce plnivá, farbivá alebo spevňujúce prísady, kde je prioritou dôkladná disperzia. Jemnejšie miešanie spojené s kužeľovými protibežnými dvojzávitovkovými extrudérmi je často spojené so spracovaním materiálov citlivých na teplo alebo s vysokou viskozitou, ako je tuhé PVC, kde by nadmerné šmykové zahrievanie inak mohlo ovplyvniť stabilitu materiálu.

Krútiaci moment, nosnosť a konštrukčné úvahy

Krútiaci moment a nosnosť predstavujú ďalší významný rozdiel medzi týmito dvoma konštrukciami. Pretože stredová vzdialenosť medzi dvoma závitovkami v paralelnom dvojzávitovkovom extrudéri je pevná a relatívne malá, priestor dostupný v prevodovej skrini pre radiálne ložiská, axiálne ložiská a súvisiace ozubené kolesá je pomerne obmedzený, čo sa všeobecne uvádza ako výsledok nižšieho výstupného krútiaceho momentu v porovnaní s kužeľovou konštrukciou podobného rozsahu. Kónické dvojzávitovkové extrudéry s väčším priemerom na podávacom konci vo všeobecnosti poskytujú väčší priestor pre väčšie ložiská a komponenty ozubených kolies, čo je bežne spojené s vyšším výstupným krútiacim momentom a zlepšenou odolnosťou voči zaťaženiu.

Napriek tejto všeobecnej nevýhode krútiaceho momentu sa L/D flexibilita konštrukcie paralelnej dvojitej skrutky často uvádza ako výhoda kompenzovania, pretože výrobcovia môžu upraviť dĺžku skrutky tak, aby vyhovovala rôznym podmienkam tvarovania a požiadavkám na spracovanie bez toho, aby boli obmedzovaní pevnou geometriou kužeľa.

Spoločné aplikácie pre každý typ skrutiek

Paralelné aj kónické dvojzávitovkové valce zdieľajú spoločný dopravný mechanizmus, ktorý posúva materiál dopredu cez valec, spolu so všeobecne porovnateľnou schopnosťou miešania, plastifikácie a dehydratácie, a oba sa široko používajú pri výrobe plastových rúr, plechov, profilov, fólií a káblových plášťov. V rámci tohto zdieľaného funkčného rozsahu majú určité aplikácie tendenciu uprednostňovať jednu geometriu pred druhou na základe špecifických požiadaviek na materiál a produkt.

• Paralelné dvojzávitovkové sudy sa bežne vyberajú na miešanie vysokoviskóznych a ťažko miešateľných materiálov, ako je PVC, ABS a technické plasty, kde intenzívne miešanie podporuje rovnomerné vlastnosti materiálu.
• Paralelné valce s dvojitou skrutkou sa často používajú pri výrobe plastových rúr, plechov, profilov, fólií, káblových plášťov a vstrekovaných dielov, kde modulárna konštrukcia valca a skrutky podporuje flexibilné nastavenie procesu.
• Kónické valce s dvojitou skrutkou sú často spojené s procesmi vytláčania PVC, ktoré ťažia z jemnejších podmienok spracovania a vyššieho krútiaceho momentu pri nižších rýchlostiach skrutky.
• Kužeľové dvojzávitovkové valce sa tiež používajú v aplikáciách, kde prirodzene rastúci tlakový profil pozdĺž zužujúceho sa závitovkového kanála podporuje lepšie zmiešavanie určitých formulácií.

Dizajnové funkcie podporujúce konzistentný výkon

Bez ohľadu na geometriu skrutky, niekoľko konštrukčných prvkov prispieva k konzistentnému výkonu v moderných systémoch s dvojitými skrutkami. Prietokový kanál navrhnutý podľa princípov dynamiky tekutín môže znížiť zadržiavanie materiálu a mŕtve rohy v hlavni, čo pomáha zlepšiť efektivitu výroby a zároveň znížiť spotrebu energie. Modulárne konštrukcie hlavne a skrutky, v ktorých je možné sekcie rýchlo rozobrať a vymeniť, podporujú jednoduchšiu údržbu a umožňujú rekonfiguráciu zariadenia pre rôzne výrobné požiadavky bez úplnej výmeny hlavne.

Regulácia teploty v rôznych častiach hlavne je ďalším dôležitým konštrukčným aspektom pre paralelné aj kužeľové systémy. Presná kontrola teploty suda v každej fáze spracovania podporuje konzistentnú plastifikáciu materiálu, čo zase prispieva k stabilnejšej kvalite produktu. Tieto konštrukčné prvky aplikované naprieč a sud paralelného dvojzávitovkového extrudéra , a Valec extrudéra z PVC , alebo iné konfigurácie, sú vo všeobecnosti zamerané na zlepšenie konzistencie produktu a celkovej spoľahlivosti zariadenia.

Výber medzi paralelnými a kužeľovými dvojitými skrutkovými sudmi

Výber medzi paralelným a kužeľovým dvojzávitovkovým valcom vo všeobecnosti závisí od konkrétneho spracovávaného materiálu, požadovaného výkonu a intenzity miešania potrebnej pre danú aplikáciu. Procesory pracujúce s materiálmi, ktoré vyžadujú intenzívne miešanie s vysokým strihom a flexibilnú konfiguráciu L/D, často nájdu paralelný dvojzávitovkový extrudér, ktorý je pre ich proces vhodnejší. Procesory, ktoré uprednostňujú vyššie dodávanie krútiaceho momentu, šetrnejšie podmienky spracovania a stabilný výkon pri nižších rýchlostiach závitovky, môžu nájsť konfiguráciu s kužeľovou dvojzávitovkou, ktorá je vhodnejšia pre ich špecifické zloženie.

V praxi mnohé operácie spracovania plastov vyhodnocujú oba typy extrudérov podľa ich špecifických cieľových výkonov, cieľov spotreby energie a požiadaviek na kompatibilitu materiálu pred konečným výberom zariadenia, pretože ani jedna geometria nie je univerzálne preferovaná vo všetkých aplikáciách.

Výrobné pozadie

Zhoushan Microwave Screw Machinery Co., Ltd. je výrobca závitovkových sudov a továreň na závitové extrudéry so sídlom v Číne. Spoločnosť bola založená v roku 1990 a zaoberá sa výrobou a výskumom plastových strojov, pričom popri vlastných výrobných procesoch využíva technológiu skrutkových strojov vyvinutú medzinárodne. Spoločnosť prevádzkuje výrobný závod viac ako 10 000 metrov štvorcových , podporovaných viac ako 60 zamestnancov .

Sortiment spoločnosti zahŕňa planétové závitovky série WB-WE, planétové sudy a planétové extrudéry, kužeľové dvojité závitovky série SJS, dvojité sudy a dvojzávitovkové plastové extrudéry, jednozávitovkové, jednozávitovkové a jednozávitovkové plastové extrudéry série SJ, závitovkové sudy EPE a rôzne výrobné linky na rúry, plechy a profily. Tento sortiment umožňuje spoločnosti dodávať paralelné aj kužeľové konfigurácie dvojzávitovkového valca, spolu so súvisiacimi komponentmi extrudéra, pre operácie spracovania plastov pracujúce pri výrobe rúr, plechov, profilov, fólií, káblových plášťov a vstrekovaných dielov.

Často kladené otázky

Q1: Aký je hlavný rozdiel medzi kužeľovými a paralelnými dvojskrutkovými sudmi?

A1: Paralelný valec s dvojitou skrutkou má konštantný priemer skrutky a pevnú stredovú vzdialenosť pozdĺž svojej dĺžky, zatiaľ čo kužeľový valec s dvojitou skrutkou má zužujúci sa priemer a stredovú vzdialenosť, ktorá sa mení pozdĺž osi.

Q2: Ktorý typ skrutky ponúka vyšší výstupný krútiaci moment?

A2: Kónické konštrukcie s dvojitou skrutkou vo všeobecnosti ponúkajú vyšší krútiaci moment a nosnosť, pretože ich väčší priemer podávacieho konca umožňuje viac priestoru pre ložiská a komponenty prevodovky.

Otázka 3: Ktorý typ skrutky je vhodnejší na miešanie materiálov s vysokou viskozitou?

A3: Paralelné dvojzávitovkové sudy extrudéra, pracujúce v súbežnej konfigurácii, sa bežne používajú na miešanie vysokoviskóznych a ťažko miešateľných materiálov, ako sú PVC, ABS a technické plasty.

Q4: Podporuje paralelný dvojskrutkový valec flexibilný pomer L/D?

A4: Áno, paralelné valce s dvojitou skrutkou vo všeobecnosti podporujú širší a lepšie nastaviteľný rozsah pomeru L/D, bežne uvádzaný medzi približne 24 a 68, v porovnaní s pevnejšou geometriou kužeľových dizajnov.

Otázka 5: Dodáva spoločnosť Zhoushan Microwave Screw Machinery Co., Ltd. paralelné aj kužeľové valce s dvojitou skrutkou?

A5: Sortiment spoločnosti zahŕňa sudy paralelných dvojzávitovkových extrudérov a kužeľové sudy s dvoma závitovkami série SJS spolu so súvisiacimi jednozávitovkovými a planétovými závitovkovými vytlačovacími zariadeniami.