Fjölliða extrusion ferlið er ein grundvallaraðgerð í nútíma plastframleiðslu og þjónar sem burðarás til að framleiða mikið úrval af plastvörum sem móta daglegt líf okkar. Meðal hinna ýmsu extrusion tækni sem til er hafa Twin - skrúf extruders komið fram sem sérstaklega fjölhæfar og skilvirkar vélar, sem bjóða upp á yfirburða blöndunargetu og nákvæma stjórn á efnisvinnsluaðstæðum.
Þessi yfirgripsmikla greining kannar vinnu meginreglur, fyrirkomulag og tækniframfarir í tvíbura - skrúfukerfum, með sérstaka áherslu á bæði CO - snúning og gegn - snúningsstillingum.
Ólíkt stakri - skrúfu extruders, nota Twin - skrúfuvélar venjulega metra fóðrunarkerfi og fella háþróaða loftræstingarhönnun til að fjarlægja flökt við vinnslu. Grundvallarstigin fela í sér traust flutning, bráðnun og blöndun, mælingu og þrýstingsmyndun, sem hvert gegnir mikilvægu hlutverki við að ákvarða gæði og samkvæmni útpressuðu vörunnar.
Lykil kostur tvíbura - skrúf extruders
Einn mikilvægasti kosturinn við Twin - skrúfu extruders í fjölliða extrusion ferlinu liggur í þrengri dreifingu þeirra tímadreifingar miðað við stakan - skrúfkerfi. Þessi einkennandi stafar af sjálfinu - þurrkunargetu sem felst í tvíbura - skrúfuhönnun og jákvæð tilfærsla þeirra, sem er í grundvallaratriðum frábrugðin eingöngu núningsflutningskerfinu sem er að finna í stakri- skrúfandi útdrætti. Meðan á notkun stendur starfa flestar skrúfrásir í tvíbura- skrúfukerfi í að hluta fylltu ástandi, sem leiðir til aðgreindra fastra flutninga og bræðsluaðferða sem aðgreina þau frá stakri - hliðstæðum skrúfum.
Counter - Snúa Twin - skrúfubúnað
Counter - Snúa Twin - skrúfa extruders skara fram úr sem jákvæðar tilfærsludælur, sem geta náð bæði hliðar og langsum lokunaraðgerðum. Efnisflutningskerfið felur í sér að umlykja fjölliðaefni í aðskildum C - laga hólfum, eins og sýnt er í ýmsum tæknilegum rannsóknum. Þegar skrúfurnar ljúka einum snúningi framfarir hver C - hólfið með einni kasta lengd í átt að deyjunni og fluttu efnið á áhrifaríkan hátt áfram. Þessi nákvæma stjórn á efnishreyfingu gerir gegn - snúningskerfum sem eru sérstaklega hentugir fyrir forrit sem krefjast stöðugrar framleiðsla og lágmarks pulsation.
Í ytri teljara - Snúa tvíbura - skrúfustillingar, þá nýtur fóðrunarferlið af samsettum áhrifum þyngdaraflsins, núningsöflin og meshing verkun milli skrúfflugs og rásar. Efni er auðveldlega dregið inn í samhljóða bilið, þar sem þeir upplifa mala og veltandi aðgerðir svipaðar og í Calendering Operations. Þessi „dagataláhrif“ eru áberandi einkenni tvíbura - skrúfkerfa, sem stuðlar verulega að yfirburði blöndunar- og einsleitni getu þeirra.
"Bræðsluaðferðin í Counter - Snúa tvíbura - skrúf extruders er frábrugðið grundvallaratriðum frá stakri - skrúfukerfum, þar sem samskiptasvæðið skapar einstaka þrýsting og hitastigsnám sem eykur bræðslu skilvirkni og dregur úr búsetutímaafbrigði. Aðgerðir fyrir nákvæmar tilgreiningar eru í samræmi við það að auka skilvirkni við að gera þessi til að gera þessi til að ná fram þessum tilfellum tilgreina.
- Jansen, KMB, "Bráðnun í Counter - Snúa Twin - Screw Extruders," Polymer Engineering & Science, 1978, Vol . 18, bls . 907-912.}
Útreikningur afköst
Útreikningur afköst fyrir teljara - Snúa tvíbura - skrúfu extruders fylgir þessu líkani:
Q=2 nv - qT - Qs - Qv - Qt
Q=heildarafköst
N=skrúfuhraði (1/s)
V=c - rúmmál hólf
QT= tunnu - skrúfuúthreinsun leka
Qs= Comendering Gap leki
Qv= hliðarbil
Qt= tetrahedral leki
C - Rúmmál útreiknings á hólfinu:
V=πdhw/cosφ
D=skrúfa ytri þvermál
H=rásdýpt
W=rásbreidd
φ=helix horn
Þrýstingsþróun og flæðiseinkenni
Þrýstingsframleiðslan í mótum - Snúa tvíbura - skrúfu extruders sýnir einstök einkenni sem hafa áhrif á heildar fjölliða extrusion ferlið. Þrýstingsbygging - upp kemur venjulega nálægt deyjaendanum þar sem efni fyllir skrúfrásirnar alveg. Vegna jákvæða flutningskerfisins sýnir extrusion ferlið þrýstingseinkenni, sem hægt er að draga úr með notkun multi - flugþráðarhönnunar.
Við venjulegar vinnsluaðstæður samsvarar fjöldi fyllta rásanna við viðnám - hærri viðnám sem hefur í för með sér lengri fyllta lengd með óbreyttum axial þrýstingsstigum.
Þegar verið er að skoða sambandið á milli fóðrunarhraða og skrúfhraða í fjölliða extrusion ferlinu koma áhugaverð fyrirbæri. Að viðhalda stöðugum fóðurhraða en auka skrúfhraða leiðir til minnkaðrar lengdar og aukins axial þrýstingsstigs, þó að þrýstingur sé stöðugur. Þessi hegðun undirstrikar mikilvægi þess að koma jafnvægi á rekstrarbreytur til að ná fram hámarks vinnsluskilyrðum.
Bræðsluaðferðir í teljara - snúningskerfi
Bræðsluferlið í Counter - Snúa Twin - skrúfu extruders táknar verulega frávik frá stökum - skrúfukerfum. Hægt er að skipta skrúfurásarrýminu í efri og lægri samloðunarsvæði miðað við planið sem inniheldur skrúfsa. Tilraunaathuganir sýna að bræðslusvæðið flytur niður eftir því þegar skrúfhraði eykst, með greinilegum mun á bræðsluhegðun milli hefðbundinna þráðaþátta og hnoða blokkasamsetningar.
Lægra millilandasvæði
Í neðri samloðunarsvæðinu, sem venjulega fyllist alveg af efni, bráðnar fjölliða í snertingu við tunnu innra yfirborðið fyrst og myndar bræðslufilmu. Á síðari bræðslustigum þróast uppbygging „Sea -} eyju“ með bráðnun sem stöðugan áfanga og leifar fastra agna sem eru sviflausnar innan þess.
Þráður þættir
Innan þráðaþátta er marktækur munur á milli efri og neðri samloðunarsvæða, þar sem bráðnun kemur aðallega fram á neðri svæðinu í gegnum tunnuhitaleiðni. Hliðarúthreinsun og leka í leka á dálki gegna mikilvægu hlutverki í bræðsluferlinu.
Hnoðunarstillingar
Við hnoðunarstillingar halda bræðsluferli á efri og neðri svæðum á svipaðan hátt, með hitaheimildum, þar með talið bæði leiðni tunnu og seigfljótandi dreifingu. Þetta stuðlar að skiptum og flýtir fyrir bráðnun.
„Sjór - eyja“ bræðslu skilvirkni fer fram úr því sem er í solid rúmlíkaninu í stakri - skrúfu extruders og stuðlar að yfirburði Twin - skrúfukerfa í fjölliða extrusion ferlinu.
CO - Snúa Twin - Skrúfa rekstrarreglur
CO - Snúa Intermeshing Twin - skrúfu extruders deila líkt með stakri - skrúfukerfi frá þjóðsögulegu sjónarhorni en bjóða upp á verulega fleiri rekstrarbreytur. Fóðurhraði verður sjálfstæð breytu en flækjustig skrúfunar eykst verulega með breytilegum þráðþáttasamsetningum. Tilvist samskipta- og úthreinsunarsvæða skapar flókið efnistrennslismynstur, sem leiðir til aðgreindra útdráttarferla fyrir mismunandi skrúfustillingar.
Innleiðandi rúmfræði
Frá samspili rúmfræði sjónarmiða er ómögulegt að ná fullkominni hlið og lengdarlokun í CO - snúningskerfum, sem þarfnast breiddar rásar meiri en flugbreidd. Nútímalegt sjálf - Þurrka CO - Snúa tvíbura - skrúfu extruders eru með þröngt flug og breiðar rásir og búa til helical "mynd - 8" leið milli skrúfna með lauf-eins uppbyggingu á samspili svæðinu.
Flutningskerfið í Co - Snúa tvíbura - skrúfur sameinar jákvæða tilfærslu og dragstreymisflutning. Víðtækari flugbreiddir auka jákvæða tilfærslu á áhrifum, með nýlegum tilraunatilraunum sem veita dýpri innsýn í traustan flutnings- og bræðsluferli.
Rannsóknir á vegum prófessors Geng Xiaozheng við Peking University of Chemical Technology leiddu í ljós greinilegan mun á traustum flutningsaðferðum milli köggla og dufts.
CO - Snúa skrúfu rúmfræði
Mynd 8: Helical "mynd - 8" Passage in Co - Snúa Twin-Screw Extruders
Advanced Solid Convering Studies
| Efnisgerð | Flutningskerfi | Fyllingareinkenni | Lykilathuganir |
|---|---|---|---|
| Kögglar | Jákvæð flutningur tilfærslu | Rásbotnar fyllast alveg undir offset fóðrun | Vinstri skrúfa sýnir meiri flutningsgetu með hægri - skrúfufóðrun |
| Duft | Sambland af fyrirkomulagi | Vinstri - skrúfafylling fer yfir hægri - skrúfufylling meðan á metrum fóðrun stendur | „Mynd-8“ flæðimynstur þróast þegar fóðurhraði fylla báðar skrúfurnar |
| Flóðfóðrað | Fer eftir skrúfuhönnun | Heill þráðurfylling með hærri magnþéttleika í framsóknarþáttum | Krefst samsvörunarþjöppunar með flutningsgetu til að koma í veg fyrir stíflu |
Flutningsferli köggla einkennist af jákvæðum flutningi tilfærslu, með aðeins litlu broti af agnum sem hreyfast eftir leiðum rásarinnar. Við offset fóðrunarskilyrði fyllast botnsbotnar alveg, þó að flutningsgeta sé mismunandi milli skrúfa. Til dæmis, með hægri - skrúfufóðrun, sýnir vinstri skrúfa meiri flutningsgetu. Við fóðrun dufts er vinstri - skrúfafylling yfir hægri - skrúfufylling. Við lágt fóðurhraða fylla neðri rásarhlutar á meðan hægri skrúfur eru að hluta til fylltar. Þegar fóðurhraði eykst nægilega til að fylla báðar skrúfurnar þróast einkennandi „mynd-8“ rennslismynstur meðfram báðum skrúfrásum.
Stillingar bræðslusvæða og orkunotkun
Bræðsluferlið táknar mikilvægasta og orku - ákafur stig í CO - Snúa Twin - skrúf extrusion. Vegna mikils breytileika í skrúfustillingum, sýnir megindleg greining verulegar áskoranir. Rannsóknir sem gerðar voru á tíunda áratugnum af Todd, Curry, White og Potente lögðu veruleg framlag til að skilja þessi flóknu fyrirbæri.
Melting Sub - svæði
Með því að byggja á fyrri rannsóknum lagði teymi prófessors Geng til skáldsögu bræðslu undir - svæði og viðurkenndi að mismunandi bræðslu undir - svæði fá orku með mismunandi aðferðum - sumum fyrst og fremst með sannfærandi hitaflutningi, öðrum með núningshitamyndun.
Til að ná öfugri hnoðunarblokkarsamsetningu samanstendur bræðsluhlutinn fram þráðaþætti og niðurstreymis öfugri hnoðunarblokkir. Efni gangast undir nokkur mismunandi stig:
- Frjáls flutning og forhitun fjölliða agna
- Myndun algjörlega eða að hluta fylltra innstungur
- Agna núning og plastdreifing með þéttum „sjó - eyju“ bræðsluferli
- Dreifður fastur fasi sjór - eyja bráðnun
- Bræðsla frágang
Breytilegir kastaþráðarþættir og breytilegir rásarhornsskrúfur Stillingar sýna svipaða bræðsluferli með einstökum einkennum. Efni þróast í gegnum frjálsan ögn sem flytja og forhitun, að hluta fyllt fastur stinga bráðnun, fullkomlega fyllt föst stinga bráðnun, ögn núning og plastfasa með þéttum "sjó - eyju" bráðnun, dreifður fastur fas "sjór - eyja" bræðslu undir - Zones, að lokum að ná fullkominni bráðnun.
Bræðsla flutningsaðferðir og tölulegar reiknilíkön
Núverandi skilningur á bræðsluflutningsaðferðum í Co - Snúa tvíbura - skrúfu extruders hefur verið aukinn verulega með endanlegri frumefni og endanlegri rúmmál tölulegra uppgerðartækni. Fyrir hliðar lokað en langsum opið sjálf - þurrka co - Snúning tvíbura - skrúfu extruders, samsvarar jákvæð tilfærsla getu getu til langs tíma með lengdargráðu - smærri opnanir skila sterkari jákvæðri tilfærslu.
Bræðsla flæðiseinkenni
Í almennt notuðu sjálf - að þurrka þröngt - flug Twin - skrúfu extruders, bræðir flutningur fyrst og fremst fylgir dragstreymi meðfram „mynd-8“ helical rásinni. Við fullkomnar fyllingaraðstæður þróast flókin hraða vektor reitir innan skrúfrásar, með samsvarandi þrýstingsdreifingu sem er breytileg verulega eftir axial og ummálum.
Þessi flæðimynstur hafa bein áhrif á blöndunarvirkni og gæði vöru í fjölliða extrusion ferlinu. Töluleg líkanagerð hefur gert vísindamönnum kleift að sjá og mæla þetta flókna flæði, sem leiðir til bættrar skrúfunarhönnunar og vinnsluaðferða.
Aðferðir hagræðingar og stjórnunaraðferðir
Að hámarka fjölliða extrusion ferlið í Twin - skrúfukerfum krefst vandaðrar skoðunar á mörgum háum breytum. Skrúfahraði, fóðurhraði, hitastigssnið og skrúfa stillingar hafa öll verulega áhrif á gæði vöru og skilvirkni ferlisins.
Nútíma stjórnkerfi
Felldu háþróað eftirlit og aðlögun færibreytna í raunverulegum - tíma, sem tryggir stöðuga gæði vöru jafnvel við breytingar á bekk.
Hitastýring
Gagnrýninn þáttur sem hefur áhrif á seigju efnis, bræðsluhegðun og niðurbrotshreyfi með nákvæmum multi - svæðisstýringu.
Færibreytujafnvægi
Krefst vandaðs jafnvægis á skrúfuhraða, fóðurhraða og hitastigi til að ná sem bestum vinnsluskilyrðum.
Stillingarstilling
Modular skrúfuhönnun gerir kleift að fínstilla ákveðin efni og forrit í gegnum frumefni fyrirkomulag.
Blöndun og samsetningarforrit
Twin - Skrúfa extruders skara fram úr í blöndunar- og samsetningarforritum, þar sem yfirburða dreifingar- og dreifandi blöndunargeta gera kleift að framleiða háa - gæða efnasambönd og blanda. Fjölliða extrusion ferlið í þessum forritum felur oft í sér að fella ýmis aukefni, fylliefni og liðsauka í fjölliða fylkið.
Innleiðandi aðgerð tvíbura - skrúfur veitir mikla blöndun sem tryggir samræmda dreifingu aukefna um fjölliða fylkið. Hnoðandi blokkir og aðrir sérhæfðir blöndunarþættir geta verið settir meðfram skrúfulengdinni til að veita markvissan blöndunarstyrk þar sem þess er þörf.
Þessi mát nálgun við skrúfhönnun gerir örgjörvum kleift að hámarka blöndun fyrir sérstakar lyfjaform en lágmarka óþarfa hitauppstreymi og vélrænt álag á hita - viðkvæm efni. Sveigjanleiki til að stilla stillingar skrúfunnar án þess að skipta um heilar skrúfur táknar verulegan kost í rannsóknum og þróunarforritum.
Loftræstingar- og devolatization getu
Sérstakur eiginleiki tvíbura - skrúf extruders í fjölliða extrusion ferlinu er yfirburða loftræstingar- og devolatization getu þeirra. Skrúfurásar að hluta fylltar sem eru einkennandi fyrir tvíbura - skrúfuaðgerðir Búa til kjöraðstæður til að sveiflukennd fjarlægja.
Strategísk staðsetning loftræstishafna meðfram tunnunni gerir kleift að fjarlægja raka, leifar einliða og aðra rokgjörn íhluti án vörutaps eða flóða í loftrásum. Multi - stig loftræstingarstillingar gera kleift framsækið sveiflukennd fjarlæging, þar sem andrúmsloftslop sem fjarlægir flökt í lausu og síðan lofttæmisop til að fjarlægja snefilhluta.
Loftræstingar kosti
- Stöðugt loftræsting við vinnslu
- Minni hætta á flóðum í loftræstinu miðað við stakt - skrúfkerfi
- Geta til að takast á við háar sveiflukenndar hleðslur
- Framsækin devolatization í gegnum Multi - sviðshönnun
- Háþróaðir loftræstingar koma í veg fyrir efnistjón
Hæfni til að viðhalda stöðugum loftræstingaraðstæðum meðan vinnsla stendur er verulegur kostur yfir stakri - skrúfukerfum, þar sem loftræstingarstöðugleiki takmarkar oft vinnslu glugga. Háþróaður loftræstingarhönnun sem felur í sér loftræstingarefni eða hliðarfóðrara auka enn frekar sveigjanleika í rekstri.
Mælikvarði - upp sjónarmið og útfærsla iðnaðar
Árangursrík mælikvarði - upp fjölliða extrusion ferlið frá rannsóknarstofu til framleiðsluskala krefst vandaðs skilnings á stigstærð og áhrif þeirra á árangur ferlisins. Geometrísk líkt, en viðheldur svipuðum dvalartímum og sértækum orkuinntakum, myndar grunninn að flestum stærðargráðu - upp aðferðir.
Stærð lög
Sambandið á milli skrúfuþvermáls og ýmissa ferilbreytna fylgir vel - staðfest stigstærð lög:
Afköst mælist venjulega með D2.5til d3, þar sem D táknar þvermál skrúfunnar
Orkunotkun mælist um það bil með D2.5
Sértæk orkuinntak (orka á hverja einingarmassa) ætti að vera stöðug
Halda skal eða laga búsetutíma
Þessi sambönd gera kleift að spá um framleiðslu - kvarða frammistöðu byggð á flugmanni - mælikvarða, þó að staðfesting með framsæknum mælikvarða - upp skrefum er áfram ráðleg fyrir gagnrýnin forrit.
Nýlegar tækniframfarir
Nýlegar framfarir í Twin - skrúfuútdráttartækni halda áfram að auka vinnsluhæfileika og bæta skilvirkni í fjölliða extrusion ferlinu:
High - frammistöðuhönnun
High - hraði, hár - toghönnun gerir kleift að vinna úr áður óumræðanlegu gengi en viðhalda gæðum vöru.
Efnislegar endurbætur
Bætt málmvinnslu- og yfirborðsmeðferðir lengja líf búnaðarins þegar vinnsla slípiefni eða ætandi efni.
Háþróaður skrúfhönnun
Nýju blöndunarþættir veita aukna blöndun með minni sértækri orkunotkun.
Gæðaeftirlit og eftirlit með ferli
Að viðhalda stöðugum gæðum vöru í fjölliða extrusion ferli krefst yfirgripsmikils eftirlits- og eftirlitskerfa. Nútíma tvíburi - Skrúfa extruders fella fjölda skynjara sem mæla hitastig, þrýsting, tog og aðrar mikilvægar breytur.
Rheometers og litrófsgreiningartækni veita raunverulegt - tímamat á vörueiginleikum, sem gerir kleift að greina strax og leiðrétta frávik á ferli. Tölfræðilegar aðferðir við stjórnunarferli hjálpa til við að bera kennsl á þróun og mynstur sem gætu bent til þess að þróa vandamál áður en þau hafa áhrif á gæði vöru.
Sameining gæðagagna við ferli breytur gerir kleift að þróa forspárlíkön sem sjá fyrir gæðamál sem byggjast á skilyrðum um ferli. Þessi fyrirbyggjandi nálgun við gæðastjórnun dregur úr úrgangi og bætir hagkvæmni í heild.
Umhverfis- og sjálfbærni sjónarmið
Sjálfbærni umhverfisins hefur í auknum mæli áhrif á hönnun og notkun fjölliða extrusion ferli. Twin - skrúfa extruders gegna mikilvægu hlutverki í endurvinnsluaðgerðum, þar sem betri blöndunargeta þeirra gerir kleift að vinna úr blönduðum plastúrgangsstraumum.
Endurvinnsluforrit
Yfirburða blöndun gerir kleift að vinna úr blönduðum plastúrgangsstraumum með mengunargetu mengunar.
Orkunýtni
Bjartsýni hönnun og drifkerfi draga úr orkunotkun og umhverfisáhrifum.
Bio - byggð fjölliður
Vinnsla sveigjanleika fyrir Bio - byggt og niðurbrjótanlegt fjölliðaefni.
Hita endurheimt
Kerfi fanga úrgangshita til notkunar annars staðar í framleiðsluaðstöðu.
Hæfni til að fjarlægja mengunarefni og flökt við vinnslu gerir tvíbura - skrúfukerfi sem eru sérstaklega hentugir fyrir póst - endurvinnsluforrit neytenda. Þróun ferla fyrir Bio - byggð fjölliður stækkar sjálfbæra efnisvalkosti, með tvíbura - skrúfu extruders sem veitir vinnslu sveigjanleika sem þarf fyrir þessi oft krefjandi efni.