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Funktionsprinzip eines Doppelschneckenextruders

Der Aufbau eines Doppelschneckenextruders ähnelt dem eines Einschneckenextruders, aber die Funktionsprinzipien unterscheiden sich erheblich. Bei einem Einschneckenextruder beruht der Materialtransport auf der Reibung und dem viskosen Widerstand des Materials, was zu einer breiten Verweilzeitverteilung führt.

Im Gegensatz dazu ist der Materialtransport in einer Doppelschneckenextruder abhängig von der Verdrängerförderung der Schnecken, was zu einer engen Verweilzeitverteilung führt. Die Rohstoffe für den Doppelschneckenextruder werden von einem Dosierförderer durch die Einfüllöffnung zugeführt. Einige Zusatzstoffe (z. B. Glasfasern) müssen durch die mittlere Einfüllöffnung des Zylinders hinzugefügt werden und werden von den Schnecken zum Düsenkopf befördert.

Bei diesem Vorgang variiert die Bewegung des Materials je nach Schraubeneingriffsmethode und Drehrichtung. Dieser Artikel stellt die spezifischen Unterschiede in ihren Funktionsprinzipien aus dieser Perspektive vor.

Wie funktioniert eine Doppelschneckenextrudermaschine?

Zunächst betrachten wir die Anwendung von Doppelschneckenextruder Im Bereich Kunststoffe beschreiben wir als Beispiel kurz das Funktionsprinzip von Doppelschneckenextrudern. Anschließend werden wir ihre Unterschiede aus der Perspektive „unterschiedliche Schneckeneingriffsmethoden und unterschiedliche Drehrichtungen“ konkret vorstellen.

Doppelschneckenextruder

So funktioniert das:

1. Nach dem Start des Doppelschneckenextruders werden zunächst Kunststoffpellets oder Pulver durch die Schneckennuten zugeführt. Fütterungssystem. Das Zuführsystem besteht normalerweise aus einer Zuführöffnung, einem Zuführer, einem Trichter und einer Förderschnecke. Der Kunststoffrohstoff wird durch die Vibration des Trichters oder die Rotation des Zuführers gleichmäßig an die Förderschnecke geliefert.

Materialzuführung

2. Sobald der Kunststoffrohstoff in den Schraubnuten, beginnen sich die Doppelschnecken zu drehen. Durch die Steuerung der Steigung und Tiefe der Schneckennuten wird das Kunststoffrohmaterial vom vorderen zum hinteren Ende befördert. Während dieses Vorschubs wird der Kunststoff Das Rohmaterial wird durch den äußeren Teil des Zylinders und die Schneckenrillen komprimiert, wodurch Scherkräfte und Reibung entstehen. Dies führt zu Hochgeschwindigkeitsreibung und Erwärmung des Kunststoffrohmaterials. Die Heizsystem sorgt für zusätzliche Wärmeenergie und lässt den Kunststoff-Rohstoff nach und nach zu einer thermoplastischen Schmelze aufschmelzen.

Schneckenrotationsprozess

3. Extrusionsprozess: Wenn der geschmolzene Kunststoff einen bestimmten Pegel erreicht, gelangt er in den Extrusionsabschnitt des Zylinders. Dieser Abschnitt besteht normalerweise aus erweiterten Schneckennuten und einer Extrusionsdüse. Im Extrusionsabschnitt nimmt die Steigung der Schneckennuten allmählich ab, wodurch ein zunehmend hoher Druck entsteht, der das Schmelzen des Kunststoffs weiter beschleunigt. Die Extrusionsdüse formt den geschmolzenen Kunststoff durch spezielle Strukturen und Kanäle in den gewünschten Querschnitt und die gewünschte Länge. Der Extrusionsauslass ist normalerweise mit einem ausgestattet Kühlsystem, wodurch der geschmolzene Kunststoff schnell abkühlt und verfestigt wird.

Extrusionsverfahren

Beim Betrieb eines Doppelschneckenextruders Kontrollsystem spielt eine entscheidende Rolle. Über das Steuerungssystem können Parameter wie Zufuhr, Schneckengeschwindigkeit, Temperatur und Druck in Echtzeit überwacht und angepasst werden, um die Stabilität und Steuerbarkeit des Extrusionsprozesses sicherzustellen. Das Steuerungssystem kann auch die Schneckengeschwindigkeit, Temperatur und Form entsprechend den Produktanforderungen anpassen, um die gewünschten Extrusionsergebnisse zu erzielen.

Die Unterschiede im Funktionsprinzip verschiedener Doppelschneckenextruder

Ineinandergreifende Doppelschneckenextruder können geschlossene oder halbgeschlossene Hohlräume bilden und ermöglichen VerdrängerförderbedingungenDas Ausmaß der Verdrängerförderung wird durch den Verschlussgrad beeinflusst.

Was sind die Bedingungen für die Verdrängungsförderung?

„Verdrängungsförderbedingungen“ beziehen sich auf eine Art des Materialtransports, bei der die Doppelschnecken eines Extruders das Material durch den Zylinder vorwärts drücken oder verdrängen. Diese Methode stellt sicher, dass bei jeder Drehung der Schnecken ein bestimmtes Materialvolumen vorwärts bewegt wird, unabhängig von der Viskosität des Materials oder anderen Fließeigenschaften. Dies steht im Gegensatz zu Methoden, bei denen die Materialbewegung auf Faktoren wie Reibung oder Schwerkraft beruht, wie bei einigen Einschneckenextrudern.

Ineinandergreifender, gleichläufiger Doppelschneckenextruder

  • Das Material kann von der Schneckennut einer Schnecke durch den Spalt in der Eingriffszone in die Schneckennut der anderen Schnecke fließen und bildet eine rotierende umgekehrte „8“-Form vorwärts gehen.
  • An der Eingriffsstelle rotieren die Schnecken mit entgegengesetzter Geschwindigkeit, wodurch eine erhebliche Scherung des Materials entsteht und sämtliche Materialansammlungen in den Rillen abgeschabt werden, was zu einer guten Misch- und Selbstreinigungswirkung führt.
  • Durch die Scherwirkung auf das Material an der Schneckeneingriffsstelle wird die Oberflächenschicht des Materials kontinuierlich erneuert, was zu einer hervorragenden Entlüftungs- und Entgasungsleistung führt.
  • Die beiden ineinandergreifenden Schnecken üben eine Zwangsförderwirkung auf das Material aus, sodass das Material in den Rillen vorwärts transportiert wird, ohne die Rillen vollständig zu füllen. Diese Anordnung kann den Druck in den oberen und unteren Eingriffszonen der Schnecken ausgleichen und so eine gleichmäßige Lastverteilung auf die Schneckenlager und den Zylinder gewährleisten und so den Betrieb bei hohen Geschwindigkeiten ermöglichen.

Von unter Einsatz verschiedener Strukturmisch- und Scherelementekann die Mischleistung der Schnecken verbessert werden, wodurch sie häufig in Materialmisch- und reaktiven Extrusionsprozessen eingesetzt werden können.

verschiedene Strukturmisch- und Scherelemente

Ineinandergreifender, gegenläufiger Doppelschneckenextruder

  • Die beiden Schnecken drehen sich in unterschiedliche Richtungen, und die Spiralbahn des Materials in einer Schnecke wird durch die andere Schnecke blockiert, so dass keine 8-förmige Bewegung möglich ist.
  • Am Eingriffspunkt greifen die Gewindegänge einer Schraube in die Gewindegänge einer anderen Schraube ein, so dass die durchgehenden Gewindegänge in voneinander isolierte, C-förmige Kammern unterteilt werden.
  • Bei jeder Umdrehung der Schnecke bewegt sich die C-förmige Kammer eine Führungsstrecke vorwärts, so dass kein durchgehender Kanal für das Material von der Zylinderzufuhröffnung zum Maschinenkopf besteht.

Das in den Eingriffsspalt eintretende Material erzeugt beim Zusammendrücken eine Trennkraft auf die Schnecke, was zu einer Verbiegung der Schnecke und einem Verschleiß des Zylinders führt, was als „Kalandrierungseffekt„. Der Kalandriereffekt verursacht eine ungleichmäßige Kraft auf die Zylinderwand und die Lager, was leicht zu lokalem Druckverschleiß führen kann, sodass nur mit geringerer Geschwindigkeit gearbeitet werden kann. Der Mischschereffekt ist schwach, mit positiven Fördereigenschaften und ist hauptsächlich geeignet für Profilextrusion.

Nicht ineinandergreifender Doppelschneckenextruder

Der Achsabstand der beiden Schrauben ist größer als die Summe ihrer Radius. Der praktische Wert liegt in nicht ineinandergreifenden, gegenläufigen Doppelschneckenextrudern. Diese Extruder können keine geschlossenen oder halbgeschlossenen Hohlräume bilden und verfügen nicht über die Bedingungen für eine Verdrängungsförderung. Der Materialtransport ist dem eines Einschneckenextruders ähnlich, der Hauptunterschied ist der Materialaustausch von einer Schnecke zur anderen.

Die Vorwärtsförderleistung ist geringer als bei einem Einschneckenextruder, während die Rückwärtsmischleistung besser ist als bei einem Einschneckenextruder. Er wird hauptsächlich zum Mischen und Plastifizieren von Polymeren verwendet.

Nicht ineinandergreifender Doppelschneckenextruder

Ineinandergreifender konischer, gegenläufiger Doppelschneckenextruder

  • Der Querschnitt der Schnecke am Ende des Dosierabschnitts wird reduziert, wodurch bei gleichem Düsenkopfdruck ein geringerer Axialdruck entsteht und somit die Belastung der Axiallager reduziert wird.
  • Die Achsen der beiden Schrauben sind am hinteren Ende getrennt, wodurch der Einbau größerer tragender Lager möglich ist, die höhere Drehmomente aushalten und eine längere Lebensdauer haben.
  • Der Schneckendurchmesser im Zuführabschnitt ist groß, wodurch eine große Heizfläche entsteht, die für die Plastifizierung von Vorteil ist. Im Dosierabschnitt ist der Schneckendurchmesser klein, wodurch eine kleinere Heizfläche entsteht, was für die Extrusion bei niedrigen Temperaturen von Vorteil ist.
Ineinandergreifender konischer, gegenläufiger Doppelschneckenextruder
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