Guia para barris de parafusos cônicos: revelando o componente do núcleo

Nos campos de processamento de composição e extrusão de indústrias como plásticos, produtos químicos, alimentos e produtos farmacêuticos, o Barril de parafuso cônico desempenha um papel vital. É o componente central de um Extrusora de parafuso duplo cônico , oferecendo vantagens exclusivas de processamento distintas das extrusas paralelas de colheita dupla e de parafuso único devido ao seu design específico.

1. Recursos de estrutura e design

Como o nome sugere, a característica central do barril de parafuso cônico é o seu "cônico" projeto. Imagine dois parafusos com voos helicoidais; Eles não são cilindros paralelos, mas se assemelham a dois cones ou cones truncados que apontam ápice-para-apox, alojados dentro de um barril cônico correspondente.

• Dois parafusos: Normalmente configurado para contra-rotativo, não interno operação. Isso significa que os parafusos giram em direções opostas (uma no sentido horário, uma no sentido anti -horário) e seus voos Não se case Durante a rotação (diferentemente dos parafusos duplos intermediários, onde os voos se encaixam).
• Design cônico:
  • Fim do feed (entrada): Maior diâmetro. Isso fornece uma grande área de abertura, facilitando a alimentação suave de materiais volumosos e fofos (como pós, grânulos, reciclados) ou materiais de baixa densidade.
  • Final de descarga (extremidade do dado): Menor diâmetro. À medida que o material é transmitido para a frente, comprimido, derretido e misto, o cone afilado gera naturalmente pressão crescente sobre o material (agindo como uma bomba de fusão).
• Elementos de vôo: As superfícies do parafuso geralmente apresentam voos contínuos (semelhantes aos vôos únicos de arremesso de grande porte). A profundidade do voo, a inclinação e outros parâmetros são projetados com base nas propriedades do material e nos requisitos de processo.
• Barril: O contorno interno corresponde ao cone do parafuso, formando uma câmara de processamento fechada. O barril é tipicamente segmentado e equipado com sistemas de aquecimento/resfriamento (elétrica, aquecimento/resfriamento de óleo) e sensores de temperatura.

2. Princípio de trabalho

O material entra na tremonha da alimentação na seção de alimentação larga e é transportada para a frente pelos parafusos rotativos:

1. Transporte e compressão:
   • Como o diâmetro do parafuso diminui da alimentação para a descarga, a profundidade do vôo também se torna mais rasa (o volume de vôo diminui). À medida que o material é transmitido para a frente, seu espaço é progressivamente comprimido, aumentando a densidade.
   • Esse Compressão volumétrica progressiva é um dos principais efeitos físicos do design cônico, aplicando pressão suave, mas contínua ao material (especialmente pós), ajudando em ventilação e compactação inicial.
2. Fusão:
   • O calor de atrito gerado pela compressão, combinado com o aquecimento externo do barril, aumenta a temperatura do material (especialmente termoplásticos), iniciando o fusão.
   • O design cônico promove a fusão relativamente uniforme e suave.
3. Mistura e homogeneização:
   • Embora os parafusos não se misturem, existem lacunas (folgas) entre as pontas do voo e a parede do barril e entre os flancos de vôo dos dois parafusos.
   • O material passa por cisalhamento intenso dentro dessas lacunas. Simultaneamente, o material é empurrado e trocado entre os dois parafusos, alcançando a mistura distributiva. O tempo de permanência relativamente longo também ajuda na mistura e homogeneização.
4. Ventilação/devolatilização:
   • Moléculas de ar, umidade ou pequenas moléculas voláteis presas durante a alimentação são mais facilmente espremidas durante a compressão. Os barris cônicos geralmente aparecem portas de ventilação Projetado a jusante da zona de compressão, utilizando pressão negativa (expansão do material ou assistência a vácuo) neste momento para remoção volátil eficiente.
5. Acúmulo de pressão:
   • À medida que o material é transportado para a extremidade de descarga de menor diâmetro, a seção transversal do parafuso é mínima e os canais de vôo são mais rasos. Isso significa que na mesma velocidade do parafuso, a pressão de transmissão por unidade de área aumenta significativamente, criando um natural Efeito da "bomba de fusão" . Isso fornece alta pressão estável e facilmente estabelecida para o dado.
6. Descarga: O derretimento homogeneizado é empurrado sob alta pressão através da matriz montada na extremidade frontal do barril, formando a forma desejada (por exemplo, tubo, folha, haste, pellets).

3. Vantagens principais

• Desempenho de alimentação excepcional: A garganta de ração grande é ideal para lidar com materiais difíceis de forçar, como pós, reciclação de baixa densidade de bulk ou materiais reforçados com fibra. Minimiza a ponte.
• Descrolatilização/ventilação eficiente: A compressão volumétrica natural e o projeto subsequente da zona de expansão (em aberturas) o tornam ideal para materiais com alto teor de umidade ou volátil, oferecendo alta eficiência de desolatilização.
• Plastificação e mistura suaves: Compressão progressiva e taxas de cisalhamento relativamente mais baixas (em comparação com gêmeos intermescidos de co-rotação) fornecem um processo mais suave, especialmente adequado para:
  • Materiais sensíveis ao calor: O PVC (cloreto de polivinil) é a aplicação por excelência, minimizando efetivamente a degradação.
  • Materiais sensíveis ao cisalhamento: Como certos elastômeros, biopolímeros, compósitos de madeira plástica (reduzindo a quebra de fibra).
  • Materiais que requerem preservação de propriedades físicas (por exemplo, peso molecular).
• Capacidade de acúmulo de pressão superior: A extremidade da descarga cônica gera naturalmente alta pressão, tornando -o ideal para extrusão direta (por exemplo, perfis, tubos) ou fornecendo pressão estável ao equipamento a jusante (por exemplo, matriz de granulação).
• Características de limpeza automática (relativa): A contra-rotação e o design de vôo oferecem um grau de estagnação e degradação de material auto-limpeza, redução do material.
• Consumo de energia relativamente baixo: O cisalhamento suave normalmente implica entrada menor de energia mecânica específica (PME).
• Alta capacidade de enchimento: Executa bem ao manusear materiais com alto teor de enchimento (por exemplo, carbonato de cálcio, farinha de madeira).

4. Áreas de aplicação primárias

As extrusoras cônicas de parafuso duplo (núcleo: barril de parafusos cônicos) são particularmente adequados para:

• Processamento de PVC: Deles Aplicação mais clássica e maior , incluindo:
  • PVC rígido (UPVC): Tubos, perfis (janela/porta), lençóis.
  • PVC flexível (PVC-P): Jaqueta de arame/cabo, mangueira, filme, couro artificial.
• Outros materiais sensíveis ao calor ou sensíveis ao cisalhamento: Como CPE, CPVC, TPE, TPU, certos plásticos biodegradáveis.
• Extrusão de perfil: Perfis de janela/porta, acabamento, etc. (geralmente emparelhados com linhas de calibração/resfriamento a jusante).
• Extrusão de tubos: Tubos de plástico de vários tamanhos.
• Peletização/composição: Especialmente para compor tarefas que requerem alta desolatilização ou envolvendo materiais soltos (por exemplo, PVC seca mistura seca, reciclando, reciclar sedimentos).
• Compostos altamente preenchidos: Como compósitos de madeira plástica (WPC), substratos de piso composto de pedra-plástico (SPC).
• DEVOLATILIZAÇÃO/DESOLVIZAÇÃO: Processando soluções de polímeros ou lamas contendo solventes ou grandes quantidades de voláteis.

5.

• Intensidade de mistura (especialmente mistura dispersiva): O design de não-rotação não-interrompinante geralmente fornece mais baixo intensidade de cisalhamento e ação de mistura menos complexa que Parafusos duplos paralelos co-rotativos. Os gêmeos paralelos são superiores a aplicações que exigem dispersão de cisalhamento muito alta (por exemplo, dispersão de nano-filler, misturando componentes de alta viscosidade).
• Limitação da velocidade do parafuso: O design cônico apresenta problemas de equilíbrio dinâmico mais complexos em alta velocidade, geralmente resultando em um Velocidade máxima menor (por exemplo, dezenas a algumas centenas de rpm, em comparação com centenas ou até mais de mil rpm para gêmeos paralelos).
• Limitação de taxa de transferência: Limitado por velocidade do parafuso e design de volume de vôo, seu Taxa de transferência máxima absoluta A capacidade é geralmente menor que os parafusos duplos paralelos de alta velocidade.
• Flexibilidade da configuração do parafuso: Os parafusos cônicos são geralmente integrais ou têm modularidade limitada. Sua flexibilidade para combinações variadas de elementos de vôo é muito menor do que os parafusos duplos paralelos altamente modulares (que podem combinar livremente o transmissão, amassar elementos reversos, etc.). O ajuste do processo depende mais da temperatura, velocidade, taxa de alimentação e projeto de parafuso inerente.
• Distribuição do tempo de residência (RTD): A distribuição do tempo de permanência tende a ser mais larga em comparação com os parafusos paralelos duplos.

6. Considerações importantes para seleção e uso

• Características do material: Pó/pellets? Densidade em massa? Estabilidade térmica? Sensibilidade ao cisalhamento? Umidade/conteúdo volátil? Requisitos de mistura? Esta é a base primária para a escolha dos parafusos duplos cônicos vs. paralelos.
• Objetivo do processo: Principalmente extrusão? Ou gritando? A devolatilização é um requisito central? Qual é a taxa de transferência de destino?
• Projeto cônico (razão L/D e ângulo de cone): A proporção de comprimento/diâmetro (L/D, comprimento eficaz do parafuso em relação ao diâmetro da descarga) e a taxa de compressão de influência específica do ângulo, tempo de permanência, eficiência de mistura e capacidade de acúmulo de pressão.
• Design de parafuso: Push de voo, perfil de profundidade de voo, etc., precisam de otimização para o material e o processo.
• Controle de temperatura do barril: O controle de temperatura zonal preciso é crítico, especialmente para materiais sensíveis ao calor (por exemplo, PVC).
• Faixa de velocidade do parafuso: Deve atender aos requisitos de cisalhamento e rendimento do processo.
• Dirija a potência e o torque: Deve fornecer entrada de energia suficiente, especialmente sob alta resistência da cabeça de matriz.
• Manutenção: Monitore o desgaste do parafuso e do barril (especialmente com materiais altamente preenchidos), facilidade de limpeza (evite manchas mortas) e implementar cronogramas de manutenção regulares.