शंक्वाकार स्क्रू बैरल के लिए गाइड: कोर घटक का अनावरण

प्लास्टिक, रसायन, भोजन और फार्मास्यूटिकल्स जैसे उद्योगों के यौगिक और एक्सट्रूज़न प्रसंस्करण क्षेत्रों में, शंक्वाकार पेंच बैरल एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। यह एक का मुख्य घटक है शंक्वाकार ट्विन स्क्रू एक्सट्रूडर , अपने विशिष्ट डिजाइन के कारण समानांतर ट्विन-स्क्रू और एकल-स्क्रू एक्सट्रूडर से अलग अद्वितीय प्रसंस्करण लाभों की पेशकश करना।

1। संरचना और डिजाइन सुविधाएँ

जैसा कि नाम से पता चलता है, शंक्वाकार स्क्रू बैरल की मुख्य विशेषता इसकी है "शंक्वाकार" डिज़ाइन। पेचदार उड़ानों के साथ दो शिकंजा की कल्पना करें; वे समानांतर सिलेंडर नहीं हैं, लेकिन दो शंकु या छंटे हुए शंकु से मिलते-जुलते हैं, जो एपेक्स-टू-अपेक्स को इंगित करते हैं, जो एक मिलान शंक्वाकार बैरल के भीतर रखे गए हैं।

• दो शिकंजा: आमतौर पर के लिए कॉन्फ़िगर किया गया प्रतिवाद, गैर-अंतर्मुखी संचालन। इसका मतलब है कि स्क्रू विपरीत दिशाओं (एक दक्षिणावर्त, एक वामावर्त), और उनकी उड़ानों में घूमते हैं अंतर्मुखी न करना रोटेशन के दौरान (इंटरमेशिंग ट्विन स्क्रू के विपरीत जहां उड़ानें एक साथ जालें होती हैं)।
• शंक्वाकार डिजाइन:
  • फ़ीड अंत (इनलेट): सबसे बड़ा व्यास। यह एक बड़ा उद्घाटन क्षेत्र प्रदान करता है, जो भारी, शराबी सामग्री (जैसे पाउडर, छर्रों, पुनर्नवीनीकरण) या कम घनत्व वाली सामग्री के चिकनी खिलाने की सुविधा प्रदान करता है।
  • डिस्चार्ज एंड (डाई एंड): सबसे छोटा व्यास। चूंकि सामग्री को आगे, संपीड़ित, पिघलाया हुआ और मिश्रित किया जाता है, इसलिए टेपिंग शंकु स्वाभाविक रूप से सामग्री पर बढ़ते दबाव (एक पिघल पंप की तरह काम करना) उत्पन्न करता है।
• उड़ान तत्व: स्क्रू सतहों में आमतौर पर निरंतर उड़ानें (बड़ी-पिच एकल उड़ानों के समान) होती हैं। उड़ान की गहराई, पिच और अन्य मापदंडों को भौतिक गुणों और प्रक्रिया आवश्यकताओं के आधार पर डिज़ाइन किया गया है।
• बैरल: आंतरिक समोच्च स्क्रू के टेपर से मेल खाता है, जिससे एक बंद प्रसंस्करण कक्ष बनता है। बैरल को आमतौर पर खंडित और हीटिंग/कूलिंग सिस्टम (विद्युत, तेल हीटिंग/कूलिंग) और तापमान सेंसर से सुसज्जित किया जाता है।

2। कार्य सिद्धांत

सामग्री फ़ीड हॉपर से वाइड फीड सेक्शन में प्रवेश करती है और घूर्णन शिकंजा द्वारा आगे की जाती है:

1. संदेश और संपीड़न:
   • क्योंकि स्क्रू व्यास फ़ीड से डिस्चार्ज तक कम हो जाता है, उड़ान की गहराई भी उथली हो जाती है (उड़ान की मात्रा कम हो जाती है)। चूंकि सामग्री को आगे बढ़ाया जाता है, इसलिए इसका स्थान उत्तरोत्तर संकुचित होता है, घनत्व में वृद्धि होती है।
   • यह प्रगतिशील वॉल्यूमेट्रिक संपीड़न शंक्वाकार डिजाइन के मुख्य भौतिक प्रभावों में से एक है, सामग्री (विशेष रूप से पाउडर) के लिए कोमल लेकिन निरंतर दबाव को लागू करना, वेंटिंग और प्रारंभिक संघनन में सहायता करना।
2. पिघलना:
   • संपीड़न द्वारा उत्पन्न घर्षण गर्मी, बाहरी बैरल हीटिंग के साथ संयुक्त, सामग्री के तापमान (विशेष रूप से थर्माप्लास्टिक्स) को बढ़ाती है, पिघलने की शुरुआत करती है।
   • शंक्वाकार डिजाइन अपेक्षाकृत समान और कोमल पिघलने को बढ़ावा देता है।
3. मिश्रण और समरूपता:
   • यद्यपि स्क्रू नहीं होता है, पेंच उड़ान युक्तियों और बैरल की दीवार के बीच और दो शिकंजा के उड़ान के बीच में अंतराल (क्लीयरेंस) मौजूद हैं।
   • सामग्री से गुजरना गहन कतरनी इन अंतरालों के भीतर। इसके साथ ही, सामग्री को दो शिकंजा के बीच धकेल दिया जाता है और एक्सचेंज किया जाता है, जिससे वितरण मिश्रण प्राप्त होता है। अपेक्षाकृत लंबे निवास समय भी मिश्रण और समरूपता में सहायता करता है।
4. वेंटिंग/डेवोलैटिज़ेशन:
   • भोजन के दौरान फंसे हवा, नमी, या छोटे वाष्पशील अणु संपीड़न के दौरान अधिक आसानी से निचोड़े जाते हैं। शंक्वाकार बैरल अक्सर होते हैं वेंट पोर्ट्स संपीड़न क्षेत्र के डाउनस्ट्रीम को डिज़ाइन किया गया, कुशल वाष्पशील हटाने के लिए इस बिंदु पर नकारात्मक दबाव (सामग्री विस्तार या वैक्यूम सहायता) का उपयोग करना।
5. प्रेशर बिल्ड-अप:
   • चूंकि सामग्री को सबसे छोटे व्यास डिस्चार्ज अंत तक पहुंचाया जाता है, स्क्रू क्रॉस-सेक्शन न्यूनतम होता है, और उड़ान चैनल उथले होते हैं। इसका मतलब यह है कि एक ही पेंच की गति से, प्रति यूनिट क्षेत्र में दबाव का दबाव काफी बढ़ जाता है, जिससे एक प्राकृतिक पैदा होता है "पिघल पंप" प्रभाव । यह मरने के लिए स्थिर, आसानी से स्थापित उच्च दबाव प्रदान करता है।
6. स्राव होना: होमोजेनाइज्ड पिघल को बैरल के सामने के छोर पर घुड़सवार मरने के माध्यम से उच्च दबाव में धकेल दिया जाता है, जिससे वांछित आकार (जैसे, पाइप, शीट, रॉड, छर्रों) का निर्माण होता है।

3। मुख्य लाभ

• असाधारण खिला प्रदर्शन: बड़ा फ़ीड गला पाउडर, कम-बल्क-घनत्व पुनर्नवीनीकरण, या फाइबर-प्रबलित सामग्री जैसी कठिन-से-फीड सामग्री को संभालने के लिए आदर्श है। ब्रिजिंग को कम करता है।
• कुशल devolatilization/venting: प्राकृतिक वॉल्यूमेट्रिक संपीड़न और बाद में विस्तार क्षेत्र डिजाइन (VENTS पर) इसे उच्च नमी या वाष्पशील सामग्री के साथ सामग्रियों के लिए आदर्श बनाते हैं, जो उच्च भयावहता दक्षता की पेशकश करते हैं।
• कोमल प्लास्टिसाइजेशन और मिश्रण: प्रगतिशील संपीड़न और अपेक्षाकृत कम कतरनी दरों (सह-घूर्णन इंटरमेशिंग जुड़वाँ की तुलना में) एक जेंटलर प्रक्रिया प्रदान करते हैं, विशेष रूप से इसके लिए उपयुक्त है:
  • गर्मी-संवेदनशील सामग्री: पीवीसी (पॉलीविनाइल क्लोराइड) क्विंटेसियल एप्लिकेशन है, जो प्रभावी रूप से गिरावट को कम करता है।
  • कतरनी-संवेदनशील सामग्री: जैसे कि कुछ इलास्टोमर्स, बायोपॉलिमर, वुड-प्लास्टिक कंपोजिट (फाइबर टूटने को कम करना)।
  • भौतिक गुणों के संरक्षण की आवश्यकता वाली सामग्री (जैसे, आणविक भार)।
• सुपीरियर प्रेशर बिल्ड-अप क्षमता: शंक्वाकार डिस्चार्ज अंत स्वाभाविक रूप से उच्च दबाव उत्पन्न करता है, जिससे यह प्रत्यक्ष एक्सट्रूज़न (जैसे, प्रोफाइल, पाइप) के लिए आदर्श बन जाता है या डाउनस्ट्रीम उपकरण (जैसे, पेलिटाइजिंग डाई) को स्थिर दबाव प्रदान करता है।
• स्व-सफाई विशेषताएं (रिश्तेदार): काउंटर-रोटेशन और फ्लाइट डिज़ाइन स्व-सफाई की एक डिग्री प्रदान करते हैं, जिससे भौतिक ठहराव और गिरावट को कम किया जाता है।
• अपेक्षाकृत कम ऊर्जा की खपत: कोमल कतरनी आमतौर पर कम विशिष्ट यांत्रिक ऊर्जा (एसएमई) इनपुट का अर्थ है।
• उच्च भरने की क्षमता: उच्च भराव सामग्री (जैसे, कैल्शियम कार्बोनेट, लकड़ी का आटा) के साथ सामग्री को संभालते समय अच्छा प्रदर्शन करता है।

4। प्राथमिक अनुप्रयोग क्षेत्र

शंक्वाकार ट्विन-स्क्रू एक्सट्रूडर (कोर: शंक्वाकार स्क्रू बैरल) विशेष रूप से अच्छी तरह से अनुकूल हैं:

• पीवीसी प्रसंस्करण: उनका सबसे क्लासिक और सबसे बड़ा अनुप्रयोग , शामिल:
  • कठोर पीवीसी (यूपीवीसी): पाइप, प्रोफाइल (खिड़की/दरवाजा), चादरें।
  • लचीला PVC (PVC-P): तार/केबल जैकेटिंग, नली, फिल्म, कृत्रिम चमड़ा।
• अन्य गर्मी-संवेदनशील या कतरनी-संवेदनशील सामग्री: जैसे कि CPE, CPVC, TPE, TPU, कुछ बायोडिग्रेडेबल प्लास्टिक।
• प्रोफ़ाइल एक्सट्रूज़न: विंडो/डोर प्रोफाइल, ट्रिम, आदि (अक्सर डाउनस्ट्रीम कैलिब्रेशन/कूलिंग लाइनों के साथ जोड़ा जाता है)।
• पाइप एक्सट्रूज़न: विभिन्न आकारों के प्लास्टिक पाइप।
• Pelletizing/कंपाउंडिंग: विशेष रूप से यौगिक कार्यों के लिए उच्च विचलन की आवश्यकता होती है या ढीली सामग्री (जैसे, पीवीसी ड्राई ब्लेंड पेलिटाइजिंग, रिसाइकिल पेलिटाइजिंग) को शामिल करना।
• अत्यधिक भरे हुए कंपोजिट: लकड़ी-प्लास्टिक कंपोजिट (WPC), स्टोन-प्लास्टिक कम्पोजिट (SPC) फ़्लोरिंग सब्सट्रेट की तरह।
• Devolatilization/de-solventization: सॉल्वैंट्स या बड़ी मात्रा में वाष्पशील होते हैं, पॉलिमर समाधान या स्लुरी प्रसंस्करण।

5। समानांतर सह-घूर्णन ट्विन स्क्रू की तुलना में सीमाएं

• मिश्रण तीव्रता (विशेष रूप से फैलाव मिश्रण): काउंटर-रोटेटिंग गैर-इंटरमेशिंग डिज़ाइन आम तौर पर प्रदान करता है निचला कतरनी तीव्रता और कम जटिल मिश्रण कार्रवाई बजाय इंटरमेशिंग सह-रोटेटिंग समानांतर ट्विन स्क्रू। समानांतर जुड़वाँ बहुत उच्च कतरनी फैलाव (जैसे, नैनो-फिलर फैलाव, उच्च-चिपचिपापन घटकों को सम्मिश्रण) की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए बेहतर हैं।
• स्क्रू स्पीड लिमिटेशन: शंक्वाकार डिजाइन उच्च गति पर अधिक जटिल गतिशील संतुलन के मुद्दों को प्रस्तुत करता है, आमतौर पर एक में परिणाम होता है कम अधिकतम गति (जैसे, कुछ सौ आरपीएम के लिए दसियों, सैकड़ों या यहां तक ​​कि समानांतर जुड़वा बच्चों के लिए एक हजार आरपीएम से अधिक)।
• थ्रूपुट सीमा: स्क्रू स्पीड और फ्लाइट वॉल्यूम डिज़ाइन द्वारा सीमित, इसकी पूर्ण अधिकतम थ्रूपुट क्षमता आम तौर पर उच्च गति के अंतरमहाद्वीप सह-घूर्णन समानांतर जुड़वां शिकंजा से कम होती है।
• पेंच कॉन्फ़िगरेशन लचीलापन: शंक्वाकार शिकंजा आमतौर पर अभिन्न होते हैं या सीमित मॉड्यूलरिटी होते हैं। अलग -अलग उड़ान तत्व संयोजनों के लिए उनका लचीलापन है बहुत कम अत्यधिक मॉड्यूलर समानांतर ट्विन स्क्रू की तुलना में (जो स्वतंत्र रूप से संदेश, सानना, रिवर्स तत्व, आदि) को गठबंधन कर सकता है)। प्रक्रिया समायोजन तापमान, गति, फ़ीड दर और अंतर्निहित पेंच डिजाइन पर अधिक निर्भर करता है।
• निवास समय वितरण (RTD): निवास समय वितरण समानांतर जुड़वां शिकंजा की तुलना में व्यापक हो जाता है।

6। चयन और उपयोग के लिए महत्वपूर्ण विचार

• सामग्री की विशेषताएं: पाउडर/छर्रों? थोक घनत्व? तापीय स्थिरता? कतरनी संवेदनशीलता? नमी/वाष्पशील सामग्री? मिक्सिंग आवश्यकताएँ? यह शंक्वाकार बनाम समानांतर जुड़वां शिकंजा चुनने के लिए प्राथमिक आधार है।
• प्रक्रिया लक्ष्य: मुख्य रूप से एक्सट्रूज़न? या pelletizing? क्या Devolatilization एक मुख्य आवश्यकता है? लक्ष्य थ्रूपुट क्या है?
• टेंपर डिज़ाइन (एल/डी अनुपात और टेपर कोण): लंबाई/व्यास अनुपात (एल/डी, डिस्चार्ज व्यास के सापेक्ष प्रभावी पेंच लंबाई) और विशिष्ट टेंपर कोण प्रभाव संपीड़न अनुपात, निवास समय, मिश्रण दक्षता और दबाव निर्माण क्षमता।
• स्क्रू डिज़ाइन: फ्लाइट पिच, फ्लाइट डेप्थ प्रोफाइल, आदि, सामग्री और प्रक्रिया के लिए अनुकूलन की आवश्यकता है।
• बैरल तापमान नियंत्रण: सटीक जोनल तापमान नियंत्रण महत्वपूर्ण है, विशेष रूप से गर्मी-संवेदनशील सामग्री (जैसे, पीवीसी) के लिए।
• स्क्रू स्पीड रेंज: प्रक्रिया की कतरनी और थ्रूपुट आवश्यकताओं को पूरा करना चाहिए।
• ड्राइव पावर और टोक़: पर्याप्त ऊर्जा इनपुट प्रदान करना चाहिए, विशेष रूप से उच्च डाई-हेड प्रतिरोध के तहत।
• रखरखाव: मॉनिटर स्क्रू और बैरल वियर (विशेष रूप से अत्यधिक भरी हुई सामग्रियों के साथ), सफाई में आसानी (मृत स्थानों से बचें), और नियमित रखरखाव कार्यक्रम लागू करें। $ $