Что такое двухшнековый экструдер

Двухшнековый экструдер, который используется в переработке полимеров, был изобретен в тридцатых годах XX века итальянцами Роберто Коломбо и Карло Паскуэтти. Первый мужчина придумал аппарат с парой однонаправлено вращающихся шнеков, а второй – аппарат с парой шнеков вращающихся в противоположном направлении. Изначально, такие экструдеры не были достаточно надежными, но со временем, благодаря доработкам, они почти догнали по надежности одношнековые экструдеры.

Современные тенденции

На данный момент, такие устройства имеют довольно широкое применение в работе с полимерами. Они нужны для экструзии нетермостабильной материи , а также специфических процессов с полимерами, таких как: дегазация, всяческие реакции и смешение. К примеру, очень хорошо себя показал двухшнековый экструдер для производства пенополиэтилена.

Экструдеры, которые применяются для профильной экструзии, действуют в довольно низком диапазоне частот вращения шнека и предполагают высокую частоту размещения шнеков. Благодаря широким возможностям в загрузке и перемещении, эти агрегаты позволяют работать с плохо-сыпучими материалами. Более того, они показывают довольно высокие показатели в скорости переработки и обеспечивают удобный мониторинг температуры материала, который перерабатывается. Большинство таких экструдеров оборудованы шнеками, которые вращаются противоположно друг другу, и имеют нарезку с тесным сцеплением витков. Но однонаправленные агрегаты также применяются с целью профильной экструзии.

Двухшнековые машины разных конфигураций широко применяются для специальных операций с полимерами. К примеру, машины с парой сцепляющихся шнеков, которые крутятся в одну сторону, могут участвовать в смешении, дегазации, а также в качестве реакторов. Шнеки таких агрегатов вращаются на высоких частотах.

Что касается экструдеров с незаципляющимися шнеками, то они нужны для тех же целей. Но, механизмы, осуществляющие транспортировку смеси, в таких аппаратах отличается от предыдущих примеров. Перемещение, это слабая сторона таких агрегатов. Чего не скажешь об осевом смешении. Поэтому выбирать экструдер следует в зависимости от целей.

Сравнение с одношнековыми экструдерами

Чтобы максимально точно оценить работу двухшнекового экструдера, нужно сравнить его с одношнековым. Основное различие в работе агрегатов этих двух видов – вид перемещения. В одношнековых машинах, движение смеси происходит благодаря силам трения и вязскостному сопротивлению, возникающим в разных слоях продукта. Следовательно, особенности перемещения будут определяться вязкостными характеристиками расплава и фракционными характеристиками твердого компонента. Бывает много материалов, фракционный состав которых не подходит для одношнековых аппаратов, и нуждается в предварительном изучении трудностей, возникающих на этапе загрузки.

Устройство двухшнекового экструдера со сцепляющимися шнеками таково, что движение реакционной является не иначе как вытеснением продукта по направлению оси аппарата. А качество процесса в таком случае будет зависеть от того, насколько тесно лопасти соседних шнеков входят друг в друга.

Двухшнековый экструдер с противоположно крутящимися шнеками с плотной зацепкой, показывает наилучшие показатели в перемещении. Шестеренчатый насос тоже можно рассматривать как такой аппарат, с углом витка около 90° и противоположным положением шнеков. Но даже он, не способен обеспечить идеальную транспортировку, из-за зазоров, которых не избежать. Следовательно, из-за утечек, качество перемещения будет снижаться, чего не скажешь о собратьях с двумя шнеками. Одним из примеров такого аппарата является двухшнековый экструдер Амут.

Еще одним важнейшим отличием между агрегатами с разным количеством шнеков, является разница в профиле скоростей. В агрегатах с парой шнеков, этот показатель весьма сложен, поэтому его проблематично анализировать. Обычно в таком случае анализируют профиль скорости без учета течей в точках сцепления. Результат таких расчетов не практичен, ведь многие параметры нужно определять как раз по утечкам в точках сцепления. Так что по-настоящему корректный анализ весьма проблематичен.

Модель течения материала в аппарате с учетом всех течей в зоне сцепления шнеков, обладает рядом достоинств. К примеру, она помогает описывать должную теплопроводность, высокотемпературную дегазацию и плавление, смешение, а также, хорошо регулировать температуру продукта. Минус такой модели заключается в сложности ее работы и устройства.

Процессы, которые происходят в двухшнековом экструдере еще не проработаны настолько хорошо, чтобы можно было без труда предсказать исход работы аппарата, зная лишь геометрические параметры шнека и свойства материала. И наоборот – сложно выбрать наиболее подходящую форму шнека, когда нужно выставить тот или иной режим работы устройства. Такое положение вещей привело к разработке двухшнековых экструдеров с модульной конструкцией.

В модульных агрегатах имеются съемные части как цилиндра, так и шнека. Форма шнека меняется, при изменении порядка монтажа элементов шнека на оси. Таким образом, есть возможность соединить большое количество разных по геометрии шнеков. Поэтому, модульный аппарат наиболее мобилен и универсален. Такая модификация обеспечивает прекрасную эластичность и дает возможность подобрать наиболее удачную геометрию шнека, а также цилиндра для каждого отдельного случая применения аппарата. К сожалению, у таких экструдеров есть один весомый минус – стоимость, которая намного больше, чем у простых двухшнековых аппаратов. Источник http://usatourr.ru

Итак, можно сделать вывод, экструдеры с двумя шнеками помогают осуществить множество операций с полимерами. Выбор экструдера зависит от конкретных целей, и двухшнековые машины могут достойно противостоять классическим одношнековым, по всем важнейшим характеристикам.