Вентилируемая конструкция для шнековых экструдеров

Вентилируемая конструкция одношнекового экструдера Bausano

Компания Bausano производит высокоэффективные индивидуализированные одношнековые экструдеры, удовлетворяющие любые потребности. С самого начала наша компания обеспечивала высочайшее качество благодаря тому, что мы постоянно открыты для инноваций, стремимся совершенствоваться и следим за достижениями в отрасли, делая ставку на будущее. Для Bausano вентилируемая конструкция шнековых экструдеров является важным аспектом, который мы подробнее рассмотрим в этой статье.
Отправной точкой для правильного проектирования вентилируемого шнека, предназначенного для одношнекового экструдера, является понимание принципа работы вентиляционных отверстий в экструдерах Bausano, служащих для дегазации полимеров. Процесс начинается с зоны дозирования первой секции, которая заполняется полимером (I). Когда он доходит до вентиляционной зоны (II), то объем канала увеличивается. Это устраняет любое давление в данной зоне, освобождая пространство. В проем ствола необходимо установить дефлектор, чтобы избежать любого вентиляционного потока, который может закупорить отверстие, выходящее в окружающую среду или подключенное к вакуумной системе. Это означает, что конструкция дефлектора является критически важной, поскольку без него ни одна шнековая конструкция не будет правильно вентилироваться.
Конфигурация дефлектора продумана таким образом, чтобы объем полимера, который выдавливается при прохождении витка шнека через вентиляционное отверстие (III), соскабливался и скапливался в разгрузочной зоне. Объем должен быть небольшим и заполнять лишь часть разгрузочной зоны, не выталкивая полимер обратно в вентиляционное отверстие. Оставшееся в разгрузочной зоне количество выталкивается следующим витком, после чего зона вновь заполняется. Если разгрузочная зона имеет правильный размер, соответствующий соскабливаемому объему, то атмосферное вентиляционное отверстие остается открытым, и процесс становится устойчивым, обеспечивая выход летучих веществ наружу.
Правильная конструкция вентиляционного отверстия требует знаний о потоке полимера в рабочих каналах экструдера.
Расплавленный полимер прилипает как к шнеку, так и к стволу, и, с позиции неподвижного шнека, движение полимера в рабочем канале равняется скорости вращения ствола у его стенки и нулю у центрального вала шнека (Рис. 2). Полимер перемещается по глубине канала вперед за счет сочетания напряжения сдвига при вращении и угла наклона витка шнека.

Вентилируемая конструкция: как работает вентиляция экструдера

Крайне важно учитывать вязкость полимера, поскольку она влияет на достижение точной трехмерной формы напряжения сдвига и результирующее значение его скорости.
Чем ниже вязкость, тем сильнее «стекает» полимер, вследствие чего площадь контакта со стволом становится уже, а снижение уровня напряжения сдвига убыстряется по мере приближения к центральному валу шнека. Это отрицательно влияет на скорость потока в вентиляционном отверстии.
Чтобы получить правильную вентилируемую конструкцию, нужно знать вязкость при скорости сдвига и температуру расплава полимера в вентиляционном отверстии. В этом случаепродвижение или выход наружу обусловливаются сочетанием угла наклона витка или скребка с вязкостью и количеством  полимера, контактирующего со стенкой ствола (B). Это отличается от ситуации с полным рабочим каналом, когда продвижение вперед обеспечивается по всей ширине канала шнека.
В зоне декомпрессии количество полимера, контактирующего со стенкой ствола, уменьшается, но данное уменьшение компенсируется увеличением объема в канале. Глубина канала может быть слабо связана с подаваемым вперед количеством, которое зависит от диаметра полимера, контактирующего со стенкой ствола, а также от вязкости.

Вентилируемая конструкция: понимание динамики потока полимера в рабочем канале шнека

Если говорить о зонах декомпрессии, то при проектировании конструкции шнека с вентиляционным отверстием чаще всего используется простое отношение к глубине зоны дозирования первой секции, которое обычно составляет от 2:1 до 3:1. Конструкция вентиляционного отверстия крайне важна при обработке полимеров с высоким показателем текучести расплава, поскольку в этом случае напряжение сдвига уменьшается быстрее, сокращая массовый поток.
Существуют многочисленные многозаходные конструкции, которые используются для улучшения дегазации за счет большего обновления поверхности. Они предусматривают увеличение шага резьбы шнека в вентиляционном отверстии: считается, что этот метод обеспечивает наличие большего пространства для надлежащего удаления летучих веществ. Увеличенный шаг резьбы улучшает экспозицию поверхности, тем не менее, у этого метода есть недостатки. Многозаходные шнеки занимают больше места, не оставляя достаточного расстояния между станиной и стенкой  ствола (II), которое необходимо для хорошей вентиляции. Чтобы скомпенсировать этот недостаток и увеличить свободное пространство в вентиляционном отверстии, в таких конструкциях можно использовать более глубокие каналы либо увеличенный шаг резьбы, но увеличенный шаг резьбы обусловит крайнюю чувствительность даже к малейшему давлению в головке.
Таким образом, при использовании многозаходных конструкций необходимо создать специальные условия на входе в вентиляционное отверстие, чтобы обеспечить равномерное заполнение всех каналов и избежать прерывистого вентиляционного потока.