Экструдеры с незацепляющимися шнеками, вращающимися в противоположном направлении

Экструдеры с двумя незацепляющимися шнеками представляют собой устройства, в которых расстояние между осями шнеков больше, чем сумма их внешних радиусов (рис. 2.29). Промышленно выпускаемыми машинами такого типа являются экструдеры с противоположно вращающимися шнеками, транспортировка материала в которых подобна транспортировке материала в одношнековых экструдерах.

Геометрия экструдера с двумя незацепляющимися шнеками, вращающимися в противоположных направлениях

Рис. 2.29. Геометрия экструдера с двумя незацепляющимися шнеками, вращающимися в противоположных направлениях

Основное различие одношнековых и двухшнековых экструдеров состоит в том, что в двухшнековых существует возможность перемещения материала из канала одного шнека в канал другого.

Если площадь вершины лопасти шнека (рис. 2.29) равна нулю, экструдер с двумя незацепляющимися шнеками действует как два одношнековых экструдера. Если площади вершины лопастей отличны от нуля, производительность экструдера с незацепляющимися шнеками меньше, чем удвоенная производительность одношнекового с тем же диаметром шнека.

Экструдер с незацепляющимися шнеками, в отличие от одношнекового экструдера, имеет худшие характеристики но транспортировке, но лучшие характеристики по смешению, и поэтому преимущественно используется в операциях смешения, дегазации, химических реакциях и т. д. Из-за особенностей характеристик транспортировки материала экструдер с незацепляющимися шнеками незаменим в экструзии профильных изделий.

В одном из промышленных образцов экструдера с незацепля- ющимися шнеками (рис. 2.30) шнеки имеют разные длины, гак что конечная зона экструдера имеет только одну выпускную зону.

Экструдер с незацепляющимися противоположно вращающимися шнеками различной длины

Рис. 2.30. Экструдер с незацепляющимися противоположно вращающимися шнеками различной длины

Преимуществами такой конфигурации являются улучшенные характеристики подачи материала и создание осевой нагрузки только на одном шнеке. Осевая нагрузка на втором (коротком) шнеке невелика, и поэтому конструкция упорного подшипника весьма облегчена. Недостатком конструкции является несимметричный процесс движения материала с возможным накоплением материала в зоне транспортировки.

Первое теоретическое исследование процесса транспортировки в экструдере с двумя незацепляющимися шнеками было проведено Капланом и Тадмором [45] в приближении геометрии экструдера (рис. 2.31) к модели плоской пластины. Способность к смешению при использовании сдвинутых шнеков значительно лучше в результате .межшнекового переноса материала. Процесс смешения в экструдерах с незацепляющимися шнеками был изучен Хаулэндом и Эрвином [46] для совмещенной конфигурации шнеков. Они установили, что эффектность смешения в двухшнековых экструдерах заметно лучше, чем в одношнековом экструдере, хотя об эффективности смешения в двухшнековых экструдерах при сдвинутой конфигурации шнеков не сообщается. Тем не менее, следует ожидать, что она будет значительно лучше, чем эффективность смешения шнеков в совмещенной конфигурации.

Модель Каплана и Тадмора

Рис. 2.31. Модель Каплана и Тадмора

Другим типом экструдера с двумя незацепляюгцимися шнеками является экструдер фирмы Panel Inc FCM (рис. 2.32).

Непрерывный смеситель FCM

Рис. 2.32. Непрерывный смеситель FCM

Это короткий двухшнековый смеситель, работающий при высокой скорости (до 200 мин'1). Общая длина шнеков приблизительно равна 51), при этом первый шнек длиной 20 имеет стандартную геометрию, а второй шнек длиной 30 имеет сигмообразную геометрию, подобно смесителю Бэнбери. Активное смешение происходит в зоне сигмообразного шнека. Поскольку двухшнековый смеситель не создает давления, материал подается в дозирующий экструдер или в зубчатый (шестеренчатый) насос для создания давления. Типичное время переработки в экструдере ТСМ составляет около 3-5 с. Процесс смешения происходит очень интенсивно, поскольку энергия диссипирует в материале при очень большой скорости. Этот тип решения особенно выгоден, когда требуется дисперсионное смешение. Действие интенсивного смешения сопровождается высокими напряжениями сдвига, вызывающими разрушение гелей и слипшихся частиц полимера.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >