Compressieverhouding van extrusieschroeven: berekening, selectie en probleemoplossing

DoorEJS-industrie

• Bereken de kanaaldiepte op basis van de diameter van de schroefvlucht en de worteldiameter, niet van de cilinderboring.
• Vergelijk absolute diepten en zonelengtes voordat u twee schroeven als gelijkwaardig accepteert.
• Beschrijf het materiaal dat de trechter binnenkomt, inclusief de vorm en belading van het maalgoed.
• Onderzoek voeding, smelten, verstopping en slijtage voordat u de verhouding wijzigt.
• Valideer een vervanging met stabiele productiemetingen, niet alleen met een toerentalinstelling.

Wat meet de compressieverhouding van de schroef?

Een conventionele enkele schroef heeft een invoergedeelte, een overgangsgedeelte en een doseergedeelte. Het invoerkanaal ontvangt vast materiaal; de overgang verandert de kanaalgeometrie naarmate het smelten zich ontwikkelt; de doseersectie transporteert smelt naar de afvoer. De compressieverhouding beschrijft een geometrische relatie tussen het begin en het einde van dit proces. Het meet geen matrijsdruk, productdichtheid of motorefficiëntie.

Voor een eenvoudige schroef met constante spoed is de werkplaatsberekening:

Compressieverhouding ≈ invoerkanaaldiepte / doseerkanaaldiepte

De meer algemene definitie vergelijkt kanaalvolumes met gelijkwaardige vluchten. De dieptesnelkoppeling heeft een vergelijkbare pitch- en kanaalgeometrie nodig. Als deze veranderen, gebruik dan de tekening om de relevante volumes te evalueren in plaats van een diepteverhouding als een exact volumetrisch resultaat te behandelen.Allan Griff's uitleg van de schroefgeometriemaakt dit onderscheid en waarschuwt tegen het vertrouwen op de verhouding zonder de werkelijke diepten.

L/D beschrijft iets anders: effectieve werklengte gedeeld door de buitendiameter van de schroef. Een werklengte van 2.700 mm en een diameter van 90 mm geven een verhouding van 30:1. Bevestig waar de fabrikant die werklengte begint en eindigt. Een aandrijfverlenging hoort thuis op de werktekening maar mag niet stilletjes extra bewerkingslengte worden.

Een specificatie met de tekst “90 mm, 30:1, 3:1” laat daarom aanzienlijke informatie ontbreken. Het identificeert geen invoerdiepte, doseerdiepte, overgangslengte, spoedveranderingen of menggeometrie. Vraag naar deze afmetingen voordat u een vervangingsofferte vergelijkt met de geïnstalleerde schroef. Voor de uitgebreidere inkoopchecklist, zie deEJS extruderschroefcilindergeleider.

Hoe de compressieverhouding te berekenen op basis van een schroeftekening

Begin met een conventioneel ontwerp met één start, waarvan de invoer- en meetkanalen een vergelijkbare spoed- en vluchtgeometrie hebben. Zoek het gedeelte met constante diepte van elke sectie. Meet de voerwaarde niet binnen de conus, noch de doseerwaarde van een mixer, reliëf of beschadigde rand.

Bereken voor elke locatie de radiale kanaaldiepte:

Kanaaldiepte = (buitendiameter vlucht − worteldiameter) / 2

De deling door twee is van belang omdat beide metingen diameters zijn. Door gebruik te maken van het diameterverschil wordt de gerapporteerde diepte direct verdubbeld, ook al kan de fout verdwijnen als twee even onjuiste diepten worden gedeeld. De verhouding ziet er misschien goed uit, terwijl de productieafmetingen verkeerd zijn.

Een bewerkt voorbeeld van 90 mm

De volgende afmetingen zijn een verondersteld rekenvoorbeeld, geen aanbevolen schroefontwerp of productietest.

Als u een verwijderde schroef inspecteert, noteer dan samen de axiale locatie, de gemeten vleugeldiameter en de worteldiameter. Volg de isolatie- en veilige verwijderingsprocedure van de machine, reinig het onderdeel zonder de oppervlakken te veranderen en gebruik geschikte gekalibreerde instrumenten. Laat de inspectieprocedure van de fabrikant de meetmethode en acceptatiecriteria bepalen.

Vervang de binnendiameter van de loop niet door de buitendiameter van de vlucht. Die berekening omvat de speling van schroef tot vat. Ga er bij een versleten onderdeel niet van uit dat de gemeten geometrie nog steeds het oorspronkelijke ontwerp vertegenwoordigt: een kleinere vluchtdiameter verandert de diepteberekening. Verkrijg de originele tekening en meet de loopslijtage afzonderlijk. DeEJS-levensduurgidsverklaart waarom bijpassende schroef- en cilinderafmetingen belangrijk zijn.

Waarom twee 3:1-schroeven verschillend kunnen presteren

Een verhouding identificeert niet de grootte van beide kanalen. In hetzelfde veronderstelde voorbeeld van 90 mm zou een tweede schroef een voedingswortel van 84 mm en een doseerwortel van 88 mm kunnen hebben. De diepte zou 3 mm en 1 mm zijn, dus de diepteverhouding zou ook 3:1 zijn. Het zou geen dimensionale kopie zijn van de 9 mm/3 mm schroef.

Dit voorbeeld ondersteunt alleen een dimensionale conclusie. Er wordt geen verschil in doorvoersnelheid, een verschil in smelttemperatuur of welke schroef uw hars moet laten draaien, vastgesteld. Deze vragen vereisen de resterende geometrie en bedrijfsomstandigheden.

Wat we controleren als er een vervanging met dezelfde specificatie wordt aangeboden

Bij EJS-vervangingswerkzaamheden hadden twee schroeven dezelfde diameter, L/D en een compressieverhouding van 3:1, maar de ene draaide schoon terwijl de andere een warmtegevoelige verbinding oververhitte. Hun overgangssecties begonnen op verschillende posities en hadden verschillende lengtes. Wij vergelijken daarom het zoneprofiel en niet alleen de cijfers op de offerte.

Op een vervangingstekening markeert u waar het invoergedeelte eindigt en waar het doseren begint. Vergelijk vervolgens de diepte langs dat interval. Een verhouding geeft de eindpunten; het profiel laat zien hoe het kanaal tussen hen verandert. Geen van beide is een vervanging voor de ander.

Dit is ook de reden waarom “compressie verhogen” een onvolledige ontwerpinstructie is. Het vergroten van de invoerdiepte en het verkleinen van de doseerdiepte verhogen beide de verhouding, maar veranderen verschillende delen van de schroef. Specificeer welke dimensie verandert, wat onveranderd blijft en welk gemeten probleem de verandering moet aanpakken. Anders bespreken de leverancier en het productieteam mogelijk verschillende wijzigingen.

Hoe hars, voervorm en vulstoffen de beslissing beïnvloeden

Een polymeernaam is geen volledige voederspecificatie. Registreer de kwaliteit, additieven, deeltjesvorm, vochtbereiding en consistentie van het mengsel. Pellets, geslepen randen en onregelmatige vlokken kunnen dezelfde polymeernaam dragen, terwijl ze zich bij de invoeropening anders gedragen.Jim Frankland's discussie over de compressieverhoudingbeschouwt het voeden en samensmelten, inclusief bulkdichtheid en wrijving, in plaats van het harstype als voldoende selectieregel te beschouwen.

De eerste vraag die wij stellen als de feed verandert

Een EJS-onderzoek betrof een schroef van 90 mm, een compressieverhouding van 30:1 L/D en 3:1. De lijn had een stijgende matrijsdruk en een inconsistente wanddikte, en het oorspronkelijke verzoek was om een ​​zogenaamd versleten schroef te kopiëren. We vroegen wat er nu in de hopper kwam, vergeleken met de oorspronkelijke productieopstelling. De plant was begonnen zijn eigen randsnijwerk in het voer te mengen. Die wijziging hoorde thuis in de vervangingsspecificatie voordat een ongewijzigde tekening werd geaccepteerd.

Verzamel voor uw eigen lijn representatieve voermonsters in plaats van alles als ‘gerecycled plastic’ te omschrijven. Meet de losse bulkdichtheid met behulp van een gedefinieerde container, vulmethode en weegprocedure. Registreer of het materiaal vrijelijk is gegoten of verdicht; vergelijk geen twee resultaten die met verschillende methoden zijn verkregen. Voeg foto's toe met een schaal en noteer de mengmethode.

Lees deze tabel niet, want “een lagere bulkdichtheid heeft altijd een hogere verhouding nodig.” Een geometrieverandering kan overbrugging, segregatie of een inconsistente feeder niet automatisch corrigeren. De slijtvastheid mag ook niet worden gekozen op basis van de compressieverhouding. Bekijk deEJS-materiaalgids voor schroefcilindersafzonderlijk wanneer de formulering verandert.

Te hoog of te laag? Stel een diagnose van het proces voordat u de schroef vervangt

Drukstijgingen, niet-gesmolten deeltjes en stijgende smelttemperatuur zijn redenen om dit te onderzoeken. Het zijn geen metingen van de compressieverhouding. De nuttige diagnostische volgorde is om vast te stellen of de verstoring begint bij het voeden, smelten, een stroomafwaartse beperking of versleten mechanische geometrie.

Vergelijk eerst met een stabiele historische run met hetzelfde materiaal en product. Houd de matrijs, schermopstelling en meetlocaties consistent. Registreer de werkelijke output, schroefsnelheid, smelttemperatuur, druk, belasting van de aandrijving en zichtbare defecten samen. De vattemperatuurinstellingen alleen bepalen niet de smelttemperatuur.

Waarom een ​​hogere ratio geen automatische verbetering is

Lin Jin en Mark A. Spalding rapporteerden een gecontroleerde LLDPE-studie met behulp van een 2,5-inch extruder en vijf compressieverhoudingen, van 2,0 tot 3,6. De meetdiepte bleef 0,125 inch terwijl de invoerdiepte veranderde. Bij 110 tot 150 tpm produceerden de schroeven met een hogere verhouding smelttemperaturen die ongeveer 5 tot 10 ° C hoger waren dan de ontwerpen met een lagere verhouding. Dit zijn resultaten voor die apparatuur, hars en experiment, geen temperatuurvoorspelling voor een EJS-vervanging. Zie de auteursprestatieonderzoek naar compressieverhouding.

Een apartevoorbeeld van probleemoplossing door Mark A. Spaldingbeschrijft een 6-inch tweetraps ABS-extrusieschroef met een eerste trapverhouding van 3,1. Ongesmolten materiaal blokkeerde een spiraalvormige dam; de voorgestelde vervanging verminderde die verhouding tot 2,5. Dit was een specifiek ontwerpantwoord op een smeltprobleem, geen universele ABS-aanbeveling.

Gebruik deze voorbeelden om de technische vraag te formuleren: kan de schroef de vaste stoffen die hij ontvangt op het vereiste bedrijfspunt smelten? Maak van beide voorbeelden geen algemeen hars-verhoudingsdiagram of een verondersteld EJS-prestatieresultaat.

Wanneer een enkel compressieverhoudingsgetal niet voldoende is

De eenvoudige vergelijking van voedingsdiepte/doseerdiepte behoort tot een gedefinieerde schroefgeometrie. Identificeer vóór gebruik het schroeftype en de voedingsopstelling. Een verhouding die voor het ene ontwerp wordt gerapporteerd, betekent mogelijk niet hetzelfde voor een ander ontwerp.

Een barrièreschroef verdeelt het materiaal in vaste kanalen en smeltkanalen. Voor de beschrijving ervan zijn de kanaalopstelling en de barrièregeometrie nodig, en niet slechts twee conventionele wortelmetingen. Een geventileerde tweetrapsschroef heeft meer dan één verwerkingsfase; Vraag welk stadium een ​​genoemde compressieverhouding beschrijft. Het ontluchtingsgebied en het stroomafwaartse pompgedeelte moeten worden geëvalueerd als onderdeel van dat volledige ontwerp.Griff's discussie over het ontwerp van schroevenomvat barrièrekanalen, tweetrapsschroeven en het duidelijke voedingsgedrag van gegroefde vaten.

Maak op dezelfde manier onderscheid tussen overstromingsvoeding en gecontroleerde of uitgehongerde voeding. Schrijf de invoermodus in de specificatie. Anders kan een leverancier een volledig voedingskanaal beoordelen terwijl het geïnstalleerde proces een gecontroleerde massastroom levert. Dit is een randvoorwaarde ter verduidelijking, geen reden om een ​​andere universele verhouding toe te passen.

Dubbelschroefsextruders hebben ook hun eigen geometrie en procesbeschrijving nodig. Pas niet de conventionele dieptekorting met één schroef toe op een in elkaar grijpend paar en ga ervan uit dat deze het volledige compressiegedrag vastlegt. Geef de schroefopstelling, rotatiemodus, element- of vluchtprofiel en fabrikanttekening op.

Gebruik deze vragen als de specificatie onduidelijk is:

1. Is dit een conventioneel, barrière-, tweetraps- of dubbelschroefsontwerp?
2. Wordt de opgegeven verhouding berekend op basis van diepten of kanaalvolumes?
3. Welke voer- en meetlocaties bepalen de berekening?
4. Verandert de toonhoogte of de kanaalindeling tussen deze locaties?
5. Komt het geïnstalleerde voersysteem overeen met de ontwerpaanname?

Een specificatie moet deze vragen beantwoorden zonder dat de machinist hoeft te raden. Als dit niet mogelijk is, zorg dan dat u het volledige profiel ophaalt voordat u een kopie autoriseert. “3:1” is nuttig zodra de definitie en toepassing ervan bekend zijn.

Moet u de bestaande schroef kopiëren of opnieuw ontwerpen?

Een ongewijzigde vervanging is een redelijk uitgangspunt als de geïnstalleerde geometrie een bevredigende kwaliteit en output oplevert, de belasting onveranderd is en de gemeten slijtage de verslechtering verklaart. Het wordt een zwakkere keuze als het oorspronkelijke probleem al bestond vóór de slijtage, de formulering veranderde of het proces nu buiten het vroegere werkingsbereik loopt.

Scheid twee beslissingen in de offerte: het herstellen van de oorspronkelijke afmetingen en het wijzigen van het verwerkingsontwerp. Een versleten schroef kan vervangen moeten worden zonder dat er een andere compressieverhouding nodig is. Omgekeerd kan het voorkomen dat een maatvaste schroef niet meer past bij het voer dat in de plant wordt gebracht.

Definieer de wijziging voordat u voorstellen vergelijkt

Geef de leverancier een schriftelijke probleemstelling: bijvoorbeeld drukinstabiliteit na een verandering van voedingsvorm, in plaats van ‘een betere schroef nodig te hebben’. Voeg de basistekening en de bedrijfsgegevens toe. Vraag het voorgestelde ontwerp om gewijzigde diepten, zonelengtes, toonhoogte en eventuele mengkenmerken te identificeren.

Houd de beoordeling van de mechanische pasvorm apart. Bevestig de werklengte, aansluiting aan aandrijfzijde, montage-interfaces en afvoeropstelling ten opzichte van de geïnstalleerde montage. Een grotere werklengte kan een verandering op machineniveau vereisen; het is geen gewone aanname van drop-in-vervanging. Een hogere L/D-aanduiding op een offerte zou een dimensiecontrole moeten veroorzaken, en geen verwachting van een grotere capaciteit.

Maak dan afspraken over de vergelijkingsvoorwaarden en acceptatiecriteria. Definieer het materiaal, het product, de werkingspunten, kwaliteitscontroles en productiemetingen vóór de proef. Als verschillende ontwerpkenmerken samen veranderen, evalueert de proef de volledige vervanging; het kan niet vaststellen dat de compressieverhouding alleen het resultaat veroorzaakte.

DeEJS extruder schroefcilinder productpaginais het relevante uitgangspunt voor een vervangingsonderzoek. Lever de daadwerkelijke toepassing en tekening aan, zodat de discussie over de geïnstalleerde machine gaat en niet over een generiek polymeerassortiment.

Wat u EJS moet sturen en hoe u de vervanging kunt valideren

Met een nuttig onderzoek kan de fabriek de verwerkingsbehoefte koppelen aan een maakbare tekening. Stuur de originele specificatie, zelfs als u denkt dat deze verkeerd is, en identificeer vervolgens wat er is gewijzigd. Houd revisienummers zichtbaar zodat een oude tekening niet stilletjes de productie-instructie wordt.

Neem de volgende informatie op:

1. Machinefabrikant, model, schroeftype en referenties van geïnstalleerde componenten.
2. Vluchtdiameter, werklengte, afmetingen van het aandrijfuiteinde en loop-/interfacetekeningen.
3. Voer- en doseerdiepten, zonegrenzen, steekprofiel en mengfuncties.
4. Harskwaliteit, additieven, vulmiddellading, voedingsvorm en bereidingsprocedure.
5. Feederopstelling, normaal toerental, output, smelttemperatuur en drukmetingen.
6. Defectmonsters, onderhoudsgeschiedenis en beschikbare bijpassende schroef-/vatmetingen.
7. Vereiste productkwaliteit en de bedrijfsomstandigheden voor acceptatie.

Vergelijk stabiele productie, niet alleen een succesvolle startup

Volg na installatie de veilige inbedrijfstellingsinstructies van de machineleverancier. Bevestig het goedgekeurde materiaal en de opstelling, laat het proces stabiliseren en verzamel metingen over een bepaald interval. Registreer de output via een overeengekomen weegmethode in plaats van deze te schatten op basis van de schroefsnelheid.

Bereken ter vergelijking de specifieke output als de gemeten massaoutput gedeeld door het toerental. Houd de outputeenheden zichtbaar, zoals kg/u per tpm. Vergelijk deze waarde alleen naast kwaliteit, werkelijke smelttemperatuur, druk en aandrijfbelasting. Een hoger getal betekent geen verbetering als het product buiten de specificatie valt of als het proces instabiel wordt.

Herhaal de vergelijking bij het wisselen van werkpunten en houd dezelfde meetlocaties aan. Als er een probleem blijft bestaan, stuurt u de records terug met de tekeningrevisie en monsteridentificaties. ContactEJS-industriemet dat pakket in plaats van een wijziging van de compressieverhouding aan te vragen zonder een bepaalde oorzaak.

Veelgestelde vragen

Wat is de compressieverhouding van de extrusieschroef?

Het is de verhouding tussen het kanaalvolume van de voedingssectie en het kanaalvolume van de meetsectie over gelijkwaardige vluchten. Voor een conventionele schroef met vergelijkbare spoed en kanaalgeometrie biedt de voedingsdiepte gedeeld door de meetdiepte een bruikbare benadering. Het is een geometrische verhouding, geen drukverhouding of een garantie voor output.

Hoe bereken ik de compressieverhouding op basis van worteldiameters?

Bereken elke radiale kanaaldiepte als de buitendiameter van de vlucht minus de worteldiameter, gedeeld door twee. Verdeel vervolgens de invoerdiepte door de doseerdiepte. Gebruik geïdentificeerde invoer- en meetlocaties, consistente eenheden en de juiste vluchtdiameters. Gebruik geen cilinderboringdiameter en ga er niet vanuit dat een versleten schroef nog steeds overeenkomt met de originele tekening.

Is een 3:1 schroef geschikt voor elke hars?

Nee. Dezelfde verhouding kan verschillende absolute kanaaldieptes en overgangsprofielen beschrijven. De geschiktheid hangt ook af van de specifieke kwaliteit, voervorm, additieven, voerregeling en bedrijfsomstandigheden. Begin met de volledige geometrie en een gedefinieerde productievereiste in plaats van een verhouding te behandelen als een universele harsaanbeveling.

Verhoogt een hogere compressieverhouding de output?

Niet noodzakelijkerwijs. Veranderende voedingsdiepte en veranderende doseerdiepte beïnvloeden verschillende delen van de schroef, zelfs als beide de verhouding vergroten. Toevoer-, smelt- en stroomafwaartse omstandigheden moeten samen worden beschouwd. Vergelijk stabiele gemeten output met productkwaliteit, werkelijke smelttemperatuur, druk en aandrijfbelasting voordat u een vervanging beoordeelt.

Kunnen versleten schroeven problemen veroorzaken zonder de verhouding van de tekening te veranderen?

Ja. De tekening beschrijft de beoogde geometrie, niet de huidige toestand. Meet de schroef en cilinder op de overeenkomstige posities en vergelijk deze met de goedgekeurde originele afmetingen. Een label voor de compressieverhouding beschrijft niet de werkspeling, en het kopiëren van dat label lost een niet-gemeten slijtageprobleem niet op.

Kan ik dezelfde berekening gebruiken voor ontwerpen met dubbele schroeven of barrières?

Ga er niet van uit dat de conventionele dieptekorting met één kanaal van toepassing is. Identificeer eerst de kanaalindeling, het schroeftype en de berekeningslocaties. Barrièrekanalen, getrapte schroeven en in elkaar grijpende dubbele schroeven vereisen een volledigere geometriebeschrijving. Vraag de ontwerper welke volumes of diepten de opgegeven verhouding definiëren voordat u deze in een vervangingsspecificatie gebruikt.