Neben Schnecke und Zylinder sind diese Komponenten bei der Auswahl eines Extruders gleichermaßen wichtig!

Wie wählt man normalerweise einen Extruder aus? Sie müssen nicht nur Ihre eigenen Bedürfnisse analysieren, sondern auch Ihre Lieferanten und Extruder vollständig verstehen.

Unternehmen wissen grundsätzlich, ob sie einen Doppelschnecken- oder einen Einschneckenextruder kaufen müssen, bevor sie einen neuen Extruder kaufen. Welche Materialien müssen hergestellt werden? Abhängig von den Produktspezifikationen ist die Menge des verwendeten Materials unterschiedlich. Sie können sich auf „Schneckendurchmesser und Produktspezifikationsgröße“ beziehen, den Durchmesser der Schnecke auswählen und dann basierend auf dem Durchmesser der Schnecke die Spezifikationen des Extruders weiter auswählen.

Nachdem der Typ und die Spezifikation des Extruders festgelegt wurden, sollte auch darauf geachtet werden, wie man den Gerätehersteller findet. Ganz zu schweigen von ausländischen Marken: Viele inländische Extruderunternehmen sind seit langem etabliert, leistungsstark und verfügen über langjährige praktische Erfahrung. Sie können aus mehreren Perspektiven wählen, z. B. Produktqualität und Kundendienst.


Schneckengeschwindigkeit

Dies ist der entscheidende Faktor, der die Produktionskapazität eines Extruders beeinflusst. Die Schneckengeschwindigkeit dient nicht nur dazu, die Extrusionsgeschwindigkeit und das Extrusionsvolumen des Materials zu erhöhen, sondern, was noch wichtiger ist, dem Extruder eine hohe Leistung bei gleichzeitig guter Plastifizierungswirkung zu ermöglichen.

In der Vergangenheit wurde die Leistung von Extrudern vor allem durch die Vergrößerung des Schneckendurchmessers gesteigert. Obwohl der Schneckendurchmesser zunimmt, nimmt die pro Zeiteinheit extrudierte Menge zu. Aber ein Extruder ist kein Schneckenförderer. Zusätzlich zum Extrudieren von Materialien extrudiert, rührt und schert die Schnecke auch den Kunststoff, um ihn zu plastifizieren. Unter der Voraussetzung, dass die Schneckengeschwindigkeit unverändert bleibt, ist die Misch- und Scherwirkung einer Schnecke mit großem Durchmesser und großer Nut auf das Material nicht so gut wie die einer Schnecke mit kleinem Durchmesser.

Daher erhöhen moderne Extruder die Produktionskapazität hauptsächlich durch eine Erhöhung der Schneckengeschwindigkeit. Die Schneckengeschwindigkeit eines gewöhnlichen Extruders beträgt 60 bis 90 U/min (pro Minute, siehe unten) für einen herkömmlichen Extruder. Jetzt wurde sie generell auf 100–120 U/min erhöht. Der schnellere Extruder erreicht 150 bis 180 U/min.

Wenn der Schneckendurchmesser unverändert bleibt und die Schneckengeschwindigkeit erhöht wird, erhöht sich das von der Schnecke ertragene Drehmoment. Ab einem bestimmten Drehmoment besteht die Gefahr, dass sich die Schraube verdreht. Durch die Verbesserung des Materials und des Produktionsprozesses der Schnecke, eine rationelle Gestaltung der Schneckenstruktur, eine Verkürzung der Länge des Zufuhrabschnitts, eine Erhöhung der Durchflussrate des Materials und eine Verringerung des Extrusionswiderstands können jedoch das Drehmoment und das Lager der Schnecke reduziert werden Die Kapazität kann verbessert werden. Um eine vernünftige Schnecke zu konstruieren und die Schneckengeschwindigkeit zu maximieren, unter der Voraussetzung, dass die Schnecke ihr standhalten kann, müssen Fachleute dies durch eine große Anzahl von Experimenten erreichen.

Schraubenstruktur

Die Schneckenstruktur ist der Hauptfaktor, der die Leistung des Extruders beeinflusst. Ohne eine vernünftige Schneckenstruktur verstößt die bloße Erhöhung der Schneckengeschwindigkeit zur Vergrößerung des Extrusionsvolumens gegen objektive Gesetze und wird keinen Erfolg haben.

Das Design der Hochgeschwindigkeits- und Effizienzschnecke basiert auf einer hohen Drehzahl. Der plastifizierende Effekt dieser Art von Schnecke wird bei einer niedrigen Drehzahl schlechter sein, aber der plastifizierende Effekt wird sich allmählich verbessern, nachdem die Schneckendrehzahl erhöht wurde, und die Wirkung wird erreicht, wenn die vorgesehene Drehzahl erreicht wird. Zu diesem Zeitpunkt können sowohl eine hohe Produktionskapazität als auch eine qualifizierte Plastifizierungswirkung erreicht werden.

Fassstruktur

Die Verbesserung der Fassstruktur umfasst hauptsächlich die Verbesserung der Temperaturkontrolle des Zufuhrbereichs und die Einrichtung einer Zufuhrrutsche. Die gesamte Länge dieses unabhängigen Zuführabschnitts ist ein Wassermantel, und zur Steuerung der Temperatur des Wassermantels werden fortschrittliche elektronische Steuergeräte verwendet.

Ob die Temperatur des Wassermantels angemessen ist, ist für den stabilen Betrieb des Extruders und eine effiziente Extrusion sehr wichtig. Wenn die Wassermanteltemperatur zu hoch ist, erweicht das Rohmaterial vorzeitig und sogar die Oberfläche der Rohmaterialpartikel schmilzt, was die Reibung zwischen dem Rohmaterial und der Innenwand des Zylinders schwächt und so den Extrusionsschub verringert und Extrusionsvolumen. Allerdings darf die Temperatur nicht zu niedrig sein. Ein Zylinder mit zu niedriger Temperatur führt dazu, dass der Schneckenrotationswiderstand zu groß wird. Wenn die Belastbarkeit des Motors überschritten wird, führt dies zu Schwierigkeiten beim Starten des Motors oder zu einer instabilen Drehzahl. Zur Überwachung und Steuerung des Wassermantels des Extruders werden fortschrittliche Sensoren und Steuerungstechnik eingesetzt, wodurch die Wassermanteltemperatur automatisch innerhalb des Prozessparameterbereichs geregelt wird.

Reduzierer

Unter der Voraussetzung, dass die Struktur gleich ist, sind die Herstellungskosten des Reduzierstücks in etwa proportional zu seiner Gesamtgröße und seinem Gesamtgewicht. Da die Form und das Gewicht des Untersetzungsgetriebes groß sind, bedeutet dies, dass bei der Herstellung viel Material verbraucht wird und auch die verwendeten Lager relativ groß sind, was die Herstellungskosten erhöht.

Bei Extrudern mit gleichem Schneckendurchmesser verbrauchen schnelle und effiziente Extruder mehr Energie als herkömmliche Extruder. Es ist notwendig, die Motorleistung zu verdoppeln und die Baugröße des Untersetzungsgetriebes entsprechend zu vergrößern. Eine hohe Schneckengeschwindigkeit bedeutet jedoch ein niedriges Untersetzungsverhältnis. Bei Untersetzungsgetrieben gleicher Größe ist das Getriebemodul mit niedrigem Untersetzungsverhältnis größer als das mit großem Untersetzungsverhältnis, und auch die Tragfähigkeit des Untersetzungsgetriebes wird erhöht. Daher ist die Zunahme des Volumens und Gewichts des Untersetzungsgetriebes nicht linear proportional zur Zunahme der Motorleistung. Wenn Sie das Extrusionsvolumen als Nenner verwenden und es durch das Gewicht des Reduzierstücks dividieren, ist die Zahl für einen schnellen und effizienten Extruder kleiner und für einen gewöhnlichen Extruder größer.

In Bezug auf die Einheitsleistung ist die Motorleistung eines Hochgeschwindigkeits- und Hochleistungsextruders gering und das Gewicht des Reduzierstücks gering, was bedeutet, dass die Maschinenherstellungskosten pro Einheitsleistung eines Hochgeschwindigkeits- und Hochleistungsextruders gering sind ist niedriger als die eines gewöhnlichen Extruders.

motorisch angetrieben

Bei Extrudern mit gleichem Schneckendurchmesser verbrauchen schnelle und effiziente Extruder mehr Energie als herkömmliche Extruder, daher ist eine Erhöhung der Motorleistung erforderlich. Ein Hochgeschwindigkeits-65-mm-Extruder benötigt einen Motor von 55 kW bis 75 kW. Ein Hochgeschwindigkeits-75-mm-Extruder benötigt einen Motor mit 90 kW bis 100 kW. Ein Hochgeschwindigkeits-90-mm-Extruder benötigt einen Motor mit 150 kW bis 200 kW. Dies ist ein bis zwei Mal größer als die Motorleistung herkömmlicher Extruder.

Während des normalen Gebrauchs des Extruders sind das Motorübertragungssystem sowie das Heiz- und Kühlsystem immer in Betrieb. Der Energieverbrauch von Getriebeteilen wie Motoren und Untersetzungsgetrieben macht 77 % des Energieverbrauchs der gesamten Maschine aus; Heizen und Kühlen machen 22,8 % des Eingangsenergieverbrauchs der gesamten Maschine aus; Instrumentierung und Elektrik machen 0,8 % aus.

Extruder mit gleichem Schneckendurchmesser sind mit größeren Motoren ausgestattet, die scheinbar mehr Strom verbrauchen. Allerdings sind schnelle und effiziente Extruder hinsichtlich der Leistung energiesparender als herkömmliche Extruder. Beispielsweise verfügt ein gewöhnlicher 90-mm-Extruder über einen 75-kW-Motor und eine Produktionskapazität von 180 kg. Jedes Kilogramm extrudiertes Material verbraucht 0,42 Kilowattstunden Strom. Ein schneller und effizienter 90-Extruder hat eine Produktionskapazität von 600 Kilogramm und einen Motor von 150 Kilowatt. Jedes Kilogramm extrudiertes Material verbraucht nur 0,25 Kilowattstunden Strom. Der Stromverbrauch pro Extrusionseinheit beträgt nur 60 % des ersteren. Der Energiespareffekt ist bemerkenswert. Hierbei wird lediglich der Energieverbrauch des Motors verglichen. Berücksichtigt man den Stromverbrauch der Heizung und des Lüfters am Extruder, wird der Unterschied im Energieverbrauch sogar noch größer. Extruder mit großem Schneckendurchmesser müssen mit größeren Heizungen ausgestattet werden und auch die Wärmeableitungsfläche vergrößert sich. Daher ist bei zwei Extrudern mit der gleichen Produktionskapazität der Zylinder des neuen Hochgeschwindigkeits- und Hochleistungsextruders kleiner und die Heizung verbraucht weniger Energie als der herkömmliche Großschneckenextruder, was auch viel Strom beim Heizen spart .

Im Hinblick auf die Heizleistung erhöhen Hochgeschwindigkeits- und effiziente Extruder im Vergleich zu herkömmlichen Extrudern mit demselben Schneckendurchmesser die Heizleistung aufgrund der erhöhten Produktionskapazität nicht. Denn die Heizung des Extruders verbraucht vor allem in der Vorheizphase Strom. Während der normalen Produktion wird die Wärme des Materialschmelzens hauptsächlich durch den Verbrauch elektrischer Energie vom Motor umgewandelt. Die Leitfähigkeit der Heizung ist sehr gering und der Stromverbrauch nicht sehr hoch. groß. Dies ist bei Hochgeschwindigkeitsextrudern deutlicher zu erkennen.

Als die Frequenzumrichtertechnologie noch nicht weit verbreitet war, verwendeten herkömmliche Extruder mit großer Leistung im Allgemeinen Gleichstrommotoren und Gleichstrommotorsteuerungen. In der Vergangenheit wurde allgemein angenommen, dass Gleichstrommotoren bessere Leistungseigenschaften als Wechselstrommotoren haben, über einen größeren Drehzahlbereich verfügen und bei niedrigen Drehzahlen stabiler laufen. Darüber hinaus sind Hochleistungsfrequenzumrichter relativ teuer, was den Einsatz von Frequenzumrichtern ebenfalls einschränkt.

In den letzten Jahren hat sich die Wechselrichtertechnologie rasant weiterentwickelt. Vektorwechselrichter ermöglichen eine sensorlose Steuerung von Motordrehzahl und Drehmoment. Die Tieffrequenzeigenschaften haben große Fortschritte gemacht und auch der Preis ist relativ schnell gesunken. Der größte Vorteil von Frequenzumrichtern gegenüber Gleichstrommotorsteuerungen ist die Energieeinsparung. Dadurch wird der Energieverbrauch proportional zur Motorlast. Bei hoher Belastung erhöht sich der Energieverbrauch, bei abnehmender Motorlast wird der Energieverbrauch automatisch reduziert. Die Energieeinsparvorteile im Langzeiteinsatz sind sehr groß.

Maßnahmen zur Vibrationsreduzierung

Hochgeschwindigkeitsextruder sind anfällig für Vibrationen, und übermäßige Vibrationen beeinträchtigen den normalen Gebrauch der Ausrüstung und die Lebensdauer der Maschinenteile sehr. Daher müssen mehrere Maßnahmen ergriffen werden, um die Vibrationen des Extruders zu reduzieren und die Lebensdauer der Ausrüstung zu erhöhen.

Die Teile des Extruders, die anfällig für Vibrationen sind, sind die Motorwelle und die Hochgeschwindigkeitswelle des Untersetzungsgetriebes. Der Hochgeschwindigkeitsextruder muss mit einem hochwertigen Motor und Untersetzungsgetriebe ausgestattet sein, um zu vermeiden, dass er aufgrund der Vibration des Motorrotors und der Hochgeschwindigkeitswelle des Untersetzungsgetriebes zu einer Vibrationsquelle wird. Die zweite besteht darin, ein gutes Übertragungssystem zu entwerfen. Auch die Verbesserung der Steifigkeit, des Gewichts und der Qualität aller Aspekte der Verarbeitung und Montage des Rahmens ist ein wichtiger Schritt zur Reduzierung der Vibrationen des Extruders. Ein guter Extruder muss im Betrieb nicht mit Ankerbolzen befestigt werden und es treten keine Vibrationen auf. Voraussetzung dafür ist, dass der Rahmen über ausreichende Steifigkeit und Eigengewicht verfügt. Darüber hinaus muss die Qualitätskontrolle der Verarbeitung und Montage jeder Komponente gestärkt werden. Kontrollieren Sie beispielsweise während der Verarbeitung die Parallelität der oberen und unteren Ebene des Rahmens, die Rechtwinkligkeit der Montagefläche des Untersetzungsgetriebes und der Ebene des Rahmens usw. Messen Sie während der Montage sorgfältig die Wellenhöhen des Motors und des Untersetzungsgetriebes usw Bereiten Sie die Reduzierstücke sorgfältig vor, um die Motorwelle und die Eingangswelle des Reduzierstücks konzentrisch zu machen. Und stellen Sie die Installationsfläche des Reduzierstücks senkrecht zur Rahmenebene her.

Instrumentierung

Der Extrusionsproduktionsbetrieb ist eine Black Box, und die Situation darin ist überhaupt nicht zu erkennen. Es kann nur durch Instrumente und Messgeräte reflektiert werden. Präzise, ​​intelligente und einfach zu bedienende Instrumente werden es uns daher ermöglichen, die inneren Bedingungen besser zu verstehen, sodass die Produktion schnellere und bessere Ergebnisse erzielen kann.