Ein Kunde sendet eine markierte Zeichnung30:1, Kompression 3:1, und bittet uns, es zu kopieren. In neun von zehn Fällen tun wir genau das. Beim zehnten Mal fragen wir, womit sie die Maschine füttern – und die Antwort erklärt das Problem, mit dem sie seit zwei Jahren leben.
L/D-Verhältnis und Kompressionsverhältnis sind die beiden Zahlen, die jeder nennt und die fast niemand befragt. Sie sind wirklich nützlich. Sie sind außerdem in einer Weise unvollständig, die jeden Tag Produktionskosten verursacht. Anstatt sie zu definieren und aufzuhören, sind hier drei Situationen, die unseren Bänken immer wieder begegnen, und was jede einzelne darüber verrät, was die Zahlen beeinflussen und was nicht.
Fall 1 – Die Schraube, die „richtig“ war und immer noch drückte
Leistung gesunken, Druck steigt, Spezifikation unverändert
Die Schraubenspezifikation war in Ordnung. Als es entworfen wurde, war es in Ordnung. Was sich geändert hatte, war stromaufwärts: Das Werk hatte damit begonnen, seinen eigenen Randbeschnitt wieder dem Futter beizumischen. Auf dem Papier war an der Schraube nichts falsch – auf der Zeichnung stand immer noch 30:1 und 3:1, genau wie zuvor.
Das Komprimierungsverhältnis ist jedoch keine abstrakte Qualitätsbewertung. Es ist eine Aussage darüberwie viel Luft muss aus dem Futter kommen. Dichte Frischpellets tragen relativ wenig; Unregelmäßige Filmflocken tragen viel mehr und packen sich im Zufuhrkanal nicht auf die gleiche Weise. Die Schraube musste eine Aufgabe erfüllen, für die sie nie ausgelegt war.
Was L/D Ihnen tatsächlich kauft
Nehmen Sie zunächst kurz die Definition, denn die Fälle hängen davon ab. L/D ist das der Schraubeeffektive Mitnehmerlänge dividiert durch seinen Außendurchmesser— Eine 90-mm-Schnecke mit 2.700 mm Steglänge beträgt 30:1. Da es sich um ein Verhältnis handelt, überträgt es sich auf alle Maschinengrößen: 30:1 bei 60 mm und 30:1 bei 150 mm ergeben proportional die gleiche Arbeitslänge.
Übliche L/D-Verhältnisse für die Schneckenextrusion liegen typischerweise zwischen 20:1 und 30:1, UndDas Streben nach Durchsatz und Mischung hat moderne Designs häufig auf 30:1 oder mehr gebracht. Was Länge bedeutet, ist Verweilzeit – mehr Schneckenumdrehungen zum Fördern, Schmelzen, Mischen und Druckaufbau.
Eine Besonderheit beim Zählen, die Sie kennen sollten, bevor Sie Angebote vergleichen
Bei Schrauben mit quadratischer Steigung lässt sich L/D leicht durch Zählen der Umdrehungen ablesen, es gibt jedoch eine Konvention, die häufig nicht konsequent angewendet wird.Der Teil unter der Einfüllöffnung sollte nicht in L/D einbezogen werden – obwohl viele Leute ihn zählen, weil er die Schraube länger erscheinen lässt. Wenn zwei Lieferanten unterschiedliche L/D für das gleiche Teil angeben, ist dies das erste, was überprüft werden muss.
Länger ist kein kostenloses Upgrade.Mehr Länge bedeutet mehr VerweilzeitUndmehr Schergeschichte. Bei Hart-PVC ist es genau die Temperaturdauer, die zur Zersetzung führt. Eine längere Schraube kostet auch mehr und erfordert mehr Drehmoment. Länge hilft, wenn die Länge die Einschränkung war – sonst nicht.
Fall 2 – Als die Recyclinglinie startete
Ernährungsprobleme, die aus dem Nichts auftauchten
Dies ist der Zwilling von Fall 1, und er kommt so häufig vor, dass er einen Namen verdient. Eine Schnecke, die für dichte, frei fließende Pellets ausgelegt ist und später mit einem erheblichen Anteil an Filmflocken oder Mahlgut beschickt wird, weist zwei Probleme gleichzeitig auf: Der Zufuhrkanal füllt sich nicht gleichmäßig, und es muss weitaus mehr mitgerissene Luft wieder herausgedrückt werden, als das Kompressionsprofil bewältigen kann.
Die Symptome – plötzlicher Druckstoß, unregelmäßiger Ausstoß, längere Spülzeiten – sehen aus wie Maschinenfehler, weshalb die Diagnose oft zunächst in eine teure Sackgasse führt. Nichts ist kaputt. Die Schraube erfüllt einfach eine andere Aufgabe als die, für die sie vorgesehen ist.
| Feed-Formular | Schüttdichte | Was es von der Schraube verlangt |
|---|---|---|
| Dichte, frei fließende Pellets | Hoch | Weniger Kompression; Füttern ist selten die Einschränkung |
| Pulver/Trockenmischung | Niedrig | Mehr Komprimierung; Eine große Futterfläche ist wichtig |
| Filmabplatzer oder Mahlgut | Sehr niedrig, unregelmäßig | Mehr Kompression und die Nahrungsaufnahme selbst wird zur Grenze |
| Stark gefüllte Masse | Variiert | Festgelegt durch Schmelzverhalten und Hitzetoleranz |
| Hart-PVC-Trockenmischung | Niedrig | Benötigt Komprimierung, lässt aber nach, wenn sie zu schnell erfolgt |
In dieser letzten Reihe landet Hart-PVCKonische DoppelschneckenfässerAnstatt mit einer Kompressionszahl gelöst zu werden: Die Verjüngung wird über die gesamte Länge progressiv komprimiert und nicht in einem Schritt. Wir gestalten diese wiederum unterschiedlich, je nachdem, ob die Verbindung einen niedrigen, mittleren oder hohen CaCO₃-Gehalt aufweistSchneckenzylinder für die PVC-Extrusion.
Welches Kompressionsverhältnis misst
Formal,Das Kompressionsverhältnis ist das Verhältnis des Volumens des ersten Gangs zum Volumen des letzten Gangs, normalerweise zwischen zwei und vier, und bei einer Schraube mit konstanter Steigung wird es oft als Verhältnis der ersten zur letzten Kanaltiefe verwendet.
Um es in der Werkstatt auszudrücken: Wenn das Material schmilzt, verliert es die Luft zwischen den Körnchen und nimmt weniger Platz ein. Daher muss der Kanal flach sein, um die Schmelze kompakt zu halten und die Luft zurück in den Trichter zu drücken. Bei zu geringer Kompression bleiben ungeschmolzene und eingeschlossene Luft zurück. Zu viel wandelt Ihren Motorstrom in Scherwärme um, die Sie dann abführen müssen.
Berechnen Sie es anhand einer Schraube, die Sie vor sich haben
- Tiefe des Einzugskanals = (Außendurchmesser − Wurzeldurchmesser an der Einzugszone) ÷ 2
- Tiefe des Dosierkanals = (Außendurchmesser − Wurzeldurchmesser an der Dosierzone) ÷ 2
- Verdichtungsverhältnis ≈ Einzugstiefe ÷ Dosiertiefe
Dieser Tiefenwert entspricht in etwa dem wahren Volumenverhältnis. Wenn die Steigung entlang der Schraube variiert, weichen die beiden voneinander ab – was der erste Hinweis darauf ist, dass die Schlagzeilenzahl weniger Arbeit leistet, als angenommen wird.
Fall 3 – Gleiches Verhältnis, andere Schraube
Zwei 3:1-Schrauben, die sich nicht gleich verhielten
Das Kompressionsverhältnis verrät es Ihnenwie vielDer Kanal wird seicht. Es sagt nichts darüber auswie schnell. Erreichen Sie 3:1 nach und nach über einen langen Übergang und das Material wird sanft komprimiert. Erreichen Sie das gleiche Verhältnis von 3:1 über eine Handvoll Flüge und konzentrieren Sie die gleiche Volumenreduzierung auf eine kurze Distanz – mit der damit verbundenen Scherwärme.
Beide Schrauben werden ehrlich gesagt mit „3:1“ beschrieben. Für wärmeempfindliches Material ist nur eines geeignet. Die Variable, die sie trennte – die Aufteilung der Gesamtlänge zwischen Vorschub, Übergang und Dosierung – erscheint in keiner der Überschriftsnummern, sondern nur in der Zeichnung.
Die blinden Flecken in beiden Zahlen
Wir sagen das lieber deutlich, als dass ein Käufer einer Zahl zu sehr vertraut. Wie es in einer langjährigen Extrusionsreferenz heißt:Das Komprimierungsverhältnis ist nützlich, aber es ist eine unbestimmte ZahlDas allein kann nicht beschreiben, wie sich eine Schraube verhält.
Weder L/D noch das Kompressionsverhältnis sagen Ihnen Folgendes:
- Die Zonenaufteilung— Fall 3 in einer Zeile
- Das Tonhöhenprofil– konstant oder variierend und wo es sich ändert
- Mischabschnitte- AMaddock-, Ananas- oder Saxton-Elementverschiebt die Schmelzequalität weiter als eine kleine Kompressionsänderung
- Freigabe— Der Spalt zwischen Schraube und Zylinder bestimmt die Leistung und vergrößert sich mit der Abnutzung des Satzes
- Oberflächenbehandlung– Nichts in der Geometrie sagt aus, ob das Teil Ihren Füllstoff übersteht
An diesem letzten Punkt geht still und leise Geld verloren. Die Geometrie bestimmt die Leistung am ersten Tag. DerMaterial- und Oberflächenbehandlungbestimmen, wie lange der erste Tag dauert. Eine gut konstruierte Schraube aus der falschen Legierung verschleißt in einer gefüllten Verbindung immer noch früh – und dann öffnet sich das Spiel und die Geometrie, für die Sie bezahlt haben, spielt keine Rolle mehr.
Was Sie an Ihrer Maschine ändern können – und was nicht
Es lohnt sich, sich darüber im Klaren zu sein, denn es bestimmt, was überhaupt diskussionswürdig ist.
L/D ist festgelegt.Die Lauflänge, der Rahmen und der Antrieb sind darum herum aufgebaut. Für Ihren vorhandenen Extruder gibt es keine Schnecke mehr; das ist eine andere Maschine.
Fast alles andere ist offen.Zonenaufteilung, Kanaltiefen und damit Kompressionsverhältnis, Steigung, Mischabschnitte, Oberflächenbehandlung – alles wird pro Auftrag angegeben, da Schneckenzylinder ohnehin nahezu zu 100 % individuell angepasst werden. In unserem Zhoushan-Shop, der ab läuft12 mm bis 500 mm Durchmesser, Arbeitslängen bis10.000 mm, wobei neben der Schnecke auch das Zufuhrgehäuse, die Zufuhrauskleidung und der Wassermantel im eigenen Haus gefertigt werden.
Der eine Moment beim Ändern des Designs ist kostenlos
- Beim Austausch handelt es sich um den Fall, dass eine Geometrie, die nie zum Ausgangsmaterial passte, ohne zusätzliche Werkzeugkosten korrigiert werden kann
- Das exakte Kopieren einer verschlissenen Schraube kopiert auch alles, was daran fehlerhaft war
- Wenn die Ausgabe, das Nichtschmelzen, der Anstieg oder die Verschlechterung eine Dauerbeschwerde darstellt, geben Sie dies in die Anfrage ein, anstatt ein Duplikat zu bestellen
Für Austauscharbeiten ist keine Zeichnung üblich – Fotos sowie Durchmesser-, Längen- und Flanschdetails reichen aus, um zu beginnen, und unsere Ingenieure können ein vorhandenes Schneckenrohr unabhängig von der Maschinenmarke vor Ort vermessen. Jedes Teil wird mit einem Materialzertifikat und einem Prüfbericht geliefert und ist auf eine Oberflächenrauheit von Ra 0,4 µm und eine Geradheit von 0,015 mm ausgelegt.
Fragen, die uns gestellt werden
Wie groß ist das L/D-Verhältnis einer Extruderschnecke?
L/D ist die effektive Schneckenganglänge dividiert durch ihren Außendurchmesser. Eine 90-mm-Schnecke mit 2700 mm Ganglänge beträgt 30:1. Übliche Einschneckenextrusionswerte liegen bei etwa 20:1 bis 30:1, wobei moderne Designs oft 30:1 oder mehr erreichen. Beim Vergleich von Anbietern lohnt es sich, auf ein Detail zu achten: Der Teil unter der Einfüllöffnung sollte nicht mitgezählt werden, obwohl viele Leute ihn mit einbeziehen, weil er die Schraube dadurch länger erscheinen lässt.
Wie hoch ist das Kompressionsverhältnis einer Extruderschnecke?
Es handelt sich um das Verhältnis des Volumens des ersten Gangs in der Einzugszone zum Volumen des letzten Gangs in der Dosierzone, normalerweise zwischen zwei und vier. Bei einer Schnecke mit konstanter Steigung wird es oft einfacher als das Verhältnis der Tiefe des Zufuhrkanals zur Tiefe des Dosierkanals verstanden. Es misst, wie stark das Material verdichtet wird, während es schmilzt und eingeschlossene Luft zurück zum Trichter getrieben wird.
Warum funktionieren zwei Schrauben mit dem gleichen Kompressionsverhältnis unterschiedlich?
Denn das Komprimierungsverhältnis gibt an, wie stark der Kanal flacher wird, nicht wie schnell. Das gleiche Verhältnis, das schrittweise über eine lange Übergangszone erreicht wird, ist weitaus sanfter als das gleiche Verhältnis, das über einige Flüge gequetscht wird, wodurch Scherwärme konzentriert wird. Die Zonenaufteilung zwischen Vorschub, Komprimierung und Messung ist das, was die beiden trennt, und sie erscheint in keiner der Schlagzeilennummern.
Erfordert die Zugabe von Mahlgut eine andere Schneckenkonstruktion?
Oft ja. Der Kompressionsbedarf richtet sich nach der Schüttdichte des Futters, nicht nach dem Polymernamen. Eine Schnecke, die für dichte Frischpellets konzipiert ist und später mit 20 bis 30 Prozent Folienflocken beschickt wird, soll weitaus mehr eingeschlossene Luft entfernen, als sie ursprünglich vorgesehen war. Zuführprobleme, Druckstöße und Leistungsverluste, die nach dem Start eines Recyclingprogramms auftreten, sind häufig eher auf eine nicht übereinstimmende Schneckenkonstruktion als auf einen Maschinenfehler zurückzuführen.
Kann ich das L/D-Verhältnis meines vorhandenen Extruders ändern?
Nein. Die Lauflänge, der Rahmen und der Antrieb sind darum herum aufgebaut, sodass L/D von der Maschine festgelegt wird. Was sich bei einer Ersatzschnecke ändern kann, ist die Zonenaufteilung, die Kanaltiefen und damit das Verdichtungsverhältnis, die Steigung, der Mischabschnitt und die Oberflächenbehandlung. Hier sind in der Regel echte Verbesserungen möglich.
Was sollte ich einem Schraubenhersteller außer L/D und Kompressionsverhältnis mitteilen?
Hersteller und Modell der Maschine, Schneckendurchmesser, Polymer mit Füllstofftyp und -prozentsatz, die physikalische Form des Futtermittels wie Pellets, Pulver, Flocken oder Mahlgut und dessen Anteil, das Ausgabeziel und das spezifische Problem, das Sie lösen möchten. Die Feedform und der Füllinhalt verändern das Design stärker als die Headline-Verhältnisse.
Ist ein höheres L/D-Verhältnis immer besser?
Nein. Eine größere Länge führt zu einer längeren Verweilzeit, was hilfreich ist, wenn das Schmelzen oder Mischen der begrenzende Faktor ist, und die Gleichmäßigkeit der Schmelze verbessert. Aber es bedeutet auch eine längere Scherzeit und eine längere Zeit bei der Temperatur, was wärmeempfindliche Materialien wie Hart-PVC zersetzt, und es kostet mehr und erfordert mehr Drehmoment. Die Länge hilft nur, wenn die Länge das ist, woran der Prozess gefehlt hat.
Quellen & Referenzen
- PlasticsToday —Extrusionsgrundlagen: Die Zähmung der Schraube(L/D-Zählkonvention, Definition und Bereich des Kompressionsverhältnisses)
- Dr. D. Flo –Grundlagen der Schneckenextrusion: Grundlagen und 3D-Druckanwendungen(gemeinsamer L/D-Bereich, Schneckenzonen, Spiel)
- Polymere (MDPI) —Entwurf, Modellierung und Validierung einer kompakten, energieeffizienten Mischschnecke(Trend zu höherem L/D)
