スクリューはスクリューエクストルーダー内の主要な動力部品として機能します。輸送機構と高密度化の力の源の両方として機能します。緩いバイオマスを金型に向かって物理的に搬送すると同時に、材料を固体に圧縮するために必要な強力な機械的圧力を発生させます。
スクリューは回転エネルギーを機械的圧縮力に変換します。緩い材料を幾何学的な制約に押し付けることで、内部摩擦を克服し、高密度のバイオマス形成を達成するために必要な半径方向および軸方向の圧力を生成します。
スクリューの二重メカニズム
緩い材料の搬送
スクリューの最初の基本的な役割は材料の搬送です。スクリューが回転すると、システムに供給される緩いバイオマスと継続的に係合します。
この作用により、材料はバレル内を前方に押し出され、効果的に摂取部から形成が行われる金型端へと移動します。
押出圧力の生成
材料を搬送しながら、スクリューは高密度化の環境を作り出します。スクリューブレードの幾何学的圧縮は、材料が前進するにつれてバイオマスが利用できる体積を減少させます。
この体積の減少は、高強度の半径方向および軸方向の押出圧力を生成します。この圧力は、緩い粒子を圧縮された状態に変換する機械的力です。
形成プロセス
内部摩擦の克服
バイオマスが高密度の製品に結合するためには、かなりの抵抗を克服する必要があります。この抵抗は内部摩擦として知られています。
スクリューによって提供される機械的圧縮力は、この摩擦を打ち負かすための不可欠な駆動力です。スクリューからの十分な力がなければ、材料は緩いままで、まとまった構造を形成できません。
高密度形成
スクリューの動力伝達の最終目標は、材料の永久的な変形と結合です。継続的かつ高圧力を印加することにより、スクリューは、金型から排出される前にバイオマスが必要な密度に達することを保証します。
圧力生成における重要な考慮事項
摩擦と流れのバランス
スクリューは高圧力を生成する必要がありますが、そこには繊細なバランスがあります。力は内部摩擦を克服するのに十分強くなければなりませんが、材料の流れを完全に停止させるほど過剰であってはなりません。
幾何学形状の影響
スクリューの効果は、そのブレードの幾何学形状に完全に依存します。ブレードに設計された圧縮比が不十分な場合、スクリューは材料を搬送しますが、形成に必要な半径方向および軸方向の圧力を生成しません。
目標に合わせた適切な選択
スクリューエクストルーダーの性能を最適化するには、スクリューの操作を生産目標に合わせる必要があります。
- 材料密度が主な焦点である場合：内部摩擦に対するより高い半径方向および軸方向の圧力を生成するために、最大圧縮用に設計されたスクリュー幾何学形状を優先してください。
- プロセス安定性が主な焦点である場合：スクリューが圧力生成ゾーンを圧倒する可能性のある材料の急増を防ぐために、一貫した搬送を提供することを確認してください。
スクリューは単なるコンベアではありません。最終出力の密度と品質を決定する機械的な心臓部です。
概要表：
| スクリュー機能 | 説明 | 形成への主な影響 |
|---|---|---|
| 材料搬送 | 緩いバイオマスを摂取部から金型へ搬送します。 | 安定した流れと継続的な生産を保証します。 |
| 圧縮力 | 回転エネルギーを半径方向および軸方向の圧力に変換します。 | 高密度化に必要な機械的力を生成します。 |
| 摩擦克服 | 材料の内部抵抗を打ち負かすためのエネルギーを提供します。 | 緩い粒子がまとまった固体に結合できるようにします。 |
| 体積減少 | 幾何学的なブレード設計により、材料が移動するにつれてスペースが減少します。 | 密度を上げ、最終出力の品質を決定します。 |
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参考文献
- Nagini Yarramsetty, Neverov V.S.. Sustainable Energy from Biomass Waste: Design and Fabrication of a Screw Briquetting Machine with Calorific Value Assessment. DOI: 10.14445/23488360/ijme-v12i11p105
この記事は、以下の技術情報にも基づいています Kintek Press ナレッジベース .
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