Considerazioni sulla progettazione per un efficiente alimentatore a vite volumetrico

Tom Picone, direttore dello sviluppo aziendale, Vibra Screw Inc. | 07 luglio 2023

Un dosatore volumetrico a coclea è un componente cruciale in molti settori in cui è richiesta un'alimentazione precisa e costante di materiali secchi sfusi. Ottenere un design ottimale per un dosatore (a coclea volumetrico) è essenziale per garantire un flusso di materiale accurato e affidabile nel processo. Questo articolo approfondirà varie considerazioni di progettazione e linee guida per lo sviluppo di un'efficiente coclea volumetrica che soddisfi requisiti applicativi specifici. Dalla geometria della vite alla progettazione della tramoggia e ai sistemi di controllo, ogni aspetto gioca un ruolo fondamentale nel raggiungimento di un'alimentazione volumetrica precisa.

La geometria della vite è un aspetto fondamentale della progettazione di una coclea volumetrica. Una vite con passo e diametro costanti lungo tutta la sua lunghezza garantisce un flusso costante di materiale. Utilizzando un'unica coclea con passo variabile, i progettisti possono ottimizzare il processo di alimentazione. Questa configurazione consente di controllare la portata del materiale regolando il passo lungo la lunghezza della vite. La scelta della variazione di passo appropriata dipende dalle caratteristiche di flusso del materiale e dalla velocità di alimentazione desiderata. È fondamentale considerare fattori come la coesione del materiale, l'angolo di riposo e il potenziale di allagamento o lavaggio quando si determina la geometria ottimale della vite.

La lunghezza e il diametro della coclea di alimentazione sono fattori importanti per ottenere un'alimentazione volumetrica accurata. La lunghezza della coclea rispetto alla mangiatoia influisce sul tempo di permanenza del materiale all'interno dell'alimentatore, il che può influire sulla precisione dell'alimentazione. Una vite più lunga offre più tempo per il trasporto del materiale, con conseguente maggiore precisione. Un minimo di tre voli nel trogolo produce i migliori risultati. Il diametro della vite deve essere scelto in base alla velocità di avanzamento richiesta dal processo e alle caratteristiche del materiale per evitare un sovraccarico o una sottoalimentazione. Le viti sovradimensionate o sottodimensionate possono portare a un flusso incoerente (pulsazioni mentre le eliche della vite girano allo scarico) e la vite sottodimensionata semplicemente non riesce a raggiungere la velocità di avanzamento richiesta. La corretta considerazione della lunghezza e del diametro della coclea di alimentazione garantisce che la coclea volumetrica possa gestire il flusso di materiale richiesto mantenendo la precisione.

Design di base della coclea di alimentazione

La configurazione delle eliche della vite si riferisce alla forma e alla disposizione delle eliche lungo la sua lunghezza. È possibile utilizzare diverse configurazioni di facchini, come facchini a passo pieno, passo corto, rastremati o tagliati, per controllare la velocità di avanzamento e migliorare la precisione. Ad esempio, i voli a passo completo forniscono una capacità volumetrica maggiore, mentre i voli a passo corto offrono un maggiore controllo sulla velocità di avanzamento. I facchini rastremati possono aiutare nella compressione del materiale e nel controllo del flusso, mentre i facchini tagliati possono ridurre al minimo il riflusso del materiale. La selezione della configurazione di volo appropriata dipende dalle caratteristiche specifiche del materiale, dalla velocità di alimentazione richiesta e dalla precisione di alimentazione desiderata. La corretta comprensione di questi fattori consente ai progettisti di ottimizzare il processo di alimentazione volumetrica.

Vari tipi di coclee

La velocità di rotazione della coclea influenza direttamente la velocità di avanzamento della coclea volumetrica. È fondamentale selezionare una velocità adeguata in base alle caratteristiche del flusso del materiale e alla velocità di alimentazione desiderata. Materiali diversi hanno proprietà coesive, angoli di riposo e tendenze all'allagamento o al lavaggio variabili, che devono essere considerati. Si noti che la velocità della vite e la portata in uscita generalmente non sono lineari (vale a dire, man mano che la velocità della vite aumenta, la portata in uscita aumenta proporzionalmente sull'intero intervallo di velocità della vite). A seconda delle caratteristiche di movimentazione del materiale in ingresso, quando la velocità della vite aumenta oltre 100 giri/min (su un alimentatore a coclea singola), la velocità di avanzamento diminuisce. I materiali con densità apparenti, dimensioni delle particelle o caratteristiche di flusso variabili possono mostrare un comportamento non lineare.

Una comprensione completa del comportamento del materiale è necessaria per determinare la velocità ottimale della vite che impedisce la compattazione, la segregazione o il flusso irregolare del materiale. Potrebbero essere necessari test e sperimentazioni per ottimizzare la velocità di rotazione per prestazioni ottimali.