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Kompressionsverhältnisse
In REX werden folgende Verhältnisse (Ratios) zwischen unterschiedlichen Schneckenzonen differenziert.
Kompressionsverhältnis
Folgende Gleichung gilt ab (REX >= 18.1 / PSI >= 16.1):
(De-)Kompressionszonen
Das Kompressionsverhältnis berechnet sich aus der Kanalbreite $b$, der Kanalhöhe $h$ (inklusive Schneckenspiel) und dem Schneckennenndurchmesser $D$:
$$CR = \frac{(b_1 \cdot h_1)\cdot (D-h_1)}{(b_2 \cdot h_2) \cdot (D-h_2)}$$
Mit Index 1 für den Beginn der Zone und Index 2 für das Ende der Zone.
Barrierezonen
Für Barriereschnecken berechnet sich das Kompressionsverhältnis aus dem Verhältnis der Querschnittsfläche vor der Barrierezone (Index 1) zu der summierten Querschnittsfläche beider Kanäle (Index F: Feststoffkanal, Index S: Schmelzekanal) am Ende der Barrierezone:
$$CR = \frac{b_1 \cdot h_1}{(b_F \cdot h_F)+(b_S \cdot h_S)}$$
Pump Ratio bei Entgasungsschnecken (PR)
Die Pump Ratio gibt das Verhältnis der Kanaltiefe der Meteringzone nach der Entgasung $h_{M,2}$ bezogen auf die Kanaltiefe der Meteringzone vor der Entgasung $h_{M,1}$ wieder.
$PR = \frac{h_{M,2}}{h_{M,1}}$
Typischerweise wird ein Wert von 1,5 bis 1,6 umgesetzt.
Weiterhin gibt es ein typisches Verhältnis für die Kanaltiefe der Entgasungszone. Diese beträgt typischerweise das 2,0 bis 2,5-fache der Kanaltiefe der Meteringzone nach der Entgasung. Hierdurch wird in den meisten Fällen ein fluten der Entgasungsöffnung erfolgreich verhindert.
REX bis Version 18.0 / PSI bis Version 16.0
Kompressionsverhältnis einer (De-)Kompressionszone (CR)
Das Kompressionsverhältnis einer Kompressions- bzw. Dekompressionszone berechnet sich aus dem Kanalquerschnitt zu Beginn und zum Ende der Zone:
$CR = \frac{h_E*b_E}{h_M*b_M}$
mit der Kanaltiefe $h_E$ und der Kanalbreite $b_E$ zu Beginn der (De-)Kompressionszone (der Einzugszone bei einer Drei-Zonen-Schnecke) sowie der Kanaltiefe $h_M$ und Kanalbreite $b_M$ am Ende der (De-)Kompressionszone (der Meteringzone bei einer Drei-Zonen-Schnecke).
Volumen-Kompressionsverhältnis (VCR)
Da das Verhältnis der Kanaltiefen keinen aussagekräftigen Vergleich zwischen zwei Schneckenkonzepten erlaubt, wird das Volumen-Kompressionsverhältnis für eine genauere Beschreibung eingesetzt. Es bezieht den Kanalquerschnitt der Einzugszone auf den Kanalquerschnitt der Meteringzone. In REX wird dabei ebenfalls das Schneckenspiel mit berücksichtigt.
$VCR=\frac{[(h_E+s)*(t_E-i_E*e_E)]*(D-(h_E+s))}{[(h_M+s)*(t_M-i_M*e_M)]*(D-(h_M+s))}$
mit der Kanaltiefe $h$, dem Schneckenspiel $s$, der Gangsteigung $t$, der Anzahl der Stege $i$, der Stegbreite $e$ und dem Durchmesser $D$. Mit den Indizes $E$ für die Einzugszone und $M$ für die Meteringzone.
Volumen-Kompressionsverhältnis bei Barriereschnecken (VCR)
Für Barriereschnecken errechnet sich das Volumen-Kompressionsverhältnis ebenfalls aus dem Verhältnis des Kanalquerschnitts der Einzugszone bezogen auf den addierten Kanalquerschnitt von Feststoff- und Schmelzekanal am Ende der Barrierezone:
$VCR = \frac{B_E*h_E}{B_S*h_S+B_F*h_F}$
Mit der Kanalbreite $B$ und der Kanalhöhe $h$ für die Indizes $E$ für die Einzugszone, $S$ für den Schmelze- und $F$ für den Feststoffkanal der Barrierezone.
Quelle
- Womer, T. W.: Basic Screw Geometry. Things Your Screw Designer Never Told You About Screws. Paper, ANTEC, Orlando (USA), 2000