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Kompressionsverhältnisse & Pump-Ration
In REX werden folgende Verhältnisse (Ratios) zwischen unterschiedlichen Schneckenzonen differenziert.
Kompressionsverhältnis
In REX/PSI werden Kompressionsverhältnisse sowohl innerhalb der jeweiligen Zonen (Kompressionszone und Dekompressionszone) berechnet als auch in der Übersicht im Bereich „Ausmaße“ das Kompressionsverhältnis von den Zonen vor und nach einer Kompressionszone angezeigt.
Die Werte können sich unterscheiden, wenn die Gangsteigung, die Stegbreite, die Kanalradien oder der Flankenwinkel variiert.
(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