《雙螺桿擠出機(jī)》PPT課件

4.3 雙 螺 桿 擠 出 機(jī)4.3.1 概 述4.3.2 雙 螺 桿 擠 出 過 程 參 量 4.3.3 雙 螺 桿 擠 出 機(jī) 主 要 參 數(shù)4.4.4 雙 螺 桿 擠 出 機(jī) 主 要 零 部 件 4.3.1 概 述1單 螺 桿 擠 出 機(jī) 的 局 限 性u 加 料 性 能 差u 排 氣 效 果 差u 物 料 停 留 時(shí) 間 長2 雙 螺 桿 擠 出 機(jī) 的 優(yōu) 點(diǎn)u 容 易 加 入 帶 狀 料 、 粉 料 及 玻 璃 纖 維 等 物 料 u 物 料 停 留 時(shí) 間 短u 塑 化 、 混 合 效 果 佳u 排 氣 、 自 潔 性 能 優(yōu) 良u 比 功 率 低u 螺 桿 特 性 硬 4.3.1 概 述3基 本 結(jié) 構(gòu)u 擠 壓 系 統(tǒng) 雙 螺 桿 機(jī) 筒u 傳 動(dòng) 系 統(tǒng)u 加 熱 冷 卻 系 統(tǒng)u 控 制 系 統(tǒng) u 加 料 裝 置u 機(jī) 座 是 在 一 個(gè) “ ” 字 形 機(jī) 筒內(nèi) ， 由 兩 根 互 相 嚙 合 的 螺桿 組 成 。 螺 桿 可 以 是 整 體或 組 裝 ， 同 向 旋 轉(zhuǎn) 或 異 向旋 轉(zhuǎn) ， 平 行 或 錐 形 的 2021年 6月 8日 星 期 二 u 物 料 在 單 螺 桿 擠 出 機(jī) 中 的 輸 送 是 依 靠 物 料 與 機(jī)筒 的 摩 擦 力u 而 雙 螺 桿 擠 出 機(jī) 則 為 “ 正 向 輸 送 ” ， 有 強(qiáng) 制 將物 料 向 前 輸 送 的 作 用 ， 另 外 ， 雙 螺 桿 擠 出 機(jī) 在兩 根 螺 桿 的 嚙 合 處 還 對 物 料 產(chǎn) 生 剪 切 作 用 2021年 6月 8日 星 期 二 4 類 型按 相 對 位 置按 旋 轉(zhuǎn) 方 向 同 向 旋 轉(zhuǎn)向 內(nèi) 異 向 旋 轉(zhuǎn)向 外 異 向 旋 轉(zhuǎn)平 行 雙 螺 桿錐 形 雙 螺 桿按 螺 桿 軸 線 是 否 平 行嚙 合 型非 嚙 合 型 完 全 嚙 合 型部 分 嚙 合 型 5 工 作 原 理u 雙 螺 桿 擠 出 機(jī) 的 結(jié) 構(gòu) 盡 管 與 單 螺 桿 擠 出 機(jī) 很 相 似， 但 是 其 工 作 原 理 與 單 螺 桿 擠 出 機(jī) 很 不 相 同 。 u 在 這 一 過 程 中 ， 物 料 的 運(yùn) 動(dòng) 情 況 因 螺 桿 的 嚙 合 方式 、 旋 轉(zhuǎn) 方 向 的 不 同 而 不 同 。 嚙 合 型 同 向 雙 螺 桿 擠 出 機(jī) 5 工 作 原 理u 物 料 自 料 斗 經(jīng) 定 量 裝 料 器 加 入 機(jī) 筒 后 ， 按 照 旋 轉(zhuǎn)方 向 ， 可 從 一 根 螺 桿 的 螺 槽 經(jīng) 嚙 合 區(qū) 的 間 隙 流入 另 一 根 螺 桿 的 螺 槽 ， 。u 在 嚙 合 處 ， 螺 紋 和 螺 槽 的 速 度 相 反 ， 物 料 相 對 速度 很 大 ， 承 受 很 大 的 剪 切 ， 有 利 于 混 合 ， u 由 于 嚙 合 處 兩 根 螺 桿 的 速 度 方 向 相 反 ， 因 此 能 在上 下 嚙 合 區(qū) 形 成 平 衡 的 壓 力 ， 嚙 合 型 同 向 雙 螺 桿 擠 出 機(jī) 5 工 作 原 理u 由 于 兩 根 螺 桿 相 互 嚙 合 ， 對 物 料 輸 送 有 強(qiáng) 制 的推 力 ， 故u 螺 桿 嚙 合 處 對 物 料 的 剪 切 過 程 使 物 料 的 表 層 不斷 的 更 新 ， 。 嚙 合 型 同 向 雙 螺 桿 擠 出 機(jī) 5 工 作 原 理u 由 于 兩 根 螺 桿 的 旋 轉(zhuǎn) 方 向 不同 ， 一 根 螺 桿 中 物 料 螺 旋 前 進(jìn)的 道 路 被 另 一 根 螺 桿 堵 死 ， 故。 嚙 合 型 異 向 雙 螺 桿 擠 出 機(jī)u 在 嚙 合 處 ， 一 根 螺 桿 的 螺 紋 插 入 另 一 根 螺 桿 的 螺 槽中 ， 使 。u 螺 桿 旋 轉(zhuǎn) 時(shí) ， 隨 著 嚙 合 部 分 的 軸 向 移 動(dòng) ， 小 室 也 沿著 軸 向 前 移 ， 螺 桿 每 轉(zhuǎn) 一 圈 ， 小 室 就 前 移 一 個(gè) 導(dǎo) 程的 距 離 ， 故。 5 工 作 原 理u 少 量 物 料 被 拉 入 兩 螺 桿 之 間 的徑 向 間 隙 ， 受 到 螺 棱 和 螺 槽 間的 研 磨 和 滾 壓 作 用 ， 此 作 用 與壓 延 機(jī) 上 物 料 的 滾 壓 作 用 相 似， 稱 為 “ ” 嚙 合 型 異 向 雙 螺 桿 擠 出 機(jī)u 由 于 壓 延 效 應(yīng) ， 使 機(jī) 筒 壁 和 軸 承 受 力 不 均 勻 而 局部 受 壓 磨 損 ， 故 5 工 作 原 理由 于 兩 螺 桿 不 嚙 合， 它 們 之 間 的 徑 向 間 隙 很 大 ，所 以 存 在 較 大 的 軸 向 漏 流 。 非 嚙 合 型 雙 螺 桿 擠 出 機(jī)由 于 兩 螺 桿 的 螺 棱 的 相 對 位 置 是 錯(cuò) 開的 ， 即 一 根 螺 桿 的 推 力 面 的 物 料 壓 力 大 于 另 一 根 螺桿 拖 曳 面 的 物 料 壓 力 ， 從 而 產(chǎn) 生 了 5 工 作 原 理同 時(shí) 隨 著 螺 桿 的 旋 轉(zhuǎn)， 在 兩 螺 桿 的 間 隙 處 物 料 不 斷 受到 攪 動(dòng) 并 被 不 斷 帶 走 而 更 新 （ 不論 兩 螺 桿 的 轉(zhuǎn) 向 如 何 ） ， 產(chǎn) 生 非 嚙 合 型 雙 螺 桿 擠 出 機(jī)特 別 是 在 異 向 旋 轉(zhuǎn) 過 程 中 ， 物 料 在 A處受 到 阻 礙 ， 產(chǎn) 生 了 5 工 作 原 理 嚙 合 型 錐 形 異 向 雙 螺 桿 擠 出 機(jī)u 計(jì) 量 段 末 的 螺 桿 橫 斷 面 積 減 小 ， 因 此 在 同 等 的 機(jī) 頭 壓 力 下 ， 它具 有 較 小 的 軸 向 壓 力 ， 。u 兩 個(gè) 螺 桿 的 軸 線 尾 部 分 開 ， 有 利 于 安 裝 較 大 的 承 載 軸 承 ， 故。 u 加 料 段 直 徑 大 ， 螺 桿 強(qiáng) 度 高 ， 物 料 受 熱 面 積 大 ， 。而 在 計(jì) 量 段 螺 桿 直 徑 小 ， 受 熱 較 小 ， 。u 由 于 錐 形 雙 螺 桿 比 平 行 雙 螺 桿 有 上 述 優(yōu) 點(diǎn) ， 描 寫 雙 螺 桿 擠 出 這 一 過 程 的 參 量有 和 。4.3.2 雙 螺 桿 擠 出 過 程 參 變 量 溫 度 是 擠 出 過 程 得 以 進(jìn) 行 的 重 要 條件 之 一 。 如 前 所 述 ， 物 料 從 加 入 料 斗到 最 后 成 型 為 制 品 是 經(jīng) 歷 了 一 個(gè) 復(fù) 雜的 溫 度 過 程 的 。 1、 溫 度 溫 度 是 雙 螺 桿 擠 出 過 程 得 以 進(jìn) 行 的 重 要 條 件 之一 。 物 料 由 固 態(tài) 變 為 粘 流 態(tài) ， 需 要 熱 量 。 擠 出 過程 熱 量 的 來 源 有 兩 個(gè) ：a.機(jī) 筒 外 部 加 熱 器 通 過 機(jī) 筒 傳 給 物 料 的 熱 量 。b.物 料 與 物 料 之 間 、 物 料 與 螺 桿 、 物 料 與 機(jī) 筒 之 間的 摩 擦 熱 和 物 料 受 剪 切 而 生 成 的 熱 量 。1、 溫 度 為 保 證 物 料 順 利 加 入 ， 必 須 保 持 固 體 的 摩擦 性 質(zhì) ， 故 此 段 機(jī) 筒 不 但 不 要 加 熱 ， 還 需 要 冷 卻 。在 加 料 口 下 游 ， 機(jī) 筒 溫 度 則 需 升 高 ， 以 便 將 物 料 加熱 ， 促 使 其 熔 融 。機(jī) 筒 溫 度 要 保 持 低 溫 ， 使 物 料 保 持 較 高 的粘 度 ， 這 有 利 于 混 合 ， 防 止 物 料 過 熱 分 散 ， 實(shí) 現(xiàn) 低溫 擠 出 。 與 雙 螺 桿 擠 出 機(jī) 的類 型 、 螺 桿 構(gòu) 型 及 擠 出 物 料 特 性 和 對 最 終 擠 出 物 性能 要 求 有 關(guān) ， 由 雙 螺 桿 擠 出 機(jī) 的 加 熱 冷 卻 系 統(tǒng) 和 溫控 系 統(tǒng) 來 實(shí) 現(xiàn) 。 u1、 溫 度 在 熔 體 輸 送 中 螺 桿 建 壓 的 同 時(shí) ， 會(huì) 引 起 熔 體 的 溫升 ： mpCPT u1、 溫 度 u P壓 差u T溫 升u 熔 體 密 度u Cp 比 熱 容u m效 率， 則 由 上 式 可 計(jì) 算 出，若 %105.0C 1 mp u 這 意 味 著 壓 力 升 高 1 MPa， 溫 度 上 升 5 。 這 種 建 壓 引 起 的 溫 升 有 害 無益 ， 即 浪 費(fèi) 能 量 ， 又 易 引 起 物 料 分 解 ， 也 無 益 于 混 合 。u 必 須 對 螺 桿 建 壓 區(qū) 的 構(gòu) 型 進(jìn) 行 優(yōu) 化 ， 減 少 螺 桿 背 壓 區(qū) 的 長 度 ， 使 能 量 輸入 和 溫 升 達(dá) 到 最 小 值 。 2、 充 滿 度u 由 于 采 用 計(jì) 量 加 料 ， 再 加 上 主 機(jī) 螺 桿 轉(zhuǎn) 數(shù) 可 無 級 調(diào) 節(jié) ， 以 及雙 螺 桿 螺 桿 構(gòu) 型 對 物 料 的 接 受 和 輸 送 的 特 點(diǎn) ， 因 而 沿 螺 桿 軸線 方 向 各 螺 桿 區(qū) 段 的 螺 槽 并 不 是 都 被 物 料 充 滿 ， 有 的 區(qū) 段 的螺 桿 元 件 處 于 非 充 滿 狀 態(tài) （ ） 。物 料 填 充 螺 槽 的 面 積 A與 螺 槽 的 總 面 積A之 比 。 充 滿 度 一 般 小 于 1； 取 決 于 螺 桿 構(gòu)型 ， 充 滿 度 可 能 等 于 或 小 于 1；充 滿 度 可 能 等 于 或 小 于 1；充 滿 度 必 須 小 于 1。充 滿 度 等 于 1。 u 為 了 使 物 料 通 過 反 螺 紋 段 和 反 向 捏 合 塊 ， 其 上 游用 于 建 壓 的 正 向 螺 紋 元 件 中 必 定 有 一 段 螺 槽 的 充滿 度 等 于 1。 部 分 充 滿 的 螺 槽AA 可 表 明 物 料 與 螺 桿 和 機(jī) 筒 的 接 觸 情況 ， 因 而 表 明 由 機(jī) 筒 吸 收 熱 量 的 情 況 ；它 意 味 著 物 料 受 剪 切 的 強(qiáng) 弱 ；它 表 明 物 料 自 由 表 面 積 的 大 小 ， 排 氣 效果 的 好 壞 ， 冒 不 冒 料 ；它 表 明 螺 桿 內(nèi) 是 否 建 立 起 壓 力 。 通 過 調(diào) 節(jié) 充 滿 度 ， 可 以 調(diào) 節(jié) 擠 出 過 程 ， 達(dá) 到 預(yù) 期的 目 的 。 2、 充 滿 度 3、 壓 力壓 力 的 建 立 ： 只 有 充 滿 度 等 于 1的 區(qū) 段 ， 才 有 可 能 建立 起 壓 力 。壓 力 的 分 布 ： 沿 螺 桿 軸 線 方 向 就 有 一 個(gè) 壓 力 分 布 問題 。 用 壓 力 梯 度 （ 即 沿 螺 桿 軸 線 方 向 單 位 長 度 上 的 壓力 變 化 ） 表 示 。影 響 壓 力 的 因 數(shù) ： 不 同 螺 桿 元 件 其 建 立 壓 力 的 能 力是 不 同 的 。 口 模 形 式 和 尺 寸 也 影 響 壓 力 分 布 。 嚙 合 同 向 雙 螺 桿 沿 螺 桿 軸 線 方 向 的 壓 力 分 布 u 3、 壓 力 4、 能 耗u 為 了 使 加 入 的 物 料 熔 融 呈 ， 必 須 供 給 熱 能 ； 為 使 物 料壓 實(shí) ， 充 滿 螺 槽 并 通 過 阻 力 元 件 ， 物 料 必 須 在 螺 桿 軸 線 某 些位 置 建 立 起 壓 力 ， 即 必 須 供 給 壓 力 能 ； 為 了 使 各 組 分 進(jìn) 行 分布 混 合 和 分 散 混 合 ， 必 須 提 供 剪 切 機(jī) 械 能 。和 是 由 加 熱 器 的 電 能 和 驅(qū) 動(dòng) 螺 桿 的轉(zhuǎn) 化 而 來 。 這 些 能 量 的 一 部 分 為 熔 融 物 料 、 成 型 制 品 所 利用 。 其 余 部 分 作 為 熱 損 失 而 損 失 掉 。 u 雙 螺 桿 擠 出 過 程 中 機(jī) 械 能 和 加 熱 器 提 供 的 熱 能 不 但 與有 關(guān) ， 還 與 和 不 同 的 有 關(guān) 。 擠 出 過 程 能 力 沿 擠 壓 系 統(tǒng) 的 變 化 示 意 4、 能 耗 電 機(jī) 、 加 熱 器 提 供 的 能 量 與 螺 桿 直 徑 的 關(guān) 系 4、 能 耗 和 是 由 加 熱 器 的 電 能 和驅(qū) 動(dòng) 螺 桿 的 轉(zhuǎn) 化 而 來 。 這 些 能 量 的 一 部分 為 熔 融 物 料 、 成 型 制 品 所 利 用 。 其 余 部 分 作為 熱 損 失 而 損 失 掉 。 4、 能 耗 表 示 一 臺(tái) 擠 出 機(jī) 能 量 轉(zhuǎn) 化 和 利 用 的 好 壞 。 比 功 耗 分 毛 比 功 耗 和 凈 比 功 耗 。 凈 比 功 耗 是 擠 出 過 程 中 物 料承 受 的 總 變 形 和 應(yīng) 力 的 度 量 ， 它 可 以 用 平 均 剪 切 應(yīng) 力 和 平 均 剪切 應(yīng) 變 的 乘 積 表 示 ： eSu 最 低 比 功 耗 是 在 最 高 擠 出 量 和 最 低 螺 桿 轉(zhuǎn) 數(shù) 下 得 到 的 ， 是 擠 出 物 料 所 需 的 最 少 能 量 。 4、 能 耗 4.3.3 雙 螺 桿 擠 出 機(jī) 的 主 要 參 數(shù) 嚙 合 同 向 雙 螺 桿 擠 出 機(jī) 是 當(dāng) 前 用 于 塑 料改 性 的 主 要 混 合 設(shè) 備 之 一 。 它 的 螺 桿 轉(zhuǎn) 數(shù)目 前 已 高 達(dá) 1200 1500 rpm， 長 徑 比 L/D可 達(dá) 36 48或 更 長 ， 其 螺 桿 和 機(jī) 筒 都 是 組合 式 ， 通 過 對 螺 桿 元 件 、 機(jī) 筒 元 件 進(jìn) 行 科學(xué) 的 組 合 ， 可 以 獲 得 范 圍 廣 的 剪 切 速 率 和剪 應(yīng) 力 ， 能 進(jìn) 行 分 布 混 合 和 分 散 混 合 ， 可對 聚 合 物 進(jìn) 行 共 混 、 填 充 、 增 強(qiáng) 改 性 和 反應(yīng) 擠 出 。 1 螺 桿 公 稱 直 徑 D： 指 螺 桿 外 徑 ， 單 位 mm。 對 于 錐 形 雙 螺 桿 而 言 ， D是 一 個(gè) 變 值 ， 一 般 同 時(shí)表 示 小 端 直 徑 d。 表 示 機(jī) 器 的 加 工 能 力 。 2 螺 桿 長 徑 比u螺 桿 有 效 長 度 與 直 徑 之 比 即 L/D 。u主 要 取 決 于 完 成 物 料 熔 融 塑 化 所 需 的 擠 出 過 程和 停 留 時(shí) 間 、 各 種 功 能 段 的 長 度 及 數(shù) 量 等 因 素。u一 般 整 體 式 雙 螺 桿 擠 出 機(jī) 的 長 徑 比 在 718之間 。 對 于 組 合 式 雙 螺 桿 擠 出 機(jī) ， 長 徑 比 是 可 變的 。u目 前 ， 隨 著 螺 桿 轉(zhuǎn) 速 的 高 速 化 ， 擠 出 系 統(tǒng) 的 長度 （ 或 螺 桿 長 徑 比 ） 總 體 呈 現(xiàn) 增 大 的 趨 勢 。 3 螺 桿 的 轉(zhuǎn) 向 ： 螺 桿 的 轉(zhuǎn) 向 由 同 向 和 異 向之 分 。 一 般 同 向 旋 轉(zhuǎn) 的 雙 螺 桿 擠 出 機(jī) 多 用于 混 料 ， 異 向 旋 轉(zhuǎn) 的 雙 螺 桿 擠 出 機(jī) 多 用 于擠 出 成 型 制 品 。4 螺 桿 的 轉(zhuǎn) 速 范 圍 ： 螺 桿 的 最 低 轉(zhuǎn) 速 和最 高 轉(zhuǎn) 速 間 的 范 圍 。5 驅(qū) 動(dòng) 功 率 ： 指 驅(qū) 動(dòng) 螺 桿 的 電 動(dòng) 機(jī) 功 率 ，單 位 kW。6 加 熱 功 率 ： 指 雙 螺 桿 擠 出 機(jī) 機(jī) 筒 上 各 段加 熱 功 率 的 總 和 ， 單 位 kW。 7 雙 螺 桿 中 心 距 公 稱 尺 寸 ： 指 平 行 布 置的 兩 螺 桿 的 中 心 距 。 單 位 mm。8 實(shí) 際 比 功 率 ： 表 征 每 小 時(shí) 內(nèi) 平 均 加 工1kg物 料 所 需 電 動(dòng) 機(jī) 實(shí) 際 使 用 功 率 的 指 標(biāo) 。單 位 kW/（ kg/h） 。9 比 流 量 ： 指 螺 桿 每 轉(zhuǎn) 的 生 產(chǎn) 能 力 ， 表 征擠 出 機(jī) 的 生 產(chǎn) 效 率 ， 單 位 （ kg/h） /（ r/min） 。10 產(chǎn) 量 ： 指 每 小 時(shí) 的 擠 出 量 ， 單 位 kg/h。 4.4.4 雙 螺 桿 擠 出 機(jī) 主 要 零 部 件 4.4.4 雙 螺 桿 擠 出 機(jī) 主 要 零 部 件1 螺 桿 整 體 式 螺 桿 組 合 式 螺 桿 （ 1） 整 體 式 螺 桿u由 整 根 材 料 加 工 制 作 ， 在 一 根 螺 桿 上 加 工出 各 種 基 本 結(jié) 構(gòu) 單 元 （ 輸 送 單 元 和 混 煉 單元 ） 。u加 工 難 度 大 。u為 了 獲 得 適 當(dāng) 的 壓 縮 比 變 螺 距 變 螺 棱 寬 度 依 靠 錐 形 變 化 （ 2） 組 合 式 螺 桿u是 由 多 個(gè) 單 獨(dú) 的 螺 桿 元 件 沿 軸 向 連 接 組 成的 組 合 體 。u元 件 具 有 互 換 性 ， 可 根 據(jù) 工 藝 需 要 進(jìn) 行 組合 。u加 工 難 度 小 于 整 體 式 螺 桿 。u主 要 組 合 單 元 ：u輸 送 元 件 、 剪 切 元 件 、 壓 縮 元 件 、 混 合 元件 以 及 捏 合 元 件 。 u 用 于 輸 送 物 料 ， 給 物 料 一 定 的 推 力 使 物 料 能 夠 克服 在 流 道 中 的 阻 力 。 。： 間 隙 小 ， 兩 螺 桿 在 輸 送 過 程 中 形 成 了幾 乎 密 閉 的 “ C”型 空 間 ， 使 物 料 很 難 進(jìn) 行 相 互 間的 混 合 ， 對 物 料 進(jìn) 行 強(qiáng) 制 輸 送 ， 可 以 在 很 短 的 長度 內(nèi) 建 立 起 較 高 的 壓 力 。u（ 2） 組 合 式 螺 桿 輸 送 元 件 捏 合 間 隙 大 ， 中 心 距 H大 于 兩 螺 桿 半徑 之 和 （ R+r） 以 形 成 較 大 徑 向 間 隙 ， 可 增 大 嚙 合螺 紋 的 軸 向 間 隙 。 促 進(jìn) “ C”型 空 間 內(nèi) 物 料 的 相 互 混合 并 輸 送 物 料 。u 由 于 存 在 漏 流 和 倒 流 ， 對 物 料 的 強(qiáng) 制 輸 送 能 力 差 。u（ 2） 組 合 式 螺 桿 輸 送 元 件 u 包 括 剪 切 元 件 、 混 合 元 件 、 捏 合 元 件 等u 物 料 在 雙 螺 桿 中 的 混 煉 過 程 是 剪 切 與 混 合 的 結(jié) 合 。由 剪 切 盤 或 剪 切 螺 紋 組 成 ， 主 要 用 于 對物 料 進(jìn) 行 剪 切 。u（ 2） 組 合 式 螺 桿 混 煉 元 件 齒 形 混 合 盤 由 帶 齒 的 兩 組 盤 組 成 ， 是混 合 元 件 的 一 種 。 還 有 銷 釘 段 、 反 螺 紋 段 等 元 件。 主 要 起 攪 亂 物 料 流 的 作 用 ， 使 物 料 均 化 。銷 釘 型 反 螺 紋 型u（ 2） 組 合 式 螺 桿 混 煉 元 件 主 要 就 是 捏 合 塊 ， 是 由 截 面 相 同 但 安 裝時(shí) 錯(cuò) 開 一 定 角 度 的 一 組 塊 所 組 成 。 隨 著 螺 桿 的 轉(zhuǎn) 動(dòng)， 物 料 被 擠 入 捏 合 塊 與 機(jī) 筒 內(nèi) 壁 之 間 的 空 腔 且 隨 著兩 捏 合 塊 的 嚙 合 ， 空 腔 由 大 變 小 ， 再 由 小 變 大 ， 物料 受 到 反 復(fù) 的 剪 切 、 膨 脹 、 擠 壓 ， 從 而 加 速 和 改 善了 物 料 的 塑 化 過 程 ， 提 高 了 塑 化 質(zhì) 量 。u（ 2） 組 合 式 螺 桿 混 煉 元 件 螺 桿 組 合 設(shè) 計(jì) 在 組 合 設(shè) 計(jì) 時(shí) 應(yīng) 正 確 的 了 解 各 種 螺 桿 元 件 的 基 本 工 作 機(jī)理 、 功 能 ， 與 物 料 加 工 工 藝 相 結(jié) 合 ， 進(jìn) 行 螺 桿 組 合 的 設(shè) 計(jì) 。 設(shè) 計(jì) 螺 桿 組 合 的 基 本 原 則 ：u 保 證 在 正 常 操 作 轉(zhuǎn) 速 和 溫 度 下 物 料 的 塑 化 和 排 氣u 進(jìn) 料 口 一 般 采 用 中 等 螺 距 的 螺 紋 元 件u 壓 縮 段 一 般 采 用 小 螺 距 元 件 u 混 煉 段 采 用 嚙 合 快 等 剪 切 型 元 件 、 螺 紋 元 件 等 適 當(dāng) 組 合u 排 氣 口 處 采 用 大 螺 距 螺 紋 元 件 。 （ 3） 螺 紋 頭 數(shù) 多 用 于 捏 合 型 同 向 旋 轉(zhuǎn) 的 雙 螺 桿 擠 出 機(jī) ， 主 要用 于 加 工 PVC， 由 于 螺 槽 較 深 ， 剪 切 強(qiáng) 度 相 對 小 些 ， 并 有 較 好的 加 料 性 能 ， 適 合 于 混 料 和 加 工 難 于 加 入 的 物 料（ 如 粉 料 ） 。 螺 槽 較 淺 ， 對 物 料 的 剪 切 強(qiáng) 度 比 雙 頭 螺 紋 大 ，主 要 用 于 需 要 高 剪 切 的 物 料 。 2 機(jī) 筒同 向 旋 轉(zhuǎn) 雙 螺 桿 擠 出 機(jī) 的 機(jī) 筒 大 多采 用 分 段 積 木 式 結(jié) 構(gòu) ， 每 段 長 度 為 （ 34） D， 其中 有 加 料 口 段 （ 根 據(jù) 加 料 方 式 可 設(shè) 多 段 ） 和 排 氣 口段 ， 有 的 有 測 量 熔 體 溫 度 或 壓 力 的 孔 段 。u 對 于 介 質(zhì) 冷 卻 的 機(jī) 筒 ， 各 段 還 設(shè) 有 介 質(zhì) 通 道 ， 以 及固 定 加 熱 器 用 的 螺 孔 。u 與 組 合 式 螺 桿 配 合 可 根 據(jù) 物 料 和 工 藝 要 求 靈 活 組 合。 流 程 工 藝 和 配 置 1聚合物 2 填充物 3 添加劑 4 預(yù)混器 5 雙螺桿側(cè)加料 6 液體計(jì)量加料 7 雙螺桿擠出機(jī) 8 真空泵 10 切粒系統(tǒng) PVC雙螺桿組合擠出工藝流程 通 常 ， 一 臺(tái) 成 功 的 雙 螺 桿 擠 出 機(jī) 選 擇首 先 在 于 確 定 理 想 的 筒 體 組 合 和 配 置 ，它 關(guān) 系 到 擠 出 機(jī) 的 工 藝 、 螺 桿 的 長 徑 比、 物 料 的 停 留 時(shí) 間 、 混 煉 塑 化 程 度 ， 螺桿 組 合 ， 筒 體 的 組 合 和 配 置 是 雙 螺 桿 擠出 機(jī) 工 程 技 術(shù) 應(yīng) 用 的 一 個(gè) 重 要 內(nèi) 容 。 配混擠出脫水干燥典型的擠出機(jī)主機(jī)配置結(jié)構(gòu) 與 筒 體 排 列 相 密 切 的 因 素 有 ： 加 料 位 置 ，排 氣 或 脫 揮 口 的 數(shù) 量 及 位 置 ， 物 料 的 擠 出 過 程 。通 常 ， 主 加 料 口 設(shè) 定 在 第 一 節(jié) 筒 體 ， 中 間 物 料（ 如 粉 狀 物 ） 通 常 是 在 上 游 物 料 處 于 半 塑 化 狀態(tài) 下 加 入 ， 液 體 狀 添 加 劑 則 根 據(jù) 添 加 劑 的 穩(wěn) 定性 及 分 布 分 散 要 求 具 體 確 定 加 入 位 置 。 排 氣 筒體 的 設(shè) 置 與 中 間 粉 體 的 加 入 位 置 、 物 料 的 塑 化程 度 、 低 分 子 產(chǎn) 物 的 多 少 、 螺 桿 組 合 結(jié) 構(gòu) 等 因素 有 關(guān) 。 錐 形 雙 螺 桿 的 機(jī) 筒多 采 用 整 體 式 ， 其 結(jié) 構(gòu) 與 單螺 桿 擠 出 機(jī) 類 似 ， 內(nèi) 孔 為“ ”形 ， 機(jī) 筒 與 機(jī) 頭 連 接 處有 由 “ ”形 過 渡 到 圓 形 的 連接 段 。 2 機(jī) 筒 3 傳 動(dòng) 裝 置 u 在 滿 足 螺 桿 中 心 距 的 條 件 下 ， 傳 遞 額 定 扭 矩 。u 兩 根 螺 桿 傳 動(dòng) 軸 應(yīng) 承 受 同 樣 的 扭 矩 負(fù) 載 。u 應(yīng) 消 除 螺 桿 的 徑 向 力 ， 防 止 螺 桿 彎 曲 。把 齒 輪 傳 動(dòng) 分 成 兩 部 分 ， 即 減 速 部 分 與扭 矩 分 配 部 分 。使 用 內(nèi) 齒 輪 ， 把 減 速 與 扭 矩 分 配 裝 置 放在 同 一 齒 輪 箱 內(nèi) 。多 電 機(jī) 多 主 動(dòng) 軸 傳 動(dòng) 形 式 。 u 靜 壓 軸 承u 動(dòng) 環(huán) 、 定 環(huán) 、 圓 盤u 圓 盤 上 開 有 徑 向 斜 槽u 充 入 高 壓 油 u3 傳 動(dòng) 裝 置 4 計(jì) 量 加 料 裝 置 5 排 氣 裝 置u 雙 螺 桿 擠 出 機(jī) 都 設(shè) 有 排 氣裝 置 ， 以 排 出 擠 出 過 程 中物 料 的 水 分 、 濕 氣 、 夾 帶的 空 氣 以 及 殘 留 單 體 和 低分 子 揮 發(fā) 物 。u 專 用 于 脫 水 和 排 出 揮 發(fā) 物時(shí) ， 機(jī) 筒 要 開 設(shè) 幾 個(gè) 排 氣口 。 6 加 熱 冷 卻 系 統(tǒng) 由 擠 出 過 程 知 ， 溫 度 是 擠 出 過 程 得 以進(jìn) 行 的 必 要 條 件 之 一 ， 擠 出 機(jī) 的 加 熱 冷 卻系 統(tǒng) 就 是 為 保 證 這 一 必 要 條 件 而 設(shè) 置 的 。 塑 料 在 擠 出 過 程 中 得 到 的 熱 量 來 源 : 料 筒 外 部 供 熱 依 靠 安 裝 在 料 筒 外 部 的 加 熱 器 供 給 熱量 。 內(nèi) 部 供 熱 是 由 物 料 與 料 筒 內(nèi) 壁 、 物 料 與 螺 桿 以 及 物料 之 間 相 對 運(yùn) 動(dòng) 所 產(chǎn) 生 的 摩 擦 剪 切 熱 供 給 。 由 電 動(dòng) 機(jī) 傳輸 給 螺 桿 的 機(jī) 械 能 轉(zhuǎn) 化 而 來 。u 這 兩 部 分 熱 量 所 占 比 例 與 螺 桿 、 料 筒 的 結(jié) 構(gòu) 形 式 、工 藝 條 件 、 物 料 的 性 質(zhì) 等 有 關(guān) ， 也 與 擠 出 過 程 的 階段 （ 如 啟 動(dòng) 階 段 ， 穩(wěn) 定 運(yùn) 轉(zhuǎn) 階 段 ） 有 關(guān) 。 u6 加 熱 冷 卻 系 統(tǒng) u 在 加 料 段 為 保 證 物 料 順 利 加 入 ， 必 須 保 持 固 體 的 摩 擦 性質(zhì) ， 故 此 段 機(jī) 筒 不 但 不 要 加 熱 ， 還 需 要 冷 卻 。u 熔 融 段 在 加 料 口 下 游 ， 機(jī) 筒 溫 度 則 需 升 高 ， 以 便 將 物 料加 熱 ， 促 使 其 熔 融 。 當(dāng) 物 料 熔 融 后 ， 機(jī) 筒 溫 度 要 保 持 低 溫 ， 使 物 料 保 持 較 高的 粘 度 ， 這 有 利 于 混 合 ， 防 止 物 料 過 熱 分 散 ， 實(shí) 現(xiàn) 低 溫 擠出 。 在 正 常 工 作 時(shí) 往 往 需 冷 卻 器 進(jìn) 行 冷 卻 。 u 沿 螺 桿 軸 線 方 向 機(jī) 筒 的 溫 度 設(shè) 定 ， 與 雙 螺 桿 擠 出 機(jī) 的 類 型、 螺 桿 構(gòu) 型 及 擠 出 物 料 特 性 和 對 最 終 擠 出 物 性 能 要 求 有 關(guān)， 由 雙 螺 桿 擠 出 機(jī) 的 加 熱 冷 卻 系 統(tǒng) 和 溫 控 系 統(tǒng) 來 實(shí) 現(xiàn) 。u6 加 熱 冷 卻 系 統(tǒng) 擠 出 機(jī) 的 加 熱 方 法原 理 是 先 將 液 體 （ 水 、 油 、 聯(lián)苯 等 ） 加 熱 ， 再 由 它 們 加 熱 料 筒 或 螺 桿 。目 前 擠 出 機(jī) 上 應(yīng) 用 得 最 多 的 是 電加 熱 ， 它 又 分 為 電 阻 加 熱 和 電 感 加 熱 。 u6 加 熱 冷 卻 系 統(tǒng) 擠 出 機(jī) 的 冷 卻u 擠 出 機(jī) 設(shè) 置 冷 卻 系 統(tǒng) （ 和 加 熱 系 統(tǒng) 一 起 ） 是 為 了保 證 塑 料 在 工 藝 要 求 的 溫 度 條 件 下 完 成 擠 出 成 型過 程 。 擠 出 過 程 中 經(jīng) 常 會(huì) 產(chǎn) 生 螺 桿 回 轉(zhuǎn) 生 成 的 摩擦 剪 切 熱 比 物 料 所 需 要 的 熱 量 多 的 現(xiàn) 象 ， 這 會(huì) 導(dǎo)致 料 筒 內(nèi) 物 料 溫 度 過 高 ， 如 不 及 時(shí) 排 出 過 多 的 熱量 ， 會(huì) 引 起 物 料 （ 特 別 是 熱 敏 性 塑 料 ） 分 解 ， 有時(shí) 也 會(huì) 使 成 型 難 以 進(jìn) 行 。 為 此 。 必 須 對 料 筒 和 螺桿 進(jìn) 行 冷 卻 。u6 加 熱 冷 卻 系 統(tǒng) 料 筒 的 冷 卻 ： 現(xiàn) 代 擠 出 機(jī) 的 料 筒 都 設(shè) 有 冷 卻系 統(tǒng) 。 料 筒 的 冷 卻 方 法 有 風(fēng) 冷 和 水 冷 。風(fēng) 冷 比 較 柔 和 、 均 勻 、 干 凈 ， 在 國 內(nèi) 外 生 產(chǎn) 的 擠 出 機(jī) 上 應(yīng) 用 較 多 。 但 風(fēng) 機(jī) 占 的 空 間 體 積 大 ， 如 果 風(fēng) 機(jī) 質(zhì) 量 不 好 易 有 聲 響 。 一 般 認(rèn) 為 用 于 中 小 型 擠 出 機(jī) 較 為 合 適 。u6 加 熱 冷 卻 系 統(tǒng) 與 風(fēng) 冷 相 比 ， 水 冷 的 冷 卻 速 度 快 ， 體 積 小， 成 本 低 ， 但 易 造 成 急 冷 ， 從 而 擾 亂 塑 料 的 穩(wěn) 定流 動(dòng) 。 如 果 密 封 不 好 ， 會(huì) 有 跑 、 冒 、 滴 、 漏 現(xiàn) 象。 用 水 管 繞 在 料 筒 上 的 冷 卻 系 統(tǒng) ， 容 易 生 成 水 垢面 堵 塞 管 道 ， 也 易 腐 蝕 。 故 完 善 的 水 冷 系 統(tǒng) 所 用的 水 不 是 自 來 水 ， 而 是 經(jīng) 過 化 學(xué) 處 理 的 水 。 軟 化水 并 經(jīng) 過 除 氧 處 理 。 一 般 認(rèn) 為 水 冷 用 于 大 型 擠 出機(jī) 為 好 。 u6 加 熱 冷 卻 系 統(tǒng) 螺 桿 冷 卻 平 行 異 向 雙 螺 桿 擠 出 機(jī) 在 加 工 熱 穩(wěn) 定 性 差 的 物 料 (如 PVC等 )時(shí) ， 由 于 僅 靠 機(jī) 筒 外 部 冷 卻 系 統(tǒng) 不 足 以 將 螺 槽 中 物 料 由于 強(qiáng) 烈 的 摩 擦 產(chǎn) 生 的 多 余 熱 量 帶 走 ， 必 須 對 螺 桿 進(jìn) 行 冷 卻 。u 冷 卻 螺 桿 目 的 ： 第 一 ， 獲 得 最 大 的 固 體 輸 送 率 第 二 ， 冷 卻 螺 桿 以 控 制 制 品 質(zhì) 量 。u 冷 卻 介 質(zhì) 也 有 用 油 和 空 氣 作 為 冷 卻 介 質(zhì) 的 。 油 和 空 氣 的 優(yōu) 點(diǎn) 是 不 具 有 腐 蝕 作 用， 溫 控 比 較 精 確 ， 也 不 易 堵 塞 管 道 。u6 加 熱 冷 卻 系 統(tǒng) 料 斗 座 冷 卻 加 料 段 的 塑 料 溫 度 不 能 太 高 ， 否 則 會(huì) 在 加 料 口 形成 “ 拱 門 ” ， 使 料 不 易 加 入 。 為 此 。 必 須 冷 卻 加 料斗 座 。 此 外 ， 冷 卻 加 料 斗 座 還 能 阻 止 擠 壓 部 分 的 熱量 傳 往 止 推 軸 承 和 減 速 箱 ， 從 而 保 證 了 它 們 的 正 常工 作 條 件 。 加 料 斗 座 的 冷 卻 介 質(zhì) 多 用 水 。u6 加 熱 冷 卻 系 統(tǒng) 電 器 保 護(hù) 過 載 保 護(hù) 器 （ 轉(zhuǎn) 矩 保 護(hù) 或 超 電 流 保 護(hù) ） 機(jī) 械 保 護(hù) 傳 動(dòng) 裝 置 與 螺 桿 之 間 通 過 安 全 銷 或 安 全 鍵 保護(hù) 。 主 電 動(dòng) 機(jī) 與 定 量 加 料 器 的 聯(lián) 鎖 保 護(hù) 裝 置 機(jī) 筒 、 螺 桿 熱 載 體 油 溫 指 示 和 控 制 以 及 超 溫 報(bào) 警 裝 置 排 氣 發(fā) 生 故 障 以 及 機(jī) 頭 壓 力 超 載 等 報(bào) 警 裝 置 潤 滑 及 止 推 軸 承 的 油 溫 油 壓 指 示 與 報(bào) 警 裝 置u7 安 全 保 護(hù) 裝 置 u8 雙 螺 桿 擠 出 機(jī) 生 產(chǎn) 設(shè) 備 u8 雙 螺 桿 擠 出 機(jī) 生 產(chǎn) 設(shè) 備 u8 雙 螺 桿 擠 出 機(jī) 生 產(chǎn) 設(shè) 備 68 u8 雙 螺 桿 擠 出 機(jī) 生 產(chǎn) 設(shè) 備 u8 雙 螺 桿 擠 出 機(jī) 生 產(chǎn) 設(shè) 備 u8 雙 螺 桿 擠 出 機(jī) 生 產(chǎn) 設(shè) 備