雙螺桿擠出機(jī)的工作原理 雙螺桿擠出機(jī)誕生的背景： 雙螺桿擠出機(jī)是在單螺桿擠出機(jī)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的 用單螺桿擠出機(jī)加工 材 料 ： 摻混料（纖維與樹脂） 填充、增強(qiáng)材料（ CaCO3、 紅泥、礦渣等） 出現(xiàn)問(wèn)題 ： 吃料難、熔融難、塑化差 70年代以來(lái)，雙螺桿擠出機(jī)發(fā)展十分迅速 歐 洲 ： 100%管、板、異型材制品用雙螺桿擠出機(jī)加工 2、分類 （ 1）按照螺桿結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分類 平行雙螺桿擠出機(jī) 錐形雙螺桿擠出機(jī) 一、雙螺桿擠出機(jī)的結(jié)構(gòu)與分類 雙螺桿擠出機(jī)的工作原理 平 行 雙 螺 桿 擠 出 機(jī) 雙螺桿擠出機(jī)的工作原理 錐 形 雙 螺 桿 擠 出 機(jī) 雙螺桿擠出機(jī)的工作原理 全嚙合 非嚙合 部分嚙合 雙螺桿擠出機(jī)的工作原理 一、雙螺桿擠出機(jī)的結(jié)構(gòu)與分類 2、分類 （ 3）按照螺紋的旋向與轉(zhuǎn)向分類 異向雙螺桿：異向螺紋、異向轉(zhuǎn)動(dòng) （異向向內(nèi)、異向向外） 同向雙螺桿： 同向螺紋、同向轉(zhuǎn)動(dòng) 雙螺桿擠出機(jī)的工作原理 同向 異向 雙螺桿擠出機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向： 平行雙螺桿（異向、同向） 錐形雙螺桿（異向） 雙螺桿擠出機(jī)的工作原理 錐形 平行 雙螺桿擠出機(jī)的工作原理 3、雙螺桿間的開放和封閉 物料的流動(dòng)空間不同 雙螺桿擠出機(jī)的工作原理 捏 合 盤 雙 螺 桿 擠 出 機(jī) 的 類 型 愛(ài)德蒙哥分類： 分類術(shù)語(yǔ)概念 縱向開口：自加料口到口模有一通道，物料從一根螺桿 流往另一根螺桿。 橫向開口：垂直螺棱方向物料能越過(guò)螺棱，在一根螺桿 的各個(gè)螺槽之間進(jìn)行物料交換。 非嚙合雙螺桿：縱橫向都開口 全嚙合反向旋轉(zhuǎn)：縱橫向都封閉，不考慮間隙，形成封 閉室 全嚙合同向旋轉(zhuǎn)：縱向開口，橫向封閉 部分嚙合：兩種，縱開橫閉；縱橫開口 二、雙螺桿擠出機(jī)的工作原理 1、 加料段 單螺桿輸送機(jī)理：由摩擦和粘性拖曳輸送 固體（加料段）：摩擦輸送（ fs、 fb ） 熔體（計(jì)量段）：摩擦和粘性拖曳輸送 雙螺桿輸送機(jī)理：強(qiáng)制輸送 (正位移輸送） 不同類型雙螺桿：正位移輸送能力不同 輸送機(jī)理有差異 雙螺桿擠出機(jī)的工作原理 二、雙螺桿擠出機(jī)的工作原理 非嚙合型雙螺桿的工作原理 不能形成封閉或半封閉的型腔，無(wú)正位移輸送條件， 其輸送機(jī)理與單螺桿相似。 嚙合型雙螺桿的工作原理 能形成封閉或半封閉的型腔，有正位移輸送條件， 其正位移輸送程度與封閉程度有關(guān)。 只討論全嚙合式雙螺桿擠出機(jī)輸送機(jī)理。 雙螺桿擠出機(jī)的工作原理 1、加料段（全嚙合型） （ 1）異向雙螺桿對(duì)物料的輸送機(jī)理 共軛縱橫向全封閉的矩形螺槽，異向旋轉(zhuǎn) 特點(diǎn)（形成 C形室沿螺桿軸向移動(dòng)） 雙螺桿擠出機(jī)的工作原理 分開看： 兩根旋向不同的雙螺桿 合著看： 嚙合區(qū) 一根螺桿螺棱插入另一根螺槽中，把兩個(gè) 連續(xù)的螺旋通道分割成一段段的封閉“ C” 形室，室數(shù)與螺紋圈數(shù)相同。 動(dòng) 作： 螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)， “ C”形室前移（軸向移動(dòng)） 螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)一圈， “ C”形室前移一個(gè)導(dǎo)程的 距離。 （ 1）異向雙螺桿對(duì)物料的輸送機(jī)理 雙螺桿擠出機(jī)的工作原理 異向向內(nèi)： 在加料口物料被拉入螺槽，螺槽空間暴露少，易 充滿螺槽，且物料受到強(qiáng)烈的擠壓，從而對(duì)螺桿 產(chǎn)生反壓力，即螺桿分離力。 （ 1）異向雙螺桿對(duì)物料的輸送 機(jī)理 異向向外： 在加料口不斷騰出空間，使物料不斷進(jìn)入螺槽， 即進(jìn)入“ C” 形室，然后隨著“ C” 形室向前輸送。 旋向的影響 雙螺桿擠出機(jī)的工作原理 （ 1）異向雙螺桿對(duì)物料的輸送 機(jī)理 兩螺桿間存在間隙，兩螺桿產(chǎn)生分離力更大。 雙螺桿擠出機(jī)的工作原理 兩螺桿主要設(shè)計(jì)成螺紋式： 有正向螺紋、反向螺紋和特種螺紋之安排 兩螺桿之間的間隙： 間隙越小，剪切速率越大，分散混合效果好 ,但 兩螺桿的分離力大。 間隙越大，剪切速率越小，但通過(guò)量越大，分 布混合效果好。 異向雙螺桿擠出機(jī)的設(shè)計(jì)及操作特點(diǎn) 雙螺桿擠出機(jī)的工作原理 （ 1）異向雙螺桿對(duì)物料的輸送機(jī)理 壓縮段 定量加料： 控制物料的塑化情況，熔融與單螺桿相似 加設(shè)排氣口： 相鄰的腔室間沒(méi)有壓差，氣體向料斗方向排氣比較困難， 必須設(shè)置排氣口。 異向雙螺桿擠出機(jī)的設(shè)計(jì)及操作特點(diǎn) 雙螺桿擠出機(jī)的工作原理 加強(qiáng)壓縮： 因?yàn)楣腆w輸送段螺槽未充滿，所以要加強(qiáng)壓縮，有利于傳 熱，加速熔融，更好排氣。 壓縮方式： 改變螺紋導(dǎo)程、螺棱寬度、螺桿外徑、螺桿根徑、設(shè)置反 向螺紋等。 異向雙螺桿擠出機(jī)的設(shè)計(jì)及操作特點(diǎn) 雙螺桿擠出機(jī)的工作原理 結(jié)構(gòu) （ 與異向轉(zhuǎn)動(dòng)雙螺桿相比） ： 相同點(diǎn)： 在嚙合區(qū)，螺棱插入螺槽形成“ C” 形室 不同點(diǎn)： “ C” 形室不封閉，兩個(gè)螺桿間有一個(gè)連 續(xù)通道 （ “ C” 形室相連）。 通道形成： 在嚙合區(qū)（開口處），物料沿一根螺 桿螺槽的“ C” 形室進(jìn)入另一根螺桿螺槽的“ C” 形室前進(jìn)，再到嚙合區(qū)時(shí)，又跨回前一根螺桿螺槽 的“ C” 形室。 （ 2）同向雙螺桿對(duì)物料的輸送機(jī)理 雙螺桿擠出機(jī)的工作原理 （ 2）同向雙螺桿對(duì)物料的輸送機(jī)理 VA VB A B 同向雙螺桿中物料形成 通道。 雙螺桿擠出機(jī)的工作原理 雙螺桿熔體的流動(dòng) 注意： 嚙合型同向雙螺桿的縱向必須開放，否則，螺桿會(huì)發(fā)生干 涉而不能嚙合。即螺槽寬度大于螺棱寬度，縱向有通道。 （ 2）同向雙螺桿對(duì)物料的輸送機(jī)理 雙螺桿擠出機(jī)的工作原理 （ 2）同向雙螺桿對(duì)物料的輸送機(jī)理 同向雙螺桿兩螺桿之間沒(méi)有壓迫效應(yīng) 同向雙螺桿兩螺桿嚙合處的相對(duì) 速度 V r 2 n (Rb Rs) 同向雙螺桿之間一般制作成緊密嚙 合，以提高自潔能力。 特點(diǎn)： 具有更強(qiáng)的自潔性 V1S 雙螺桿擠出機(jī)的工作原理 (1) 輸送元件 具有一般螺紋結(jié)構(gòu)，主要起輸送作用。 等深、等距、槽寬等于棱寬、縱橫向皆封 閉的輸送元件 正位移能力強(qiáng) 混合作用差 用于固體輸送和熔體輸送 2、雙螺桿擠出機(jī)中的功能元件 雙螺桿擠出機(jī)的工作原理 輸送特點(diǎn) I. 優(yōu)點(diǎn) c. 自潔性好 單螺桿 ： 在螺槽后面易滯料（ PVC、 PVDC易分解） 無(wú)自潔性 雙螺桿 ： 在嚙合處有速度差，相互擦離，防止滯料 同向： Vr=V1b+V2s（ 自潔性更強(qiáng)） 異向： Vr=V1b- V2s 雙螺桿擠出機(jī)的工作原理 I. 優(yōu)點(diǎn) d. 物料停留時(shí)間短而均勻 單螺桿 ：有 Qd、 QP、 QL， 各處速度不同， 物料歷程差異大（同進(jìn)不同出）， 停留時(shí)間分布寬，少部分停留時(shí)間長(zhǎng)， 易分解，難控制。 雙螺桿 ：穩(wěn)定輸送， QP0， QL也很少，物料歷程基本相 同，停留時(shí)間分布窄，停留時(shí)間短。 輸送特點(diǎn) 雙螺桿擠出機(jī)的工作原理 雙螺桿擠出機(jī) 單螺桿擠出機(jī) t W% 物料在單、雙螺桿中的停留時(shí)間 雙螺桿擠出機(jī)的工作原理 II.缺點(diǎn) a.擠出量波動(dòng) 螺紋末端：終嚙合點(diǎn)打開：出料 終嚙合點(diǎn)嚙合：不出料 異向比同向更突出，必須想辦法解決擠出量波動(dòng)的問(wèn)題 每轉(zhuǎn)一周，就有一瞬間，無(wú)物料擠出。 輸送特點(diǎn) 雙螺桿擠出機(jī)的工作原理 II.缺點(diǎn) b. 排氣性能差 氣體被圍在螺槽內(nèi) 擠出機(jī)要設(shè)排氣段，并有抽真空系統(tǒng)排氣系統(tǒng)。 雙螺桿擠出機(jī)的工作原理 輸送特點(diǎn) II.缺點(diǎn) c.異向雙螺桿易產(chǎn)生壓延效應(yīng) 在嚙合處，物料被拉入間隙，物料受擠壓同時(shí)對(duì)螺 桿產(chǎn)生較大反作用力 分離力，使螺桿彎曲，對(duì)機(jī) 筒產(chǎn)生磨損，稱為 “壓延效應(yīng)” 。 異向向內(nèi)雙螺桿： 壓延效應(yīng)嚴(yán)重，使用甚少 異向向外雙螺桿： n=8 50rpm， 減輕機(jī)筒磨損 同向轉(zhuǎn)動(dòng)雙螺桿： 不產(chǎn)生壓延效應(yīng)， n=300rpm 輸送特點(diǎn) 雙螺桿擠出機(jī)的工作原理 (2) 混合混煉元件 開設(shè)垂直于螺棱的溝槽，起到回混作用。 溝槽式混合元件 雙螺桿擠出機(jī)的工作原理 偏心圓形 混合比較難 以混合的物 料。 菱形 剪切不強(qiáng)烈， 適用于剪敏性 的物料 曲邊三角形 剪切強(qiáng)烈，適 用于能承受剪 切的物料 捏 合 盤 雙螺桿擠出機(jī)的工作原理 菱 形 捏 合 盤 裝 配 圖 雙螺桿擠出機(jī)的工作原理 菱 形 捏 合 盤 裝 配 圖 雙螺桿擠出機(jī)的工作原理 齒形混合元件 可以進(jìn)行分流，增加界面，有利于分布混合比較難以混 合的物料。 雙螺桿擠出機(jī)的工作原理 雙螺桿輸送能力強(qiáng)，物料停留時(shí)間短 必須有強(qiáng)烈的塑化手段和混合方法，以保證物料的熔 融和均化。 3、雙螺桿對(duì)物料的混煉與塑化總結(jié) 雙螺桿擠出機(jī)的工作原理 機(jī)筒加熱 間隙中產(chǎn)生強(qiáng)剪切（間隙比單螺桿多 四種間隙） 同向螺桿歷程長(zhǎng)，物料分流、合并，進(jìn)入不同螺 桿 C形室。 混合效果好 用于共混、填充、造粒 加入各種混煉元件，提高塑化、混合作用。 3、雙螺桿對(duì)物料的混煉與塑化總結(jié) 雙螺桿擠出機(jī)的工作原理 三、雙螺桿的結(jié)構(gòu)參數(shù) 1、 D 不能太小，從 25開始 2、 L/D 達(dá)到同樣的成型效果時(shí)，比較小， 18 22 3、 h3 大 雙螺桿擠出機(jī)的工作原理 4、壓縮比 實(shí)現(xiàn)方法 （ a）采用不同螺距的三段螺桿 （ b）采用連續(xù)的漸變螺距 （ c） 螺距不變，螺棱厚度改變 （ d）螺距不變，連續(xù)改變螺槽的深度 改變螺槽容積 （ e）錐形雙螺桿 螺桿內(nèi)外徑 連續(xù)變化 螺槽容積逐漸減小 雙螺桿擠出機(jī)的工作原理 單螺桿與雙螺桿的功能特性比較 功能項(xiàng)目 單螺桿 同向雙螺桿 異向雙 螺桿 低轉(zhuǎn)速 高轉(zhuǎn)速 物料傳送原理 及作用 物料與料筒及螺 桿間的摩擦作用 同樣是物料與機(jī)筒螺桿 間的摩擦作用，嚙合部 分有防打滑效果。 強(qiáng)制進(jìn) 料 輸送效果 小 中 大 混合能力 小 中 大 大 剪切作用 大 中 大 小 自潔效果 小 中 大 中 能量利用率 小 中 大 大 發(fā)熱 大 中 大 小 溫度分布 大 中 小 小 滯留時(shí)間 大 中 小 小 最高轉(zhuǎn)速 100300 2535 250300 3545 長(zhǎng)徑比 3032 718 3040 1021 The End