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1、雙螺桿擠出機的工作原理,雙螺桿擠出機誕生的背景： 雙螺桿擠出機是在單螺桿擠出機基礎(chǔ)上發(fā)展起來的 用單螺桿擠出機加工 材 料：摻混料（纖維與樹脂） 填充、增強材料（CaCO3、紅泥、礦渣等） 出現(xiàn)問題：吃料難、熔融難、塑化差 70年代以來，雙螺桿擠出機發(fā)展十分迅速 歐 洲：100%管、板、異型材制品用雙螺桿擠出機加工,2、分類 （1）按照螺桿結(jié)構(gòu)特點分類 平行雙螺桿擠出機 錐形雙螺桿擠出機,一、雙螺桿擠出機的結(jié)構(gòu)與分類,雙螺桿擠出機的工作原理,平行雙螺桿擠出機,雙螺桿擠出機的工作原理,錐形雙螺桿擠出機,雙螺桿擠出機的工作原理,全嚙合,非嚙合,部分嚙合,雙螺桿擠
2、出機的工作原理,一、雙螺桿擠出機的結(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 （異向向內(nèi)、異向向外） 同向雙螺桿： 同向螺紋、同向轉(zhuǎn)動,雙螺桿擠出機的工作原理,同向,異向,雙螺桿擠出機的轉(zhuǎn)動方向： 平行雙螺桿（異向、同向） 錐形雙螺桿（異向）,雙螺桿擠出機的工作原理,錐形,平行,雙螺桿擠出機的工作原理,3、雙螺桿間的開放和封閉,物料的流動空間不同,雙螺桿擠出機的工作原理,,捏合盤,雙螺桿擠出機的類型,愛德蒙哥分類：,分類術(shù)語概念,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
3、：垂直螺棱方向物料能越過螺棱，在一根螺桿的各個螺槽之間進行物料交換。 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、雙螺桿擠出機的工作原理,1、加料段 單螺桿輸送機理：由摩擦和粘性拖曳輸送 固體（加料段）：摩擦輸送（fs、fb ） 熔體（計量段）：摩擦和粘性拖曳輸送 雙螺桿輸送機理：強制輸送 (正位移輸送） 不同類型雙螺桿：正位移輸送能力不同 輸送機理有差異,雙螺桿擠出機的工作原理,二、雙螺桿擠出機的工作原理, 非嚙合型雙螺桿的工作原理
4、 不能形成封閉或半封閉的型腔，無正位移輸送條件， 其輸送機理與單螺桿相似。, 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輸送機理。,雙螺桿擠出機的工作原理,1、加料段（全嚙合型）,（1）異向雙螺桿對物料的輸送機理,共軛縱橫向全封閉的矩形螺槽，異向旋轉(zhuǎn), 特點（形成C形室沿螺桿軸向移動）,雙螺桿擠出機的工作原理,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 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 作：螺桿轉(zhuǎn)動
5、， “C”形室前移（軸向移動） 螺桿轉(zhuǎn)動一圈， “C”形室前移一個導程的 距離。,（1）異向雙螺桿對物料的輸送機理,雙螺桿擠出機的工作原理,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，且物料受到強烈的擠壓，從而對螺桿產(chǎn)生反壓力，即螺桿分離力。,（1）異向雙螺桿對物料的輸送 機理,異向向外： 在加料口不斷騰出空間，使物料不斷進入螺槽， 即進入“C”形室，然后隨著“C”形室向前輸送。, 旋向的影響,雙螺桿擠出機的工作原理,（1）異向雙螺桿對物料的輸送 機理,, 兩螺桿間存在間隙，兩螺桿產(chǎn)生分離力更大。,雙螺桿擠出機的工作原理,兩螺桿主要設(shè)計成螺紋式： 有正向螺紋
6、、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，但通過量越大，分布混合效果好。, 異向雙螺桿擠出機的設(shè)計及操作特點,雙螺桿擠出機的工作原理,（1）異向雙螺桿對物料的輸送機理,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。, 異向雙螺桿擠出機的設(shè)計及操作特點,雙螺桿擠出機的工作原理,加強壓縮： 因為固體輸送段螺槽未充滿，所以要加強壓縮，有利于傳熱，加速熔融，更好排氣。 壓縮方式： 改變螺紋導程、螺棱寬度、螺桿外徑、螺桿根
7、徑、設(shè)置反向螺紋等。, 異向雙螺桿擠出機的設(shè)計及操作特點,雙螺桿擠出機的工作原理,結(jié)構(gòu)（與異向轉(zhuǎn)動雙螺桿相比）： 相同點：在嚙合區(qū)，螺棱插入螺槽形成“C”形室 不同點：“C”形室不封閉，兩個螺桿間有一個連 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”形室進入另一根螺桿螺槽的“C” 形室前進，再到嚙合區(qū)時，又跨回前一根螺桿螺槽 的“C”形室。,（2）同向雙螺桿對物料的輸送機理,雙螺桿擠出機的工作原理,（2）同向雙螺桿對物料的輸送機理,雙螺桿擠出機的工作原理,雙螺桿熔體的流動,注意： 嚙合型同向雙螺桿的縱向必須開放，否則，螺桿會發(fā)生干涉而不能嚙合
8、。即螺槽寬度大于螺棱寬度，縱向有通道。,（2）同向雙螺桿對物料的輸送機理,雙螺桿擠出機的工作原理,（2）同向雙螺桿對物料的輸送機理,同向雙螺桿兩螺桿之間沒有壓迫效應(yīng),同向雙螺桿兩螺桿嚙合處的相對速度,Vr2 n (RbRs),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：,具有更強的自潔性,,雙螺桿擠出機的工作原理,(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 混合作用差 用于固體輸送和熔體輸送,2、雙螺桿擠出機中的功能元件,雙螺桿擠出機的工作原理, 輸送特點,I. 優(yōu)點 c. 自潔性好 單螺桿：在螺
9、槽后面易滯料（PVC、PVDC易分解） 無自潔性 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） 異向：Vr=V1b- V2s,雙螺桿擠出機的工作原理,I. 優(yōu)點 d. 物料停留時間短而均勻 單螺桿：有Qd、QP、QL，各處速度不同， 物料歷程差異大（同進不同出）， 停留時間分布寬，少部分停留時間長， 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，停留時間分布窄，停留時間短。, 輸送特點,雙螺桿擠出機的工作原理,雙螺桿擠出機的工作原
10、理,II.缺點 a.擠出量波動 螺紋末端：終嚙合點打開：出料 終嚙合點嚙合：不出料 異向比同向更突出，必須想辦法解決擠出量波動的問題,每轉(zhuǎn)一周，就有一瞬間，無物料擠出。, 輸送特點,雙螺桿擠出機的工作原理,II.缺點 b. 排氣性能差氣體被圍在螺槽內(nèi) 擠出機要設(shè)排氣段，并有抽真空系統(tǒng)排氣系統(tǒng)。,雙螺桿擠出機的工作原理, 輸送特點,II.缺點 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，物料受擠壓同時對螺桿產(chǎn)生較大反作用力分離力，使螺桿彎曲，對機筒產(chǎn)生磨損，稱為“壓延效應(yīng)”。 異向向內(nèi)雙螺桿：壓延效應(yīng)嚴重，使用甚少 異向向外雙螺桿：n=850rpm，減輕機筒磨損
11、同向轉(zhuǎn)動雙螺桿：不產(chǎn)生壓延效應(yīng)，n=300rpm, 輸送特點,雙螺桿擠出機的工作原理,(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 剪切不強烈，適用于剪敏性的物料,曲邊三角形 剪切強烈，適用于能承受剪切的物料,捏 合 盤,雙螺桿擠出機的工作原理,菱 形 捏 合 盤 裝 配 圖,雙螺桿擠出機的工作原理,菱 形 捏 合 盤 裝 配 圖,雙螺桿擠出機的工作原理,齒形混合元件 可以進行分流，增加界面，有利于分布混合比較難以混合的物料。,雙螺桿擠出機的工作原理, 雙螺桿輸送能力強，物料停留時間短 必須有強烈
12、的塑化手段和混合方法，以保證物料的熔融和均化。,3、雙螺桿對物料的混煉與塑化總結(jié),雙螺桿擠出機的工作原理,機筒加熱 間隙中產(chǎn)生強剪切（間隙比單螺桿多四種間隙） 同向螺桿歷程長，物料分流、合并，進入不同螺桿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、雙螺桿對物料的混煉與塑化總結(jié),雙螺桿擠出機的工作原理,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達到同樣的成型效果時，比較小，1822 3、h3大,雙螺桿擠出機的工作原理,4、壓縮比實現(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,雙螺桿擠出機的工作原理,單螺桿與雙螺桿的功能特性比較,The End,,,,
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