双螺杆挤出机工作原理(新)

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,双螺杆挤出机的工作原理,双螺杆挤出机诞生的背景：,双螺杆挤出机是在单螺杆挤出机基础上发展起来的,用单螺杆挤出机加工,材 料,：,掺混料（纤维与树脂）,填充、增强材料（,CaCO,3,、,红泥、矿渣等）,出现问题,：,吃料难、熔融难、塑化差,70年代以来，双螺杆挤出机发展十分迅速,欧 洲,：,100%管、板、异型材制品用双螺杆挤出机加工,2、分类,（1）按照螺杆结构特点分类,平行双螺杆挤出机,锥形双螺杆挤出机,一、双螺杆挤出机的结构与分类,双螺杆挤出机的工作原理,平行双螺杆挤出机,双螺杆挤出机的工作原理,锥形双螺杆挤出机,双螺杆挤出机的工作原理,全啮合,非啮合,部分啮合,双螺杆挤出机的工作原理,一、双螺杆挤出机的结构与分类,2、分类,（3）按照螺纹的旋向与转向分类,异向双螺杆：异向螺纹、异向转动,（异向向内、异向向外）,同向双螺杆：,同向螺纹、同向转动,双螺杆挤出机的工作原理,同向,异向,双螺杆挤出机的转动方向：,平行双螺杆（异向、同向）,锥形双螺杆（异向）,双螺杆挤出机的工作原理,锥形,平行,双螺杆挤出机的工作原理,3,、双螺杆间的开放和封闭,物料的流动空间不同,双螺杆挤出机的工作原理,捏合盘,双螺杆挤出机的类型,爱德蒙哥分类：,分类术语概念,纵向开口：自加料口到口模有一通道，物料从一根螺杆流往另一根螺杆。,横向开口：垂直螺棱方向物料能越过螺棱，在一根螺杆的各个螺槽之间进行物料交换。,非啮合双螺杆：纵横向都开口,全啮合反向旋转：纵横向都封闭，不考虑间隙，形成封闭室,全啮合同向旋转：纵向开口，横向封闭,部分啮合：两种，纵开横闭；纵横开口,二、双螺杆挤出机的工作原理,1、,加料段,单螺杆输送机理：由摩擦和粘性拖曳输送,固体（加料段）：摩擦输送（,f,s,、f,b,）,熔体（计量段）：摩擦和粘性拖曳输送,双螺杆输送机理：强制输送,(,正位移输送）,不同类型双螺杆：正位移输送能力不同,输送机理有差异,双螺杆挤出机的工作原理,二、双螺杆挤出机的工作原理,非啮合型双螺杆的工作原理,不能形成封闭或半封闭的型腔，无正位移输送条件，,其输送机理与单螺杆相似。,啮合型双螺杆的工作原理,能形成封闭或半封闭的型腔，有正位移输送条件，,其正位移输送程度与封闭程度有关。,只讨论全啮合式双螺杆挤出机输送机理。,双螺杆挤出机的工作原理,1、加料段（全啮合型）,（1）异向双螺杆对物料的输送机理,共轭纵横向全封闭的矩形螺槽，异向旋转,特点（形成,C,形室沿螺杆轴向移动）,双螺杆挤出机的工作原理,分开看：,两根旋向不同的双螺杆,合着看：,啮合区,一根螺杆螺棱插入另一根螺槽中，把两个,连续的螺旋通道分割成一段段的封闭“,C”,形室，室数与螺纹圈数相同。,动 作：,螺杆转动， “,C”,形室前移（轴向移动）,螺杆转动一圈， “,C”,形室前移一个导程的,距离。,（1）异向双螺杆对物料的输送机理,双螺杆挤出机的工作原理,异向向内：,在加料口物料被拉入螺槽，螺槽空间暴露少，易充满螺槽，且物料受到强烈的挤压，从而对螺杆产生反压力，即螺杆分离力。,（1）异向双螺杆对物料的输送 机理,异向向外：,在加料口不断腾出空间，使物料不断进入螺槽，,即进入,“,C,”,形室，然后随着,“,C,”,形室向前输送。,旋向的影响,双螺杆挤出机的工作原理,（1）异向双螺杆对物料的输送 机理,两螺杆间存在间隙，两螺杆产生分离力更大。,双螺杆挤出机的工作原理,两螺杆主要设计成螺纹式：,有正向螺纹、反向螺纹和特种螺纹之安排,两螺杆之间的间隙：,间隙越小，剪切速率越大，分散混合效果好,但两螺杆的分离力大。,间隙越大，剪切速率越小，但通过量越大，分布混合效果好。,异向双螺杆挤出机的设计及操作特点,双螺杆挤出机的工作原理,（1）异向双螺杆对物料的输送机理,压缩段,定量加料：,控制物料的塑化情况，熔融与单螺杆相似,加设排气口：,相邻的腔室间没有压差，气体向料斗方向排气比较困难，必须设置排气口。,异向双螺杆挤出机的设计及操作特点,双螺杆挤出机的工作原理,加强压缩：,因为固体输送段螺槽未充满，所以要加强压缩，有利于传热，加速熔融，更好排气。,压缩方式：,改变螺纹导程、螺棱宽度、螺杆外径、螺杆根径、设置反向螺纹等。,异向双螺杆挤出机的设计及操作特点,双螺杆挤出机的工作原理,结构,（,与异向转动双螺杆相比）,：,相同点,：,在啮合区，螺棱插入螺槽形成,“,C,”,形室,不同点,：,“,C,”,形室不封闭，两个螺杆间有一个连,续通道 （,“,C,”,形室相连）。,通道形成,：,在啮合区（开口处），物料沿一根螺,杆螺槽的,“,C,”,形室进入另一根螺杆螺槽的,“,C,”,形室前进，再到啮合区时，又跨回前一根螺杆螺槽,的,“,C,”,形室。,（2）同向双螺杆对物料的输送机理,双螺杆挤出机的工作原理,（2）同向双螺杆对物料的输送机理,V,A,V,B,A,B,同向双螺杆中物料形成 通道。,双螺杆挤出机的工作原理,双螺杆熔体的流动,注意：,啮合型同向双螺杆的纵向必须开放，否则，螺杆会发生干涉而不能啮合。即螺槽宽度大于螺棱宽度，纵向有通道。,（2）同向双螺杆对物料的输送机理,双螺杆挤出机的工作原理,（2）同向双螺杆对物料的输送机理,同向双螺杆两螺杆之间没有压迫效应,同向双螺杆两螺杆啮合处的相对速度,V,r,2,n (,R,b,R,s,),同向双螺杆之间一般制作成紧密啮合，以提高自洁能力。,特点：,具有更强的自洁性,V,1S,双螺杆挤出机的工作原理,(1),输送元件,具有一般螺纹结构，主要起输送作用。,等深、等距、槽宽等于棱宽、纵横向皆封闭的输送元件,正位移能力强,混合作用差,用于固体输送和熔体输送,2,、双螺杆挤出机中的功能元件,双螺杆挤出机的工作原理,输送特点,I.,优点,c.,自洁性好,单螺杆,：,在螺槽后面易滞料（,PVC、PVDC,易分解）,无自洁性,双螺杆,：,在啮合处有速度差，相互擦离，防止滞料,同向：,V,r,=V,1b,+V,2s,（,自洁性更强）,异向：,V,r,=V,1b,- V,2s,双螺杆挤出机的工作原理,I.,优点,d.,物料停留时间短而均匀,单螺杆,：有,Q,d,、Q,P,、Q,L,，,各处速度不同，,物料历程差异大（同进不同出），,停留时间分布宽，少部分停留时间长，,易分解，难控制。,双螺杆,：稳定输送，,Q,P,0，,Q,L,也很少，物料历程基本相,同，停留时间分布窄，停留时间短。,输送特点,双螺杆挤出机的工作原理,双螺杆挤出机,单螺杆挤出机,t,W%,物料在单、双螺杆中的停留时间,双螺杆挤出机的工作原理,II.,缺点,a.,挤出量波动,螺纹末端：终啮合点打开：出料,终啮合点啮合：不出料,异向比同向更突出，必须想办法解决挤出量波动的问题,每转一周，就有一瞬间，无物料挤出。,输送特点,双螺杆挤出机的工作原理,II.,缺点,b.,排气性能差,气体被围在螺槽内, 挤出机要设排气段，并有抽真空系统排气系统。,双螺杆挤出机的工作原理,输送特点,II.,缺点,c.,异向双螺杆易产生压延效应,在啮合处，物料被拉入间隙，物料受挤压同时对螺杆产生较大反作用力,分离力，使螺杆弯曲，对机筒产生磨损，称为,“,压延效应,”,。,异向向内双螺杆：,压延效应严重，使用甚少,异向向外双螺杆：,n=850rpm，,减轻机筒磨损,同向转动双螺杆：,不产生压延效应，,n=300rpm,输送特点,双螺杆挤出机的工作原理,(2),混合混炼元件,开设垂直于螺棱的沟槽，起到回混作用。,沟槽式混合元件,双螺杆挤出机的工作原理,偏心圆形,混合比较难以混合的物料。,菱形,剪切不强烈，适用于剪敏性的物料,曲边三角形,剪切强烈，适用于能承受剪切的物料,捏,合,盘,双螺杆挤出机的工作原理,菱,形,捏,合,盘,装,配,图,双螺杆挤出机的工作原理,菱,形,捏,合,盘,装,配,图,双螺杆挤出机的工作原理,齿形混合元件,可以进行分流，增加界面，有利于分布混合比较难以混合的物料。,双螺杆挤出机的工作原理, 双螺杆输送能力强，物料停留时间短, 必须有强烈的塑化手段和混合方法，以保证物料的熔融和均化。,3,、双螺杆对物料的混炼与塑化总结,双螺杆挤出机的工作原理,机筒加热,间隙中产生强剪切（间隙比单螺杆多四种间隙）,同向螺杆历程长，物料分流、合并，进入不同螺杆,C,形室。,混合效果好用于共混、填充、造粒,加入各种混炼元件，提高塑化、混合作用。,3,、双螺杆对物料的混炼与塑化总结,双螺杆挤出机的工作原理,三、双螺杆的结构参数,1、,D,不能太小，从,25,开始,2、,L/D,达到同样的成型效果时，比较小，1822,3、,h,3,大,双螺杆挤出机的工作原理,4、压缩比,实现方法,（,a,）采用不同螺距的三段螺杆,（,b,）采用连续的渐变螺距,（,c,）,螺距不变，螺棱厚度改变,（,d,）螺距不变，连续改变螺槽的深度,改变螺槽容积,（,e,）锥形双螺杆,螺杆内外径,连续变化,螺槽容积逐渐减小,双螺杆挤出机的工作原理,单螺杆与双螺杆的功能特性比较,功能项目,单螺杆,同向双螺杆,异向双螺杆,低转速,高转速,物料传送原理及作用,物料与料筒及螺杆间的摩擦作用,同样是物料与机筒螺杆间的摩擦作用，啮合部分有防打滑效果。,强制进料,输送效果,小,中,大,混合能力,小,中,大,大,剪切作用,大,中,大,小,自洁效果,小,中,大,中,能量利用率,小,中,大,大,发热,大,中,大,小,温度分布,大,中,小,小,滞留时间,大,中,小,小,最高转速,100300,2535,250300,3545,长径比,3032,718,3040,1021,The End,