双螺杆挤出机工作原理(新).ppt

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1、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（ CaCO3、 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

2、 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

3、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（ fs、 fb ） 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

4、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

5、。 （ 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

6、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

7、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 VA VB 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

8、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 (Rb Rs) 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 V1S 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

9、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： Vr=V1b+V2s（ 自洁性更强） 异向： Vr=V1b- V2s 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 Qd、 QP、 QL， 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， QP0， QL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

10、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=8 50r

11、pm， 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

12、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， 18 22 3、 h3 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 （

13、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