12双螺杆机-dPPT课件.ppt

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1、2007.11.22,特殊用途挤出机设计,北京化工大学 机电工程学院 二00七年八月,Design of special Extruders,2007.11.22,本节要点： 了解双螺杆挤出机的结构、分类和各自的工作原理及多螺杆挤出机 的结构特点和应用场合。 本节主要内容： 1、双螺杆挤出机的结构与分类及输送机理； 2、不同形式的双螺杆挤出过程分析； 3、双螺杆挤出机的传动形式与主要参数； 4、多螺杆挤出机的工作原理及应用； 本节思考题： 1、不同形式的双螺杆挤出机各适于什么加工? 2、什么样的输送才能称为正位移输送?,第十节 双螺杆及多螺杆挤出机,2007.11.22,第十节 双螺杆及多螺杆

2、挤出机,奥地利辛辛那提挤出技术有限公司的平行双螺杆新产品,2007.11.22,2007.11.22,双螺杆水冷拉条造粒机组,2007.11.22,什么是双螺杆挤出机？,在挤出机的机筒内有两根螺杆（啮合或非啮合）工作， 共同完成对塑料的强制向前推进输送和塑化工作，这种 挤出机叫做双螺杆挤出机,2007.11.22,双螺杆挤出机与单螺杆挤出机工作比较有哪些优点？,1、原料被挤出过程中产生的摩擦热量少。 2、原料在机筒内所受双螺杆啮合剪切作用稳定均匀， 原料混合和塑化质量比较好。 3、原料在机筒内停留时间较短，挤出成型制品产量高。 4、粉状树脂在双螺杆挤出机上挤出塑化、混合塑化的 质量比较稳定。

3、5、双螺杆啮合旋转工作，机筒内残料可以自动清理。,2007.11.22,双螺杆挤出机的主要参数有哪些？,1、螺杆直径：指螺杆上螺纹的外径。用D表示，单位为mm。 锥型双螺杆的外径分大端和小端直径，一般用小端直径来表 示螺杆直径的规格。 2、螺杆长径比：用L/D表示。L为螺杆的工作长度， D为螺杆的直径。 3、螺杆转速范围：指螺杆工作时的最高和最低转数。用 n maxn min表示，单位为r/min,2007.11.22,双螺杆挤出机的主要参数有哪些？,4、电机功率：指驱动双螺杆转动的电动机功率。用P表示， 单位为kW。 5、生产率：生产率与挤出物料的性质和成型模具的结构 有关，是按塑料制品种类

4、标明的单位时间产量。 用Q表示，单位为kg / h 6、机筒的加热功率和加热段数：指用电加热器加热机筒时 所用的总功率，用P表示，单位为kW。加热段 是指机筒被加热的分段或温度控制段。 7、螺杆的旋向：指两根螺杆的工作旋向，有同向和异向旋 转之分。同向旋转双螺杆挤出机多用于混合物 料，异向旋转双螺杆挤出机多用于成型制品。,2007.11.22,双螺杆挤出机的主要参数有哪些？,8、螺杆中心距：指两根螺杆装配后的中心距离。用 a表示，单位为mm。 9、螺杆承受扭矩：标明螺杆所能承受的最大扭矩。 单位为Nm。为了设备安全，设备 工作时不允许超过其最大扭矩值。 10、螺杆用轴承的轴向承受能力：指支撑螺

5、杆传动轴 所用轴承能承受的最大轴向力。 单位为N,2007.11.22,一、双螺杆挤出机的产生与发展概况：,单螺杆型连续混炼挤出机在一些方面的不足： 做物料的填充改性时，只能加入份数较少的填充剂，否则 难以混合好，难以生产出高质量的挤出制品。 做物料的增强改性时，加入玻璃纤维较困难，混合效果也 不理想。 不适合某些挤出工艺；如着色。着色工艺要求颜料在混合 物料中分散均匀，在挤出机中停留时间短、分布窄。但在 单螺杆挤出机中，物料的停留时间却相对较长、分布较宽。,2007.11.22,双螺杆挤出机的产生与发展概况：,单螺杆型连续混炼挤出机在一些方面的不足： 单螺杆挤出机不适于硬聚氯乙烯粉料的直接挤

6、出加工， 粉料需先进行造粒，再用粒料挤出成型制品，而且产 量低，塑化、混合质量差，物料还易于分解。 对于一些摩擦系数小的粉状料，如超高分子量聚乙烯 （UHMWPE）和粘性物料，用单螺杆挤出机就基本不能 进行加工。,2007.11.22,双螺杆挤出机的产生与发展概况：,聚氯乙烯（PVC）是我国发展较早，产量最大的塑料品种之一，目前产量约占全国塑料总量的一半，也是世界上产量仅次于聚乙烯塑料的第二大品种。 为了适应其混合工艺的要求，特别是硬聚氯乙烯粉料加工工艺的要求，双螺杆挤出机问世（1935年,由意大利的LMP Roberto Colombo和pasqqtti首先分别研制出同向和异向旋转双螺杆挤出

7、机）。它主要用来加工聚氯乙烯制品，如管、板、异型材等。 可以说，双螺杆挤出机的发展是紧紧与聚氯乙烯的成型加工联系在一起的。,2007.11.22,双螺杆挤出机的产生与发展概况：,双螺杆挤出机也可用做连续混合机，进行聚合物的共混改性、填充改性和增强改性。 还可用来进行反应挤出加工。欧美等发达国家在上世纪80年代初，双螺杆挤出机用量就占挤出机总量的40%。 （国外双螺杆挤出机厂家：Windsoy、Bousano、东芝机械、池贝铁工 、 Weber、 Werner & Pfleiderer、Baker-Perkins、Berstorff、Krauss Maffei 、Battenfeld 、三菱重工

8、 、日本制钢所、 Reifenhauser 、Cincinati Milacron、Leistritz）,2007.11.22,双螺杆挤出机的产生与发展概况：,我国虽然应用、制造相对较晚，但近年来已引进各种类型双螺杆挤出机组几百套，同时也引进了加工制造技术。国内一些单位，也自行开发研制出各种类型的双螺杆挤出机。(南京科亚、兰州兰泰、大连橡塑、天津赛象及桂林 、内蒙古、山东、湖南岳阳),2007.11.22,双螺杆挤出机的产生与发展概况：,我校的耿孝正教授、江波教授、冯连勋教授、李庆春教授等都带领各自的课题组，设计、研制出不同型号规格的同向、异向平双、锥双双螺杆挤出机，用于工业生产。 （马秀清、

9、罗兵、毕超、李翱、董力群）,2007.11.22,平行双螺杆挤出机轴向剖视图,图为奥地利辛辛那提挤出技术有限公司的新产品,1、铸钢进料段； 2、氮化钢机筒；,3、氮化钢螺杆；表面镀钼耐磨损型（镀钼不锈钢螺杆为选项）,4、有效工作长度长径比26（从加料区前段起计）,5、空气强冷系统并带有高效加热和冷却装置,2007.11.22,二、双螺杆挤出机结构与分类及输送机理：,就整体而言，作为挤出机组，双螺杆挤出机组和单螺杆挤出机组都由主机和辅机两大部分组成。 1、结构； 主机；作用是将聚合物及各种添加剂熔融、混合、塑化、定量、 定压、定温地由口模挤出，进而通过辅机得到半成品 （如颗粒）或制成品。 主机由

10、传动部分（包括驱动电机、减速器、扭矩分配器和轴 承包等）、挤压部分（主要由螺杆、机筒和排气装置组成）、 加热冷却系统、定量加料系统和控制系统组成。,2007.11.22,双螺杆挤出机结构与分类及输送机理：,辅机； 包括成型机头及因制品而异的各种辅助装置，如挤管辅机的冷却定型装置、牵引装置和成品切割装置，造粒辅机的切粒装置、冷却装置、颗粒的输送、干燥和包装等装置。,2007.11.22,2、双螺杆挤出机的分类,双螺杆挤出机的种类多，分类方式也各不相同，可以从不同的角度考虑进行分类。 螺杆啮合与否； 螺杆在啮合区螺槽是开放还是封闭； 螺杆的旋转方向是同向还是异向； 螺杆是圆柱型还是圆锥状； 螺杆的

11、轴线是平行还是相交等。 下面分别叙述。,2007.11.22, 啮合与非啮合型双螺杆挤出机： 啮合型双螺杆挤出机（intermeshing twin screw extruder） 非啮合型双螺杆挤出机（non-intermeshing twin screw extruder） 开放与封闭型双螺杆挤出机： 横相开放； 纵向开放 ； 同向和异向旋转双螺杆挤出机： 同向旋转； 异向旋转； 平行和锥形双螺杆挤出机：,双螺杆挤出机的分类：,2007.11.22,A、 啮合型双螺杆挤出机（intermeshing twin screw extruder） 它的两根轴线间的距离L小于两根螺杆外半径Ri之和

12、。即L R1+R2。, 啮合与非啮合型双螺杆挤出机：,2007.11.22,B、 非啮合型双螺杆挤出机（non-intermeshing twin screw extruder） 它的两根轴线分开距离L至少等于两根螺杆外半径Ri之和。 即LR1+R2。, 啮合与非啮合型双螺杆挤出机：,2007.11.22, 开放与封闭型双螺杆挤出机：,A、纵向开放和封闭 ； B、横相开放和封闭 ；,纵向开放，横向封闭,横向开放,2007.11.22, 同向和异向旋转双螺杆挤出机：,B 异向旋转,A 同 向 旋 转,2007.11.22,同向和异向旋转双螺杆挤出机的螺杆螺旋线：,2007.11.22, 平行和锥

13、形双螺杆挤出机：,2007.11.22,3、双螺杆挤出机的输送机理；,所谓输送机理，对于挤出机来说，是指挤出机在本质上依据什么原理和何种方式将物料由加料口处向螺杆末端输送。 双螺杆挤出机的输送机理与其啮合与否，纵横向开放与否和开放程度，以及螺杆的旋转方向有关。 不能笼统地把不同类型的双螺杆挤出机的工作机理简单地说成是正位移输送。,2007.11.22,所谓正位移输送是系统的移动构件置换了原有物质所占有的空间位置，将原有物质向前推移离位。 最典型的例子是注射机的柱塞和机筒结构，机筒中的物料熔体被往复运动的柱塞强制向前输送，即垂直于柱塞轴线的柱塞端面的移动迫使熔体整体向前移动。 齿轮泵也是靠正位移

14、输送介质的。从理论上讲，正位移输送与被输送介质的流变特性无关，也就是说，介质的摩擦性质和粘性对输送特性没有影响。,关于正位移输送,2007.11.22,非啮合双螺杆挤出机因两根螺杆不能形成封闭的或半封闭的腔室，无正位移输送条件，其物料不是靠正位移输送 。 啮合异向旋转双螺杆挤出机通过设计可使其实现不同程度的正向位移输送。为此，必须使物料不同程度地封闭在由两根螺杆和机筒形成的腔室内。螺槽纵横向封闭越好，正位移输送特性越强。由此可以说，只有全啮合，螺槽纵横向完全封闭，才能实现完全的正向位移输送。如果螺槽纵向或横向有一定程度的开放，就会丧失一定的正向位移输送能力。,关于正位移输送,2007.11.2

15、2,关于正位移输送,啮合同向旋转双螺杆挤出机从理论上讲，可以设计成螺槽全啮 合横向封闭，但纵向不能封闭，而且必须开放，否则螺杆会发生干 涉，啮合不上。换句话说，必须将螺槽宽度设计得大于螺棱宽度， 在纵向留下一定的通道。通道的大小视使用目的而定。纵向开放得 越大，正向位移输送能力丧失得越多，摩擦拖弋和粘性拖弋所起的 作用越大。从某种意义上讲，啮合同向旋转双螺杆挤出机的螺棱宽 度代表了它的正向位移输送能力的大小。螺棱越宽，正向位移输送 能力越强。,2007.11.22,关于正位移输送,锥形双螺杆挤出机为啮合型异向旋转。锥形双螺杆挤出机的 两根螺杆是锥形的，机筒的两孔也是锥形。从原理上讲，它和啮 合

16、平行异向旋转双螺杆挤出机没什么区别。如果螺槽横纵向皆封 闭，输送就为正向位移输送。如果螺槽横纵向有一定开放，就会 丧失一部分正向位移输送能力，但会增强混合作用。 锥形双螺杆挤出机的螺杆又分为常规锥形螺杆，特点是其加料段螺槽深度等于出料端槽深； 双锥形螺杆，特点是其加料段螺槽深度大于出料端槽深。,2007.11.22,锥形双螺杆挤出机的螺杆和机筒,2007.11.22,几种异向双螺杆的结构图,2007.11.22,锥形双螺杆挤出机的特点：,1、 无论螺槽是等深等距，还是不等深不等距，由于从加料段到排料 端螺杆直径逐渐变小，螺槽容积也就逐渐变小，这就使加料段可 以加入较大体积的松密度粉料。 2、加

17、料段较大的机筒和螺杆面积利于热传导，用来加热或冷却物料 3、由于螺槽容积逐渐变小，随着物料的向前输送，物料得到压缩并 使物料充满螺槽。（有时也通过使螺距变小来加速容积变小）。,2007.11.22,4、锥形双螺杆排料段圆周速度最小，产生的剪切低，摩擦热也小， 这正好满足工艺要求。这一性能特别适于那些在塑化状态下对剪 切敏感、易分解物料的挤出，如硬聚氯乙烯塑料。 5、锥双比平双排料端的横截面小，其背压仅为平双的一半。这对止 推轴承的组合设计和机头设计都有利。轴承寿命可增加10倍，机 头连接螺栓承受的载荷也较低。由于排料端螺杆直径小，在同样 压力和摩擦阻力下，螺杆承受的扭矩也小。,锥形双螺杆挤出机

18、的特点：,2007.11.22,锥形双螺杆挤出机的特点：,6、从设计和制造角度分析，锥双加料端螺杆直径大，两轴之间 空间大，使止推轴承和传动齿轮的布置很容易。每一螺杆只 需一个大止推轴承即可，不必像平双那样设置结构复杂的串 联轴承组。锥双螺杆尾端直径大，有足够的空间设置螺杆温 控装置。 7、锥形双螺杆挤出机的主要问题是其螺杆、机筒锥孔加工和螺 旋传动锥齿轮的制造都较困难。 正是由于上述的优势，使得锥双挤出机在我国发展很快。,2007.11.22,4、双螺杆挤出机的应用；,应用双螺杆挤出机的两个重要领域是热敏性材料的型材挤出（如PVC塑钢门窗等）和特种聚合物的混配料、脱气、化学反 应加工等。 啮

19、合异向旋转双螺杆挤出机广泛应用于挤出成型和配料造粒。用于PVC型材挤出的紧密啮合的异向旋转双螺杆挤出机，其许用剪切速率限定在 ，其螺杆最大线速度 min。用于PVC管材挤出时，其螺杆最大线速度 min。故多在较低的转速下操作。,2007.11.22,双螺杆挤出机的应用；,啮合同向旋转双螺杆挤出机，广泛用于聚合物的物 理改性：共混、填充和纤维增强，配料或混炼。也可 用于成型制品挤出，但很少用它来加工型材制品。 其许用剪切速率在左右。 其螺杆线速度min， 最大min。 高速啮合型同向旋转的双螺杆挤出机常用于物料 的配混和作为连续化学反应挤出及排气操作。这类挤 出机的转速范围在min。,2007.

20、11.22,双螺杆挤出机的应用；,非啮合（相切）双螺杆挤出机，有较长的历史。 外径相切的非啮合双螺杆挤出机有独一无二的脱挥发能力，被广 泛用于溶剂含量高达50%，每小时需干燥 4500kg 6750kg物料的脱挥、干燥加工。所以这种双螺杆挤出机能进行反应挤出，用于溶剂 法或乳液法制取聚合物、着色、玻璃纤维增强以及热熔胶的加工。 锥形双螺杆挤出机可用于HPVC粉料（H硬、U未增塑、S软或 增塑）的直接成型挤出，效果良好。若配备相适应的螺杆、机头和 辅机设备，可将各种热塑性、热固性和改性塑料，从粉料状态直接 挤出成形为管、板、棒、薄膜、单丝、中空、异型截面型材。,2007.11.22,三、双螺杆挤

21、出机的传动形式与主要参数,2007.11.22,双螺杆挤出机的轴承结构布置图,2007.11.22,双螺杆挤出机的轴承结构布置图,止推轴承组,薄壁圆筒形变形元件,2007.11.22,双螺杆挤出机的轴承结构布置图,滚针轴承 径向力,大止推轴承,小止推轴承组,2007.11.22,国产串联轴承组结构图,2007.11.22,国产串联轴承组结构图,2007.11.22,国产串联轴承组结构图,2007.11.22,国产平行双螺杆挤出机的减速器,扬州双扬机械有限公司-挤出机减速器,2007.11.22,国外平行双螺杆挤出机的减速器结构图,2007.11.22,双螺杆挤出机的加料装置有什么特殊要求?,根

22、据双螺杆挤出机的挤出工作要求,双螺杆挤出机的 加料装置应该采用计量加料方式向机筒内供料。计量加 料装置的结构组成，像一台独立工作的单螺杆挤出机， 其结构形式如图所示。螺杆输送原料的转速、输送料量 由双螺杆挤出机的螺杆转速、机筒温度、成型模具的成 型压力和挤出制品的生产用料量来决定，并随时调整计 量加料螺杆的输送料量。加料螺杆的螺纹头数多为单头。 加粉料时，要注意防止料斗内粉料架桥引起的加料 不畅问题。,2007.11.22,同向双螺杆挤出机加料口结构图,2007.11.22,异向双螺杆挤出机加料口结构图,2007.11.22,双螺杆挤出机用加料器外型结构图,辛辛那提公司-喂料器,2007.11

23、.22,双螺杆挤出机用加料器外型结构图,2007.11.22,双螺杆挤出机用加料器外型结构图,55,2007.11.22,双螺杆挤出机用加料器外型结构图,2007.11.22,奥地利辛辛那提公司平双挤出机螺杆结构,2007.11.22,奥地利辛辛那提公司平双挤出机螺杆结构,2007.11.22,奥地利辛辛那提公司平双挤出机螺杆结构,表面喷涂 钼金属,2007.11.22,螺纹元件,双螺杆挤出机的螺纹元件有多种结构型式，一般有输送元件（螺纹套）、剪切元件（齿形盘）、混合元件、压缩元件和捏合元件等，将其组装到螺杆芯轴上形成整条螺杆后可以实现连续输送、加压、塑化、排气和均化等目的。如混炼用的组合式双

24、螺杆，物料自料斗加入后由螺纹输送元件输送至剪切和混合元件捏合盘（捏合块）处，聚合物和添加剂于此得到剪切、混合和塑化。捏合块后的挡环则有阻挡料流、升高前段物料压力以强化捏合块剪切作用的功效。齿形盘元件则可用于增强物料的混合均化作用。,2007.11.22,螺纹元件,螺纹元件有以下特点：异向旋转双螺杆螺纹元件一般为整体式的，以保证其啮合精度，尤其是对锥形双螺杆而言；同向旋转双螺杆的螺纹元件可分为正向螺纹输送元件和反向螺纹输送元件。前者又有单头、双头、三头之分，单头螺纹螺槽较深，输送能力大，剪切作用小，主要用于输送；双头螺纹螺槽稍浅，剪切作用中等，用于良好的混合和输送；三头螺纹螺槽浅，剪切作用强，输

25、送能力低，适于高剪切混合。反向螺纹输送元件的输送方向与挤出方向相反，作为阻力元件，用于形成密封和建立高压以利于排气、脱挥。,2007.11.22,螺纹元件,捏合盘元件是一种具有很强剪切和混合作用的混炼元件，它相当于一个螺纹侧面倾角为90、螺距无限大的同向旋转双螺杆的一部分，可分为正向捏合盘元件和反向捏合盘元件。其具有如下特点：可按不同错列角、不同盘厚、不同旋向来制作，其功能也就相应不同。一般来说，错列角越大，输送能力越弱，剪切混合效果也就越好；错列角越小，输送能力越好，剪切混合就越弱；左旋错列，反向输送用于建立高压、剪切混合的场合。捏合盘越厚则剪切作用越强，但混合和正向输送作用就越弱。,200

26、7.11.22,螺纹元件,齿形盘元件主要用于搅乱料流、加强均化和混合作用之目的，它能使浓度很低的添加剂混合均匀。 早期的双螺杆挤出机的螺杆组合种类较少，主要包括不同导程的螺纹元件，不同错列角和啮合宽度的捏合盘元件。全啮合同向双螺杆挤出机虽然具有可模块化的特点，以形成优异的分散和分布混合，但最大的不足是可能产生高峰值剪切速率和相对不足的泵送能力。螺杆的速度越高，峰值剪切应力和速率就越大并可能导致严重的后果，如像PVC等剪切敏感的聚合物就难以实现共混挤出。为了解决混炼过程中存在的弱点，目前众多厂商不断开发一些特殊的新型混炼元件，如FTX polygon元件（六棱柱元件）、FTX CME元件、TME

27、元件、ZME/SME元件等。,2007.11.22,螺纹元件,六棱柱元件,2007.11.22,螺纹元件,CME元件,2007.11.22,螺纹元件,齿形盘元件 TME (Turbine Mixing Element)元件,2007.11.22,螺纹元件,齿形盘元件 ZME/SME元件,2007.11.22,螺纹元件,斜齿排列（长整型）,(a) LLL (b) LRL (c) RLR (d) RRR (e) SSS (f) RRR-LLL (g) RLR-LRL,2007.11.22,螺纹元件,斜齿排列（交替型）,(a) LLL (b) LRL (c) RLR (d) RRR (e) SSS

28、(f) RRR-LLL (g) RLR-LRL,2007.11.22,螺纹元件,锥形双螺杆的混合元件,三角形混合块,腰鼓形混合块,这两种混合块的最大外圆均为圆锥形，其锥角与螺杆的外锥角相等，其直径比常规锥形双螺杆相对应处的直径小1mm，与机筒构成一定的间隙； 这两种混合块的侧棱均与螺杆根径相切； 可按所需长度加工成整体式混合块或加工成若干盘状混合块进行组合； 为防止混合块旋转时与配对螺杆上的混合块在轴向发生干涉，混合块的两端面上均设有直径与螺杆根径相等的凸台，即错列排放的混合块之间是有间隙的； 加工制造容易，即使在整体式螺杆上加工出此种混合块也是不难实现的。 对于上述两种混合块，可设计成整体式

29、的和组合式盘状混合块。每套盘状混合块有六个混合块，可按照一定的错列角度进行不同的组合。,2007.11.22,螺纹元件,锥形双螺杆的分流元件,为了进一步增强锥形双螺杆的混合效果、减小机头压力波动，混炼型锥形双螺杆在螺杆前端设置了分流元件,菠萝型元件,2007.11.22,我国生产的异向旋转双螺杆挤出机的主要性能参数,72,2007.11.22,我国生产的同向旋转双螺杆挤出机的主要性能参数,2007.11.22,我国生产的锥形双螺杆挤出机主要性能参数,2007.11.22,我国机械工业部推荐双螺杆挤出机基本参数标准,标准JB/T 542091 同向旋转双螺杆挤出机的基本参数 标准JB/T 649

30、192 异向旋转双螺杆挤出机的基本参数 标准JB/T 649292 锥型双螺杆挤出机的基本参数,2007.11.22,四、多螺杆挤出机；,什么是多螺杆挤出机？ 多螺杆挤出机是指挤出机的机筒内有多根螺杆组合在一起 工作，结构见示意图。应用较多的形式是行星螺杆挤出机。它 在压延机生产线中的应用最多。在压延机前的生产工序中，用 行星螺杆挤出机混炼、塑化原料的质量要比单螺杆挤出机好， 产量也高。,2007.11.22,多螺杆的特点,螺杆向多螺杆方向发展 螺杆挤出机螺纹元件的啮合区具有较大的速度梯度， 因此 ， 啮合 区有利于物料的充分混合 。双螺杆 、 “ 一” 字型三螺杆、 三角形三螺杆和 四螺杆挤

31、出机的啮合区个数分别为 1 、 2 、 3 、 4个 ， 由于啮合区个数的增加， 物料混合能力也逐渐增强。 三角形三螺杆和四螺杆挤出机具有特殊的结构 中心区。中心区的物料形成环流， 环流的存在促进了中心区物料的混合， 增加了物料在中心区的混合时间。经过分析， 物料不会滞留于 中心区。 双螺杆、 “ 一” 字型三螺杆、 三角形三螺杆和 四螺杆挤出机 的流量、 回流量 、 回流系数 以及平 均剪切速率依次逐渐增大， 从理论上验证了多螺杆挤出机在物料输运能力以及物料混合能力等方面均具有较佳的生产能力， 多螺杆挤出机更适合聚合物的加工。,2007.11.22,多螺杆挤出机； （行星式螺杆挤出机plan

32、etary screw extruder）,2007.11.22,行星螺杆挤出机组成的双阶造粒机组,2007.11.22,（1）行星式螺杆挤出机的结构,2007.11.22,行星式螺杆挤出机的结构图,2007.11.22,（2）行星式螺杆挤出机的工作原理,2007.11.22,（1）结构：,这种挤出机的设计思路是把行星齿轮传动的原理移植到挤 出机中。它的结构特点是；挤压系统分为两段，第一段为常规 螺杆（螺杆直径等于机筒内径），和单螺杆挤出机没什么差别。 第二段为行星螺杆段。由多根螺杆组成犹如行星轮系的结构。 螺杆的螺纹断面为渐开线形，螺旋角为45度，形状犹如螺旋齿 轮。,2007.11.22,

33、（2）行星螺杆挤出机工作原理：,在输送螺杆的挤压摩擦作用下，物料被预热。物料进入 行星段后，在主螺杆、行星螺杆、机筒啮合齿的多重作用下， 被碾压成薄片。由于螺杆、机筒的啮合螺旋升角为45度，会 产生较大的轴向分力，物料会被向前输送。在输送过程中， 物料既承受加热系统传来的热量，又受挤压、捏合以及齿面 之间的相对滑移而形成的剪切热迅速塑化。已塑化的物料经 口模被挤出。或造粒、或给其它设备供料。,2007.11.22,（3）行星螺杆挤出机特点：,与常规单螺杆挤出机相比，行星螺杆挤出机有如下特点； A、流道无死点，具有良好的自洁性（啮合齿相互把齿间物料挤压 出去），因而不存在物料因滞留而分解，这对R

34、PVC尤为重要。 B、在行星段，物料与螺杆、机筒的热交换面积几乎大了5倍，这非 常有利于热传导，对于这种主要靠热传导熔融塑化物料而不是靠 剪切生热熔融塑化物料的机器来说是至关重要的。,2007.11.22,行星螺杆挤出机特点：,C、这种挤出机全部啮合螺杆的总啮合次数最高可达30万次/min。这 种作用与螺杆转数成正比。 D、在行星啮合段，物料的流动犹如在开炼机的两辊筒间形成的料堆 物料被成45度的螺旋齿拖弋挤压形成涡旋料流，非常有利于物 料的轴向混合。,2007.11.22,行星螺杆挤出机特点：,E、物料停留时间短；因此物料不会因停留时间过长而分解。 F、 比能耗低； G、 产量高；产量与螺杆

35、转速成正比。 H、可以通过改变其参数来控制挤出过程。,2007.11.22,（4）行星螺杆挤出机的应用：,A、给压延机供料；目前国内外生产无毒透明可拉伸聚氯 乙烯片材的压延流程中，就是采用行星螺杆挤出机而 不用密炼机进行塑化。 B、造粒；用行星螺杆挤出机和单螺杆挤出机组成双阶挤 出机来造粒，在两阶挤出机的连接处可实现排气。,2007.11.22,行星螺杆挤出机的应用：,C、在行星段后再加一螺杆段，可用来挤出制品（或 造粒）。如果挤出需排气的物料，要在行星段后 的机筒上设置排气口。 D、将行星段作成大约只几个D那样长，附加在单螺 杆挤出机螺杆、机筒的末端如图所示，用来进行 对物料进一步的温度均化

36、和组分的分散、混合。,2007.11.22,（4）行星螺杆挤出机的应用：,2007.11.22,行星螺杆挤出机的应用：,2007.11.22,行星螺杆挤出机的应用：,2007.11.22,三螺杆挤出机,三螺杆挤出机是挤出机械领域的又一新创意，已在聚合物共混改性、高亮度涂料的制备以及加工21世纪新型方便食品等方面崭露头角。三螺杆挤出机具有灵活多变的排布方式，还具有啮合区多、长径比小、产能比高、混合特性优异等特点。 聚合物加工用三螺杆挤出机国内外并不多见。我国台湾地区1998年公开了一项用于聚合物加工的三螺杆实用新型专利，该技术的三根螺杆呈一字形排列，中间的主螺杆直径较大，直径较小的两根辅螺杆分列

37、两侧，主辅螺杆反向旋转。与单、双螺杆相比，该技术扩大了碾压面积，加强了揉压作用，同时还可提高产量。我国烟台粉末技术开发公司于1999年公开的用于粉状涂料加工的三螺杆实用新型专利中，三根螺杆以三角形布置，没有设置机头，涂料由敞开式机筒直接推出，轴向力几乎为零，因而传动系统极其简单，不适于高温、高压、高扭矩条件下的塑料挤出加工。日本1986年和1987年的两个特许公报介绍了其用于食品加工的三螺杆挤出机，三根螺杆也是一字排列。北京化工大学近几年来较全面地研究了三螺杆挤出机的结构形式及其作用机理，研究开发了三根螺杆呈倒品字形排列的三螺杆挤出机。,2007.11.22,三螺杆挤出机,（1）螺杆“一”字排

38、列的三螺杆挤出机 三根螺杆等长不等径，中间的主螺杆直径大，两根辅螺杆直径小，主辅螺杆相互啮合，反向旋转。此种设计，扩大了碾压面积，加强了揉压作用，具有较好的混炼效果。同时，能够提高产量，且能耗增加不多。由于两个啮合区的存在，碾压面积成倍增加就可缩短螺杆长度，减小螺杆悬臂造成的负面影响。,2007.11.22,三螺杆挤出机,（2）螺杆“三角形”排列,a、b为V字型设置，两对螺杆能实现全啮合，既可同向旋转，亦可异向旋转；c中上部两根螺杆相切，与下部第三根螺杆啮合，三根螺杆同向旋转；d只有在上部两根螺杆相切时，才能实现与下部第三根螺杆的异向旋转。上述4种三角形螺杆排布，三根螺杆构成了两个啮合区，相当

39、于两对双螺杆啮合。e的倒品字型设置却构成了三个啮合区，相当于三对双螺杆在同时运行。,2007.11.22,四螺杆挤出机,螺杆相互啮合且异向旋转，其主要用于脱挥，排气发生于机筒上的排气室 。,2007.11.22,多流道传递混合螺杆( MC T ) 挤出机 MC T挤出机沿螺杆轴向分为进料段、 传递混合段和出料段。在传递混合段， 螺杆和机筒内壁有螺旋相反的螺纹， 在螺杆上流道数逐增、 螺纹深度逐减， 在混合传递区中部达到极值后逐渐恢复原状， 在螺杆流道增多过程中， 机筒内壁上流道数与螺杆上流道数相反、 流道深度也与螺杆相反 。 MC T挤出机与普通冷喂料螺杆挤出机在本质上有很大的区别， 普通螺杆

40、挤出机是利用摩擦作用进行塑化， 而 MC T挤出机胶料塑化是依靠机械作用进行 的， 摩擦力很小 ， 因此 MC T挤 出机的螺杆长度远比普通挤出机的螺杆长度要短， 仅为螺杆直径的7倍左右。 MC T挤出机不仅能用于生产易挤 出的载重轮胎胎面胶等混炼胶及半成 品， 还能用于生产较难挤出的高合成橡胶组分物料， 并且表面质量和外轮廓边角形状好。M C T挤出机的螺杆比普通型挤出机螺杆短， 易于将两个或三个 MC T挤出机组合在一起， 实现复杂制品的“ 复合” ， 共挤出。如可 以 由一 台 9 5 mm 主 MC T挤 出机 和两 台5 0 m m副 MC T挤出机组成“ 三复合” 挤出机。 由于

41、MC T挤出机 的塑化混合 区很短( 约 2.5 D) ， 流道内没有障碍干扰元件， 螺翅和流道对 物料有助推作用， 物料在机内的温升低， 使得螺 杆转速高， 生产能力大， 一般 MC T挤出机在螺杆、 机头、 轴承和加料区设置调温 口， 在温升相同的 条件下， MC T挤出机的生产能力大于销钉机筒挤 出机 ， 更大于光滑机筒挤出机。 2 O世纪 9 O年代末， 全球已有数百台 MC T挤 出机投入使用， 仅在北美就有 1 0 0多台用于轮胎 的热翻和冷翻 ， 并且 与 C T CS B I 和 C T CS B 挤出机 成型机配合， MC T直接挤出到胎体上， 既 提高了质量， 也节省了人力和物力。2 5 4 m m规格 的 MC T已经进行了工业实验， 而且德国橡胶技术 研究所在 9 O年代末就在探索利用超声波来降低 弹性体的粘度， 以期解决 MC T挤出机对于普通工 业胶料在挤出质量 、 产量和节能方面的不足。 欧美主要橡胶挤出机厂商将发展 MC T挤出 机作为新的方 向。最近几年重点发展 的是改进 型 MC T挤出机。第三代 M C T挤出机MC T D和销钉式MC T挤出机可能是未来发展的方向， 尤其是销钉式 M C T挤出机兼备销钉螺杆挤出机和 MC T挤出机的优点， 具有广阔的市场前景和发展空间,个人观点供参考，欢迎讨论,