同向雙螺桿擠出機(jī)也即嚙合型同向旋轉(zhuǎn)平行雙螺桿擠出機(jī),是雙螺桿擠出機(jī)主要類型之一。
嚙合同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)具有輸送效率高、分散混合能力強(qiáng)、自潔性能好、物料在機(jī)內(nèi)停留時(shí)間分布均勻和良好的適應(yīng)性等優(yōu)點(diǎn),普遍應(yīng)用于不同塑料之間、塑料與橡膠之間的共混改性,各種添加劑與塑料共混、玻璃纖維、碳纖維增強(qiáng)塑料等等,是聚合物改性連續(xù)混合設(shè)備之首要選擇。
同向雙螺桿擠出機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
同向雙螺桿擠出機(jī)由擠壓系統(tǒng)、加料系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、加熱冷卻系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等主要部分組成。
擠壓系統(tǒng):機(jī)筒、螺桿以及機(jī)頭連接器(含多孔板)
加料系統(tǒng):料斗、加料器和加料器傳動(dòng)裝置
傳動(dòng)系統(tǒng):電機(jī)、減速箱和止推軸承
加熱冷卻系統(tǒng):機(jī)筒內(nèi)部設(shè)有加熱和液體冷卻通道
控制系統(tǒng):實(shí)現(xiàn)整個(gè)擠出機(jī)組的自動(dòng)控制
各部分職能與單螺桿擠出機(jī)相似,但結(jié)構(gòu)較單螺桿擠出機(jī)復(fù)雜得多。
組合式螺桿
同向雙螺桿擠出機(jī)很明顯的特點(diǎn)是螺桿和機(jī)筒都采用“積木式”設(shè)計(jì)。螺桿由套裝在芯軸上的若干元件組成,如螺紋元件、捏合塊、齒形混合盤(pán)、擋環(huán)等;機(jī)筒也是由不同機(jī)筒段(全封閉、帶排氣口、帶加料口)組成。
根據(jù)特定的物料、配方和將要制備混合物性能的要求,通過(guò)科學(xué)組合,將不同類型、不同數(shù)目的螺桿元件和機(jī)筒元件按一定順序組合起來(lái),從而效率高地完成設(shè)定的混合任務(wù)。并通過(guò)改變螺桿和機(jī)筒組合順序,實(shí)現(xiàn)對(duì)不同物料、配方的很好使用效果,達(dá)到一機(jī)多用、一機(jī)多能的目的。
此外,積木式設(shè)計(jì)的另一優(yōu)點(diǎn)是可以局部更換磨損了的螺紋元件和機(jī)筒元件,避免了整個(gè)螺桿或筒體的報(bào)廢,大大降低了維修成本。
組合式機(jī)筒
模塊化設(shè)計(jì)的機(jī)筒,可以通過(guò)法蘭或拉桿連接,通常小型機(jī)采用拉桿連接。機(jī)筒通常嵌入雙金屬襯套以提高機(jī)筒內(nèi)表面的耐磨性能。為實(shí)現(xiàn)精確的溫度歷程,每個(gè)機(jī)筒上都有單獨(dú)的加熱/冷卻設(shè)計(jì),從而實(shí)現(xiàn)冷卻與加熱功能的很好組合。
擠出過(guò)程分析
通過(guò)組合各種螺紋元件,所有同向雙螺桿擠出機(jī)都有加料、熔融、混合、排氣、建壓和輸送功能,實(shí)現(xiàn)物料的輸送、塑化、剪切、排氣、建壓以及擠出等各種工藝過(guò)程。
同向雙螺桿擠出機(jī)的結(jié)構(gòu)和功能與單螺桿擠出機(jī)很相似,但在工作原理上存在著很大的差異。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
強(qiáng)制輸送
嚙合同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿,在嚙合處兩根螺桿運(yùn)動(dòng)速度方向相反,一根螺桿要把物料拉入嚙合間隙,而另一根螺桿把物料從間隙中推出,結(jié)果使物料從一根螺桿螺槽轉(zhuǎn)到另一根螺桿螺槽中,物料沿著螺桿呈“∞”形向機(jī)頭方向被強(qiáng)制輸送。
1、均化和混合
同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿在嚙合處間隙很小,螺棱和螺槽的速度方向相反,相對(duì)速度大,因此嚙合區(qū)具有很高的剪切速度,剪切力很大,混煉效果遠(yuǎn)好于單螺桿擠出機(jī)和異向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)。
2、自潔性
同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī),由于嚙合區(qū)螺棱和螺槽的速度方向相反,相對(duì)速度大,因此具有相當(dāng)高的剪切速度,能刮去粘附在螺桿上的任何積料,有非常好的自潔作用,從而使物料的停留時(shí)間很短,不易產(chǎn)生局部降解變質(zhì)。
3、物料的塑化
螺桿間隙的大小對(duì)物料塑化質(zhì)量影響很大。間隙越小,剪切力越大,但通過(guò)的物料量減少;間隙越大,通過(guò)的物料量增加,但剪切力減小。
4、物料的壓縮
同向雙螺桿擠出機(jī)壓縮物料的方法要多得多,綜合效應(yīng)好。
5、加料方式
同向雙螺桿擠出機(jī)要求均勻定量加料,采用計(jì)量饑餓喂料方式。
同向雙螺桿擠出機(jī)的應(yīng)用
同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī),普遍用于聚合物的物理改性:共混、填充和纖維增強(qiáng),配料或混煉,也可用于成型制品擠出。其許用剪切速率在60~1401/s左右,螺桿線速度在30~50m/min,至大可達(dá)160m/min。高速嚙合型同向雙螺桿擠出機(jī)常用于物料的配混和作為連續(xù)化學(xué)反應(yīng)擠出及排氣操作,這類擠出機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍在300~1800r/min。此外,雙螺桿擠出機(jī)喂料特性好,適用于粉料加工,且比單螺桿擠出機(jī)有更好的混煉、排氣、反應(yīng)和自潔功能,加工熱穩(wěn)定性差的塑料和共混料時(shí)更顯示出其優(yōu)越性。通過(guò)螺桿元件不同形式的組合,按積木形式設(shè)計(jì)的具有排氣功能的同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)可以在以下方面得到應(yīng)用。
1、母料的生產(chǎn) 2、共混改性 3、排氣 4、反應(yīng)擠出 5、直接擠出
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