聚合物论文

双螺杆挤出机的简单介绍

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双螺杆挤出机的简单介绍

摘要：本文简单介绍了双螺杆挤出机的型式、主要技术参数、应用及发展现状，

较为详细的介绍了双螺杆挤出机的结构。

关键词：双螺杆挤出机 分类 结构 技术参数 发展趋势

Abstract: This paper briefly describes the type twin-screw extruder,

the main technical parameters, application and development of the status quo, a more detailed introduction to the structure of twin-screw extruder.

Keywords: twin-screw extruder classification structure Technical

Trends

引言

近代聚合物加工工业的迅速发展给成型和混合工艺提出了越来越多和愈来愈高的要求。 单螺杆挤出机虽然历史悠久、技术完善、理论成熟、但面对这些要求因其自身固有的不足往往显得难以适从，为此人们开始探索新的挤出工艺和设备。双螺杆挤出机于1935年在意大利问世。近 60 年来，随着它的结构设计、应用基础研究和一些关键技术如螺杆和机筒的材质选择及处理、零部件的机加工及挤出过程控制技术的不断进步和完善，双螺杆挤出机的应用日渐拓展。目前在混炼加工和成型制品方面已广泛用于管材板材、片材、发泡材和异型材的加工以及聚合物的共混改性。[1]

一.双螺杆挤出机的型式

双螺杆挤出机的种类按螺杆的旋转方向分，可分为两根螺杆同向旋转和异向旋转型；按两根螺杆的中心线平行与否分，可分为两根螺杆的中心线平行型和不平行型。

同向旋转双螺杆挤出机工作时两根螺杆旋转方向相同，这种同向旋转型两根螺杆的结构一样，螺纹旋向也相同。按两根螺杆组合时的啮合工作状态分，又可把这种螺杆组合分为非啮合型、部分啮合型和全啮合型。[2]

二.双螺杆挤出机的结构

双螺杆挤出机或反应器 , 因用途不同, 结构亦异。但其基本结构图不外乎由机筒，螺杆、齿轮传动箱、减速器、驱动马达等部分组成[3]

1.机筒 分整体式和组装式两种,前者结构简单,加工方便, 但通用性较差。后者由若干节“

” 字形机筒组成,对大型双螺杆反应器而言,每节机筒尚可沿轴向

剖分为两半,便于清洗和装卸。机筒材料一般采用渗氮钢,对于某些用途亦可采用耐磨或耐腐蚀的特种钢。为了减轻机筒的磨损,尚可在机筒内侧衬以尺寸略小的“ ” 字环, 磨损后便于更换。

2.螺杆 螺杆为挤出机的关键部件。双螺杆不仅有啮合, 非啮合之分, 而且有同向、反向旋转之别, 螺杆构型比较复杂。根据用途大致分为以下几类。 （1） 低压缩比螺杆：这类螺杆没有压缩比或具有极低的压缩比。螺杆的混合、剪切作用较弱, 摩擦生热小, 主要用于做聚合、缩聚反应器或挤出对热比较敏感的物料如硬聚氯乙烯等。

（2）“通用”螺杆：所谓通用螺杆是指具有中等程度压缩比的螺杆。压缩比约为1：1.5到1;2之间。剪切作用适中, 具有较大的通用性能。适合挤出、混炼一般的热塑性塑料。

(3)高剪切、捏和螺杆：此类螺杆不仅具有较大的压缩比(1:2以上) ,而且往往在螺杆中引入有特殊形状的捏和块, 以强化混合、剪切效果。同时, 通过捏和块能将机械能有效地转化成熔融聚合物所需要的热能。特别适宜于各种塑料的配料以及共混改性等等

3.传动装置 由齿轮换向器、无级变速器、驱动马达等组成。 传动系统的设计原则 [4]

(1) 尽可能减少传动链。传动链增多, 意味着传动机构增多, 整个传动系统外形几何尺寸增大, 带来的其他问题也随之增加。

(2) 考虑到强度和系列的连续性, 在同一中心距中齿数和改变模数应由大到小顺序递减, 不应跳跃减少。

(3) 变位系数的选取应根据具体的设计要求将变位系数取为最佳值。 (4) 尽可能减少传动箱箱体的分箱面, 同时要注意箱体水平面两个方向的几何尺寸不要太大。

(5) 转矩的均匀分配及多驱动的等效驱动。

(6) 设计时尽量增加公用齿数, 对设计和批量生产均有好处。

三. 双螺杆挤出机的技术参数

同向旋转双螺杆挤出机的基本参数见表1。

表1 同向旋转双螺杆挤出机基本参数（JB/T 5420-91）

螺杆直径D/mm 30 34 53 57 60 68 72 83

异向旋转双螺杆挤出机中的两根螺杆的工作旋向相反；螺纹的旋向一根左旋，

中心距D/mm 26 28 48 52 60 60 76 长径比L/D 23~33 14~28 21~30 22~28 26~32 28~32 21~27 260 300 300 螺杆最高转数nmax/(r/min) 电动机功率最高产量/kW 5. 5 5. 5 30 40 55 55 125 Qmax/(kg/h) ≥20 ≥25 ≥100 ≥150 ≥200 ≥200 则另一根必须是右旋。按两根螺杆组合时的啮合状态可分为全啮合型和非啮合型之分。 异向旋转双螺杆挤出机的基本参数见表2。

表2 异向旋转双螺杆挤出机基本参数（JB/T 6491—92）

挤出机系列 中心距/mm 螺杆直径D/mm 长径比L/D 管材 异型材 产量/(kg/板材 ― ― ― h) PVC-― ― ― U 造粒 PVC-― ― ― P ― ― ― ― ― ― ― 170 ― ― 200 65 52 80 64 85 70 110 90 10110 5 140 118 142 ― 60 65 80 80 81 85 ― ― 16,18,27 1116202846― ― ― ― ― ― ― ― ― ― ― 0 0 0 0 0 120 ― ― ― 260 ― ― ― ― ― ― ― ― 200 ― ― ― 300 360 ― ― 520 ― 80 ― ― ― ― ― ― ― 300 ― ― ― 350 ― ― ― ― ― ― ― ― ― ― ― 800

比流量1.85.76.03.76.16.210.7.35.26.211.q/[(kg/h)/(r/mi1.6 5.8 6.4 9 9 1 7 8 2 5 4 6 6 5 5 n)] 比功率/[ kW/ (kg/h)] 中心高h/mm 螺杆与机筒间隙/mm 13.33 13 0.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.15 4 4 4 5 4 4 4 5 4 6 4 4 6 4 4 4 1000 0.2~0.35 0.2~0.38 1150 0.3~0.48 0.4~0.6 两根螺杆的中心线不平行的挤出机也叫锥形双螺杆挤出机。啮合型异向旋转锥形双螺杆挤出机的基本参数见表3。

表3 啮合型异向旋转锥形双螺杆挤出机基本参数（JB/T 6492-92） 螺杆的最大与最小转速比(nmax/nmin ) 螺杆直径D/mm 25 35 45 50 65 80 90 产量实际比功率比流量/[(kg/h)/(r/min)] 0.3 1.22 1.55 中心高h/mm (U-PVC)/(kg/h) /[kW/(kg/h)] ≥24 ≥55 ≥70 ≥6 ≥120 ≥225 ≥360 ≥675 ≤0.14 3.75 6.62 9.73 19.3 1000 1000

四.双螺杆挤出机的应用

1.成型加工 双螺杆挤出机的问世使挤出技术有了很大的发展。主耍用于生产管材和造粒，也用于生产板材和异型材。[5] 2.配料、混炼

（1）给压延机、造粒机等设备供料。双螺杆挤出机可一次完成着色、排气、均化、干燥、填充等。现在，以欧美为中心所开发的配混双(多)螺杆挤出机，逐渐代替了落后的捏合机一塑炼机系统。

(2)对塑料填充改性。可以在工程塑料中混入高填充量的玻璃纤维、石.墨粉、碳酸钙等无机填料。峪)用于塑料和橡胶的共混及制备塑料合金。如用橡胶共混

改性热塑性塑料，制备ABS和聚碳酸酿、聚苯醚和聚矾等各种不同聚合物合金。 (4)生产聚合物色母料。可以生产含量高达70%的色母料和炭黑母料。 目前国外生产的配混双螺杆挤出机类型很多，应用很广。

5.发展现状

国内生产双螺杆挤出机，绝大部分生产厂家是根据国内八十年初期进口的技术水平已相对落启时机型测绘仿制的，螺杆结构是欧洲市场已淘汰的.普通型，而且机器加工制造精度、质量以及控制系统无法与国外产品相比，设备漏油、漏水现象十分普遍。国内锥形双螺杆挤出机制造业不抓紧技术改造，提高技术水平和产品质量，将在激烈的市场竞争中被淘汰。[6]

参考文献

[1] 杨华明 螺杆挤出机螺杆特性及其应用 中国制造业信息化, 2011年

09期

[2] 宋俊; 程博闻; 纪秀杰; 藏洪俊 双螺杆挤出机纺制的纤维素纤维 高

分子通报, 2010年 08期

[3] 柳和生; 吕柏源; 螺杆挤出机的结构及工作性能评述 橡胶技术与装备

1996年 01期

[4] 王力; 刘小平; 王平; 陈奇栓 双螺杆挤出机传动系统的研究与进展

机械传动, 2007年 02期

[5] 鲍韫韬; 内外双螺杆挤出机发展动态与分析 辽宁建材, 1997年 02期 [6] 黄英; 张广成; 螺杆挤出机的应用和发展 塑料科技 1993年 01期