1、 4-3 排气挤出机排气挤出机一、概述一、概述1、需要从原料中排出的气体主要有需要从原料中排出的气体主要有：v原料颗粒间夹带入的空气；原料颗粒间夹带入的空气；v颗料或粉末内吸附的水分；颗料或粉末内吸附的水分；v原料合成时剩余的单体、低沸点增塑剂、原料合成时剩余的单体、低沸点增塑剂、低分子挥发物及水分等。低分子挥发物及水分等。第四章第四章 挤出成型机挤出成型机v这些气体如不能排出，将严重影响制品的外观和这些气体如不能排出，将严重影响制品的外观和质量。质量。v如制品内的空隙会影响电缆的介电强度；如制品内的空隙会影响电缆的介电强度；v气泡会使单丝无法拉伸；气泡会使单丝无法拉伸；v含水分的硬管会使其承
2、受的压力下降；含水分的硬管会使其承受的压力下降；v片材中的气泡和疤痘会在真空成型中造成废品等。片材中的气泡和疤痘会在真空成型中造成废品等。v要求挤出原料中这些成分含量不得大于要求挤出原料中这些成分含量不得大于0.2%，涤，涤纶拉膜时应小于纶拉膜时应小于0.02%。v排除原料中的气体可在原料进入加料排除原料中的气体可在原料进入加料口前采用烘干或由原料带入挤出机在口前采用烘干或由原料带入挤出机在物料被挤压时从加料口等处逸出。物料被挤压时从加料口等处逸出。v实践证明：实践证明：排气挤出机效果优于预热排气挤出机效果优于预热干燥法干燥法，见，见表表4-274-27。（1 1）含水分、溶剂、单体的聚合物在
3、不预热干燥下直）含水分、溶剂、单体的聚合物在不预热干燥下直接挤出，以获得优质制品。接挤出，以获得优质制品。（2 2）加有各种助剂的预混粉料的挤出，以除去低沸点）加有各种助剂的预混粉料的挤出，以除去低沸点组分，并起到均匀混合作用。组分，并起到均匀混合作用。（3 3）夹带大量空气的松散或絮状聚合物的挤出，以去）夹带大量空气的松散或絮状聚合物的挤出，以去除夹带的空气。除夹带的空气。（4 4）连续聚合或后处理。）连续聚合或后处理。2、排气式挤出机主要应用于：、排气式挤出机主要应用于：v由图可见，排气式挤出机由两根普通三段螺由图可见，排气式挤出机由两根普通三段螺杆串联而成。杆串联而成。v两根螺杆的连接处
4、设置排气口两根螺杆的连接处设置排气口。v排气口前的螺杆称为排气口前的螺杆称为一阶螺杆一阶螺杆：由加料段、：由加料段、第一压缩段、第一均化段组成；第一压缩段、第一均化段组成；v排气口后的螺杆称为排气口后的螺杆称为二阶螺杆二阶螺杆：由排气段、：由排气段、第二压缩段、第二均化段组成。第二压缩段、第二均化段组成。二、排气式挤出机的结构及工作原理二、排气式挤出机的结构及工作原理v1 1、物料在一阶螺杆中，经过压缩、加热、混合达到、物料在一阶螺杆中，经过压缩、加热、混合达到基本塑化状态，部分气体由于压缩而排出。基本塑化状态，部分气体由于压缩而排出。v2 2、基本塑化的物料熔体自第一均化段进入排气段，、基本
5、塑化的物料熔体自第一均化段进入排气段，由于由于排气段螺槽突然加深，排气口通真空泵，使物排气段螺槽突然加深，排气口通真空泵，使物料压力突然降低，导致熔体中原受压缩的气体和汽料压力突然降低，导致熔体中原受压缩的气体和汽化的挥发物释放出来与熔体形成气泡化的挥发物释放出来与熔体形成气泡，在排气段螺，在排气段螺杆的搅拌下气泡破裂，脱出的气体由排气口被真空杆的搅拌下气泡破裂，脱出的气体由排气口被真空泵抽走。泵抽走。v3 3、脱除气体的熔料继续通过第二压缩段和第二均化脱除气体的熔料继续通过第二压缩段和第二均化段，重新受压缩和进一步塑化段，重新受压缩和进一步塑化，最后通过机头得到，最后通过机头得到制品。制品。
6、物料在排气式挤出机中经历物料在排气式挤出机中经历3.3.2.3 排气挤出机的结构及工作过程排气挤出机的结构及工作过程Q1=Qd1-Qp1Q2=Qd2-Qp2(2)(2)稳定工作条件稳定工作条件（一）排气挤出机稳定挤出的条件（一）排气挤出机稳定挤出的条件两根螺杆串接将出现三种情况：两根螺杆串接将出现三种情况：1、Q1=Q2 2、Q1 Q2（高阻力机头）（高阻力机头）产生冒料现象产生冒料现象3、Q1 Q2（低阻力机头）（低阻力机头）产生缺料现象产生缺料现象 稳定挤出条件：稳定挤出条件：Q1=Q2（两根螺杆流量平衡）（两根螺杆流量平衡）既不冒料，也不缺料既不冒料，也不缺料(2)稳定工作条件稳定工作条
7、件若口模特性线为若口模特性线为OK，交点交点C对应的压力：对应的压力：P2=Pmax，此时生产率此时生产率Q2=Q1=Qmax。当口模特性线为当口模特性线为OK时时Q2Q1，则出现，则出现供料不足供料不足。（二）实现稳定挤出的方法（二）实现稳定挤出的方法 （二）实现稳定挤出的方法（二）实现稳定挤出的方法 2（二）实现稳定挤出的方法（二）实现稳定挤出的方法 v1 1、直接抽气式排气挤出机、直接抽气式排气挤出机 见见图图4-1484-148v其特点是物料由第一均化段进入排气段后，其特点是物料由第一均化段进入排气段后，气体从排气段机筒上的排气口排出挤出机气体从排气段机筒上的排气口排出挤出机。v这种类
8、型排气螺杆加工方便，加工物料种类这种类型排气螺杆加工方便，加工物料种类广，机筒易于安装加热冷却装置。目前采用广，机筒易于安装加热冷却装置。目前采用广。广。三、三、排气式挤出机的分类与特点排气式挤出机的分类与特点v2 2、旁路式排气挤出机、旁路式排气挤出机 见见图图4-1494-149v其特点是在机筒上开有旁路系统其特点是在机筒上开有旁路系统。在旁路。在旁路上安装有调压阀，以控制熔体流量。上安装有调压阀，以控制熔体流量。v在螺杆第一均化段末设一反螺纹，以迫使在螺杆第一均化段末设一反螺纹，以迫使物料通过旁路，物料通过旁路，进入第二压缩段，防止排进入第二压缩段，防止排气口冒料，而气体进入排气段排出。
9、气口冒料，而气体进入排气段排出。v3 3、中空式排气挤出机、中空式排气挤出机 见见图图4-1504-150v其特点是在螺杆第一均化段后面设有一个其特点是在螺杆第一均化段后面设有一个或几个反螺纹或几个反螺纹。v在反螺纹作用下，迫使物料从开设在螺杆在反螺纹作用下，迫使物料从开设在螺杆中心的孔道流到二阶螺杆，而中心的孔道流到二阶螺杆，而气体却可通过气体却可通过反螺纹到达排气段，并从排气口中排出。反螺纹到达排气段，并从排气口中排出。v脱除气体的物料经第二压缩段和进一步塑脱除气体的物料经第二压缩段和进一步塑化后，从机头挤出。化后，从机头挤出。v4 4、尾部排气式挤出机、尾部排气式挤出机 见见图图4-15
10、14-151v其特点是螺杆有较短的压缩段，其特点是螺杆有较短的压缩段，排气口不排气口不设在机筒上，而是开在排气段的螺杆上设在机筒上，而是开在排气段的螺杆上，气体从排气口经螺杆中心的孔道从螺杆尾气体从排气口经螺杆中心的孔道从螺杆尾部排出。部排出。v螺杆无法冷却，但机筒加工和安装加热冷螺杆无法冷却，但机筒加工和安装加热冷却系统方便、容易。却系统方便、容易。1 1、排气式挤出机的螺杆长径比、排气式挤出机的螺杆长径比L/DL/DvL/DL/D为为24243030。L/DL/D增大，同样的塑化质量，可提高增大，同样的塑化质量，可提高转速、或增加螺槽深度和均化段长度，提高产量，转速、或增加螺槽深度和均化段
11、长度，提高产量，见见表表4-284-28。2 2、各均化段长度及螺槽深度、各均化段长度及螺槽深度v一阶螺杆长度大约占螺杆全长的一阶螺杆长度大约占螺杆全长的53%53%58%58%，最大不，最大不超过超过2/32/3。v第二均化段长度与第一均化段长度的比值为第二均化段长度与第一均化段长度的比值为0.80.81.81.8。第二均化段长度尽可能长些，以保证稳定挤。第二均化段长度尽可能长些，以保证稳定挤出。出。四、排气式挤出机的主要参数四、排气式挤出机的主要参数v第二均化段螺槽深度第二均化段螺槽深度h与与第一均化段螺槽深度第一均化段螺槽深度h h之之比称为比称为“泵比泵比”x x。vx x越大，越大，
12、第二均化段的输送能力越大，第二均化段的输送能力越大，冒料的可能性冒料的可能性越小。但当机头压力较低时，生产将不稳定。越小。但当机头压力较低时，生产将不稳定。v据统计，排气挤出机的据统计，排气挤出机的x x大多在大多在1.51.52.02.0。v排气段参数选择的核心问题是如何达到很好的排气排气段参数选择的核心问题是如何达到很好的排气效果效果。v根据经验：排气段长度取（根据经验：排气段长度取（2 26 6）D D，排气段螺槽深排气段螺槽深度为第一均化段螺槽深的度为第一均化段螺槽深的2.52.56 6倍，则排气效果好。倍，则排气效果好。v3 3、排气式挤出机的排气口、排气式挤出机的排气口 见见图图4
13、-1544-154v排气口形状和位置应有利于排气，减少冒料，便于排气口形状和位置应有利于排气，减少冒料，便于观察及清理。观察及清理。v4 4、排气式挤出机的抽气系统、排气式挤出机的抽气系统 见见图图4-1554-155v从排气口出来的气体首先要经过膨胀缸，再由真空从排气口出来的气体首先要经过膨胀缸，再由真空泵抽出。泵抽出。v膨胀缸内装有水，将排出气体中的有害杂质进行溶膨胀缸内装有水，将排出气体中的有害杂质进行溶解吸收并将气体降温，起保护真空泵及提高泵效率解吸收并将气体降温，起保护真空泵及提高泵效率的作用。的作用。4-4 双螺杆挤出机双螺杆挤出机 一、概述一、概述v单螺杆挤出机不足之处：单螺杆挤
14、出机不足之处：粉料、玻璃纤维增强改性、无机填料等较难加粉料、玻璃纤维增强改性、无机填料等较难加入，单螺杆挤压机不适合填充改性、玻璃纤维增入，单螺杆挤压机不适合填充改性、玻璃纤维增强改性，尤其不适合硬聚氯乙烯粉料的加工。强改性，尤其不适合硬聚氯乙烯粉料的加工。排气效果较差，不适合共混、排气、化学反应排气效果较差，不适合共混、排气、化学反应等特种聚合物的加工。等特种聚合物的加工。物料停留时间较长，停留时间不相等，不适宜物料停留时间较长，停留时间不相等，不适宜加工热敏性物料。加工热敏性物料。v加料容易加料容易 v正位移正位移输送（则活塞流输送）输送（则活塞流输送）原料，没有压原料，没有压力回流，输送
15、效率高。力回流，输送效率高。v设多个加料口，可直接加入带状料、糊状料、设多个加料口，可直接加入带状料、糊状料、粉料及玻璃纤维等具有很高或很低粘度，与粉料及玻璃纤维等具有很高或很低粘度，与金属表面有很宽摩擦系数的物料，直接挤出金属表面有很宽摩擦系数的物料，直接挤出制品。制品。v双螺杆挤出机特别适合加工聚氯乙烯粉料、双螺杆挤出机特别适合加工聚氯乙烯粉料、聚合物填充改性和玻璃纤维增强改性等。聚合物填充改性和玻璃纤维增强改性等。双螺杆挤出机的特点双螺杆挤出机的特点 物料在料筒中停留时间短物料在料筒中停留时间短v特别适用于加工那些停留时间长就会凝聚特别适用于加工那些停留时间长就会凝聚或固化物料的着色和混
16、料。如热固性粉末或固化物料的着色和混料。如热固性粉末涂料的混合挤出。涂料的混合挤出。优异的排气性能优异的排气性能 v由于双螺杆啮合部分的有效混合，排气部由于双螺杆啮合部分的有效混合，排气部分的自洁功能，使得物料在排气段能获得分的自洁功能，使得物料在排气段能获得完全的表面更新所致。完全的表面更新所致。优异的混合、塑化效果优异的混合、塑化效果 v物料运动复杂，在纵向和横向同时受到挤压、物料运动复杂，在纵向和横向同时受到挤压、剪切、置换，混合充分，热传递良好，熔融剪切、置换，混合充分，热传递良好，熔融塑化能力大，排气能力强，对物料温度控制塑化能力大，排气能力强，对物料温度控制良好等。良好等。混合、塑
17、化远比单螺杆好。混合、塑化远比单螺杆好。功率消耗低功率消耗低 v单螺杆挤出机螺杆长径比比双螺杆的大单螺杆挤出机螺杆长径比比双螺杆的大2030%，分流板、过滤网及机头等阻力比双螺杆的大、故分流板、过滤网及机头等阻力比双螺杆的大、故双螺杆挤出机功率消耗要低双螺杆挤出机功率消耗要低50%。螺杆特性硬螺杆特性硬 v双螺杆挤出机的产量主要决定于加料量，与螺杆双螺杆挤出机的产量主要决定于加料量，与螺杆转速无关，其螺杆特性线较硬，见转速无关，其螺杆特性线较硬，见图图3-89，产量，产量对压力不敏感。对压力不敏感。v适于挤出大截面尺寸及精度要求较高的制品挤出适于挤出大截面尺寸及精度要求较高的制品挤出成型。成型
18、。v（1 1）物料在料筒中被强制向前输送，即使双螺杆）物料在料筒中被强制向前输送，即使双螺杆头部压力过大或堵塞仍然像料斗一样径直送料，结头部压力过大或堵塞仍然像料斗一样径直送料，结果会造成螺杆拧断或电机烧坏。果会造成螺杆拧断或电机烧坏。v因此因此双螺杆挤出机不可缺少的是进料要受到自动计双螺杆挤出机不可缺少的是进料要受到自动计量计的严格控制。量计的严格控制。如果自动计量计损坏就不能生产，如果自动计量计损坏就不能生产，否则有损坏机器的可能。否则有损坏机器的可能。v（2 2）物料在双螺杆中被挤出后，呈）物料在双螺杆中被挤出后，呈“”字形状。字形状。因此，机头的设计要适当；否则易发生物料因此，机头的设
19、计要适当；否则易发生物料“停滞停滞”现象。现象。双螺杆挤出机缺点双螺杆挤出机缺点v（3 3）双螺杆挤出机两根螺杆间的中心距很小，选）双螺杆挤出机两根螺杆间的中心距很小，选用止推轴承时尺寸受到限制。用止推轴承时尺寸受到限制。v目前在国外双螺杆挤出机已广泛应用于聚合物加目前在国外双螺杆挤出机已广泛应用于聚合物加工领域，已占全部挤出机总数的工领域，已占全部挤出机总数的40%40%。v硬聚氯乙烯粒料、管材、异型材、板材几乎都用硬聚氯乙烯粒料、管材、异型材、板材几乎都用双螺杆挤出机加工成型。双螺杆挤出机加工成型。v另另双螺杆挤出机已广泛用来进行聚合物共混、填双螺杆挤出机已广泛用来进行聚合物共混、填充和增
20、强改性、反应挤出、聚合物着色、色母粒充和增强改性、反应挤出、聚合物着色、色母粒的制造等的制造等，见，见表表3-15。二、双螺杆挤出机的结构与分类二、双螺杆挤出机的结构与分类v1、双螺杆挤出机的结构、双螺杆挤出机的结构v见见图图7-29，由双螺杆、料筒（开有主加料口、侧加，由双螺杆、料筒（开有主加料口、侧加料口及至少一个排气口）、排气装置（有料口及至少一个排气口）、排气装置（有13个）、个）、定量加料装置、加热冷却系统、机头连接体、主机定量加料装置、加热冷却系统、机头连接体、主机传动装置、机座以及电控仪表等组成。传动装置、机座以及电控仪表等组成。两根平行的两根平行的螺杆置于一螺杆置于一“”形截面
21、的料筒中形截面的料筒中。v主要差别在于螺杆结构不同。螺杆结构要比单螺杆主要差别在于螺杆结构不同。螺杆结构要比单螺杆复杂得多，除了直径、长径比、螺槽深、螺棱宽等复杂得多，除了直径、长径比、螺槽深、螺棱宽等外，外，还有旋转方向、啮合程度等问题，还有旋转方向、啮合程度等问题，见见表表4-31。v（1）按螺杆旋转方向划分按螺杆旋转方向划分 见见图图4-157v同向旋转同向旋转 两根螺杆的旋转方向一致两根螺杆的旋转方向一致 v异向旋转异向旋转 两根螺杆的旋转方向相反两根螺杆的旋转方向相反 （2）按两根螺杆啮合与否划分按两根螺杆啮合与否划分 见见图图4-158 啮合型啮合型 全啮合全啮合 中心距中心距A=
22、r+R 部分啮合部分啮合 中心距中心距Ar+R 非啮合型非啮合型 中心距中心距A2R（相等时外径接触或相（相等时外径接触或相切）切）2、双螺杆挤出机的分类、双螺杆挤出机的分类v（3）按两根螺杆轴线相对位置划分按两根螺杆轴线相对位置划分 v平行双螺杆平行双螺杆 见见图图14-30，两根螺杆轴，两根螺杆轴线相互平行线相互平行 v锥形双螺杆锥形双螺杆 见见图图14-29，两根螺杆中，两根螺杆中心线成一交角，螺纹分布在锥面上。心线成一交角，螺纹分布在锥面上。（4）按螺杆为整体或组合式划分）按螺杆为整体或组合式划分v见见表表4-31和和图图4-159。v目前，目前，常用的同向旋转的双螺杆挤出机的常用的同
23、向旋转的双螺杆挤出机的螺杆（甚至机筒），大都为组合式螺杆（甚至机筒），大都为组合式。因可。因可改变螺杆元件的组合，以达到加工不同种改变螺杆元件的组合，以达到加工不同种类物料的目的。类物料的目的。v（5）按顺螺槽和横过螺槽分按顺螺槽和横过螺槽分 纵向开放纵向开放 物料可沿一根螺杆的螺槽流到另一根物料可沿一根螺杆的螺槽流到另一根螺杆的螺槽。如啮合同向旋转型螺杆的螺槽。如啮合同向旋转型 纵向封闭纵向封闭 两根螺杆各自形成若干个互不相通的两根螺杆各自形成若干个互不相通的腔室，腔室，一根螺杆的螺槽完全被另一根螺杆的螺棱一根螺杆的螺槽完全被另一根螺杆的螺棱堵死堵死。如啮合异向旋转型。如啮合异向旋转型 横向
24、开放横向开放 横过螺棱的物料有通道，横过螺棱的物料有通道，可从一根螺可从一根螺杆的一个螺槽流向相邻的另一个螺槽；杆的一个螺槽流向相邻的另一个螺槽；或一根螺或一根螺杆的一个螺槽中的物料可流到另一根螺杆的相邻杆的一个螺槽中的物料可流到另一根螺杆的相邻两个螺槽中两个螺槽中。如非啮合型如非啮合型三、双螺杆挤出机的工作原理 1、啮合型同向旋转双螺杆挤出机、啮合型同向旋转双螺杆挤出机（1）按旋转方向按旋转方向（图图4-160），物料可从一），物料可从一根螺杆的螺槽经啮合区的间隙流入另一根根螺杆的螺槽经啮合区的间隙流入另一根螺杆的螺槽（纵向开放），形成螺旋的螺杆的螺槽（纵向开放），形成螺旋的“”形向前运动（
25、形向前运动（图图4-161），从加料口至机头），从加料口至机头存在着通道。存在着通道。（2）在啮合处，螺纹和螺槽的速度相反，物料相对速）在啮合处，螺纹和螺槽的速度相反，物料相对速度很大，承受很大的剪切，有利于混合，且能刮去度很大，承受很大的剪切，有利于混合，且能刮去螺槽内的积料，故螺槽内的积料，故具有较好的混炼和自洁作用具有较好的混炼和自洁作用。（3）由于啮合处两根螺杆的速度方向相反，在上下啮）由于啮合处两根螺杆的速度方向相反，在上下啮合区形成平衡的压力，螺杆的轴承及机筒承载均匀，合区形成平衡的压力，螺杆的轴承及机筒承载均匀，可在高达可在高达300r/min以上的转速下工作。以上的转速下工作。
26、v（4）由于两根螺杆相互啮合，对物料输送有强制）由于两根螺杆相互啮合，对物料输送有强制推力，故螺槽内物料可不充满螺槽向前输送。推力，故螺槽内物料可不充满螺槽向前输送。v（5）螺杆啮合处对物料的剪切使物料的表层不断）螺杆啮合处对物料的剪切使物料的表层不断更新，更新，具有很好的脱挥排气性能具有很好的脱挥排气性能。v小结：小结：同向旋转同向旋转具有很强的混炼功能：分流混合具有很强的混炼功能：分流混合、轴向返混、湍流混合、强制塑炼，自洁能力强，轴向返混、湍流混合、强制塑炼，自洁能力强，很适于混炼、混色、改性、复合等工艺操作。很适于混炼、混色、改性、复合等工艺操作。2、啮合型异向旋转双螺杆挤出机、啮合型
27、异向旋转双螺杆挤出机v见见图图 4-162。v（1）两根螺杆旋转方向不同，为）两根螺杆旋转方向不同，为纵向封闭，纵向封闭，一一根螺杆的螺槽完全被另一根螺杆的螺棱堵死，物根螺杆的螺槽完全被另一根螺杆的螺棱堵死，物料不能形成料不能形成“”向前运动。向前运动。v（2）各自形成若干个互不相通的腔室，）各自形成若干个互不相通的腔室，螺杆每螺杆每转一圈，转一圈，C形小室就前移一个导程的距离形小室就前移一个导程的距离，见，见图图2-80。自加料口到机头不存在物料的连续通道。自加料口到机头不存在物料的连续通道。v（3）少量物料被拉入两螺杆径向间隙，受到螺）少量物料被拉入两螺杆径向间隙，受到螺棱和螺槽间研磨和滚
28、压，形成高压区，见棱和螺槽间研磨和滚压，形成高压区，见图图7-36。使机筒壁和轴承受力不均而磨损。只能在低速使机筒壁和轴承受力不均而磨损。只能在低速（100r/min）下工作。）下工作。v（4）在啮合区，物料相互擦离，）在啮合区，物料相互擦离，具有较强的自具有较强的自洁性。洁性。v（5）因物料呈密闭）因物料呈密闭C形小室向前强制输送，形小室向前强制输送，机头机头压力高，而混炼剪切作用较弱，故适用于制品压力高，而混炼剪切作用较弱，故适用于制品（特别是热敏性物料）的挤出成型。（特别是热敏性物料）的挤出成型。v见见图图4-164、图图7-43，因两根螺杆不能形成，因两根螺杆不能形成封闭的或半封闭的腔
29、室，封闭的或半封闭的腔室，无正位移输送条无正位移输送条件，其输送机理类似于单螺杆挤出机件，其输送机理类似于单螺杆挤出机。v物料与机筒、螺杆的摩擦系数、物料的粘物料与机筒、螺杆的摩擦系数、物料的粘性是影响输送能力的主要因素。性是影响输送能力的主要因素。v物料可从一螺杆交换到另一螺杆。物料可从一螺杆交换到另一螺杆。使物料使物料经受强烈的返混剪切作用，混炼效果好。经受强烈的返混剪切作用，混炼效果好。但没有自洁作用，只用于混料、造粒。但没有自洁作用，只用于混料、造粒。3、非啮合型双螺杆挤出机、非啮合型双螺杆挤出机v（1）见）见图图4-165，锥形双螺杆，锥形双螺杆正位移输送，正位移输送，加料段加料段直
30、径大，强度高，输送能力和压力建立能力强，塑直径大，强度高，输送能力和压力建立能力强，塑化效果好化效果好。v（2）两根螺杆轴线尾部分开，有利于安装较大承）两根螺杆轴线尾部分开，有利于安装较大承载轴承，可承受较大扭矩，寿命长。载轴承，可承受较大扭矩，寿命长。v（3）计量段直径小，受热小，有利于低温挤出。）计量段直径小，受热小，有利于低温挤出。v多用于硬聚氯乙烯制品如管、板和异型材的生产多用于硬聚氯乙烯制品如管、板和异型材的生产。且已逐步取代且已逐步取代平行异向旋转平行异向旋转双螺杆挤出机。双螺杆挤出机。4、啮合型锥形啮合型锥形异向旋转异向旋转双螺杆挤出机双螺杆挤出机v组合式双螺杆是由不同数目的具有
31、不同功能组合式双螺杆是由不同数目的具有不同功能的螺杆元件，按一定要求和顺序组装到带导的螺杆元件，按一定要求和顺序组装到带导键的螺杆芯轴上而成键的螺杆芯轴上而成，见见图图4-166、图图3-52 。v组合螺杆，可适应不同物料和产品的要求。组合螺杆，可适应不同物料和产品的要求。从而解决加工需要的多样性与高效机器的专从而解决加工需要的多样性与高效机器的专用性之间的矛盾。用性之间的矛盾。四、组合式螺杆元件及其特点四、组合式螺杆元件及其特点v组合元件可分为输送组合元件可分为输送元件、剪切元件、混元件、剪切元件、混炼元件、压缩元件及增压元件等五类。炼元件、压缩元件及增压元件等五类。v1、输送元件输送元件v
32、用于物料的输送，给物料一定的推力，使用于物料的输送，给物料一定的推力，使物料能克服在流道中所遇阻力物料能克服在流道中所遇阻力。输送元件输送元件为全螺纹型为全螺纹型，见，见图图3-49，图图2-85。具有优异的混合，熔融性能具有优异的混合，熔融性能，在双螺杆挤出机中应，在双螺杆挤出机中应用比较广泛。用比较广泛。v（1）捏合块捏合块 见见图图4-168（a）和（和（b）、）、图图3-50，可使物料经受反复的挤压、剪切和膨胀，从而加速可使物料经受反复的挤压、剪切和膨胀，从而加速物料的塑化。物料的塑化。v（2）齿形盘齿形盘 见见图图4-168（c），），齿间可分流，齿间可分流，搅乱搅乱料流，料流，增加
33、混合料界面，有利用于分布混合。增加混合料界面，有利用于分布混合。v两排齿间的间隙很小，螺杆旋转时会产生很大的剪两排齿间的间隙很小，螺杆旋转时会产生很大的剪切速率，有利于分散混合。切速率，有利于分散混合。其混炼性能好其混炼性能好。2、混炼元件、混炼元件（3）转子形混合元件转子形混合元件 v该元件由两对螺旋方向相反的螺棱组成，该元件由两对螺旋方向相反的螺棱组成，其形状像密炼机的转子。其形状像密炼机的转子。v物料在该元件的作用下，往返切割，强化物料在该元件的作用下，往返切割，强化分散混合效果，降低熔体温度在轴线方向分散混合效果，降低熔体温度在轴线方向的温差，有利于物料混合。的温差，有利于物料混合。v
34、见见图图4-170，在每根螺杆上装一种环，一个环的外径，在每根螺杆上装一种环，一个环的外径与另一环的根径相配，与另一环的根径相配，利用环与环、环与槽、环外利用环与环、环与槽、环外径与机筒内壁的间隙，产生对物料强烈的剪切作用径与机筒内壁的间隙，产生对物料强烈的剪切作用。4、压缩元件、压缩元件v等深变距等深变距（螺槽深度不变，螺距连续变小），对物（螺槽深度不变，螺距连续变小），对物料起到压缩增实的作用，料起到压缩增实的作用，图图2-87（b）。）。v等深变距且螺棱宽度由薄变厚等深变距且螺棱宽度由薄变厚，双重作用使螺槽体，双重作用使螺槽体积变小，对物料起强烈压缩作用，积变小，对物料起强烈压缩作用，图
35、图2-87（a）。）。3、剪切元件、剪切元件 5、增压元件（反向螺纹元件）增压元件（反向螺纹元件）v见见图图3-49（a）反向螺纹元件的形状与正向反向螺纹元件的形状与正向螺纹元件形状相似，只是螺槽的螺旋方向相螺纹元件形状相似，只是螺槽的螺旋方向相反。反。v在螺杆轴向的不同位置或相当短的距离内形在螺杆轴向的不同位置或相当短的距离内形成不同的压力区（压差有时大几个兆帕）。成不同的压力区（压差有时大几个兆帕）。v其作用：在螺杆轴向某一位置加入其作用：在螺杆轴向某一位置加入液体添加剂或液体添加剂或发泡剂，加入位置必须处于低压区发泡剂，加入位置必须处于低压区，在加入区前在加入区前设置反螺纹元件形成高压设
36、置反螺纹元件形成高压，起密封作用，防止液，起密封作用，防止液体添加剂或发泡剂反向流动。在反螺纹元件后，体添加剂或发泡剂反向流动。在反螺纹元件后，形成低压区利于添加剂或发泡剂的加入。形成低压区利于添加剂或发泡剂的加入。v在排气口前设置反螺纹元件在排气口前设置反螺纹元件，可，可在排气区前形成在排气区前形成高压，在排气区突然降压以利于排气高压，在排气区突然降压以利于排气。低压区高压区低压区料斗料斗正向螺纹正向螺纹 反向螺纹反向螺纹 正向螺纹正向螺纹排排 液液 发发 气气 体体 泡泡 口口 剂剂 剂剂v反螺纹元件是阻力元件，反螺纹元件是阻力元件，在其前方必须设置在其前方必须设置正螺纹输送元件正螺纹输送
37、元件，才能克服其阻力，将物料，才能克服其阻力，将物料向机头方向输送。向机头方向输送。v每设置一段反螺纹元件就会出现一个压力峰每设置一段反螺纹元件就会出现一个压力峰值，可根据需要设置多个反螺纹元件。值，可根据需要设置多个反螺纹元件。v整根螺杆按其功能，分为加料段、压缩段、整根螺杆按其功能，分为加料段、压缩段、熔融塑化段、排气段、混炼段和熔体输送段熔融塑化段、排气段、混炼段和熔体输送段等不同的螺杆段，采用不同的螺杆元件。等不同的螺杆段，采用不同的螺杆元件。加料段加料段 采用大螺距的正向输送螺纹元件。采用大螺距的正向输送螺纹元件。压缩段压缩段 采用压缩元件，以达到物料压缩增采用压缩元件，以达到物料压
38、缩增实的目的。实的目的。6、螺杆元件的组合、螺杆元件的组合 熔融塑化段熔融塑化段 设置混炼元件、剪切元件等，以增强设置混炼元件、剪切元件等，以增强混炼剪切作用，提高物料温度，利于物料的熔融与混炼剪切作用，提高物料温度，利于物料的熔融与塑化。塑化。下游加料口处的螺纹段和排气段下游加料口处的螺纹段和排气段 v在靠近加料口或排气口的上游，设置反向螺纹元件在靠近加料口或排气口的上游，设置反向螺纹元件或捏合元件，将熔体封住。或捏合元件，将熔体封住。v对应于下游加料口或排气口的螺杆段，采用大螺距对应于下游加料口或排气口的螺杆段，采用大螺距的正向螺纹输送元件，使熔体在此处的充满度降低，的正向螺纹输送元件，使
39、熔体在此处的充满度降低，以利于物料的加入或排气。以利于物料的加入或排气。熔体输送段熔体输送段 v采用小螺距或单头螺纹的正向螺纹输送元采用小螺距或单头螺纹的正向螺纹输送元件，该段熔体充满长度较短，防止排气口件，该段熔体充满长度较短，防止排气口冒料。冒料。混合段混合段 v采用捏合盘元件和齿形元件，或转子混合采用捏合盘元件和齿形元件，或转子混合元件，以提高对物料的混合能力。元件，以提高对物料的混合能力。3、典型混合加工的螺杆组合、典型混合加工的螺杆组合v图图3-52（a）为软聚氯乙烯的加工的螺杆组为软聚氯乙烯的加工的螺杆组合合v图图3-52（b）为聚合物合金的加工螺杆组合为聚合物合金的加工螺杆组合v
40、图图3-52（c）为聚合物填充有机染料的加工为聚合物填充有机染料的加工螺杆组合螺杆组合v图图3-52（d）为聚合物填充无机矿物填充剂为聚合物填充无机矿物填充剂的混合螺杆组合的混合螺杆组合v1、双螺杆挤出机的主要参数双螺杆挤出机的主要参数v螺杆直径螺杆直径 目前双螺杆直径多为目前双螺杆直径多为35400mm。直径直径越大，挤出量越大。越大，挤出量越大。v螺杆长径比螺杆长径比 双螺杆具有比单螺杆更强的输送能力、双螺杆具有比单螺杆更强的输送能力、混合、混炼和塑化能力混合、混炼和塑化能力，因此，可采用较小的，因此，可采用较小的L/D，目前多为目前多为1822，但有增大的趋势。，但有增大的趋势。v螺杆的
41、旋向螺杆的旋向 同向旋转的双螺杆挤出机宜用于混料同向旋转的双螺杆挤出机宜用于混料；异向旋转的异向旋转的双螺杆挤出机则更适于挤出制品双螺杆挤出机则更适于挤出制品。五、双螺杆挤出机主要参数及加料装置五、双螺杆挤出机主要参数及加料装置v驱动功率驱动功率 驱动螺杆旋转的电机功率，驱动螺杆旋转的电机功率，kWkW。v螺杆承受的扭矩螺杆承受的扭矩 工作时不允许超过工作时不允许超过。v螺杆转速范围螺杆转速范围 n nminmin n nmaxmax 有低速和高速之分。有低速和高速之分。v低速挤出机低速挤出机(多为异向旋转多为异向旋转)在在1010100r/min100r/min内，内，多用于挤出制品多用于挤
42、出制品。v高速挤出机高速挤出机(同向旋转同向旋转)高达高达600r/min，混炼功能混炼功能强，用于混料强，用于混料：制备高填充物料、高分子合金、反：制备高填充物料、高分子合金、反应挤出、色母料生产等应挤出、色母料生产等。v产量产量 额定转速下的最大产量，额定转速下的最大产量，kg/h。v加热功率和加热段数加热功率和加热段数 包括机筒和机头的加热功率包括机筒和机头的加热功率v2、双螺杆挤出机的加料装置双螺杆挤出机的加料装置v有别于单螺杆挤出机的显著特征，有别于单螺杆挤出机的显著特征，必须具有必须具有定量加料装置。定量加料装置。v目前常用有三种，见目前常用有三种，见图图4-1724-172，应用
43、最多的是，应用最多的是第一种方式。第一种方式。六、双螺杆挤出机的传动系统和轴承系统六、双螺杆挤出机的传动系统和轴承系统1 1、传动系统、传动系统v主要由驱动电机、联轴器和传动箱（包括主要由驱动电机、联轴器和传动箱（包括扭矩分配和减速部分）等组成。扭矩分配和减速部分）等组成。v其作用是向两根螺杆提供合适转速范围内其作用是向两根螺杆提供合适转速范围内的均等速度和扭矩（功率），并承受挤出的均等速度和扭矩（功率），并承受挤出过程中巨大的螺杆轴向力。过程中巨大的螺杆轴向力。（1 1）驱动电机的选择）驱动电机的选择直流电机直流电机 可实现无级调速，且调速范围可实现无级调速，且调速范围宽，启动平衡宽，启动平
44、衡。变频调速电机变频调速电机 其特点工作性能稳定其特点工作性能稳定，而运，而运转平稳性取决于变频器的质量。转平稳性取决于变频器的质量。v（2）传动箱内减速与扭矩分配的布置）传动箱内减速与扭矩分配的布置v分离式布置分离式布置 见见图图4-174，减速部分与螺杆，减速部分与螺杆扭矩分配部分分开，扭矩分配部分分开，其优点减速部分可采用其优点减速部分可采用标准减速器来替代标准减速器来替代，由此简化了传动箱的设，由此简化了传动箱的设计及制造的难度和工作量。计及制造的难度和工作量。v整体式布置整体式布置 见见图图4-175，减速部分与螺杆，减速部分与螺杆扭矩分配合二为一，扭矩分配合二为一，其优点是传动系统
45、结构其优点是传动系统结构紧凑紧凑，但设计与制造的要求相应提高。，但设计与制造的要求相应提高。v1、螺杆与机筒的间隙、螺杆与机筒的间隙 间隙越大，漏流量也间隙越大，漏流量也越大越大，径向间隙一般为，径向间隙一般为0.10.6mm，见见表表4-32。v2、螺杆与机筒的材料、螺杆与机筒的材料 v双螺杆挤出机在生产中，物料对双螺杆挤出机在生产中，物料对螺杆、机筒螺杆、机筒的磨损较为严重的磨损较为严重。v原因原因:同向旋转挤出机转速较高，动负荷较大同向旋转挤出机转速较高，动负荷较大；特别是加工玻纤、碳纤维增强材料及填充料特别是加工玻纤、碳纤维增强材料及填充料时磨损更为严重。时磨损更为严重。七、双螺杆挤出
46、机螺杆机筒间隙与材质七、双螺杆挤出机螺杆机筒间隙与材质v螺杆和机筒多采用合金钢螺杆和机筒多采用合金钢38CrMoA1A制造，并经制造，并经过表面渗氮处理，氮化层深度为过表面渗氮处理，氮化层深度为0.30.7mm，表面表面硬度硬度HRC6065。v或采用高强度合金钢制造，以提高强度和刚度，或采用高强度合金钢制造，以提高强度和刚度，但仍需经过表面强化和镀硬铬处理。但仍需经过表面强化和镀硬铬处理。v或在机筒内部镶入耐磨金属套或高防蚀抗磨的合或在机筒内部镶入耐磨金属套或高防蚀抗磨的合金衬套，其结构见金衬套，其结构见图图4-180。v机筒内壁的表面硬度应高于螺杆螺棱硬度约（机筒内壁的表面硬度应高于螺杆螺
47、棱硬度约（23）HRC。v双螺杆挤出机的发展：双螺杆挤出机的发展：v1、挤出量有很大的提高；、挤出量有很大的提高；v2、螺杆转速已达、螺杆转速已达600r/min甚至甚至1000r/min；v3、采用组合式结构，螺杆长径比得到很大提高，采用组合式结构，螺杆长径比得到很大提高，目前最大己达目前最大己达54；v4、螺杆直径不断加大（国外己达、螺杆直径不断加大（国外己达600mm）；）；v5、螺杆所承受的扭矩提高，并可附加多点真空排螺杆所承受的扭矩提高，并可附加多点真空排气、螺杆温控装置、侧向强制加料装置和高精度的气、螺杆温控装置、侧向强制加料装置和高精度的控制仪表等。控制仪表等。v今后双螺杆挤出机
48、将以进一步今后双螺杆挤出机将以进一步提高挤出稳提高挤出稳定性、提高螺杆和机筒的耐磨性、操作控定性、提高螺杆和机筒的耐磨性、操作控制自动化，进一步提高挤出量、扩大应用制自动化，进一步提高挤出量、扩大应用范围范围（聚合、反应挤出、同向旋转双螺杆（聚合、反应挤出、同向旋转双螺杆直接挤出制品和高填充高分散混合）等为直接挤出制品和高填充高分散混合）等为重点。重点。v一、挤出成型辅机一、挤出成型辅机v作用是将从机头出来己获得初步形状和尺寸的高温作用是将从机头出来己获得初步形状和尺寸的高温熔体通过冷却定型，使其达到一定表面质量和尺寸熔体通过冷却定型，使其达到一定表面质量和尺寸精度的挤出制品或半制品。精度的挤
49、出制品或半制品。v辅机对制品最终质量影响很大。辅机对制品最终质量影响很大。v辅机冷却能力不足，将导致主机生产能力无法充分辅机冷却能力不足，将导致主机生产能力无法充分发挥，造成主机只能低速运行，严重影响生产率。发挥，造成主机只能低速运行，严重影响生产率。v辅机定型不佳、冷却不均匀和牵引速度不稳定，都辅机定型不佳、冷却不均匀和牵引速度不稳定，都会影响挤出制品的速度及质量。会影响挤出制品的速度及质量。v4-5 挤出成型辅机挤出成型辅机v加料加料在螺杆中熔融塑化在螺杆中熔融塑化机头口模挤出机头口模挤出定型定型冷却冷却牵引牵引切割切割v2、挤出成型辅机的挤出成型辅机的分类分类v图图4-182为辅机工艺流
50、程图。为辅机工艺流程图。1、挤出成型辅机的组成、挤出成型辅机的组成板、片成型设备主要由挤出机、挤板机头、三辊压板、片成型设备主要由挤出机、挤板机头、三辊压光机、牵引装置、切割装置组成，如图所示。光机、牵引装置、切割装置组成，如图所示。薄膜产品：包装膜、农膜薄膜产品：包装膜、农膜v薄膜是指与长度和宽度相比，厚度极小，薄而平的薄膜是指与长度和宽度相比，厚度极小，薄而平的制品制品（0.25mm的为膜，的为膜，0.25mm的为片）。的为片）。v可用挤出、压延、流延和取向等法制得可用挤出、压延、流延和取向等法制得。v在挤出法制造薄膜时，如用环形口模将熔体挤出，在挤出法制造薄膜时，如用环形口模将熔体挤出，
