單螺桿擠出機(jī)

單螺桿擠出機(jī)第一頁，共六十三頁，2022年，8月28日一、單螺桿擠出機(jī)的結(jié)構(gòu)單螺桿擠出機(jī)的基本結(jié)構(gòu)擠壓系統(tǒng)傳動與控制系統(tǒng)加熱、冷卻系統(tǒng)第二頁，共六十三頁，2022年，8月28日二、擠壓系統(tǒng)的組成及作用1、組成：加料裝置、料筒、螺桿、機(jī)頭、口模等第三頁，共六十三頁，2022年，8月28日塑料在普通單螺桿擠出機(jī)中的擠出過程2、作用

連續(xù)穩(wěn)定地運(yùn)輸（固體、熔體）熔融、塑化（固體→熔體）混合、均化（溫度、組成分布均勻）增壓—有利于排氣、泵送，使制品密實(shí)第四頁，共六十三頁，2022年，8月28日等距不等深螺桿螺桿類型等距不等深螺桿第五頁，共六十三頁，2022年，8月28日分離型螺桿等深不等距螺桿單螺桿擠出機(jī)的基本結(jié)構(gòu)第六頁，共六十三頁，2022年，8月28日加熱冷卻裝置及溫控1.食物擠出過程中得到的熱量來源有兩個(gè)，一個(gè)是料筒外部加熱器供給的熱量，另一個(gè)是與料筒內(nèi)壁、與螺桿以及相對運(yùn)動所產(chǎn)生的摩擦剪切熱。2.另外，這兩部分熱量所占的比例在擠出過程的不同區(qū)段也是不同的：在加料輸送段，由于螺槽較深，物料尚未壓實(shí)，摩擦熱很少，熱量多來自加熱器；而在計(jì)量均化段，物料已熔融，溫度較高，螺槽較淺，摩擦剪切產(chǎn)生的熱量較多，有時(shí)非但不需要加熱器供熱，還需冷卻器冷卻。在壓縮段，物料受熱是上述兩種情況的過渡狀態(tài)，也就是由摩擦剪切產(chǎn)生的熱量比加料段多，而比均化段少。因此擠出機(jī)的冷卻系統(tǒng)多是分段設(shè)置。第七頁，共六十三頁，2022年，8月28日

從能量的觀點(diǎn)來分析。擠出過程有一個(gè)熱平衡問題。加熱器供給的熱和摩擦剪切而產(chǎn)生的摩擦熱一部分用于產(chǎn)生物態(tài)的變化，另一部分損失掉了。盡管影響這一平衡的因素很多，但在穩(wěn)定擠出的條件下，這一平衡總是應(yīng)當(dāng)維持的。物料與螺桿摩擦力大于物料與機(jī)筒摩擦力，則發(fā)生共轉(zhuǎn)，油份越多，這種趨勢越明顯，可以筒內(nèi)壁開溝槽

第八頁，共六十三頁，2022年，8月28日一、擠出機(jī)的加熱擠出機(jī)的加熱方法通常有三種：液體加熱、蒸汽加熱和電加熱。目前擠出機(jī)上應(yīng)用得最多的是電加熱，它又分為電阻加熱和電感加熱．電加熱：尺寸小，重量輕，拆裝方便，機(jī)筒厚，加熱時(shí)間長電感加熱：磁通量變化—感應(yīng)電動勢—被加熱升溫時(shí)間短，溫度梯度小，加熱靈敏，溫度穩(wěn)定，節(jié)能30%，壽命長第九頁，共六十三頁，2022年，8月28日二、擠出機(jī)的冷卻（一）機(jī)筒的冷卻現(xiàn)代擠出機(jī)的機(jī)筒都設(shè)有冷卻系統(tǒng)。水冷方式：冷卻速度快，水管易結(jié)垢，銹蝕，堵塞（水未軟化）。水冷結(jié)構(gòu)：①纏繞冷卻盤管：常用，機(jī)筒表面開溝槽盤繞，拆卸不便，接觸不佳，效率低②加熱棒與冷卻水管同時(shí)鑄入加熱器：制造復(fù)雜，一旦堵死換整個(gè)加熱器，冷沖機(jī)?、鄹袘?yīng)加熱器內(nèi)側(cè)設(shè)有水冷卻套：拆卸不便，冷沖擊大，少用第十頁，共六十三頁，2022年，8月28日（二）螺桿冷卻防止物料過熱，使物料中的氣體從料斗中排出若均化段受冷，螺槽底部沉積溫度低的物料，減少螺槽深度根據(jù)物料不同，加工不同，調(diào)整冷卻長度，提高機(jī)器適應(yīng)性冷卻介質(zhì)：水或空氣第十一頁，共六十三頁，2022年，8月28日新型單螺桿擠出機(jī)新型螺桿，是相對于常規(guī)全螺紋三段螺桿而言的。新型螺桿在原理、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上有許多特點(diǎn)，它們是在常規(guī)全螺紋三段螺桿的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，目前已得到廣泛應(yīng)用。所謂新型螺桿，主要是指：分離型螺桿分流型螺桿波狀螺桿第十二頁，共六十三頁，2022年，8月28日新型螺桿的設(shè)計(jì)幾種常見的新型螺桿針對常規(guī)螺桿存在的問題，對擠出過程進(jìn)行了深入的研究，在大量實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐的基礎(chǔ)上，發(fā)展了各種新型螺桿。與常規(guī)螺桿相比，其優(yōu)點(diǎn)如下：提高了擠出量，改善了質(zhì)量，減少了產(chǎn)量波動，壓力波動提高了混合的均勻性和填加物的分散性。新型螺桿越來越得到廣泛的應(yīng)用。新型螺桿的形式很多，但尚無一個(gè)全面的科學(xué)的螺桿分類，下面僅就目前較為流行的分類方法，介紹幾種。第十三頁，共六十三頁，2022年，8月28日（一）分離型螺桿第十四頁，共六十三頁，2022年，8月28日第十五頁，共六十三頁，2022年，8月28日結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：在壓縮段主螺紋之間增設(shè)一條副螺紋。（雙螺紋）副螺紋作用：一方面，副螺紋把壓縮段分成固相槽和液相槽兩個(gè)區(qū)；另一方面，副棱又限制固體床的自由移動?；驹恚?/p>

在熔融區(qū)內(nèi)設(shè)法把固體物料和熔融物料分開，加速固態(tài)物料融化，并能穩(wěn)定已熔化的熔體流。

第十六頁，共六十三頁，2022年，8月28日熔體槽固體槽第十七頁，共六十三頁，2022年，8月28日分流型螺桿波狀螺桿第十八頁，共六十三頁，2022年，8月28日單螺桿擠壓機(jī)的操作①檢查各零件之間是否有卡死，測隙規(guī)（塞規(guī)）調(diào)出料處螺桿與機(jī)筒的間隙，所有蒸汽閥門打開，報(bào)警器正常工作②預(yù)調(diào)質(zhì)器與電機(jī)啟動方可喂料，啟動要在低產(chǎn)量，高水分下開始。監(jiān)視電動機(jī)的負(fù)荷，擠出物的情況③停機(jī)時(shí)，先關(guān)蒸汽閥，原料中加水降溫至小于100度，停止進(jìn)料，?？壮霈F(xiàn)濕冷物料為止。壓和完全消失，開動螺桿旋出剩余物料。第十九頁，共六十三頁，2022年，8月28日三、雙螺桿擠出機(jī)（一）概述（二）雙螺桿擠出過程參量

（三）雙螺桿擠出機(jī)主要參數(shù)（四）雙螺桿擠出機(jī)主要零部件

第二十頁，共六十三頁，2022年，8月28日

（一）概述1單螺桿擠出機(jī)的局限性加料性能差排氣效果差物料停留時(shí)間長2雙螺桿擠出機(jī)的優(yōu)點(diǎn)物料停留時(shí)間短混合效果佳排氣、自潔性能優(yōu)良比功率低螺桿特性硬第二十一頁，共六十三頁，2022年，8月28日3基本結(jié)構(gòu)擠壓系統(tǒng)雙螺桿機(jī)筒傳動系統(tǒng)加熱冷卻系統(tǒng)控制系統(tǒng)加料裝置機(jī)座第二十二頁，共六十三頁，2022年，8月28日是在一個(gè)“∞”字形機(jī)筒內(nèi)，由兩根互相嚙合的螺桿組成。螺桿可以是整體或組裝，同向旋轉(zhuǎn)或異向旋轉(zhuǎn)，平行或錐形的雙螺桿擠出機(jī)擠壓系統(tǒng)14三月2023第二十三頁，共六十三頁，2022年，8月28日雙螺桿擠出機(jī)和單螺桿

擠出機(jī)工作原理比較物料在單螺桿擠出機(jī)中的輸送是依靠物料與機(jī)筒的摩擦力而雙螺桿擠出機(jī)則為“正向輸送”，有強(qiáng)制將物料向前輸送的作用，另外，雙螺桿擠出機(jī)在兩根螺桿的嚙合處還對物料產(chǎn)生剪切作用14三月2023第二十四頁，共六十三頁，2022年，8月28日4類型按相對位置按旋轉(zhuǎn)方向同向旋轉(zhuǎn)向內(nèi)異向旋轉(zhuǎn)向外異向旋轉(zhuǎn)平行雙螺桿錐形雙螺桿按螺桿軸線是否平行嚙合型非嚙合型完全嚙合型部分嚙合型第二十五頁，共六十三頁，2022年，8月28日5工作原理雙螺桿擠出機(jī)的結(jié)構(gòu)盡管與單螺桿擠出機(jī)很相似，但是其工作原理與單螺桿擠出機(jī)很不相同。在雙螺桿擠出機(jī)中，原材料由加料裝置（一般為定量加料）通過加料口加入，物料經(jīng)受雙螺桿熔融、混煉、輸送等作用到達(dá)擠出機(jī)頭口模。在這一過程中，物料的運(yùn)動情況因螺桿的嚙合方式、旋轉(zhuǎn)方向的不同而不同?！顕Ш闲屯螂p螺桿擠出機(jī)第二十六頁，共六十三頁，2022年，8月28日物料自料斗經(jīng)定量裝料器加入機(jī)筒后，按照旋轉(zhuǎn)方向，可從一根螺桿的螺槽經(jīng)嚙合區(qū)的間隙流入另一根螺桿的螺槽，形成旋轉(zhuǎn)的倒“8”形向前運(yùn)動，于是，從加料口至機(jī)頭存在著通道。在嚙合處，螺紋和螺槽的速度相反，物料相對速度很大，承受很大的剪切，有利于混合，且能刮去螺槽內(nèi)的積料，故具有較好的混煉和自潔作用由于嚙合處兩根螺桿的速度方向相反，因此能在上下嚙合區(qū)形成平衡的壓力，螺桿的軸承及機(jī)筒承載均勻，故可在高轉(zhuǎn)速下工作?！顕Ш闲屯螂p螺桿擠出機(jī)第二十七頁，共六十三頁，2022年，8月28日由于兩根螺桿相互嚙合，對物料輸送有強(qiáng)制的推力，故螺槽內(nèi)的物料可以不充滿螺槽地向前輸送。螺桿嚙合處對物料的剪切過程使物料的表層不斷的更新，具有很好的脫揮排氣性能。近年來，為了強(qiáng)化同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)的混煉能力，在螺桿元件中采用了各種結(jié)構(gòu)的混合與剪切元件，使其混煉能力得到了更大的增強(qiáng)，因此嚙合型同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)被廣泛用于物料的混煉?！顕Ш闲屯螂p螺桿擠出機(jī)第二十八頁，共六十三頁，2022年，8月28日由于兩根螺桿的旋轉(zhuǎn)方向不同，一根螺桿中物料螺旋前進(jìn)的道路被另一根螺桿堵死，故不能形成“8”運(yùn)動?！顕Ш闲彤愊螂p螺桿擠出機(jī)在嚙合處，一根螺桿的螺紋插入另一根螺桿的螺槽中，使連續(xù)的螺槽被分割成相互隔離的C形小室。螺桿旋轉(zhuǎn)時(shí)，隨著嚙合部分的軸向移動，小室也沿著軸向前移，螺桿每轉(zhuǎn)一圈，小室就前移一個(gè)導(dǎo)程的距離，故自機(jī)筒加料口到機(jī)頭不存在物料的連續(xù)通道。第二十九頁，共六十三頁，2022年，8月28日少量物料被拉入兩螺桿之間的徑向間隙，受到螺棱和螺槽間的研磨和滾壓作用，此作用與壓延機(jī)上物料的滾壓作用相似，稱為“壓延效應(yīng)”☆嚙合型異向雙螺桿擠出機(jī)由于壓延效應(yīng)，使機(jī)筒壁和軸承受力不均勻而局部受壓磨損，故異向旋轉(zhuǎn)的雙螺桿只能在較低的轉(zhuǎn)速下工作。異向嚙合型雙螺桿混煉剪切作用較弱，故適用于熱敏料和需要受熱時(shí)間短的物料的成型。第三十頁，共六十三頁，2022年，8月28日☆嚙合型錐形異向雙螺桿擠出機(jī)計(jì)量段末的螺桿橫斷面積減小，因此在同等的機(jī)頭壓力下，它具有較小的軸向壓力，減輕了止推軸承的負(fù)載。兩個(gè)螺桿的軸線尾部分開，有利于安裝較大的承載軸承，故可承受較大扭矩，且壽命長。加料段直徑大，螺桿強(qiáng)度高，物料受熱面積大，有利于塑化。而在計(jì)量段螺桿直徑小，受熱較小，有利于實(shí)現(xiàn)低溫?cái)D出。由于錐形雙螺桿比平行雙螺桿有上述優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已逐步取代了平行異向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)。第三十一頁，共六十三頁，2022年，8月28日

描寫雙螺桿擠出這一過程的參量有溫度、壓力和能量。（二）雙螺桿擠出過程參變量

第三十二頁，共六十三頁，2022年，8月28日

溫度是擠出過程得以進(jìn)行的重要條件之一。如前所述，物料從加入料斗到最后成型為制品是經(jīng)歷了一個(gè)復(fù)雜的溫度過程的。

1、溫度第三十三頁，共六十三頁，2022年，8月28日☆熱量來源

溫度是雙螺桿擠出過程得以進(jìn)行的重要條件之一。物料由固態(tài)變?yōu)檎沉鲬B(tài)，需要熱量。擠出過程熱量的來源有兩個(gè)：a.機(jī)筒外部加熱器通過機(jī)筒傳給物料的熱量。b.物料與物料之間、物料與螺桿、物料與機(jī)筒之間的摩擦熱和物料受剪切而生成的熱量。第三十四頁，共六十三頁，2022年，8月28日

2、壓力☆壓力的分布：沿螺桿軸線方向就有一個(gè)壓力分布問題。用壓力梯度（即沿螺桿軸線方向單位長度上的壓力變化）表示?！钣绊憠毫Φ囊驍?shù)：不同螺桿元件其建立壓力的能力是不同的?？谀Ｐ问胶统叽缫灿绊憠毫Ψ植?。第三十五頁，共六十三頁，2022年，8月28日

3、能耗☆能量平衡為了使加入的物料熔融呈粘流態(tài)，必須供給熱能；為使物料壓實(shí)，充滿螺槽并通過阻力元件，物料必須在螺桿軸線某些位置建立起壓力，即必須供給壓力能；為了使各組分進(jìn)行分布混合和分散混合，必須提供剪切機(jī)械能。熱能、壓力能和剪切能是由加熱器的電能和驅(qū)動螺桿的機(jī)械能轉(zhuǎn)化而來。這些能量的一部分為熔融物料、成型制品所利用。其余部分作為熱損失而損失掉。雙螺桿擠出過程中機(jī)械能和加熱器提供的熱能不但與雙螺桿擠出機(jī)的類型有關(guān)，還與螺桿構(gòu)型和不同的螺桿區(qū)段有關(guān)。第三十六頁，共六十三頁，2022年，8月28日

熱能、壓力能和剪切能是由加熱器的電能和驅(qū)動螺桿的機(jī)械能轉(zhuǎn)化而來。這些能量的一部分為熔融物料、成型制品所利用。其余部分作為熱損失而損失掉。第三十七頁，共六十三頁，2022年，8月28日（四）雙螺桿擠出機(jī)主要零部件第三十八頁，共六十三頁，2022年，8月28日（1）整體式螺桿由整根材料加工制作，在一根螺桿上加工出各種基本結(jié)構(gòu)單元（輸送單元和混煉單元）。加工難度大。為了獲得適當(dāng)?shù)膲嚎s比變螺距變螺棱寬度依靠錐形變化第三十九頁，共六十三頁，2022年，8月28日（2）組合式螺桿是由多個(gè)單獨(dú)的螺桿元件沿軸向連接組成的組合體。元件具有互換性，可根據(jù)工藝需要進(jìn)行組合。加工難度小于整體式螺桿。主要組合單元：輸送元件、剪切元件、壓縮元件、混合元件以及捏合元件。第四十頁，共六十三頁，2022年，8月28日用于輸送物料，給物料一定的推力使物料能夠克服在流道中的阻力。結(jié)構(gòu)多為螺紋型。全嚙合式：間隙小，兩螺桿在輸送過程中形成了幾乎密閉的“C”型空間，使物料很難進(jìn)行相互間的混合，對物料進(jìn)行強(qiáng)制輸送，可以在很短的長度內(nèi)建立起較高的壓力。☆輸送元件第四十一頁，共六十三頁，2022年，8月28日普通嚙合式：捏合間隙大，中心距H大于兩螺桿半徑之和（R+r）以形成較大徑向間隙，可增大嚙合螺紋的軸向間隙。促進(jìn)“C”型空間內(nèi)物料的相互混合并輸送物料。由于存在漏流和倒流，對物料的強(qiáng)制輸送能力差?！钶斔驮谒氖?，共六十三頁，2022年，8月28日包括剪切元件、混合元件、捏合元件等物料在雙螺桿中的混煉過程是剪切與混合的結(jié)合。剪切元件：由剪切盤或剪切螺紋組成，主要用于對物料進(jìn)行剪切?！罨鞜捲谒氖?，共六十三頁，2022年，8月28日混合元件：齒形混合盤由帶齒的兩組盤組成，是混合元件的一種。還有銷釘段、反螺紋段等元件。主要起攪亂物料流的作用，使物料均化。銷釘型反螺紋型☆混煉元件第四十四頁，共六十三頁，2022年，8月28日捏合元件：主要就是捏合塊，是由截面相同但安裝時(shí)錯(cuò)開一定角度的一組塊所組成。隨著螺桿的轉(zhuǎn)動，物料被擠入捏合塊與機(jī)筒內(nèi)壁之間的空腔且隨著兩捏合塊的嚙合，空腔由大變小，再由小變大，物料受到反復(fù)的剪切、膨脹、擠壓，從而加速和改善了物料的塑化過程，提高了塑化質(zhì)量。☆混煉元件第四十五頁，共六十三頁，2022年，8月28日2機(jī)筒分段積木式：同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)的機(jī)筒大多采用分段積木式結(jié)構(gòu)，每段長度為（3~4）D，其中有加料口段（根據(jù)加料方式可設(shè)多段）和排氣口段，有的有測量熔體溫度或壓力的孔段。對于介質(zhì)冷卻的機(jī)筒，各段還設(shè)有介質(zhì)通道，以及固定加熱器用的螺孔。與組合式螺桿配合可根據(jù)物料和工藝要求靈活組合。第四十六頁，共六十三頁，2022年，8月28日流程工藝和配置1聚合物2填充物3添加劑4預(yù)混器5雙螺桿側(cè)加料6液體計(jì)量加料7雙螺桿擠出機(jī)8真空泵10切粒系統(tǒng)

PVC雙螺桿組合擠出工藝流程第四十七頁，共六十三頁，2022年，8月28日整體式：錐形雙螺桿的機(jī)筒多采用整體式，其結(jié)構(gòu)與單螺桿擠出機(jī)類似，內(nèi)孔為“∞”形，機(jī)筒與機(jī)頭連接處有由“∞”形過渡到圓形的連接段。2機(jī)筒第四十八頁，共六十三頁，2022年，8月28日止推軸承組靜壓軸承動環(huán)、定環(huán)、圓盤圓盤上開有徑向斜槽充入高壓油3傳動裝置第四十九頁，共六十三頁，2022年，8月28日4計(jì)量加料裝置第五十頁，共六十三頁，2022年，8月28日5排氣裝置雙螺桿擠出機(jī)都設(shè)有排氣裝置，以排出擠出過程中物料的水分、濕氣、夾帶的空氣以及殘留單體和低分子揮發(fā)物。專用于脫水和排出揮發(fā)物時(shí)，機(jī)筒要開設(shè)幾個(gè)排氣口。第五十一頁，共六十三頁，2022年，8月28日6加熱冷卻系統(tǒng)

由擠出過程知，溫度是擠出過程得以進(jìn)行的必要條件之一，擠出機(jī)的加熱冷卻系統(tǒng)就是為保證這一必要條件而設(shè)置的。第五十二頁，共六十三頁，2022年，8月28日☆塑料在擠出過程中得到的熱量來源:料筒外部供熱——依靠安裝在料筒外部的加熱器供給熱量。內(nèi)部供熱——是由物料與料筒內(nèi)壁、物料與螺桿以及物料之間相對運(yùn)動所產(chǎn)生的摩擦剪切熱供給。由電動機(jī)傳輸給螺桿的機(jī)械能轉(zhuǎn)化而來。這兩部分熱量所占比例與螺桿、料筒的結(jié)構(gòu)形式、工藝條件、物料的性質(zhì)等有關(guān)，也與擠出過程的階段（如啟動階段，穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)階段）有關(guān)。6加熱冷卻系統(tǒng)

第五十三頁，共六十三頁，2022年，8月28日

☆擠出機(jī)的加熱方法載體加熱：原理是先將液體（水、油、聯(lián)苯等）加熱，再由它們加熱料筒或螺桿。電加熱：目前擠出機(jī)上應(yīng)用得最多的是電加熱，它又分為電阻加熱和電感加熱。6加熱冷卻系統(tǒng)

第五十四頁，共六十三頁，2022年，8月28日

☆擠出機(jī)的冷卻擠出機(jī)設(shè)置冷卻系統(tǒng)（和加熱系統(tǒng)一起）是為了保證塑料在工藝要求的溫度條件下完成擠出成型過程。擠出過程中經(jīng)常會產(chǎn)生螺桿回轉(zhuǎn)生成的摩擦剪切熱比物料所需要的熱量多的現(xiàn)象，這會導(dǎo)致料筒內(nèi)物料溫度過高，如不及時(shí)排出過多的熱量，會引起物料（特別是熱敏性塑料）分解，有時(shí)也會使成型難以進(jìn)行。為此。必須對料筒和螺桿進(jìn)行冷卻。6加熱冷卻系統(tǒng)

第五十五頁，共六十三頁，2022年，8月28日

☆料筒的冷卻：現(xiàn)代擠出機(jī)的料筒都設(shè)有冷卻系統(tǒng)。料筒的冷卻方法有風(fēng)冷和水冷。風(fēng)冷：風(fēng)冷比較柔和、均勻、干凈，在國內(nèi)外生產(chǎn)的擠出機(jī)上應(yīng)用較多。但風(fēng)機(jī)占的空間體積大，如果風(fēng)機(jī)質(zhì)量不好易有聲響。一般認(rèn)為用于中小型擠出機(jī)較為合適。6加熱冷卻系統(tǒng)

第五十六頁，共六十三頁，2022年，8月28日水冷：與風(fēng)冷相比，水冷的冷卻速度快，體積小，成本低，但易造成急冷，從而擾亂塑料的穩(wěn)定流動。如果密封不好，會有跑、冒、滴、漏現(xiàn)象。用水管繞在料筒上的冷卻系統(tǒng)，容易生成水垢面堵塞管道，也易腐蝕。故完善的水冷系統(tǒng)所用的水不是自來水，而是經(jīng)過化學(xué)處理的水。軟化水并經(jīng)過除氧處理。一般認(rèn)為水冷用于大型擠出機(jī)為好。

6加熱冷卻系