双螺杆挤出机的工作原理

　　【塑胶五金网】从运动原理来看，双螺杆挤出机中有同向啮合和异向啮合及非啮合型。

　　同向啮合型双螺杆挤出机有低速和高速两种，其区别在于两种挤出机的设计、操作 特性和应用领域，前者主要用于型材挤出，而后者用于特种聚合物加工。

　　紧密啮合式挤出机是低速挤出机，具有紧密啮合式螺杆几何形状，其中一根螺杆的 螺棱外形与另一根螺杆的螺槽外形紧密配合，即共轭螺杆外形。紧密啮合型同向旋转 (CICO) 式双螺杆挤出机的螺杆典型几何形状如图3 -9所示。

　　图3-9 紧密啮合型同向旋转式双螺杆 挤出机的螺杆几何形状

　　图3-10 紧密啮合型同向旋转式双螺杆 挤出机啮合区的横截面

　　图3-9的共轭螺杆外形似乎显示了两根螺杆之间形成良好的密封，但图3-10所 示的啮合区的横截面显示了两螺杆的螺槽之间有较大的空隙 (面积Ⅱ)。因此，紧密啮 合型同向旋转式双螺杆挤出机的输送特性不如紧密啮合异向旋转式挤出机(CICT) 那 样呈正向输送。

　　紧密啮合型同向旋转式双螺杆挤出机从理论上说， 可以设计成螺槽全啮合横向密闭的，但纵向不能密闭， 必须开放，否则螺杆会啮合不上。必须将螺槽宽度设 计得大于螺棱宽度，因此同向双螺杆挤出机具有滑动 型的啮合，如图3-11所示。

　　图3-11 紧密啮合型同向旋转式 双螺杆挤出机的滑动型啮合

　　当物料由加料口加到一根螺杆上后，在摩擦拖曳 下沿着这根螺杆的螺槽向前输送至下方楔形区，并受 到一定压缩。如果螺腹间隙较大(图3-12)，另一根螺杆的螺棱就不会把物料前进的 道路堵死。由于两根螺杆在楔形区有一大小相等、方向相反的速度梯度，故物料不会进 入啮合区绕同一根螺杆继续前进，而是被另一根螺杆托起并在机筒表面的摩擦拖曳下沿 着另一根螺杆的螺槽向前输送，当物料前进到上方楔形区时，又重复此过程。从宏观来 看，物料是呈∞形运动，如图3-13所示，同时在轴线方向上移动。

　　图3-12 螺腹间隙大的啮合区

　　图3-13 物料的∞形运动

　　接近无源螺腹的物料，由于受邻近螺杆螺棱的阻碍而不能进入另一根螺杆的螺槽， 因此这些物料将产生如图3-14所示的回流。这些受阻物料的一部分将有助于挤出机螺 杆的正向输送。如果受阻面积 (图3-10中的面积Ⅰ) 大于空隙面积 (图3-10中的 面积Ⅱ)，则输送特性将完全呈正向。如果空隙面积大于受阻面积，则正向输送特性大 为减小，并会造成物料停留时间加宽和挤出量对压力的依赖性加大。由于紧密啮合型同 向旋转式双螺杆挤出机的螺杆几何形状是空隙面积小于受阻面积，所以其具有比较正向 的输送特性。

　　滑动型啮合将在物料进入啮合区处产生高压区，如图3-15所示。压力增高主要是 因为物料进入啮合区流动方向改变所引起的。显然空隙面积小于受阻面积时压力增高 为严重。这些高压区将对螺杆产生试图推开螺杆的横向力，且这个横向力随螺杆转速上 升而增大。因此紧密啮合型同向旋转式双螺杆挤出机必须在低速下运转，以免在啮合区 出现高压力峰。

　　图3-14 无源螺腹中的回流

　　图3-15 啮合区进口处的高压区

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