双螺杆挤出机工作原理

Polymer Processing EngineeringPolymer Processing Engineering Beijing University of Chemical TechnologyBeijing University of Chemical Technology 第三章第三章第三章第三章 挤出成型（挤出成型（挤出成型（挤出成型（ExtrusionExtrusion） 聚合物加工工程聚合物加工工程聚合物加工工程聚合物加工工程 第一节第一节第一节第一节概述（录像）概述（录像）概述（录像）概述（录像） 第二节第二节第二节第二节单螺杆挤出机的基本结构单螺杆挤出机的基本结构单螺杆挤出机的基本结构单螺杆挤出机的基本结构 第三节第三节第三节第三节单螺杆挤出理论单螺杆挤出理论单螺杆挤出理论单螺杆挤出理论 第四节第四节第四节第四节排气挤出机的工作原理排气挤出机的工作原理排气挤出机的工作原理排气挤出机的工作原理 第五节第五节第五节第五节双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理 第六节第六节第六节第六节挤出成型工艺挤出成型工艺挤出成型工艺挤出成型工艺 第五节第五节第五节第五节双螺杆挤出机的结构及工作原理双螺杆挤出机的结构及工作原理双螺杆挤出机的结构及工作原理双螺杆挤出机的结构及工作原理 一、双螺杆挤出机的结构与分类一、双螺杆挤出机的结构与分类一、双螺杆挤出机的结构与分类一、双螺杆挤出机的结构与分类 二、双螺杆的工作原理二、双螺杆的工作原理二、双螺杆的工作原理二、双螺杆的工作原理 三、双螺杆挤出机中的功能元件三、双螺杆挤出机中的功能元件三、双螺杆挤出机中的功能元件三、双螺杆挤出机中的功能元件 四、双螺杆对物料的混炼与塑化四、双螺杆对物料的混炼与塑化四、双螺杆对物料的混炼与塑化四、双螺杆对物料的混炼与塑化 五、螺杆的结构参数五、螺杆的结构参数五、螺杆的结构参数五、螺杆的结构参数 第三章第三章第三章第三章 挤出成型（挤出成型（挤出成型（挤出成型（ExtrusionExtrusion） 第五节第五节第五节第五节 双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理 双螺杆挤出机诞生的背景：双螺杆挤出机诞生的背景：双螺杆挤出机诞生的背景：双螺杆挤出机诞生的背景： ? 双螺杆挤出机是在单螺杆挤出机基础上发展起来的双螺杆挤出机是在单螺杆挤出机基础上发展起来的双螺杆挤出机是在单螺杆挤出机基础上发展起来的双螺杆挤出机是在单螺杆挤出机基础上发展起来的 ? 用单螺杆挤出机加工用单螺杆挤出机加工用单螺杆挤出机加工用单螺杆挤出机加工 材材材材料料料料：掺混料（纤维与树脂）掺混料（纤维与树脂）掺混料（纤维与树脂）掺混料（纤维与树脂） 填充、增强材料（填充、增强材料（填充、增强材料（填充、增强材料（CaCOCaCOCaCOCaCO 3 3 3 3 、红泥、矿渣等）红泥、矿渣等）红泥、矿渣等）红泥、矿渣等） 出现问题出现问题出现问题出现问题：吃料难、熔融难、塑化差吃料难、熔融难、塑化差吃料难、熔融难、塑化差吃料难、熔融难、塑化差 ? 70707070年代以来，双螺杆挤出机发展十分迅速年代以来，双螺杆挤出机发展十分迅速年代以来，双螺杆挤出机发展十分迅速年代以来，双螺杆挤出机发展十分迅速 欧欧欧欧洲洲洲洲：100%100%100%100%管、板、异型材制品用双螺杆挤出机加工管、板、异型材制品用双螺杆挤出机加工管、板、异型材制品用双螺杆挤出机加工管、板、异型材制品用双螺杆挤出机加工 双螺杆挤出机的应用领域：双螺杆挤出机的应用领域：双螺杆挤出机的应用领域：双螺杆挤出机的应用领域： ? 聚合物反应挤出：聚合物反应挤出：聚合物反应挤出：聚合物反应挤出：PUPU、PAPA、POMPOM、PMMAPMMA反应成型反应成型反应成型反应成型 为型材、单丝等；为型材、单丝等；为型材、单丝等；为型材、单丝等；TPVTPV的制备等的制备等的制备等的制备等 ? 共混、填充改性：共混、填充改性：共混、填充改性：共混、填充改性：PA/PA/玻纤玻纤玻纤玻纤 、橡塑共混（、橡塑共混（、橡塑共混（、橡塑共混（PP/EPDMPP/EPDM、 PP/POEPP/POE等等等等）、塑塑共混（合金）、塑塑共混（合金）、塑塑共混（合金）、塑塑共混（合金） ? 废塑料再生利用：废塑料再生利用：废塑料再生利用：废塑料再生利用：将形状、比重、品种不同的聚合物将形状、比重、品种不同的聚合物将形状、比重、品种不同的聚合物将形状、比重、品种不同的聚合物 回收、回收、回收、回收、 利用利用利用利用 ? 成型加工成型加工成型加工成型加工HPVCHPVC管材、异型材等管材、异型材等管材、异型材等管材、异型材等 第五节第五节第五节第五节 双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理 1 1 1 1、结构（与单螺杆挤出机相比）、结构（与单螺杆挤出机相比）、结构（与单螺杆挤出机相比）、结构（与单螺杆挤出机相比） 相同点相同点相同点相同点： ?包括挤压系统、传动系统、加热冷却系统包括挤压系统、传动系统、加热冷却系统包括挤压系统、传动系统、加热冷却系统包括挤压系统、传动系统、加热冷却系统 ?功能基本上与单螺杆挤出机相同功能基本上与单螺杆挤出机相同功能基本上与单螺杆挤出机相同功能基本上与单螺杆挤出机相同 一、双螺杆挤出机的结构与分类一、双螺杆挤出机的结构与分类一、双螺杆挤出机的结构与分类一、双螺杆挤出机的结构与分类 第五节第五节第五节第五节 双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理 双螺杆挤压系统作用：双螺杆挤压系统作用：双螺杆挤压系统作用：双螺杆挤压系统作用： 输送（固体、熔体）：连续、稳定、输送率高输送（固体、熔体）：连续、稳定、输送率高输送（固体、熔体）：连续、稳定、输送率高输送（固体、熔体）：连续、稳定、输送率高 熔融塑化（固体熔体）：完全、均匀熔融塑化（固体熔体）：完全、均匀熔融塑化（固体熔体）：完全、均匀熔融塑化（固体熔体）：完全、均匀 增压、排气、均化增压、排气、均化增压、排气、均化增压、排气、均化 第五节第五节第五节第五节 双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理 不同点：不同点：不同点：不同点： ? 两根螺杆，水平放置两根螺杆，水平放置两根螺杆，水平放置两根螺杆，水平放置 ? 机筒内孔为双孔机筒内孔为双孔机筒内孔为双孔机筒内孔为双孔 ? 有排气系统（螺杆有排气段，机筒有排气口）有排气系统（螺杆有排气段，机筒有排气口）有排气系统（螺杆有排气段，机筒有排气口）有排气系统（螺杆有排气段，机筒有排气口） ? 加料装置，定量加料加料装置，定量加料加料装置，定量加料加料装置，定量加料 第五节第五节第五节第五节 双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理 2 2、分类、分类、分类、分类 （1 1）按照螺杆结构特点分类）按照螺杆结构特点分类）按照螺杆结构特点分类）按照螺杆结构特点分类 平行双螺杆挤出机平行双螺杆挤出机平行双螺杆挤出机平行双螺杆挤出机 锥形双螺杆挤出机锥形双螺杆挤出机锥形双螺杆挤出机锥形双螺杆挤出机 一、双螺杆挤出机的结构与分类一、双螺杆挤出机的结构与分类一、双螺杆挤出机的结构与分类一、双螺杆挤出机的结构与分类 第五节第五节第五节第五节 双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理 平平平平 行行行行 双双双双 螺螺螺螺 杆杆杆杆 挤挤挤挤 出出出出 机机机机 第五节第五节第五节第五节 双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理 锥锥锥锥 形形形形 双双双双 螺螺螺螺 杆杆杆杆 挤挤挤挤 出出出出 机机机机 第五节第五节第五节第五节 双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理 2 2、分类、分类、分类、分类 （2 2）按照螺杆相对位置（啮合方式）分类）按照螺杆相对位置（啮合方式）分类）按照螺杆相对位置（啮合方式）分类）按照螺杆相对位置（啮合方式）分类 全啮合（全啮合（全啮合（全啮合（A= r +RA= r +R）A A- -两根螺杆中心距离两根螺杆中心距离两根螺杆中心距离两根螺杆中心距离 非啮合（非啮合（非啮合（非啮合（A A2 2 R R ） （体现不出双螺杆的优点）体现不出双螺杆的优点）体现不出双螺杆的优点）体现不出双螺杆的优点） 部分啮合（部分啮合（部分啮合（部分啮合（ r +Rr +R A A 2 2 R R ） 一、双螺杆挤出机的结构与分类一、双螺杆挤出机的结构与分类一、双螺杆挤出机的结构与分类一、双螺杆挤出机的结构与分类 第五节第五节第五节第五节 双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理 全啮合全啮合全啮合全啮合 非啮合非啮合非啮合非啮合 部分啮合部分啮合部分啮合部分啮合 第五节第五节第五节第五节 双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理 一、双螺杆挤出机的结构与分类一、双螺杆挤出机的结构与分类一、双螺杆挤出机的结构与分类一、双螺杆挤出机的结构与分类 2 2、分类、分类、分类、分类 （3 3）按照螺纹的旋向与转向分类）按照螺纹的旋向与转向分类）按照螺纹的旋向与转向分类）按照螺纹的旋向与转向分类 异向双螺杆：异向螺纹、异向转动异向双螺杆：异向螺纹、异向转动异向双螺杆：异向螺纹、异向转动异向双螺杆：异向螺纹、异向转动 （异向向内、异向向外）（异向向内、异向向外）（异向向内、异向向外）（异向向内、异向向外） 同向双螺杆：同向双螺杆：同向双螺杆：同向双螺杆： 同向螺纹、同向转动同向螺纹、同向转动同向螺纹、同向转动同向螺纹、同向转动 第五节第五节第五节第五节 双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理 同向同向同向同向异向异向异向异向 双螺杆挤出机的转动方向：双螺杆挤出机的转动方向：双螺杆挤出机的转动方向： 双螺杆挤出机的转动方向： 平行双螺杆（异向、同向）平行双螺杆（异向、同向）平行双螺杆（异向、同向） 平行双螺杆（异向、同向） 锥形双螺杆（异向）锥形双螺杆（异向）锥形双螺杆（异向）锥形双螺杆（异向） 第五节第五节第五节第五节 双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理 锥形锥形锥形锥形 平行平行平行平行 第五节第五节第五节第五节 双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理 3 3、双螺杆间的开放和封闭、双螺杆间的开放和封闭、双螺杆间的开放和封闭、双螺杆间的开放和封闭 物料的流动空间不同物料的流动空间不同物料的流动空间不同物料的流动空间不同 第五节第五节第五节第五节 双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理 捏合盘捏合盘捏合盘捏合盘 双双双双 螺螺螺螺 杆杆杆杆 挤挤挤挤 出出出出 机机机机 的的的的 类类类类 型型型型 二、双螺杆挤出机的工作原理二、双螺杆挤出机的工作原理二、双螺杆挤出机的工作原理二、双螺杆挤出机的工作原理 1 1、输送机理、输送机理、输送机理、输送机理 单螺杆输送机理：由摩擦和粘性拖曳输送单螺杆输送机理：由摩擦和粘性拖曳输送单螺杆输送机理：由摩擦和粘性拖曳输送单螺杆输送机理：由摩擦和粘性拖曳输送 固体（加料段）：摩擦输送（固体（加料段）：摩擦输送（固体（加料段）：摩擦输送（固体（加料段）：摩擦输送（f f s s 、f f b b ） 熔体（计量段）：摩擦和粘性拖曳输送熔体（计量段）：摩擦和粘性拖曳输送熔体（计量段）：摩擦和粘性拖曳输送熔体（计量段）：摩擦和粘性拖曳输送 双螺杆输送机理：强制输送双螺杆输送机理：强制输送双螺杆输送机理：强制输送双螺杆输送机理：强制输送 ( (正位移输送）正位移输送）正位移输送）正位移输送） 不同类型双螺杆：正位移输送能力不同不同类型双螺杆：正位移输送能力不同不同类型双螺杆：正位移输送能力不同不同类型双螺杆：正位移输送能力不同 输送机理有差异输送机理有差异输送机理有差异输送机理有差异 第五节第五节第五节第五节 双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理 二、双螺杆挤出机的工作原理二、双螺杆挤出机的工作原理二、双螺杆挤出机的工作原理二、双螺杆挤出机的工作原理 非啮合型双螺杆的工作原理非啮合型双螺杆的工作原理非啮合型双螺杆的工作原理非啮合型双螺杆的工作原理 不能形成封闭或半封闭的型腔，无正位移输送条件，不能形成封闭或半封闭的型腔，无正位移输送条件，不能形成封闭或半封闭的型腔，无正位移输送条件，不能形成封闭或半封闭的型腔，无正位移输送条件， 其输送机理与单螺杆相似。其输送机理与单螺杆相似。其输送机理与单螺杆相似。其输送机理与单螺杆相似。 啮合型双螺杆的工作原理啮合型双螺杆的工作原理啮合型双螺杆的工作原理啮合型双螺杆的工作原理 能形成封闭或半封闭的型腔，有正位移输送条件，能形成封闭或半封闭的型腔，有正位移输送条件，能形成封闭或半封闭的型腔，有正位移输送条件，能形成封闭或半封闭的型腔，有正位移输送条件， 其正位移输送程度与封闭程度有关。其正位移输送程度与封闭程度有关。其正位移输送程度与封闭程度有关。其正位移输送程度与封闭程度有关。 只讨论全啮合式双螺杆挤出机输送机理。只讨论全啮合式双螺杆挤出机输送机理。只讨论全啮合式双螺杆挤出机输送机理。只讨论全啮合式双螺杆挤出机输送机理。 第五节第五节第五节第五节 双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理 1 1、输送机理（全啮合型）、输送机理（全啮合型）、输送机理（全啮合型）、输送机理（全啮合型） （1 1 1 1）异向双螺杆对物料的输送机理）异向双螺杆对物料的输送机理）异向双螺杆对物料的输送机理）异向双螺杆对物料的输送机理 共轭纵横向全封闭的矩形螺槽，异向旋转共轭纵横向全封闭的矩形螺槽，异向旋转共轭纵横向全封闭的矩形螺槽，异向旋转共轭纵横向全封闭的矩形螺槽，异向旋转 特点（形成特点（形成特点（形成特点（形成C C C C形室沿螺杆轴向移动）形室沿螺杆轴向移动）形室沿螺杆轴向移动）形室沿螺杆轴向移动） 第五节第五节第五节第五节 双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理 分开看：分开看：分开看：分开看：两根旋向不同的双螺杆两根旋向不同的双螺杆两根旋向不同的双螺杆两根旋向不同的双螺杆 合着看：合着看：合着看：合着看：啮合区啮合区啮合区啮合区 一根螺杆螺棱插入另一根螺槽中，把两个一根螺杆螺棱插入另一根螺槽中，把两个一根螺杆螺棱插入另一根螺槽中，把两个一根螺杆螺棱插入另一根螺槽中，把两个 连续的螺旋通道分割成一段段的封闭连续的螺旋通道分割成一段段的封闭连续的螺旋通道分割成一段段的封闭连续的螺旋通道分割成一段段的封闭“ “C C” ” 形室，室数与螺纹圈数相同。形室，室数与螺纹圈数相同。形室，室数与螺纹圈数相同。形室，室数与螺纹圈数相同。 动动动动作：作：作：作：螺杆转动，螺杆转动，螺杆转动，螺杆转动， “ “C C” ”形室前移（轴向移动）形室前移（轴向移动）形室前移（轴向移动）形室前移（轴向移动） 螺杆转动一圈，螺杆转动一圈，螺杆转动一圈，螺杆转动一圈， “ “C C” ”形室前移一个导程的形室前移一个导程的形室前移一个导程的形室前移一个导程的 距离。距离。距离。距离。 （1 1）异向双螺杆对物料的输送机理）异向双螺杆对物料的输送机理）异向双螺杆对物料的输送机理）异向双螺杆对物料的输送机理 第五节第五节第五节第五节 双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理 （1 1）异向双螺杆对物料的输送机理）异向双螺杆对物料的输送机理）异向双螺杆对物料的输送机理）异向双螺杆对物料的输送机理 C C C C形室沿螺杆轴向移动的速度为：形室沿螺杆轴向移动的速度为：形室沿螺杆轴向移动的速度为：形室沿螺杆轴向移动的速度为： V VL L t t n n，其中，其中，其中，其中 t t为螺杆导程，为螺杆导程，为螺杆导程，为螺杆导程，n n为螺杆转速为螺杆转速为螺杆转速为螺杆转速 异向全啮合双螺杆挤出机的理论挤出量：异向全啮合双螺杆挤出机的理论挤出量：异向全啮合双螺杆挤出机的理论挤出量：异向全啮合双螺杆挤出机的理论挤出量： QQ2n 2n V V，其中其中其中其中V V为单个为单个为单个为单个C C型小室的体积型小室的体积型小室的体积型小室的体积 实际上，由于存在螺杆与机筒内壁的间隙，漏流使实际上，由于存在螺杆与机筒内壁的间隙，漏流使实际上，由于存在螺杆与机筒内壁的间隙，漏流使实际上，由于存在螺杆与机筒内壁的间隙，漏流使 产量不能达到理论产量。产量不能达到理论产量。产量不能达到理论产量。产量不能达到理论产量。 第五节第五节第五节第五节 双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理 （1 1）异向双螺杆对物料的输送机理）异向双螺杆对物料的输送机理）异向双螺杆对物料的输送机理）异向双螺杆对物料的输送机理 异向全啮合双螺杆啮合处的相对速度异向全啮合双螺杆啮合处的相对速度异向全啮合双螺杆啮合处的相对速度异向全啮合双螺杆啮合处的相对速度 具有良好的自洁性具有良好的自洁性具有良好的自洁性具有良好的自洁性 第五节第五节第五节第五节 双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理 V V rArA 2 2 n (n (R R b b - -R R s s) ) V V rArA为 为为为 A A 点处两螺杆侧间隙间的相对速度点处两螺杆侧间隙间的相对速度点处两螺杆侧间隙间的相对速度点处两螺杆侧间隙间的相对速度 R Rb b 为螺杆外半径为螺杆外半径为螺杆外半径为螺杆外半径 R R s s 为为为为 螺杆内半径螺杆内半径螺杆内半径螺杆内半径 异向向内：异向向内：异向向内：异向向内： 在加料口物料被拉入螺槽，螺槽空间暴露少，易在加料口物料被拉入螺槽，螺槽空间暴露少，易在加料口物料被拉入螺槽，螺槽空间暴露少，易在加料口物料被拉入螺槽，螺槽空间暴露少，易 充满螺槽，且物料受到强烈的挤压，从而对螺杆充满螺槽，且物料受到强烈的挤压，从而对螺杆充满螺槽，且物料受到强烈的挤压，从而对螺杆充满螺槽，且物料受到强烈的挤压，从而对螺杆 产生反压力，即螺杆分离力。产生反压力，即螺杆分离力。产生反压力，即螺杆分离力。产生反压力，即螺杆分离力。 （1 1）异向双螺杆对物料的输送）异向双螺杆对物料的输送）异向双螺杆对物料的输送）异向双螺杆对物料的输送 机理机理机理机理 异向向外：异向向外：异向向外：异向向外： 在加料口不断腾出空间，使物料不断进入螺槽，在加料口不断腾出空间，使物料不断进入螺槽，在加料口不断腾出空间，使物料不断进入螺槽，在加料口不断腾出空间，使物料不断进入螺槽， 即进入即进入即进入即进入“C C C C”形室，然后随着形室，然后随着形室，然后随着形室，然后随着“C C C C”形室向前输送。形室向前输送。形室向前输送。形室向前输送。 旋向的影响旋向的影响旋向的影响旋向的影响 第五节第五节第五节第五节 双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理 （1 1）异向双螺杆对物料的输送）异向双螺杆对物料的输送）异向双螺杆对物料的输送）异向双螺杆对物料的输送 机理机理机理机理 两螺杆间存在间隙，两螺杆产生分离力更大。两螺杆间存在间隙，两螺杆产生分离力更大。两螺杆间存在间隙，两螺杆产生分离力更大。两螺杆间存在间隙，两螺杆产生分离力更大。 第五节第五节第五节第五节 双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理 两螺杆主要设计成螺纹式：两螺杆主要设计成螺纹式：两螺杆主要设计成螺纹式：两螺杆主要设计成螺纹式： 有正向螺纹、反向螺纹和特种螺纹之安排有正向螺纹、反向螺纹和特种螺纹之安排有正向螺纹、反向螺纹和特种螺纹之安排有正向螺纹、反向螺纹和特种螺纹之安排 两螺杆之间的间隙：两螺杆之间的间隙：两螺杆之间的间隙：两螺杆之间的间隙： ? 间隙越小，剪切速率越大，分散混合效果好间隙越小，剪切速率越大，分散混合效果好间隙越小，剪切速率越大，分散混合效果好间隙越小，剪切速率越大，分散混合效果好, ,但但但但 两螺杆的分离力大。两螺杆的分离力大。两螺杆的分离力大。两螺杆的分离力大。 ? 间隙越大，剪切速率越小，但通过量越大，分间隙越大，剪切速率越小，但通过量越大，分间隙越大，剪切速率越小，但通过量越大，分间隙越大，剪切速率越小，但通过量越大，分 布混合效果好。布混合效果好。布混合效果好。布混合效果好。 异向双螺杆挤出机的设计及操作特点异向双螺杆挤出机的设计及操作特点异向双螺杆挤出机的设计及操作特点异向双螺杆挤出机的设计及操作特点 （1 1）异向双螺杆对物料的输送机理）异向双螺杆对物料的输送机理）异向双螺杆对物料的输送机理）异向双螺杆对物料的输送机理 第五节第五节第五节第五节 双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理 定量加料：定量加料：定量加料：定量加料： 控制物料的塑化情况，熔融与单螺杆相似控制物料的塑化情况，熔融与单螺杆相似控制物料的塑化情况，熔融与单螺杆相似控制物料的塑化情况，熔融与单螺杆相似 加设排气口：加设排气口：加设排气口：加设排气口： 相邻的腔室间没有压差，气体向料斗方向排气比较、困相邻的腔室间没有压差，气体向料斗方向排气比较、困相邻的腔室间没有压差，气体向料斗方向排气比较、困相邻的腔室间没有压差，气体向料斗方向排气比较、困 难，必须设置排气口。难，必须设置排气口。难，必须设置排气口。难，必须设置排气口。 异向双螺杆挤出机的设计及操作特点异向双螺杆挤出机的设计及操作特点异向双螺杆挤出机的设计及操作特点异向双螺杆挤出机的设计及操作特点 第五节第五节第五节第五节 双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理 加强压缩：加强压缩：加强压缩：加强压缩： 因为固体输送段螺槽未充满，所以要加强压缩，有利于传因为固体输送段螺槽未充满，所以要加强压缩，有利于传因为固体输送段螺槽未充满，所以要加强压缩，有利于传因为固体输送段螺槽未充满，所以要加强压缩，有利于传 热，加速熔融，更好排气。热，加速熔融，更好排气。热，加速熔融，更好排气。热，加速熔融，更好排气。 压缩方式：压缩方式：压缩方式：压缩方式： 改变螺纹导程、螺棱宽度、螺杆外径、螺杆根径、设置反改变螺纹导程、螺棱宽度、螺杆外径、螺杆根径、设置反改变螺纹导程、螺棱宽度、螺杆外径、螺杆根径、设置反改变螺纹导程、螺棱宽度、螺杆外径、螺杆根径、设置反 向螺纹等。向螺纹等。向螺纹等。向螺纹等。 异向双螺杆挤出机的设计及操作特点异向双螺杆挤出机的设计及操作特点异向双螺杆挤出机的设计及操作特点异向双螺杆挤出机的设计及操作特点 第五节第五节第五节第五节 双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理 结构结构结构结构（与异向转动双螺杆相比）与异向转动双螺杆相比）与异向转动双螺杆相比）与异向转动双螺杆相比）： 相同点相同点相同点相同点：在啮合区，螺棱插入螺槽形成在啮合区，螺棱插入螺槽形成在啮合区，螺棱插入螺槽形成在啮合区，螺棱插入螺槽形成“C C C C”形室形室形室形室 不同点不同点不同点不同点：“C C C C”形室不封闭，两个螺杆间有一个连形室不封闭，两个螺杆间有一个连形室不封闭，两个螺杆间有一个连形室不封闭，两个螺杆间有一个连 续通道续通道续通道续通道 （ “C C C C”形室相连）。形室相连）。形室相连）。形室相连）。 通道形成通道形成通道形成通道形成： 在啮合区（开口处），物料沿一根螺在啮合区（开口处），物料沿一根螺在啮合区（开口处），物料沿一根螺在啮合区（开口处），物料沿一根螺 杆螺槽的杆螺槽的杆螺槽的杆螺槽的“C C C C”形室进入另一根螺杆螺槽的形室进入另一根螺杆螺槽的形室进入另一根螺杆螺槽的形室进入另一根螺杆螺槽的“C C C C” 形室前进，再到啮合区时，又跨回前一根螺杆螺槽形室前进，再到啮合区时，又跨回前一根螺杆螺槽形室前进，再到啮合区时，又跨回前一根螺杆螺槽形室前进，再到啮合区时，又跨回前一根螺杆螺槽 的的的的“C C C C”形室。形室。形室。形室。 （2 2）同向双螺杆对物料的输送机理）同向双螺杆对物料的输送机理）同向双螺杆对物料的输送机理）同向双螺杆对物料的输送机理 第五节第五节第五节第五节 双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理 （2 2）同向双螺杆对物料的输送机理）同向双螺杆对物料的输送机理）同向双螺杆对物料的输送机理）同向双螺杆对物料的输送机理 VA VB A B 同向双螺杆中物料形成同向双螺杆中物料形成同向双螺杆中物料形成同向双螺杆中物料形成通道。通道。通道。通道。 第五节第五节第五节第五节 双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理 注意：注意：注意：注意： 啮合型同向双螺杆的纵向必须开放，否则，螺杆会发生干啮合型同向双螺杆的纵向必须开放，否则，螺杆会发生干啮合型同向双螺杆的纵向必须开放，否则，螺杆会发生干啮合型同向双螺杆的纵向必须开放，否则，螺杆会发生干 涉而不能啮合。即螺槽宽度大于螺棱宽度，纵向有通道。涉而不能啮合。即螺槽宽度大于螺棱宽度，纵向有通道。涉而不能啮合。即螺槽宽度大于螺棱宽度，纵向有通道。涉而不能啮合。即螺槽宽度大于螺棱宽度，纵向有通道。 （2 2）同向双螺杆对物料的输送机理）同向双螺杆对物料的输送机理）同向双螺杆对物料的输送机理）同向双螺杆对物料的输送机理 第五节第五节第五节第五节 双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理 （2 2）同向双螺杆对物料的输送机理）同向双螺杆对物料的输送机理）同向双螺杆对物料的输送机理）同向双螺杆对物料的输送机理 同向双螺杆两螺杆之间没有压迫效应同向双螺杆两螺杆之间没有压迫效应同向双螺杆两螺杆之间没有压迫效应同向双螺杆两螺杆之间没有压迫效应 同向双螺杆两螺杆啮合处的相对同向双螺杆两螺杆啮合处的相对同向双螺杆两螺杆啮合处的相对同向双螺杆两螺杆啮合处的相对 速度速度速度速度 V V r r 2 2 n (n (R R b b R R s s) ) 同向双螺杆之间一般制作成紧密啮同向双螺杆之间一般制作成紧密啮同向双螺杆之间一般制作成紧密啮同向双螺杆之间一般制作成紧密啮 合，以提高自洁能力。合，以提高自洁能力。合，以提高自洁能力。合，以提高自洁能力。 特点：特点：特点：特点： 具有更强的自洁性具有更强的自洁性具有更强的自洁性具有更强的自洁性 V1S 第五节第五节第五节第五节 双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理 (1) (1) (1) (1) 输送元件输送元件输送元件输送元件 具有一般螺纹结构，主要起输送作用。具有一般螺纹结构，主要起输送作用。具有一般螺纹结构，主要起输送作用。具有一般螺纹结构，主要起输送作用。 等深、等距、槽宽等于棱宽、纵横向皆封等深、等距、槽宽等于棱宽、纵横向皆封等深、等距、槽宽等于棱宽、纵横向皆封等深、等距、槽宽等于棱宽、纵横向皆封 闭的输送元件闭的输送元件闭的输送元件闭的输送元件 正位移能力强正位移能力强正位移能力强正位移能力强 混合作用差混合作用差混合作用差混合作用差 用于固体输送和熔体输送用于固体输送和熔体输送用于固体输送和熔体输送用于固体输送和熔体输送 2 2、双螺杆挤出机中的功能元件、双螺杆挤出机中的功能元件、双螺杆挤出机中的功能元件、双螺杆挤出机中的功能元件 第五节第五节第五节第五节 双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理 螺槽和棱宽基本接螺槽和棱宽基本接螺槽和棱宽基本接螺槽和棱宽基本接 近，可在较短的时近，可在较短的时近，可在较短的时近，可在较短的时 间内建立起较高的间内建立起较高的间内建立起较高的间内建立起较高的 压力。压力。压力。压力。 等深、等距、窄棱纵横向皆开放的输送元件等深、等距、窄棱纵横向皆开放的输送元件等深、等距、窄棱纵横向皆开放的输送元件等深、等距、窄棱纵横向皆开放的输送元件 纵横向开放较大的输纵横向开放较大的输纵横向开放较大的输纵横向开放较大的输 送元件，混合作用送元件，混合作用送元件，混合作用送元件，混合作用 好，漏流大，物料停好，漏流大，物料停好，漏流大，物料停好，漏流大，物料停 留时间分布较宽。留时间分布较宽。留时间分布较宽。留时间分布较宽。 纵向开放、横向封闭纵向开放、横向封闭纵向开放、横向封闭纵向开放、横向封闭 的输送元件，具有较的输送元件，具有较的输送元件，具有较的输送元件，具有较 强的输送能力，但混强的输送能力，但混强的输送能力，但混强的输送能力，但混 合作用差。合作用差。合作用差。合作用差。 第五节第五节第五节第五节 双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理 输送特点输送特点输送特点输送特点 I.I.I.I.优点优点优点优点 a.a.a.a.输送率高输送率高输送率高输送率高 双螺杆：双螺杆：双螺杆：双螺杆：Q Q Q Q P P P P =0=0=0=0 双螺杆：双螺杆：双螺杆：双螺杆：Q=Q=Q=Q=Q Q Q Q d d d d +Q+Q+Q+Q L L L L 需要定量加料（饥饿加料，不能充满）需要定量加料（饥饿加料，不能充满）需要定量加料（饥饿加料，不能充满）需要定量加料（饥饿加料，不能充满） b.b.b.b.螺杆特性线平缓，对机头适应性强螺杆特性线平缓，对机头适应性强螺杆特性线平缓，对机头适应性强螺杆特性线平缓，对机头适应性强Q Q Q Q随随随随P P P P变化小变化小变化小变化小 （1 1） 输送元件输送元件输送元件输送元件Q 双（双（Qd+Ql) 单（单（Qd+QP+Ql) P0 第五节第五节第五节第五节 双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理 输送特点输送特点输送特点输送特点 I. I. 优点优点优点优点 c. c. 自洁性好自洁性好自洁性好自洁性好 单螺杆单螺杆单螺杆单螺杆：在螺槽后面易滞料（在螺槽后面易滞料（在螺槽后面易滞料（在螺槽后面易滞料（PVCPVC、PVDCPVDC易分解）易分解）易分解）易分解） 无自洁性无自洁性无自洁性无自洁性 双螺杆双螺杆双螺杆双螺杆：在啮合处有速度差，相互擦离，防止滞料在啮合处有速度差，相互擦离，防止滞料在啮合处有速度差，相互擦离，防止滞料在啮合处有速度差，相互擦离，防止滞料 同向：同向：同向：同向：V V r r =V=V1b 1b+V +V2s 2s（ （自洁性更强）自洁性更强）自洁性更强）自洁性更强） 异向：异向：异向：异向：V V r r =V=V1b 1b - - V V 2s2s 第五节第五节第五节第五节 双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理 I. I. 优点优点优点优点 d. d. 物料停留时间短而均匀物料停留时间短而均匀物料停留时间短而均匀物料停留时间短而均匀 单螺杆单螺杆单螺杆单螺杆：有：有：有：有QQ d d 、QQ P P 、QQ L L ，各处速度不同，各处速度不同，各处速度不同，各处速度不同， 物料历程差异大（同进不同出），物料历程差异大（同进不同出），物料历程差异大（同进不同出），物料历程差异大（同进不同出）， 停留时间分布宽，少部分停留时间长，停留时间分布宽，少部分停留时间长，停留时间分布宽，少部分停留时间长，停留时间分布宽，少部分停留时间长， 易分解，难控制。易分解，难控制。易分解，难控制。易分解，难控制。 双螺杆双螺杆双螺杆双螺杆：稳定输送，：稳定输送，：稳定输送，：稳定输送，QQ P P 0 0， QQ L L 也很少，物料历程基本相也很少，物料历程基本相也很少，物料历程基本相也很少，物料历程基本相 同，停留时间分布窄，停留时间短。同，停留时间分布窄，停留时间短。同，停留时间分布窄，停留时间短。同，停留时间分布窄，停留时间短。 输送特点输送特点输送特点输送特点 第五节第五节第五节第五节 双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理 双螺杆挤出机双螺杆挤出机双螺杆挤出机双螺杆挤出机 单螺杆挤出机单螺杆挤出机 t t W%W% 物料在单、双螺杆中的停留时间物料在单、双螺杆中的停留时间物料在单、双螺杆中的停留时间物料在单、双螺杆中的停留时间 第五节第五节第五节第五节 双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理 II.II.II.II.缺点缺点缺点缺点 a.a.a.a.挤出量波动挤出量波动挤出量波动挤出量波动 螺纹末端：终啮合点打开：出料螺纹末端：终啮合点打开：出料螺纹末端：终啮合点打开：出料螺纹末端：终啮合点打开：出料 终啮合点啮合：不出料终啮合点啮合：不出料终啮合点啮合：不出料终啮合点啮合：不出料 异向比同向更突出，必须想办法解决挤出量波动的问题异向比同向更突出，必须想办法解决挤出量波动的问题异向比同向更突出，必须想办法解决挤出量波动的问题异向比同向更突出，必须想办法解决挤出量波动的问题 每转一周，就有一瞬间，无物料挤出。每转一周，就有一瞬间，无物料挤出。每转一周，就有一瞬间，无物料挤出。每转一周，就有一瞬间，无物料挤出。 输送特点输送特点输送特点输送特点 第五节第五节第五节第五节 双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理 II.II.缺点缺点缺点缺点 b. b. b. b. 排气性能差排气性能差排气性能差排气性能差气体被围在螺槽内气体被围在螺槽内气体被围在螺槽内气体被围在螺槽内 挤出机要设排气段，并有抽真空系统排气系统。挤出机要设排气段，并有抽真空系统排气系统。挤出机要设排气段，并有抽真空系统排气系统。挤出机要设排气段，并有抽真空系统排气系统。 第五节第五节第五节第五节 双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理 输送特点输送特点输送特点输送特点 II.II.II.II.缺点缺点缺点缺点 c.c.c.c.异向双螺杆易产生压延效应异向双螺杆易产生压延效应异向双螺杆易产生压延效应异向双螺杆易产生压延效应 在啮合处，物料被拉入间隙，物料受挤压同时对螺在啮合处，物料被拉入间隙，物料受挤压同时对螺在啮合处，物料被拉入间隙，物料受挤压同时对螺在啮合处，物料被拉入间隙，物料受挤压同时对螺 杆产生较大反作用力杆产生较大反作用力杆产生较大反作用力杆产生较大反作用力分离力，使螺杆弯曲，对机分离力，使螺杆弯曲，对机分离力，使螺杆弯曲，对机分离力，使螺杆弯曲，对机 筒产生磨损，称为筒产生磨损，称为筒产生磨损，称为筒产生磨损，称为“压延效应压延效应压延效应压延效应”。 异向向内双螺杆：异向向内双螺杆：异向向内双螺杆：异向向内双螺杆：压延效应严重，使用甚少压延效应严重，使用甚少压延效应严重，使用甚少压延效应严重，使用甚少 异向向外双螺杆：异向向外双螺杆：异向向外双螺杆：异向向外双螺杆：n=8n=8n=8n=850rpm50rpm50rpm50rpm，减轻机筒磨损减轻机筒磨损减轻机筒磨损减轻机筒磨损 同向转动双螺杆：同向转动双螺杆：同向转动双螺杆：同向转动双螺杆：不产生压延效应，不产生压延效应，不产生压延效应，不产生压延效应，n=300rpmn=300rpmn=300rpmn=300rpm 输送特点输送特点输送特点输送特点 第五节第五节第五节第五节 双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理 (2) (2) (2) (2) 混合混炼元件混合混炼元件混合混炼元件混合混炼元件 开设垂直于螺棱的沟槽，起到回混作用。开设垂直于螺棱的沟槽，起到回混作用。开设垂直于螺棱的沟槽，起到回混作用。开设垂直于螺棱的沟槽，起到回混作用。 沟槽式混合元件沟槽式混合元件沟槽式混合元件沟槽式混合元件 第五节第五节第五节第五节 双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理 偏心圆形偏心圆形偏心圆形偏心圆形 混合比较难混合比较难混合比较难混合比较难 以混合的物以混合的物以混合的物以混合的物 料。料。料。料。 菱形菱形菱形菱形 剪切不强烈，剪切不强烈，剪切不强烈，剪切不强烈， 适用于剪敏性适用于剪敏性适用于剪敏性适用于剪敏性 的物料的物料的物料的物料 曲边三角形曲边三角形曲边三角形曲边三角形 剪切强烈，适剪切强烈，适剪切强烈，适剪切强烈，适 用于能承受剪用于能承受剪用于能承受剪用于能承受剪 切的物料切的物料切的物料切的物料 捏捏捏捏 合合合合 盘盘盘盘 第五节第五节第五节第五节 双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理 不同螺纹头数的螺纹元件不同螺纹头数的螺纹元件不同螺纹头数的螺纹元件不同螺纹头数的螺纹元件 （a a a a）单头）单头）单头）单头 （b b b b）（）（）（）（e e e e）双头）双头）双头）双头 1 1 1 11 1 1 1头；头；头；头；2 2 2 22 2 2 2头；头；头；头；3 3 3 33 3 3 3头头头头 第五节第五节第五节第五节 双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理 菱菱菱菱 形形形形 捏捏捏捏 合合合合 盘盘盘盘 装装装装 配配配配 图图图图 第五节第五节第五节第五节 双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理 菱菱菱菱 形形形形 捏捏捏捏 合合合合 盘盘盘盘 装装装装 配配配配 图图图图 第五节第五节第五节第五节 双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理 齿形混合元件齿形混合元件齿形混合元件齿形混合元件 可以进行分流，增加界面，有利于分布混合比较难以混可以进行分流，增加界面，有利于分布混合比较难以混可以进行分流，增加界面，有利于分布混合比较难以混可以进行分流，增加界面，有利于分布混合比较难以混 合的物料。合的物料。合的物料。合的物料。 第五节第五节第五节第五节 双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理 双螺杆输送能力强，物料停留时间短双螺杆输送能力强，物料停留时间短双螺杆输送能力强，物料停留时间短双螺杆输送能力强，物料停留时间短 必须有强烈的塑化手段和混合方法，以保证物料的熔必须有强烈的塑化手段和混合方法，以保证物料的熔必须有强烈的塑化手段和混合方法，以保证物料的熔必须有强烈的塑化手段和混合方法，以保证物料的熔 融和均化。融和均化。融和均化。融和均化。 3 3 3 3、双螺杆对物料的混炼与塑化总结、双螺杆对物料的混炼与塑化总结、双螺杆对物料的混炼与塑化总结、双螺杆对物料的混炼与塑化总结 第五节第五节第五节第五节 双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理双螺杆挤出机的工作原理 机筒加热机筒加热机筒加热机筒加热 间隙中产生强剪切（间隙比单螺杆多间隙中产生强剪切（间隙比单螺杆多间隙中产生强剪切（间隙比单螺杆多间隙中产生强剪切（间隙比单螺杆多四种间隙）四种间隙）四种间隙）四种间隙） 同向螺杆历程长，物料分流、合并，进入不同螺同向螺杆历程长，物料分流、合并，进入不同螺同向螺杆历程长，物料分流、合并，进入不同螺同向螺杆历程长，物料分流、合并，进入不同