多螺杆挤出机的研究与应用.pdf

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1、王华峰，等：多螺杆挤出机的研究与应用85多螺杆挤出机的研究与应用王华峰周才根(浙江工业职业技术学院，绍兴312000)(浙江凯达机床股份有限公司，绍兴312041)摘要对三螺杆挤出机的结构、混合机理和挤出特性进行了分析，重点论述了三螺杆挤出机的研发及应用现状，并对四螺杆挤出机的研发现状进行了简要介绍，指出多螺杆挤出机发展的不足之处，对多螺杆挤出机的研究与应用具有一定的指导意义。关键词多螺杆三螺杆混合机理挤出性能螺杆类挤出机是聚合物加工的重要设备，它对倍，使物料在机筒中的运动更加复杂，混合效果更促进聚合物改性的进一步发展起到

2、了巨大的作强。由于物料通过定量加料器进入料筒中后，可从用⋯。近一百多年以来，随着高分子材料的发展，一根螺杆的螺槽运动至第二根螺杆的螺槽再进入第尤其是聚合物共混改性的飞速发展，螺杆类挤出机三根螺杆的螺槽，因此能以较小的长径比获取等同不断推陈出新，演化出多种结构形式，如柱塞式、单于大长径比双螺杆甚至更好的混合效果。螺杆式、平行双螺杆式、锥形双螺杆式及多螺杆式，图1b所示的全啮合倒品字型的三角形排列的走过了由简单到复杂、由作用单一到兼具多种功能三螺杆有三个啮合区及特有的中心啮合区。三根螺的发展历程。作为挤出机械领域的又一创新，多

3、螺杆端面以倒品字形排列，三个中心连线成正三角杆挤出机以其灵活多变的排布方式、多个啮合区、小形，这就从几何关系上较容易地保证了三根螺杆的的长径比、较高的产能比、优异的混合特性满足了聚加工装配精度。全啮合三螺杆的螺纹元件端面曲线合物的加工质量和产量精细化、系列化、功能化、低的生成以双螺杆相关理论为基础。由于同向和异向成本等方面的要求，受到了越来越多的关注J。旋转的两根螺杆的螺纹元件端面曲线生成原理截然近年来，国内外的许多学者和厂家对其挤出过程和不同，一根螺杆的螺纹元件不可能同时满足两种齿混合机理进行了较为深入的理论、实验和数值

4、模拟形形成原理。因此，全啮合三角形排列的三根螺杆研究，同时不断开发系列化的多螺杆挤出装备和技必然是同向旋转，而且螺纹头数必须为奇数，或为单术，均取得了一定的成果。头，或为三头，不能是双头(双头螺纹三螺杆的任何1三螺杆挤出机的结构与性能分析相位都会有干涉)。三螺杆挤出机螺杆的排列形式主要有“一”字多年的生产实践证明，物料的塑炼、分散主要靠排列和全啮合倒品字型的三角形排列，如图1所示。啮合区的强剪切作用完成。三螺杆啮合区的成倍增加，碾压面积成倍增加，使物料在螺杆中的塑炼、均化、剪切的次数成倍增加，运转中对物料构成了高效的挤压、

5、破碎、揉捏、压延、拉伸作用，有效地提高了设备的塑炼、熔融、分散性能，改善了塑炼质量J。(a)(b)正是这种高效的混捏作用使三螺杆无需单螺杆或双a一一字排列；b-全啮合倒品字型的三角形排列螺杆的大直径、大长径比，就可获得同等质量同等产图1三螺杆挤出机螺杆的主要排列形式量的生产条件，充分体现出三螺杆挤出机高效的混图la所示的“一”字排列的三螺杆有两个啮合合均化特性、结构上的紧凑性和经济性。区，螺杆的旋转方向可以是同向，也可以是异向。当2三螺杆挤出机的研发与应用现状三螺杆的旋转方向为异向时，其效果相当于向内、向2．1三螺杆挤出机

6、的研发现状外旋转的两对异向双螺杆的啮合作用，由于异向双三螺杆挤出机的研制开发目的是使投资成本与螺杆之间物料交换能力差，剪切速率低，其混合能力产能比及塑炼质量达到最佳。三螺杆挤出机作为面较弱，所以通常选为同向旋转。相比于同向旋转的双螺杆挤出机，同向三螺杆挤出机的啮合区增加一收稿日期：2011—08-0386工程塑料应用2011年，第39卷，第9期市不久的一种新型设备，其在螺杆轴承设置、制造工子的运动轨迹和中心区物料粒子的停留时间进行了艺、运作机理等方面需要进行深入研究。国外关于统计学分析。结果表明，中心区虽然会形成局部的三螺

7、杆挤出机的研究报道很少。由于三螺杆挤出机瞬态小环流，但不会引起物料滞留，中心区的部分流的复杂性及实验条件的限制，目前国内对于三螺杆体直接流过中心通道，其停留时间比其它绕三根螺挤出机的研究多倾向于采用CAE技术对螺纹元件杆作螺旋运动的流体要短得多；三螺杆挤出机的输挤出过程的三维流场进行模拟分析，直接采用实验送能力比双螺杆要强，且三角形排列的输送能力略的方法对三螺杆挤出机的混炼特性进行研究的文献高于“一字”形排列的输送能力。比较少。马兴巍等¨基于三角形排列的三螺杆挤出机2000年，北京化工大学塑料机械及塑料工程研的研究开发，对

8、螺纹元件所形成的流场、特有的三个究所姜南研究设计了国内第一台三角形排列的三螺啮合区和中心区流场进行了模拟研究。通过对流杆挤出机。2003年应企业委托研究设计了另～型速、流向、剪切速率、剪切黏度等挤出特性的剖析，说号的三角形排列的三螺杆挤出机。朱常委和雷明这种三螺杆挤出机具有较强的输送能力；三个啮焱_6结