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同向平行双螺杆挤出机的发展史
点击次数:2410 发布时间:2016-04-01 返回
     1935年意大利的Roberto Colombo研制出世界上*双螺杆挤出机后。自从其诞生后,经过半个多世纪的不断改进和完善,它便以其积木式结构带来的多变性和适应性以及优异的混合性能,在成型、共混、改性、反应挤出等聚合物加工过程中得到了广泛应用。

    同向平行双螺杆挤出机是挤出加工中常用的加工设备,而挤出技术是一种重要的聚合物加工技术。同向平行双螺杆挤出机的核心部件是螺杆,同向平行双螺杆挤出机一般分为固体输送、熔融、排气、熔体输送等功能段。至今为止,研究主要集中在熔体输送段,已经有了成熟的理论体系和数理模型,有了很多有意义的研究成果;固体输送段和熔融段由于物料在该段的状态还不能由现有方程和数理模型很好的描述,所以理论研究成果较少,主要依靠经验设计。

    目前,同向平行双螺杆挤出机向着高转速、大扭矩、更高的熔融塑化效率、更优的混合质量、更低的能耗方向发展。也就是说,在保证产品质量的前提下,如何在更低的能耗下,获得更高的生产能力,是双螺杆挤出机制造商和用户所共同追求的目标。

    20世纪80年代,我国开始较为广泛的应用双螺杆挤出机,相对于西方国家(美、德、意、英、日等)起步较晚。随后,我国一些厂家开始生产制造双螺杆挤出机。但是zui初的设计基本是依靠引进国外技术。到20世纪90年代初,我国双螺杆挤出机的设计制造发展很快,形成了双螺杆挤出机制造热。目前国内所生产的双螺杆挤出机的规格已由中小型开始向大型发展,制定了相应标准并形成系列,年产量达几百台套。但在双螺杆挤出机的设计、制造水平和机器的整体质量方面,与国外先进国家生产的双螺杆挤出机还有不小差距,这主要表现在独立设计能力较弱,不少厂家的产品是测绘和仿制的,设计出水平较高的机器较少。

    目前国内同向平行双螺杆挤出机方面研究工作做的较多的单位主要有:甘肃兰州天华设计院,北京化工大学,SEI等单位,制造主要是南京盛驰橡塑机械制造有限公司

    从结构上讲,同向平行双螺杆的螺槽为非封闭结构,本身有利于物料流通混合,物料从加料口到一根螺杆后,在摩擦拖拽下,沿着这根螺杆的螺槽前进至下方窄间隙,受到一定压缩后而另一根螺杆托起,并在料筒表面的摩擦拖曳下沿另一根螺槽向前输送,当物料前进到上方窄间隙时,又重复此过程,只是在轴线方向上移动了一定距离,因此,物料是绕两根螺杆是螺旋“∞”形流动。从一根螺杆中沿螺槽流来的物料,一部分进入第二根螺杆的一个螺槽中,而另一部分到另一螺槽中(一分为二)在每一个“∞”形流程(即通过一个导程)中这个过程要进行两次,即物料受到4次分割;通过两个导程后,物料则受到16次分割,当通过10个导程后,则物料将受到上百万次(2)的分割。另外,在啮合区物料将受到强力的局部剪切作用,再加上螺杆间和螺杆与机筒内壁间存在的间隙所产生的漏流,使同向平行双螺杆产生很好的混合效果。
 
    另外,由于同向平行双螺杆挤出机的两根螺杆在啮合区间隙处的速度方向相反,它使得在啮合区间隙处有更优的混合效果。首先,在啮合区两螺杆间的相对速度较大,从而对啮合区中物料的剪切速率和剪切应力也较大;其次,物料在啮合区产生了较好的返混,啮合同向双螺杆啮合区中因为边界速度相反,只有靠边界的一小部分物料能通过径向间隙,而中间的大部分物料却就地折回,产生较大的回流量,极大的提高了分布混合能力。研究表明,在同向平行双螺杆挤出机加工过程中,其一根螺杆相对于另一螺杆的运动是绕对方做平动,因此在其啮合区内任意处两螺杆的相对速度都相同,故物料在啮合区承受基本均匀恒定的剪切速率,使得产生的混合更趋均匀。
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