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单螺杆挤出机

  单螺杆挤出机 ? ? ? ? ? 单螺杆挤出机的总体认识 熔融机理 熔体输送及口模特性 加热冷却及温度控制 新型单螺杆挤出机 单螺杆挤出机总体认识 单螺杆挤出机的基本结构 一、单螺杆挤出机的结构 二、挤压系统的组成及作用 三、螺杆结构参数 单螺杆挤出机的基本结构 一、单螺杆挤出机的结构 传动与控制系统 挤压系统 加热、冷却系统 二、挤压系统的组成及作用 1、组成: 加料装置、料筒、螺杆、机头、口模等 塑料在普通单螺杆挤出机中的挤▲★-●出过程 2、作用 连续稳定地运输(固体、熔体) 熔融、塑化(固体→熔体) 混合、均化(温度、组成分布均匀)▪…□▷▷• 增压—有利于排气、泵送,使制品密实 三、螺杆结构参数 Db Ds 1、规格尺寸 ? 螺杆直径D:Db—螺杆外径 Ds—螺杆根径 D —螺杆平均直径 ? 螺杆长度L:L —螺杆有效工作部分长度 L1—加料段长度 L2—压缩段长度 L3—均化段长度 ? 螺杆长径比 L/D 2、螺槽尺寸 ? 宽度:B—螺槽轴向宽度 W—螺槽法向宽度 ? 深度:H1(h1)—加料段深度 H2(h2)—压缩段深度 H3(h3)—均化段深度 ? 压缩比ε :加料段第一个螺槽容积与均化段 最 后一个螺槽容积之比 ? ? 渐变度A: 描述螺槽深度变化的几何参数 螺纹尺寸 螺杆类型 等距不等深螺杆 等距不等深螺杆 单螺杆挤出机的基本结构 等深不等距螺杆 分离型螺杆 单螺杆挤出熔融机理 一 熔融概念及其作用 二 熔融机理 熔融概念及其作用 1.概念:通过升高温度使固体变为熔体的过 程。 2.压缩段(熔融段):是塑料开始熔融到在 螺槽内塑料完全熔融的一段。 其作用是使塑料进一步被压实、塑化, 并使塑料内夹带的气体从加料口处排出, 提高塑料的热传导性,使其温度继续升高。 为使塑料被压实塑化,该段的螺槽是逐渐 变浅的 熔融机理 物料以固状进入螺槽后,被螺杆的旋转 运动压实,从而形成固体床。固体床中与 加热料筒表面接触的固体粒子首先熔化并 在料筒表面形成一层熔体膜。熔体膜达到 一定厚度后由于机筒的拖拽作用而积存在 螺杆推进面一侧。随着固体床的宽度的减 小,积存的熔体膜形成一个熔体池。当固 体床全部消失时,熔化结束。 熔体输送理论 ? 熔体输送的机理 ? 1)无限平行板模型。 ? 为了方便研究问题, 假定◆■: ? a、将计量段螺槽展开 并认为螺槽为浅螺槽, H3/D0.◆▼09 ? b、螺槽静止不动 a.螺槽的几何尺寸图 ? c、将机筒展开为一 无限大平板,且该平 板运动速度为Vb。 Vb=π Dbn ? d、Vb的方向与展开 的螺槽方向成θ 角, 则有 Vbx=π Dbnsinθ Vby=π Dbncosθ b.螺杆机筒展开图 ? 2) 熔体在螺槽内的运动分析 ? 熔料在螺槽中的流动实际上有以下几种运 动◆●△▼●合成: ? a.正流(曳流): ? 是由物料受机筒的摩擦拖曳引起的,最大处速度 为Vbz★▽…◇. 方向与Vbz相同,流量用Qd表示。(如图) ? b. 倒流(压力流): 由机头,口型等阻力元件产生的压力引 起的回流。方向与正流方向相反,流量 为QP. (如图) b. 漏流 c.横流(环流): 由垂直于螺棱方向的 分速度Vbx引起(如 图) 使物料在螺槽内 产生翻转运动。方向 与Vbx方向相同,对生 产能力没有影响,但 能促进物料的◇=△▲混合、 c. 横流(或称环流) 搅拌和热交换,流量Qc=0. ? d. 漏流: 由机筒与螺棱间隙δ 处形成的倒流。方向 沿螺杆★◇▽▼•轴线方向,并由机头向后。流量用QL 表示。 实际上螺槽中熔体的总的流动是这几种流动 的总和,挤出机的生产能力即等于正流、压 力流、漏流的总和 ? 螺杆的特性线是挤出机的重要特性之一, 它表示出螺杆均化段熔体的流率与压力的 关系。随着机头压力的升高,挤出•□▼◁▼量降低, 而降低的快慢决定于螺杆特性线的斜率。 ? 加热冷却装置及温控 1.塑料在挤出过程中得到的热量来源有两个,一个是料筒外部 加热器供给的热量,另一个是塑料▷•●与料筒内壁、塑料与螺 杆以及塑料之间相对运动所产生的摩擦剪切热。 2.另外,这两部分热量所占的比例在挤出过程的不同区段▲●…△也 是不同的:在加料段,由于螺槽较深,物料尚未压实,摩 擦热是很少的,热量多来自加热器;而在均化段,物料已 熔▼▼▽●▽●融,温度较高,螺槽较浅,摩擦剪切产生的热量较多, 有时非但不需要加热器供热,还需冷却器进行冷却。在压 缩段,物料受热是上述两种情况的过渡状△▪▲□△态,也就是由摩 擦剪切产生的热量比加料段多,而比均化段少。因此挤出 机的加努冷却系统多是分段设置。 ? 从能量的观点来分析。挤出过程有一个热平衡问 题。加热器供给的热和摩擦剪切而产生的摩擦热 一部分用于使塑料产生物态的变化,另一▲=○▼部分损 失掉了。尽管影响这一平衡的因素很多,但在稳 定挤出的条件下,这一平衡总是应当维持的。 ? 一、挤出机的加热 ? 挤出机的加热方法通常有三种:液体加热、蒸汽加 热和电加热。 ? 目前挤出机上◇•■★▼应用得最多的是电加热,它又分为电 阻加热和电感加热. ? 二、挤出机的冷却 ? (一)料筒的冷却 ? 现代挤出机的料筒都设有冷却系统。料筒的冷却方法 有风冷和水冷。 ? (二)螺杆冷却 ? (三)料斗座冷却 新型单螺杆挤出机 ? 新型螺杆,是相对于常规全螺纹三段螺杆而言的。 新型螺杆在原理、结构设计上有许多特点,它们是 在常规全螺纹三段螺杆的基础上发展起来的,目前 已得到广泛应用。 所谓新型螺杆,主要是指: 分离型螺杆 分流型螺杆 屏障型螺杆 ? ? ? ? ? 组合型螺杆 新型螺杆的设计 ? 几种常见的新型螺杆 ? 针对常规螺杆存在的问题,对挤出过程进行了深入的研 究,在大量▼▲实验和生产实践的基础上,发展了各种新型 螺杆。与常规螺杆相比,其优点如下: ? 提高了挤出量, ? 改善○▲-•■□了塑化质量, ? 减少了产量波动,压力波动和在MD方向的温度波动、 TD方向的温•☆■▲差, ? 提高了混合的均匀性和填加物的分散◆◁•性。 ? 新型螺杆越来越得到广泛的应用。新型螺杆的形式很多, 但尚无一个全面的科学的螺杆分类,下面仅就目前较为 流行的分类方法,重点地介绍几种。 (一)分离型螺杆 (二)销钉型螺杆 (三)屏障型螺杆 (四) DIS螺杆 (五)排气型螺杆 (六)两级式螺杆 (一)分离型螺杆 结构特点:按固相宽度逐渐减少,直至消 失这一规律,在压缩段主螺纹之间增设 一条副螺纹。 副螺纹作用:一方面,副螺纹把压缩段分 成固相槽和液相槽两个区;另一方面, 副棱又限制固体床的自由移动。 基本原理: 在熔融区内设法把固体物料和熔融物 料分开,防止固体床破裂而产生不均匀 的固体碎块,加速固态物料融化,并能 稳定已熔化的熔体流。 特点: 相当于增加了L3长度,减少温度、 压力波动,产品质量、产量明显提高。 (20%~30%) (h3取1.4~1.6倍) 熔体槽 固体槽 突变 渐变

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