混合设备及挤出机结构原理

混合设备与挤出机的结构与工作原理苑会林材料科学与工程学院共混体系的类型及结构•固体／固体液体／液体固体／液体混合和混炼mixingandcompounding高速搅拌机捏合机螺杆挤出机混炼或塑化密炼机混合与混炼高速搅拌机高速搅拌机Z型混合机Z型混合机开炼机开炼机密炼机Mixer密炼机Mixer单螺杆挤出机SingleScrewExtrude单螺杆挤出机SingleScrewExtrude开槽喂料机筒•开槽喂料机筒•GroovedFeedingSection•Highspecificthroughput•Lowmelttemperature•Excellentmelthomogeneity•Wideapplicationrange屏障型螺杆的原理图屏障型螺杆的原理图PrincipleoftheBarrierScrew出料段Dischargezone主螺棱Mainflight阻隔段Barrierzone喂料段Feedzone螺棱前缘Trailingedge粒状树脂汇集Solidbed熔体汇集Meltreservoir螺棱前缘Leadingedge固体槽Solidchannel阻隔螺棱Barrierflight熔体螺棱MeltflightPlasticPelletizing&ExtrudingUnitThislineisusedtoextrudePP,PVC,PE,ABSgranulators.Thelineincludessinglescrewextruder,orconicaltwinscrewextruderandrelatingpelletizingdownstreamequipment.挤出造粒生产线直径Diameter:φ45-150mm产量Output:55-1000kg/h单螺杆挤出机singlescrewextruder双螺杆挤出机TwinScrewExtruder直径Diameter:φ45/90-92/188mm产量Output:60-800kg/h锥形双螺杆挤出机conicaltwinscrewextruder直径Diameter:φ75-130mm产量Output:300-900kg/h平行双螺杆挤出机paralleltwinscrewextruder●Singlescrewandbarrel●Conicaltwinscrewandbarrel●Paralleltwinscrewandbarrel●Bimetallicscrewandbarrel螺杆与料筒screwandbarrel双螺杆挤出机及双螺杆•平行双螺杆双螺杆挤出机及双螺杆•锥形双螺杆挤出机双螺杆挤出机的结构和类型•非啮合中心距A≥2R•啮合1.部分啮合中心距AR+r2.全啮合中心距A=R+r双螺杆挤出机的结构和类型•双螺杆挤出机的开放和封闭双螺杆挤出机及双螺杆•双螺杆挤出机的转动方向双螺杆挤出机的转动方向1.平行(异向、同向）2.锥形(异向）异向同向双螺杆挤出机的类型双螺杆挤出机的工作原理•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，其输送机理与单螺杆相似。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，其正位移输送输送程度与封闭程度有关。双螺杆挤出机的工作原理•共扼纵横向全封闭的矩形螺槽异向旋转螺杆转动一周，C形室向前移动一个导程，沿螺杆轴向移动的速度为：VL＝t·nt螺杆导程n螺杆转速双螺杆挤出机的工作原理•异向旋转啮合双螺杆挤出机的理论挤出量Q＝2n·vv单个C型小室的体积实际上，由于存在间隙，漏流使产量不能达到理论产量。双螺杆挤出机的工作原理•异向旋转啮合双螺杆啮合处的相对线速度VrA＝2π·n(Rb-Rs)VrAA室的体积Rb-螺杆外半径Rs–螺杆内半径B点处，VrA和VrBV数值不等，方向相同。O点处，Vro＝0具有良好的自洁性双螺杆挤出机的工作原理•开放的矩形螺槽双螺杆的物料流向增加混合作用剪切作用加大为了提高混合效果，加长停留时间，应将两螺杆之间有物料交换部分嚙合、纵向皆开放的。异向双螺杆挤出机的特点两螺杆之间的间隙•间隙越小，剪切速率越大，但通过量越少，混合效果差。•间隙越大，剪切速率越小，但通过量越大，混合效果好。异向双螺杆挤出机的特点定量加料控制物料的塑化情况加设排气口纵向气体导通向料斗方向排气、从排气口排出加强压缩改变螺纹导程、螺棱宽度、螺杆外径、螺杆根径、设置反向螺纹等啮合同向旋转双螺杆挤出机的工作原理•啮合型同向双螺杆的物料流动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。螺槽宽度大于螺棱宽度，纵向有通道。啮合同向旋转双螺杆挤出机的工作原理•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的相对速度同向双螺杆两螺杆之间一般制作成紧密啮合，以提高自洁能力。Vr＝2π·n(Rb＋Rs)双螺杆挤出机中的功能元件输送元件•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、纵横向皆封闭的输送元件正位移能力强混合作用差用于固体输送和熔体输送。双螺杆挤出机中的功能元件螺槽和棱宽基本接近，可在较短的时间内建立起较高的压力。•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送元件，混合作用好，漏流大，物料停留时间分布较宽。纵向开放、横向封闭的输送元件，具有较强的输送能力，但混合作用差。双螺杆挤出机中的功能元件•压缩元件螺槽为等深变矩，螺棱宽度由薄变厚，螺槽容积变小。螺槽为等深变矩，螺矩连续变小，起到压缩作用。双螺杆挤出机中的功能元件•混合混炼元件开设垂直于螺棱的沟槽，起到回混作用。沟槽式混合元件双螺杆挤出机中的功能元件•混合混炼元件偏心圆形混合比较难以混合的物料。菱形剪切不强烈，适用于剪敏性的物料曲边三角形剪切强烈，适用于能承受剪切的物料双螺杆挤出机中的功能元件•混合混炼元件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合的物料。锥形双螺杆•啮合型、异向旋转、锥形双螺杆锥形双螺杆的特点1.体积逐渐缩小2.熔化区传热面积大3.剪切较小，摩擦热较小4.刚度大，轴承易布置5.制造难度大，不适宜制成积木式锥形双螺杆的螺杆参数•达到压缩比的方法：1.阶梯式地改变螺距2.渐变螺距式3.螺距不变，螺纹厚度改变4.螺杆直径和螺槽深度均改变5.锥形螺杆锥形双螺杆料筒材料的选择•40Cr表面镀铬•38CrMoAlA氮化钢•双金属料筒•杜拉镍合金(含镍为94.9%)表面硬度HRC＝65以上多螺杆挤出机MultiScrewExtrder双阶挤出机双阶挤出机