同向雙螺桿擠出機(jī)機(jī)筒結(jié)構(gòu)

廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院高分子教研室廣東高校高分子材料加工工程技術(shù)開發(fā)中心

同向雙螺桿擠出機(jī)機(jī)筒結(jié)構(gòu)作用機(jī)筒是雙螺桿擠出機(jī)的重要組成部分，在螺桿輸送過程中物料受到機(jī)筒加熱和粘性耗散的作用，逐漸融化，通過模板進(jìn)行造粒。為了便于制造加工，早期的雙螺桿擠出機(jī)是由分段機(jī)筒構(gòu)成的，但現(xiàn)代擠出機(jī)則是由整體機(jī)筒裝配而成的，其避免了物料的泄漏并克服了各段之間的不對(duì)中問題雙螺桿擠出機(jī)基本原理在一個(gè)“８”字型機(jī)筒內(nèi)，又兩根互相捏合的由各種結(jié)構(gòu)混合和剪切元件捏合塊組成的螺桿同時(shí)旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生正向強(qiáng)制輸送作用，強(qiáng)制物料推向前進(jìn)，不產(chǎn)生倒流和滯留。不管螺槽是否填滿，輸送速度基本保持不變，不易產(chǎn)生內(nèi)部積累。哺合時(shí)產(chǎn)生剪切過程使物料表層得到不斷更新，增進(jìn)排氣效果。同向雙螺桿有較好的混合剪切作用及自潔性能。且同向雙螺桿旋轉(zhuǎn)方向相同，壓延效應(yīng)不明顯，因此可在較高速度下運(yùn)行

機(jī)筒的結(jié)構(gòu)機(jī)筒的結(jié)構(gòu)一般比較簡(jiǎn)單。為了便于制造，機(jī)筒的結(jié)構(gòu)多數(shù)由幾段組成。但這種分段機(jī)筒，機(jī)械加工后所有機(jī)筒的內(nèi)孔尺寸和的同心度精度很難保證；分段機(jī)筒一般用法蘭連接，布置機(jī)筒的加熱和冷卻設(shè)備也有一定難度，可能導(dǎo)致溫度控制不太均匆。為了減少使用昂貴的合金鋼，有些大型擠出機(jī)采用加襯套或繞鑄耐磨合金層的機(jī)筒內(nèi)孔。這種機(jī)筒外套體可用普通鋼鑄造，從而降低機(jī)筒的制造費(fèi)用。

機(jī)筒的加工工藝分析

擠出機(jī)受末端模板產(chǎn)生的阻力，機(jī)筒內(nèi)部壓力可能達(dá)到10MPa-30MPa。因此對(duì)于機(jī)筒的制造過程也是要求比較高的，包括受壓能力以及內(nèi)部工作面的耐磨性以及本身的形狀、位置及尺寸精度等。機(jī)筒的加工工藝路線主要是：鍛造——正火——?jiǎng)澗€——檢測(cè)——粗鏜——調(diào)質(zhì)——精撞——焊接—精銑——鍍錫保護(hù)——氮化——精整加工加工過程中注意事項(xiàng)（１）為保證氮化的質(zhì)量，在氮化前必須采取前期相關(guān)熱處理工序。（２）為達(dá)到穩(wěn)定和變形小的目的，還要進(jìn)行熱處理穩(wěn)定的消除應(yīng)力的工序安排。（３）采用粗精鏜等工序進(jìn)行撞孔時(shí)，為保證孔直線度以及粗糙度要求，需要合理安排切削余量。因此工藝采取的是以內(nèi)孔加工為基準(zhǔn)，然后以內(nèi)孔為基準(zhǔn)來對(duì)外圓筒各部進(jìn)行精加工，以保證內(nèi)孔直線度與外圓的同軸度的位置要求。（４）采用粗加工－半精加工－精加工工序分開的原則，以合理選擇切削的用量。（５）配備保證質(zhì)量的相關(guān)管理檢測(cè)控制程序。對(duì)化學(xué)成分檢測(cè)及粗、精鍵內(nèi)孔的直線度檢測(cè)等（利用準(zhǔn)直儀等檢測(cè)儀器進(jìn)行準(zhǔn)確檢測(cè)）。（６）應(yīng)釆用工序集中和最短的加工原則，來實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性最大化。同向雙螺桿機(jī)筒同向雙螺桿擠出機(jī)的機(jī)筒由長(zhǎng)度約為4個(gè)螺桿直徑的具有各種功能的機(jī)筒元件組成。這些機(jī)筒元件有帶有加料口的(用來加料)、不帶任何開口的(用來輸送物料和建立壓力)、帶有排氣口的(用來排出氣體)、帶有側(cè)加料口的(用來自機(jī)筒側(cè)壁加人物料或與其他混合機(jī)相連)、帶有測(cè)量熔體溫度或熔體壓力或注入液體添加劑的孔的等。同向雙螺桿擠出機(jī)螺桿元件(機(jī)筒)的組合

同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)的螺桿和機(jī)筒采用組合式的優(yōu)點(diǎn)是可以針對(duì)不同混合要求，以有限數(shù)量和類型的螺桿元件和機(jī)筒元件進(jìn)行多種組合，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。但遵循什么原則將不同類型和數(shù)量的螺桿元件和機(jī)筒元件組合起來，是個(gè)重要而又復(fù)雜的問題。首先，要弄清被加工物料的配方、每一組的有關(guān)數(shù)據(jù)以及最終制品的配方。其次，要知道在加入雙螺桿以前，物料的預(yù)混情況(包括設(shè)備和工藝)、用什么樣的加料裝置將物料加入雙螺桿擠出機(jī)。再次，雙螺桿擠出機(jī)有幾個(gè)可以利用的加料口，有無可以注入液體的加料口，有無排氣口，有無側(cè)加料口，還要知道機(jī)器可以利用的運(yùn)轉(zhuǎn)條件、螺桿元件的類型及其幾何參數(shù)等。螺桿(機(jī)筒)元件組合舉例加料口設(shè)計(jì)首先，要確定用幾段。所謂幾段，可用加料口、排氣口來劃分。若只有一個(gè)加料口，而無第二加料口或排氣口，則可視為一段。若有兩個(gè)加料口或一個(gè)排氣口和一個(gè)加料口，則視為兩段，以此類推。究竟用幾段，要根據(jù)混合工藝的要求確定。螺桿(機(jī)筒)元件組合舉例例1：在一種樹脂中加入固體填料，進(jìn)行填充改性，而又不需要排氣，則一般需一個(gè)加料口，這時(shí)可把螺桿、機(jī)筒的組合視為一段組合。但也有例外，如填料對(duì)機(jī)筒磨損嚴(yán)重，也可考慮用兩個(gè)加料口，即當(dāng)樹脂熔融后再將填料加入，這樣熔體可把固體填料潤(rùn)濕包覆，使之不直接與螺桿、機(jī)筒接觸，從而減少設(shè)備磨損。例2：加入的填料量很大，難以從一個(gè)加料口全部加入，也可考慮用第二個(gè)加料口，甚至采用側(cè)喂料器。

每一段的組合在幾段確定后，即可進(jìn)行每一段各種螺桿元件的選擇和組合。由于各段在整個(gè)擠出過程中起的作用不同，故組合方式也不同。下面列舉具有兩個(gè)加料口和一個(gè)排氣口的第三段組合例子來分析一下如何進(jìn)行各種螺桿元件組合的，參見圖3-21。每一段的組合機(jī)筒加熱冷卻通道布置（1）軸向布置的加熱冷卻雙通道機(jī)筒軸向布置的雙通道機(jī)筒如圖3-32所示，在機(jī)筒軸向分別交替開設(shè)有加熱通道和冷卻通道。由于加熱和冷卻同時(shí)在機(jī)筒內(nèi)部進(jìn)行，因此，能避免機(jī)筒內(nèi)外溫差過大機(jī)筒加熱冷卻通道布置缺陷(a)加熱冷卻通道間隔布置，使得交替處局部溫差過大，溫度分布不均勻，在機(jī)筒端面焊縫處易產(chǎn)生較大熱應(yīng)力變形，而導(dǎo)致焊接失效；(b)加熱冷卻通道同層布置，加熱冷卻通道的數(shù)量受限，使得導(dǎo)熱介質(zhì)與機(jī)筒接觸受限，溫度控制精度降低；(c)該機(jī)筒上安裝的溫度傳感器只能測(cè)量機(jī)筒內(nèi)流道附近的表面溫度，無法控制機(jī)筒外層溫度。機(jī)筒加熱冷卻通道布置（2）軸向和徑向布置的加熱冷卻雙通道機(jī)筒軸向和徑向布置的加熱冷卻雙通道機(jī)筒結(jié)構(gòu)如圖3-33所示，在機(jī)筒軸向和徑向分別開設(shè)加熱和冷卻通道，加熱和冷卻通道可以采用兩條或多條流道并聯(lián)連通。與軸向布置雙通道機(jī)筒結(jié)構(gòu)相比，此種形式的機(jī)筒通道布置可以充分利用機(jī)筒的空間結(jié)構(gòu)，有效增加加熱或冷卻介質(zhì)與機(jī)筒的接觸面積，提高熱交換效率，并且可以減小機(jī)筒內(nèi)外及冷熱交替的局部溫差，使整個(gè)機(jī)筒溫度分布均勻，避免應(yīng)力集中現(xiàn)象。機(jī)筒加熱冷卻通道布置機(jī)筒加熱冷卻通道布置（3）軸向布置的單通道機(jī)筒對(duì)于外置電加熱器的機(jī)筒，軸向