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5.5　双螺杆挤出原理

单螺杆挤出机的局限性：主要靠摩擦输送， 表面更新小，停留时间长，热固性粉料，单螺杆不适应 • 双螺杆挤出机的特点 1）强制输送 2）停留时间短 3）排气性好 4）混合均匀 5）比功率底

结构与原理 双螺杆挤出机主要是在一个“8”字形筒体内，由两根互相啮合的螺杆所组成的装置，如图5—22所示。与单螺杆挤出机完全不同。单煤杆挤出机中的输送主要是依靠物料与料筒之间所产生的摩擦力，双螺杆挤出机则为正向位移输送，有强制将物料推向前进的作用。另一方面，双螺杆挤出机在两根螺杆的啮合处还对物料产生剪切作用。

主要参数及选型 1）螺杆直径 2）长径比 3）转向 4）功率 5）扭距 6）推力轴承的承载能力 7）转数范围 8）加热功率及段数 9）产量

5.5.1　分类 １、爱德蒙哥分类：（R.Erdmerger）

２、分类术语概念 • 纵向开口：自加料口到口模有一通道，物料从一根螺杆流往另一根螺杆。 • 横向开口：垂直螺棱方向物料能越过螺棱，在一根螺杆的各个螺槽之间进行物料交换。 • 非啮合双螺杆：纵横向都开口 • 全啮合反向旋转：纵横向都封闭，不考虑间隙，形成封闭室 • 全啮合同向旋转：纵向开口，横向封闭 • 部分啮合：两种，纵开横闭；纵横开口

5.5.2　反向啮合型双螺杆挤出机 • 几何形状，CICT型：封闭式反向啮合。

啮合区截面： 　　　两根螺杆之间开口很小，可以达到相当的正位移输送特性。

滚压式啮合：啮合区线速度同向，强制进料，间隙微小，有料垄，有较大压力产生，速度增加，则压力增加（压延理论），低速运行，避免螺杆挠曲。滚压式啮合：啮合区线速度同向，强制进料，间隙微小，有料垄，有较大压力产生，速度增加，则压力增加（压延理论），低速运行，避免螺杆挠曲。 • 速度影响：增加间隙可以提高速度，正位移性能（向前输送）受到损失 • 应用：低速（20~40rpm）正位移，型材挤出　　　　高速(100~200rpm)小正位移，用于配料

CICT理论最大产量：　完全充满，无漏流 Q max　=　2iNv 式中i　平行螺纹数(头数) 　　N　转速　　v　C形室的体积（啮合区以外的螺槽） • 　实际产量：理论最大产量减掉挤出过程漏流 • Q=2iNv-2iQcs-2Qf-Qt • 　式中的各个参数表示：

Qf　螺棱漏流，通过螺棱与料筒之间的间隙（螺棱间隙δf）Qf　螺棱漏流，通过螺棱与料筒之间的间隙（螺棱间隙δf） • Qc　压延漏流，一根螺杆螺槽底部和另一根螺杆的顶部之间的间隙（径向间隙δc） • Qs　侧面漏流，切向通过两根螺纹侧面之间间隙（侧面间隙δs）的漏流。 • Qcs　压延漏流与侧面漏流之和。 • Qt　四面体漏流，两根螺纹侧面之间的四面体间隙 • 　（δt）的漏流。四面体指螺棱宽度与螺槽宽度差

5.5.3　同向、啮合型双螺杆挤出机 有两种：低速：同向双螺杆用于型材　　　　高速：特定的混炼，反应器１、封闭式啮合型挤出机低速挤出机：具有封闭式啮合螺杆几何形状，一根螺杆插入另一根螺杆的螺槽密切配合，共轭螺杆轮廓。 • 形状：封闭式同向啮合型（CICO），共轭螺杆轮廓显示良好的密封。

啮合区：两根螺杆的螺槽之间存在着相当大的开口，正位移输送特性不如CICT挤出机。啮合区：两根螺杆的螺槽之间存在着相当大的开口，正位移输送特性不如CICT挤出机。

物料“８”字形运动：滑动式啮合，啮合区相反方向，进入啮合区物料，不进入啮合区，进入相邻螺杆螺槽，沿轴向“８”字形运动物料“８”字形运动：滑动式啮合，啮合区相反方向，进入啮合区物料，不进入啮合区，进入相邻螺杆螺槽，沿轴向“８”字形运动

正位移特性特性 回流：靠近无源螺纹面的物料，受到相邻螺杆螺棱的阻碍，不能进入相邻螺杆的螺槽，即没有沿着“８”字运动，物料产生回流，这部分物料贡献于了螺杆的正位移特性。受阻面的大小：受阻面大于开口面，则正位移输送特性增加，反之，降低，图中的Ⅰ面和Ⅱ面的比较

高压区 • 滑动型啮合区在物料进入啮合区处产生高压区，其原因：流动方向变化所引起 • CICO型（封闭式同向啮合），开口面小，受阻面大，压力上升明显。 • 影响：对螺杆产生横向力，速度增加，横向分离力增加，压力峰过大导致变形和磨损。因此CICO型应在低速下运转。

２、自洁式挤出机 全称：封闭式自洁同向挤出机CSCO，特点： • 结构：具有封闭式匹配的螺纹轮廓，从一个螺槽到相邻螺槽有颇大的开口。 • 低压力峰：开口面大于受阻面，啮合区不易形成压力峰，可以设计相当小的螺杆间隙。具有封闭式自洁作用（物料不紧密贴近螺杆）

可以高速运转：600rpm • 非正位移输送特性：物料停留时间（RTD）长，输送量对压力敏感，不适合型材挤出。 • 物料大部分按照“８”字型流动，适合于混料和反应器。

流道面积变化： 啮合区前，螺杆与料筒之间面积；啮合区，两根螺杆与料筒之间，最大面积；啮合区最后，又降到A1 • 三头螺纹CSCO挤出机 • 物料输送：进入一根螺杆螺槽的啮合区的大部分物料，传送到另一根螺杆的相邻螺槽。 CSCO挤出机，螺棱的宽度相对小于螺槽宽度，面积变化大，有利于物料剪切混合

5.5.4　非啮合型双螺杆挤出机 反向旋转的非啮合型双螺杆（NOCT） • 非啮合型较具使用价值的类型 • 与单螺杆类似，并联两个单螺杆 • 较单螺杆增加了螺杆之间的物料交换，但是正位移输送特性更低。逆流混合特性较好。 • 适合于共混、排气、化学反应。

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