双螺杆挤压机工作原理

ＮＱ．６　・７２・　陕西科技大学学报　ＪＯＵＲＮＡＩ　ＯＦ　ＳＨＡＡＮＸＩ　ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ　ＯＦ　ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＩ　ＯＧＹ　Ｄｅｃ．２Ｏ１Ｏ　Ｖｏｉ．２８　

文章编号：１０００—５８１１（２０１０）０６—００７２—０４　

用于生物质燃料挤压成型机的锥形双螺杆设计　

李艳妮，葛正浩，黄　薇，马文静　

（陕西科技大学机电工程学院，陕西西安　７１００２１）　

摘　要：石油、天然气、煤炭等化石燃料一直是人类的主要能源，但是其具有不可再生性，因此　

开发利用生物质能很重要．生物质能是一种可持续的能源，可以明显缓解环境危机和能源危　

机．作者通过分析各种螺杆的特点，针对生物质燃料的特性，设计了用于生物质燃料挤压成型　

机的锥形双螺杆．　

关键词：锥双螺杆；生物质燃料；挤压机　

中图法分类号：ＴＧ３７５．　２３　文献标识码：Ａ　

０前　言　

长期以来，石油、天然气、煤炭等化石燃料一直是人类消耗的主要能源．但是，由于煤、石油和天然气等　

矿物资源是不可再生的，这些资源是有限的，正面临着逐渐枯竭的危险，因此它们不是人类所能长久依赖　

的理想资源，开发利用生物质能可以明显缓解环境危机和能源危机．但是，我国生物质致密成型技术和炭　

化技术的研究、开发起步较晚．　

燃料挤压成型机是指以农村的玉米秸秆、小麦秸秆、稻草、稻壳等废弃的农作物为原料，经过粉碎后加　

热、加压，无需添加任何添加剂和粘结剂，生产成型秸秆燃料．生物质固态燃料成型常用到的技术有螺旋挤　

压、活塞压缩两种热压成型技术和辊压成型这一种冷压成型技术．生物质挤压成型机有多种形式，常用的　

有单螺杆挤压机和双螺杆挤压机．　

双螺杆挤压机较单螺杆挤压机具有许多优点．双螺杆挤压机的表观传送角是单螺杆挤压机的３倍，这　

使得双螺杆挤压机比单螺杆挤压机输送物料的能力大．双螺杆挤压机靠正位移原理输送物料，不可能有压　

力回流，所以加料容易．双螺杆挤压机螺纹槽中剪切率均匀、滞留时间分布较窄及混合度增加，使加工的均　

摘 要

本文先分析了膨化食品的市场需求和生产现状，并初步探讨了挤压机生产膨化食品的工艺可行性；提出了用双螺杆挤压机生产膨化食品的工艺流程。在现有挤压机的基础上，并参考了国内外比较成熟的挤压机设计方法，根据膨化食品的特性和生产膨化食品的特殊工艺要求，对挤压机的关键部位进行了相应的设计。本文详细的介绍了挤压机的主要零部件传动箱、螺杆、机筒等的结构设计，并进行了相应的校核计算；对主要传动零部件如传动箱大小齿轮，带轮，从动轴，键等进行了设计和强度校核，并对轴承承载能力进行了校核计算;本文还涉及了挤压机一些辅助元件如加料系统，加热冷却装置，模头的选择要求,并进行了简单的设计。最后，本文介绍了一些关于挤压机的安装，操作，控制和维护等方面的内容。

关键词：膨化食品；挤压混炼；反向旋转双螺杆挤压机

ABSTRACT

In this page, the market need of the Puffed food and the condition of the production is

analyzed first. And from theoretically, we studied the technique possibility to produce the Puffed

food. We expounded the specialty and working elements of the twin-screw extruder and pointed

working flow to produce the Puffed food with twin-screw extruder. In the base of the extruders

in existence, we referenced the mature means of extruder design in our country and abroad and

设备与控制　合成纤维工业，２０１４，３７（１）：６６ＣＨＩＮＡ　ＳＹＮＴＨＥＴＩＣ　ＦＩＢＥＲ　ＩＮＤＵＳＴＲＹ　

ＳＨＪ型双螺杆挤压机的结构及其特点剖析　

姜海峰　

（中国石油化工股份有限公司天津分公司，天津３００２７０）　

摘　要：通过对双螺杆挤压机与单螺杆挤压机进行比较，着重介绍了ＳＨＪ啮合同向型双螺杆挤珏机配套螺　杆、机筒、传动系统及控制系统的结构特点；指出ＳＨＪ型双螺杆挤压机与单螺杆挤压机相比具有很好的混炼、　输送、自洁性能，单位产量耗能低的特点；ＳＨＪ双螺杆挤压机设有真空排气装置、液压换网装置等，运转平稳、　安全可靠。　关键词：熔融纺丝　双螺杆挤压机螺杆机筒结构特点　中图分类号：ＴＱ３２０．６６　３　文献标识码：Ａ　文章编号：１００１—００４１（２０１４）０１．ＯＯ６６—０３　

中国石油化工股份有限公司天津分公司２　ｋｔ／ａ的纺丝试验装置采用以常规切片及改性聚酯　

切片为原料的间接纺丝工艺，生产聚酯细旦及多　

功能仿毛短纤维。该装置白１９９４年开车以来，已　

生产多个品种（规格）的差别化涤纶短纤维。　２０１１年，在原前纺装置基础上，根据聚苯硫醚　

（ＰＰＳ）纺丝工艺特点对ＰＰＳ纺丝工艺及其生产设　

备进行工程设计，利用试验装置现有部分设备，改　

造建设了一条１　ｋｔ／ａ的ＰＰＳ短纤维纺丝生产线，　而其中关键是采用ＳＨＪ啮合同向型双螺杆挤压　

机替代原装置的单螺杆挤压机，作者详细介绍了　

其结构及功能特点。　

１双螺杆挤压机与单螺杆挤压机比较　

１．１工作原理　单螺杆挤压机将高聚物的固体物料由加料口　进入螺杆加料段后，随着螺杆的回转，物料被螺纹　

强制向前推进，逐步进行加热压缩、熔融混合均　

化，最后从螺杆头部挤出的过程。　

双螺杆挤压机的结构与单螺杆挤压机很相　

似，但工作原理差异却很大。啮合型同向旋转双　螺杆挤出系统由于同向旋转双螺杆在啮合位置的　

速度方向相反，一根螺杆要把物料拉进啮合间隙，　

而另一根螺杆要把物料从间隙中推出，结果使物　

双螺杆挤出机造粒实验

一、 实验目的：

1、了解同向双螺杆挤出机的结构特点，工作原理；

2、熟悉原材料和辅助材料的性能，了解试样条的配方和配料操作；

3、掌握双螺杆挤出机组的操作和造粒工艺条件，为注射成型实验提供 合格粒料。

二、实验原理及工艺流程

造粒是将树脂及各种助剂经计量、混合及塑化制成便于成型的密实的圆 柱形、立方形、球形颗粒的操作过程。得到的粒料可作为塑料注射成型、挤 出成型等塑料成型的原料。造粒的方法有很多种，挤出造粒是一种最常用的 方法。其优点为：产品质量稳定、自动化水平及生产效率高。

挤出造粒工艺一般有热切和冷切两种造粒方法，采用那种造粒方式，由 物料的性能决定，聚乙烯、聚丙烯一般采用冷切粒，聚氯乙烯一般采用热切 粒方式。冷切法是物料由挤出机塑化后成圆条状挤出，经水冷后再将圆条状 的挤出料牵引至切粒机切成圆柱形颗粒。热切法是把旋转的刀片紧贴在机头 模板上，直接将刚挤出的圆条状塑料切成粒料。

本实验采用水冷拉条冷切法。实验所用的SHJ-20型同向平行双螺杆挤 出机，由杰亚装备制造。双螺杆挤出机的口模为两孔模板，两孔的直径均为 3.3mm。

双螺杆挤出机是在单螺杆挤出机的基础上发展起来的。与单螺杆挤出机 相比，双螺杆挤出机具有加料容易、混合优异、塑化效果好和低的功率消耗， 同向旋转的双螺杆啮合处剪切速度较高，能刮去各种积料，具有较好的自洁 作用。因此同向双螺杆挤出机被广泛应用于共混、改性、填充和增强等工艺 中。同向双螺杆挤出机配备不同的技术参数和特定的工艺结构，再分别配以 相应辅机即可组成各类性能优越的同向双螺杆挤出造粒机组。

实验原理：同向平行双螺杆挤出机的核心部件是一对轴线平行设置、 螺杆元件相互啮合，同向旋转的螺杆。同向旋转的双螺杆在啮合处的转速方 向相反，当进入螺杆的物料由一根螺杆送至啮合区时，受到挤出和剪切，同 时又被另一根螺杆的反向速度托起，物料由一根螺杆转到另一根螺杆使之在 两根螺杆与机筒腔所形成的“8”字型螺槽依靠摩擦机理和正位移输送机理 实现有效的输送。螺杆的连续转动反复强迫物料转向，有助于物料的均匀混 合、塑化。在双螺杆挤出机的加热、混合，剪切、塑化、压实排气作用下， 物料塑化成均匀的熔体，并在双螺杆的挤压下，通过机头挤出圆形的条状料， 经冷却水槽水冷后，再经切粒机切粒，得到塑料粒料。 SHJ-20双螺杆挤出机组（水冷切粒组合）如图1所示: