同向雙螺桿擠出機側(cè)加料裝置改進設(shè)計

曾天忠

（天華化工機械及自動化研究設(shè)計院有限公司，甘肅 蘭州 730060）

同向雙螺桿擠出機側(cè)加料裝置改進設(shè)計

曾天忠

（天華化工機械及自動化研究設(shè)計院有限公司，甘肅 蘭州 730060）

本文闡述了提高同向雙螺桿擠出機側(cè)加料裝置填料加入量的改進方法，即排出填料中夾帶的空氣和增加螺桿的自由空間，著重介紹結(jié)構(gòu)設(shè)計。

同向雙螺桿擠出機；側(cè)加料裝置；填料

同向雙螺桿擠出機是塑料填充改性混合的重要設(shè)備。塑料填充改性是指在塑料成型加工過程中加入無機填料或者有機填料，使塑料制品的原料成本降低或者使塑料制品的性能有明顯的改善［1］。常見的塑料填充改性有聚丙烯添加滑石粉、聚氯乙烯添加碳酸鈣、聚乙烯和乙烯-醋酸乙烯聚合物添加鋁粉等。它們都需要大量加入填料。填料在填充塑料中的質(zhì)量分數(shù)達到60%以上。這就需要將大量的填料加入到同向雙螺桿擠出機。塑料和填料除了由主加料口加入到同向雙螺桿擠出機外，還可以在擠出機下游用側(cè)加料裝置加入到同向雙螺桿擠出機里［1］。生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)商希望填料加入量到達最高。為了提高側(cè)加料裝置填料的加入量，筆者對側(cè)加料裝置進行了改進設(shè)計。

1 原因分析

圖1是側(cè)加料裝置布置圖。常見的側(cè)加料裝置水平安裝于同向雙螺桿擠出機一側(cè)，其上游有設(shè)置排氣口［1～2］。它靠兩根同向旋轉(zhuǎn)的螺桿將填料送入同向雙螺桿擠出機。塑料從主加料口進入擠出機，沿螺桿向前輸送，受熱熔融，在捏合元件的作用下混煉。到達側(cè)加料口的塑料是熔融狀態(tài)。筆者實驗觀察所得：①當(dāng)側(cè)加料裝置填料加入量達到多大時，擠出機里螺桿A側(cè)加料口處的自由空間已經(jīng)完全被塑料和填料擠滿了； ②螺桿B側(cè)加料口處的自由空間沒有完全被擠滿。填料中夾帶了空氣［1～2］。填料和空氣一起進入同向雙螺桿擠出機?？諝庹加靡欢ǖ目臻g，影響填料的加入量。螺桿A側(cè)加料口處的自由空間小被物料擠滿，影響填料的加入量。綜上所述，提高側(cè)加料裝置填料加入量的方法：①逸出填料中夾帶的空氣；②增加螺桿A側(cè)加料口處的自由空間，以便填料的加入。

圖1 側(cè)加料裝置布置圖

2 改進設(shè)計

2.1 逸出填料中夾帶的空氣

常規(guī)的排氣方法就是在側(cè)加料口上游設(shè)置排氣口［1～2］。生產(chǎn)過程中，這種方法能提高填料加入量，但也有不足的地方：①填料和空氣一起進入同向雙螺桿擠出機，影響填料的加入；②當(dāng)排氣口小時，空氣不能及時排出，影響填料的加入，當(dāng)排氣口大時，空氣流動會帶走一部分填料，浪費材料，污染空氣。筆者對側(cè)加料裝置進行了改進設(shè)計。圖2是改進后的側(cè)加料裝置。螺桿采用是變導(dǎo)程螺桿，導(dǎo)程由大變小。側(cè)加料料斗分成兩個部分，后半部分用于加料，前半部分用于排氣。側(cè)加料螺桿輸送過程中將填料壓實。氣體可以通過料斗排氣口排出。填料中夾帶的少量空氣由同向雙螺桿擠出機側(cè)加料口上游的排氣口排出。這樣，填料加入量就增加了。

圖2 改進后的側(cè)加料裝置圖

圖3 非對稱螺桿元件布置圖

圖4 反向輸送元件和反向開槽元件圖

2.2 增加螺桿A側(cè)加料口處的自由空間

對于同向雙螺桿擠出機而言，增加螺桿A側(cè)加料口處的自由空間可以通過設(shè)計大導(dǎo)程螺桿元件來實現(xiàn)［1～2］。由于同向雙螺桿擠出機的中心距、螺桿元件的外徑和根徑等尺寸已確定，靠上述方法來提高螺桿的自由空間有限。主螺桿側(cè)加料口處的上游設(shè)置一組非對稱螺桿元件。圖3是非對稱螺桿元件布置圖。螺桿A設(shè)置反向輸送元件。螺桿B設(shè)置反向開槽元件。圖4是反向輸送元件和反向開槽元件示意圖。塑料從主加料口進入擠出機，沿螺桿向前輸送，受熱熔融。塑料到達非對稱元件時是熔融狀態(tài)。在非對稱元件的作用下，塑料在螺桿里的分布狀態(tài)會發(fā)生改變。螺桿A的反向輸送元件反向輸送物料。螺桿B的反向開槽元件也反向輸送物料，但其槽孔漏料，幫助物料向下游輸送，其下游的物料會增加。這樣，螺桿A反向輸送元件的下游側(cè)加料口處會形成空腔。這個空腔為填料的加入提供了有利條件。側(cè)加料裝置填料加入量能提高。

3 實驗

筆者分別將改進前和改進后的側(cè)加料裝置安裝在同一臺同向雙螺桿擠出機的相同的位置。兩次實驗同向雙螺桿擠出機的工藝參數(shù)是相同的。同向雙螺桿擠出機共有10個溫控段，第5個溫控段是側(cè)加口。同向雙螺桿擠出機主喂料口加入物料是線形低密度聚乙烯（含量30%）、乙烯-醋酸乙烯聚合物（含量30%）、鋁粉（含量40%）。下表是實驗中記錄的工藝參數(shù)。表1是同向雙螺桿擠出機的工藝參數(shù)。表2是改進前、后側(cè)加料裝置的工藝參數(shù)。通過對比，側(cè)喂料裝置的填料加入量有明顯改善。

4 結(jié)論

經(jīng)過上述措施改進后，側(cè)喂料裝置的填料加入量有明顯改善。改進后的側(cè)喂料裝置能避免填料從側(cè)喂料裝置上游排氣口冒出。

表1 同向雙螺桿擠出機的工藝參數(shù)

表2 改進前、后側(cè)加料裝置的工藝參數(shù)

［1］ 耿孝正. 雙螺桿擠出機及其應(yīng)用. 北京：中國輕工業(yè)出版社. 2003.1.

［2］ ［美］David B.Todd. 詹茂盛，丁乃秀，王凱，李智譯.塑料混合工藝及設(shè)備，北京：化學(xué)工業(yè)出版社. 2002.8.

河北海偉聚丙烯裝置開車成功

新近，由中國石化工程建設(shè)公司設(shè)計，采用中國石化環(huán)管技術(shù)的河北海偉交通設(shè)施集團有限公司30.0萬t/年聚丙烯裝置開車成功。該裝置位于河北景縣，采用中國石化環(huán)管技術(shù)，可生產(chǎn)均聚、無規(guī)、抗沖等各類聚丙烯產(chǎn)品。所用丙烯原料來源于丙烷脫氫。

燕豐供稿

Improved design of co-rotating twin-screw extruder side feeding device

Improved design of co-rotating twin-screw extruder side feeding device

Zeng Tianzhong
(Tianhua Institute of Chemical Machinery & Automation Co., Ltd., Lanzhou 730060, Gansu, China)

This paper describes the improved method of increasing loadings of co-rotating twin-screw extruder side feeding device, namely discharging entrained air in fi llers and increase free space on the screw, and this article focuses on the structural design.

co-rotating twin-screw extruder; side feeding device; fi ller

TQ320.66

1009-797X（2015）02-0047-03

B

10.13520/j.cnki.rpte.2015.02.006

曾天忠（1980-），男，工程師，天華化工機械及自動化研究設(shè)計院有限公司工作。

2014-09-26