曾天忠

（天華化工機(jī)械及自動(dòng)化研究設(shè)計(jì)院有限公司，甘肅 蘭州 730060）

同向雙螺桿擠出機(jī)側(cè)加料裝置改進(jìn)設(shè)計(jì)

曾天忠

（天華化工機(jī)械及自動(dòng)化研究設(shè)計(jì)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(jī)側(cè)加料裝置填料加入量的改進(jìn)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(jì)。

同向雙螺桿擠出機(jī)；側(cè)加料裝置；填料

同向雙螺桿擠出機(jī)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(jī)填料或者有機(jī)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?jǐn)?shù)達(dá)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(jī)。塑料和填料除了由主加料口加入到同向雙螺桿擠出機(jī)外，還可以在擠出機(jī)下游用側(cè)加料裝置加入到同向雙螺桿擠出機(jī)里［1］。生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)商希望填料加入量到達(dá)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(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)。

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(jī)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(jī)。塑料從主加料口進(jìn)入擠出機(jī)，沿螺桿向前輸送，受熱熔融，在捏合元件的作用下混煉。到達(dá)側(cè)加料口的塑料是熔融狀態(tài)。筆者實(shí)驗(yàn)觀察所得：①當(dāng)側(cè)加料裝置填料加入量達(dá)到多大時(shí)，擠出機(jī)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(jìn)入同向雙螺桿擠出機(jī)?？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(jìn)設(shè)計(jì)

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(jìn)入同向雙螺桿擠出機(jī)，影響填料的加入；②當(dāng)排氣口小時(shí)，空氣不能及時(shí)排出，影響填料的加入，當(dāng)排氣口大時(shí)，空氣流動(dòng)會(huì)帶走一部分填料，浪費(fèi)材料，污染空氣。筆者對側(cè)加料裝置進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)。圖2是改進(jìn)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(gè)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(shí)。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(jī)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(jìn)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(jī)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(jì)大導(dǎo)程螺桿元件來實(shí)現(xiàn)［1～2］。由于同向雙螺桿擠出機(jī)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(jìn)入擠出機(jī)，沿螺桿向前輸送，受熱熔融。塑料到達(dá)非對稱元件時(shí)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(huì)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(huì)增加。這樣，螺桿A反向輸送元件的下游側(cè)加料口處會(huì)形成空腔。這個(gè)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(shí)驗(yàn)

筆者分別將改進(jìn)前和改進(jìn)后的側(cè)加料裝置安裝在同一臺(tái)同向雙螺桿擠出機(jī)的相同的位置。兩次實(shí)驗(yàn)同向雙螺桿擠出機(jī)的工藝參數(shù)是相同的。同向雙螺桿擠出機(jī)共有10個(gè)溫控段，第5個(gè)溫控段是側(cè)加口。同向雙螺桿擠出機(jī)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(shí)驗(yàn)中記錄的工藝參數(shù)。表1是同向雙螺桿擠出機(jī)的工藝參數(shù)。表2是改進(jìn)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(jìn)后，側(cè)喂料裝置的填料加入量有明顯改善。改進(jìn)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(jī)的工藝參數(shù)

表2 改進(jìn)前、后側(cè)加料裝置的工藝參數(shù)

［1］ 耿孝正. 雙螺桿擠出機(jī)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(jì)，采用中國石化環(huán)管技術(shù)的河北海偉交通設(shè)施集團(tuán)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(jī)械及自動(dòng)化研究設(shè)計(jì)院有限公司工作。

2014-09-26