第四節(jié)新型螺桿的設(shè)計(jì)第四節(jié)新型螺桿所謂新型螺桿，是相對(duì)于常規(guī)全螺紋三段螺桿而言的。新型螺桿在原理、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上有許多特點(diǎn)，它們是在常規(guī)全螺紋三段螺桿的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，目前已得到廣泛應(yīng)用。所謂新型螺桿，主要是指：分離型螺桿分流型螺桿屏障型螺桿組合型螺桿一、幾種常見(jiàn)的新型螺桿針對(duì)常規(guī)螺桿存在的問(wèn)題，對(duì)擠出過(guò)程進(jìn)行了深入的研究，在大量實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐的基礎(chǔ)上，發(fā)展了各種新型螺桿。與常規(guī)螺桿相比，其優(yōu)點(diǎn)如下：提高了擠出量，改善了塑化質(zhì)量，減少了產(chǎn)量波動(dòng)，壓力波動(dòng)和在MD方向的溫度波動(dòng)、TD方向的溫差，提高了混合的均勻性和填加物的分散性。新型螺桿越來(lái)越得到廣泛的應(yīng)用。新型螺桿的形式很多，但尚無(wú)一個(gè)全面的科學(xué)的螺桿分類(lèi)，下面僅就目前較為流行的分類(lèi)方法，重點(diǎn)地介紹幾種。1、分離型螺桿（主副螺紋螺桿）設(shè)計(jì)思路：固液相盡早分離，固體盡快熔融，液相低溫?cái)D出，保證質(zhì)量，提高產(chǎn)量針對(duì)常規(guī)全螺紋三段螺桿因固液相共存于同一螺槽中所產(chǎn)生的缺點(diǎn)，采取措施，將已熔融的物料和未熔融的物料盡早分離，從而促進(jìn)未熔物料更快的熔融，使已熔融物料不再承受導(dǎo)致過(guò)熱的剪切，而獲得低溫?cái)D出，在保證塑化質(zhì)量的前提下提高擠出量。其典型代表是BM螺桿。也叫主副螺紋螺桿。1）結(jié)構(gòu)原理根據(jù)熔融理論所揭示的物料在螺槽中的熔融規(guī)律，在螺桿的熔融段再附加一條螺紋，這兩條螺紋把原來(lái)一條螺紋所形成的螺槽分成兩個(gè)螺槽，一條螺槽與加料段螺槽相通，另一條螺槽與均化段相通。前者用來(lái)盛固相，后者用來(lái)盛液相。附加螺紋與料筒壁的間隙δ要比原來(lái)的螺紋（主螺紋）與料筒壁的間隙δ大。2）熔融機(jī)理當(dāng)固體床形成并在輸送過(guò)程中開(kāi)始熔融時(shí)，已熔的物料將越過(guò)間隙δ而進(jìn)入液相螺槽，而未熔融的固體粒子不能通過(guò)δ而留在固相螺槽中。由于主階螺紋的螺距不等，液相螺槽由零逐漸變寬，直至達(dá)到均化段整個(gè)螺槽的寬度，但其螺槽深度則保持不變；固相螺槽由寬變窄，至均化段其寬度變?yōu)榱?，但其螺槽深度則由加料段螺槽深度至均化段螺槽深度。在液相螺槽寬度為零的那一點(diǎn)固液相開(kāi)始分離，在固相螺槽的寬度為零的那一點(diǎn)熔融完成。全部熔融的物料經(jīng)均化段均化，定壓定量定溫地?cái)D入機(jī)頭。3）BM螺桿的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：a.塑化效率高，塑化質(zhì)量好，由于固液相分離；b.產(chǎn)量、壓力、溫度波動(dòng)小，由于沒(méi)有固體床解體；c.排氣性能好，由于固液相分離，不混合；d.單耗低，由于塑化效率高，減少了能耗；；e.適應(yīng)性強(qiáng)，可用于多種用途、適用多種物料f.耐掃膛性能好，由于固液相分離，固體顆粒不能嵌入數(shù)值較小的主螺紋與機(jī)筒的縫隙中；g.能實(shí)現(xiàn)低溫?cái)D出，已熔融物料不再承受導(dǎo)致過(guò)熱的剪切，而獲得低溫?cái)D出。缺點(diǎn)a.加工制造困難。由于主附螺紋螺距不等給加工制造帶來(lái)很多困難而影響它的推廣；b.熔融能力受到限制。由于它的固體床的寬度是由寬變窄，因此不能自始至終保持固體床與料筒壁之間的最大接觸面積而獲得來(lái)自料筒壁的最多熱量，從而使熔融能力受到限制；c.可能引起螺槽堵塞而產(chǎn)生擠出不穩(wěn)定。固體床在寬度方向要發(fā)生形變，如果設(shè)計(jì)不當(dāng)，即固體床因熔融而發(fā)生的寬度的減少與固相螺槽寬度的減少不一致，有可能引起螺槽堵塞而產(chǎn)生擠出不穩(wěn)定。2、屏障型螺桿1）設(shè)計(jì)思路：屏障型螺桿就是在螺桿的某部位設(shè)立屏障段，使未熔的固相不能通過(guò)，并促使固相熔融的一種螺桿。2）結(jié)構(gòu)原理：下面是一種常用的直槽屏障型螺桿的屏障段。#在圓柱面上等距地開(kāi)了若干縱向溝槽，分兩組；#一組是進(jìn)料槽，其出口在軸線方向是封閉的；#另一組是出料槽，其入口在軸線方向是封閉的；#兩組槽相間。將進(jìn)料槽和出料槽隔開(kāi)的棱面與料筒之間的間隙大小不等，一半為δ（正常螺桿與機(jī)筒的間隙），另一半為△（大于正常螺桿與機(jī)筒的間隙）。3）熔融機(jī)理工作時(shí)，物料由進(jìn)料槽流入。只有熔融的物料和粒度小于間隙△的固相碎片才能越過(guò)△（即圖中劃剖面線處）而進(jìn)入出料槽，而那些未熔的粒度較大的固相碎片被屏障阻擋。a.剪切作用熔料和未熔融但能通過(guò)△的固相碎片在通過(guò)△時(shí)，受到強(qiáng)烈的剪切作用。b.混合作用進(jìn)入出料槽的物料在槽中產(chǎn)生渦流而得以混合。4）特點(diǎn)a.如果設(shè)計(jì)得當(dāng)，這種帶有屏障段螺桿的產(chǎn)量、質(zhì)量、單耗等項(xiàng)指標(biāo)都優(yōu)于常規(guī)全螺紋三段螺桿。b.從制造方面來(lái)說(shuō)，也比較容易。c.它適于加工聚烯烴類(lèi)塑料。3、分流型螺桿1）設(shè)計(jì)思路：在螺桿的某一部位設(shè)置許多突起部分或溝槽或孔道。將螺槽內(nèi)的料流分割，以改變物料的流動(dòng)狀況，促進(jìn)熔融、增強(qiáng)混煉和均化的一類(lèi)螺桿。銷(xiāo)釘螺桿是它們的代表。2）熔融機(jī)理如前所述，常規(guī)全螺紋三段螺桿的一系列缺點(diǎn)是由于在擠出過(guò)程中固液相共存于一個(gè)螺槽并形成兩相流動(dòng)造成的，固相不易熔融。3）設(shè)置銷(xiāo)釘?shù)淖饔萌缦拢篈.打碎固體床，增大傳熱面積，對(duì)料流產(chǎn)生摩擦剪切將固體床打碎，破壞熔池，打亂兩相流動(dòng)，并將料流反復(fù)地分割，改變螺槽中料流的方向和速度分布，使固相和液相充分混合，增大固體床與熔體之間的傳熱面積，對(duì)料流產(chǎn)生一定阻力和摩擦剪切，而促進(jìn)熔融。B.通過(guò)銷(xiāo)釘將熔料多次分割、分流而增加對(duì)物料的混煉、均化和填加劑的分散性，獲得低溫?cái)D出。其分流原理如下：4）特點(diǎn)A.銷(xiāo)釘螺桿可以提高產(chǎn)量（可提高30一100%），B.減少M(fèi)D方向溫度波動(dòng)和TD方向的溫差.C.改善塑化質(zhì)量，提高混合均勻性和填充物的分散度，獲得低溫?cái)D出。D.與其它新型螺桿相比，銷(xiāo)釘螺桿的一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)是加工制造容易。4、組合螺桿以上我們介紹了幾種新型螺桿?？梢钥闯觯悍蛛x型螺桿是在熔融段附加螺紋或螺槽，它只能和原螺桿作成一體；屏障型、分流型螺桿多在均化段或熔融段來(lái)增設(shè)非螺紋形式的各種區(qū)段，我們稱(chēng)之為螺桿元件。它們可以與螺桿做成一體，也可以用連接的方法加到螺桿本體（由加料段和壓縮段組成）上。根據(jù)這些區(qū)段的作用的不同，將它們分別稱(chēng)為輸送元件、壓縮元件、剪切元件、均化元件等等。特點(diǎn)組合螺桿突破了傳統(tǒng)常規(guī)全螺紋三段螺桿的框框，螺桿可以不再是整體的，也可以不再是由三段組成。這是螺桿