同向雙螺桿擠出機側加料裝置改進設計

曾天忠

（天華化工機械及自動化研究設計院有限公司，甘肅 蘭州 730060）

同向雙螺桿擠出機側加料裝置改進設計

曾天忠

（天華化工機械及自動化研究設計院有限公司，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，著重介紹結構設計。

同向雙螺桿擠出機；側加料裝置；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量分數達到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加料裝置加入到同向雙螺桿擠出機里［1］。生產過程中，生產商希望填料加入量到達最高。為了提高側加料裝置填料的加入量，筆者對側加料裝置進行了改進設計。

1 原因分析

圖1是側加料裝置布置圖。常見的側加料裝置水平安裝于同向雙螺桿擠出機一側，其上游有設置排氣口［1～2］。它靠兩根同向旋轉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。到達側加料口的塑料是熔融狀態。筆者實驗觀察所得：①當側加料裝置填料加入量達到多大時，擠出機里螺桿A側加料口處的自由空間已經完全被塑料和填料擠滿了； ②螺桿B側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。空氣占用一定的空間，影響填料的加入量。螺桿A側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側加料口處的自由空間，以便填料的加入。

圖1 側加料裝置布置圖

2 改進設計

2.1 逸出填料中夾帶的空氣

常規的排氣方法就是在側加料口上游設置排氣口［1～2］。生產過程中，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當排氣口小時，空氣不能及時排出，影響填料的加入，當排氣口大時，空氣流動會帶走一部分填料，浪費材料，污染空氣。筆者對側加料裝置進行了改進設計。圖2是改進后的側加料裝置。螺桿采用是變導程螺桿，導程由大變小。側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側加料口處的自由空間可以通過設計大導程螺桿元件來實現［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。主螺桿側加料口處的上游設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設置反向輸送元件。螺桿B設置反向開槽元件。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。在非對稱元件的作用下，塑料在螺桿里的分布狀態會發生改變。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。表1是同向雙螺桿擠出機的工藝參數。表2是改進前、后側加料裝置的工藝參數。通過對比，側喂料裝置的填料加入量有明顯改善。

4 結論

經過上述措施改進后，側喂料裝置的填料加入量有明顯改善。改進后的側喂料裝置能避免填料從側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

表2 改進前、后側加料裝置的工藝參數

［1］ 耿孝正. 雙螺桿擠出機及其應用. 北京：中國輕工業出版社. 2003.1.

［2］ ［美］David B.Todd. 詹茂盛，丁乃秀，王凱，李智譯.塑料混合工藝及設備，北京：化學工業出版社. 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公司設計，采用中國石化環管技術的河北海偉交通設施集團有限公司30.0萬t/年聚丙烯裝置開車成功。該裝置位于河北景縣，采用中國石化環管技術，可生產均聚、無規、抗沖等各類聚丙烯產品。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計院有限公司工作。

2014-09-26