嚙合型異向旋轉(zhuǎn)式雙螺桿擠出機(jī)

1935年意大利的Roberto Colombo研制出世界上首個(gè)嚙合同向雙螺桿擠出機(jī)后。自從其誕生后，經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的不斷改進(jìn)和完善，它便以其積木式結(jié)構(gòu)帶來(lái)的多變性和適應(yīng)性以及優(yōu)異的混合性能，在成型、共混、改性、反應(yīng)擠出等聚合物加工過(guò)程中得到了廣泛應(yīng)用。

擠出機(jī)的核心部件是螺桿，嚙合同向雙螺桿擠出機(jī)一般分為固體輸送、熔融、排氣、熔體輸送等功能段。至今為止，研究主要集中在熔體輸送段，已經(jīng)有了成熟的理論體系和數(shù)理模型，有了很多有意義的研究成果；固體輸送段和熔融段由于物料在該段的狀態(tài)還不能由現(xiàn)有方程和數(shù)理模型很好的描述，所以理論研究成果較少，主要依靠經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

目前，嚙合同向雙螺桿擠出機(jī)向著高轉(zhuǎn)速、大扭矩、更高的熔融塑化效率、更優(yōu)的混合質(zhì)量、更低的能耗方向發(fā)展。也就是說(shuō)，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，如何在更低的能耗下，獲得更高的生產(chǎn)能力，是雙螺桿擠出機(jī)制造商和用戶所共同追求的目標(biāo)。

20世紀(jì)80年代，我國(guó)開(kāi)始較為廣泛的應(yīng)用雙螺桿擠出機(jī)，相對(duì)于西方國(guó)家（美、德、意、英、日等）起步較晚。隨后，我國(guó)一些廠家開(kāi)始生產(chǎn)制造雙螺桿擠出機(jī)。但是最初的設(shè)計(jì)基本是依靠引進(jìn)國(guó)外技術(shù)。到20世紀(jì)90年代初，我國(guó)雙螺桿擠出機(jī)的設(shè)計(jì)制造發(fā)展很快，形成了雙螺桿擠出機(jī)制造熱。目前國(guó)內(nèi)所生產(chǎn)的雙螺桿擠出機(jī)的規(guī)格已由中小型開(kāi)始向大型發(fā)展，制定了相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)并形成系列，年產(chǎn)量達(dá)幾百臺(tái)套。但在雙螺桿擠出機(jī)的設(shè)計(jì)、制造水平和機(jī)器的整體質(zhì)量方面，與國(guó)外先進(jìn)國(guó)家生產(chǎn)的雙螺桿擠出機(jī)還有不小差距，這主要表現(xiàn)在獨(dú)立設(shè)計(jì)能力較弱，不少?gòu)S家的產(chǎn)品是測(cè)繪和仿制的，設(shè)計(jì)出水平較高的機(jī)器較少。

目前國(guó)內(nèi)嚙合同向雙螺桿擠出機(jī)方面研究工作做的較多的單位主要有：甘肅蘭州天華設(shè)計(jì)院，北京化工大學(xué)，SEI等單位，制造主要是大連橡塑還有南京科亞。

從結(jié)構(gòu)上講，嚙合同向雙螺桿的螺槽為非封閉結(jié)構(gòu)，本身有利于物料流通混合，物料從加料口到一根螺桿后，在摩擦拖拽下，沿著這根螺桿的螺槽前進(jìn)至下方窄間隙，受到一定壓縮后而另一根螺桿托起，并在料筒表面的摩擦拖曳下沿另一根螺槽向前輸送，當(dāng)物料前進(jìn)到上方窄間隙時(shí)，又重復(fù)此過(guò)程，只是在軸線方向上移動(dòng)了一定距離，因此，物料是繞兩根螺桿是螺旋“∞”形流動(dòng)。從一根螺桿中沿螺槽流來(lái)的物料，一部分進(jìn)入第二根螺桿的一個(gè)螺槽中，而另一部分到另一螺槽中（一分為二）在每一個(gè)“∞”形流程（即通過(guò)一個(gè)導(dǎo)程）中這個(gè)過(guò)程要進(jìn)行兩次，即物料受到4次分割；通過(guò)兩個(gè)導(dǎo)程后，物料則受到16次分割，當(dāng)通過(guò)10個(gè)導(dǎo)程后，則物料將受到上百萬(wàn)次（2）的分割。另外，在嚙合區(qū)物料將受到強(qiáng)力的局部剪切作用，再加上螺桿間和螺桿與機(jī)筒內(nèi)壁間存在的間隙所產(chǎn)生的漏流，使同向嚙合型雙螺桿產(chǎn)生很好的混合效果。

另外，由于嚙合同向雙螺桿擠出機(jī)的兩根螺桿在嚙合區(qū)間隙處的速度方向相反，它使得在嚙合區(qū)間隙處有更優(yōu)的混合效果。首先，在嚙合區(qū)兩螺桿間的相對(duì)速度較大，從而對(duì)嚙合區(qū)中物料的剪切速率和剪切應(yīng)力也較大；其次，物料在嚙合區(qū)產(chǎn)生了較好的返混，嚙合同向雙螺桿嚙合區(qū)中因?yàn)檫吔缢俣认喾?，只有靠邊界的一小部分物料能通過(guò)徑向間隙，而中間的大部分物料卻就地折回，產(chǎn)生較大的回流量，極大的提高了分布混合能力。研究表明，在嚙合同向雙螺桿擠出機(jī)加工過(guò)程中，其一根螺桿相對(duì)于另一螺桿的運(yùn)動(dòng)是繞對(duì)方做平動(dòng)，因此在其嚙合區(qū)內(nèi)任意處兩螺桿的相對(duì)速度都相同，故物料在嚙合區(qū)承受基本均勻恒定的剪切速率，使得產(chǎn)生的混合更趨均勻。

常用的元件有常規(guī)螺紋元件、反向螺紋元件、捏合塊、齒形盤、S型元件、六棱柱元件等。

均可根據(jù)具體的應(yīng)用需要來(lái)進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕M合以達(dá)到最好的效果。