常用于PVC型材挤出的双螺杆挤出机通常是紧密啮合且异向旋转的螺杆,少数也有使用同向旋转式双螺杆挤出的,但一般只能在低速下操作,约在10r/min范围内。而高速啮合同向旋转式双螺杆挤出机用于混炼、排气造粒或作为连续化学反应器使用,这类挤出机最大螺杆速度范围在300~600r/min。非啮合型挤出机与啮合型挤出机的输送机理大不相同,比较接近于单螺杆挤出机的输送机理,二者有本质上的差别。
双螺杆挤出机的工作原理
双螺杆挤出机的结构尽管与单螺杆挤出机很相似,但工作原理差异却很大。在双螺杆挤出机中,物料由加料装置(一般为定量加料)加入,经螺杆作用到达机头口模。在这一过程中,物料的运动情况因螺杆的啮合方式、旋转方向不同而不同。
1、非啮合型双螺杆挤出系统
物料在非啮合双螺杆挤出系统中,除了向机头方向的运动形式外,还有多种流动方式,见图7。由于两螺杆不啮合,它们之间的径向间隙很大,存在较大的漏流。主要流动方式:1、由于两螺杆的螺棱的相对位置是错开的,即一根螺杆的推力面的物料压力大于另一螺杆拖带面的物料压力,从而产生了流动。
2、物料从压力较高的螺杆推力面向另一螺杆拖带面的流动,同时随着螺杆的旋转,在两螺杆的间隙处物料不断受到搅动并被不断带走、更新(不论两螺杆的转向如何),特别是在异向旋转过程中,物料在A处受到阻碍,产生了流动。3、多种物料的流动形式(包括由于在两根螺杆的相互作用下产生的各种流动)都增加了对物料的混炼和剪切。但这种双螺杆没有自清洁作用,一般仅用于混料,不适合PVC型材的生产。
2、啮合型同向旋转双螺杆挤出系统
物料在同向旋转的双螺杆挤出系统的全螺纹段的流动情况见图8。由于同向旋转双螺杆在啮合位置的速度方向相反,一根螺杆要把物料拉入啮合间隙,而另一根螺杆要把物料从间隙中推出,结果使物料从一根螺杆转到另一个螺杆,呈∞形前进,这种速度的改变以及啮合区较大的相对速度,非常有利于物料混合和均化,由于啮合区间隙很小,啮合处螺纹和螺槽的速度相反,剪切速度高,有很好自洁作用,即能刮去粘附在螺杆上的任何积料,从而使物料的停留时间很短。这种挤出机主要用于混炼物料和造粒。但由于物料在啮合区间所受剪切力很大,所以也不适应PVC型材的生产。