CN106564174B - 一种挤出机螺杆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种挤出机螺杆，螺杆表面带有螺纹，分为三段，沿物料挤出方向，依次为加料段、压缩段和均化段；加料段为螺杆进料处到附加螺纹的起点部分；压缩段为附加螺纹起点到附加螺纹的终点部分，均化段为附加螺纹的终点部分至螺杆顶部，加料段、压缩段和均化段的螺距相等，螺槽深度依次减小，加料段、压缩段和均化段的螺距为75‑100mm，加料段的螺槽深度为9‑16mm，压缩段的螺槽深度为6‑10mm，均化段的螺槽深度为3‑4mm，螺杆的压缩比为2.8‑3.8。本发明通过调节螺杆的螺槽深度，螺距、螺杆直径和螺纹顶峰宽度等参数，设计合理压缩比的螺杆，有效提高熔体挤出量，提高造粒机产能。

Description

一种挤出机螺杆
技术领域
本发明涉及一种机螺杆，特别涉及一种造粒机的挤出机螺杆。
背景技术
由于全球石油化工行业发展异常迅猛，对塑料造粒机的需求快速增加，塑料造粒机越来越趋于大型化，且用户对造粒机的机械稳定性及节能降耗要求也越来越高。
造粒机生产工艺：生产线洁净废薄膜通过破碎机粉碎成膜片，经风机管道输送至切割压实仓内，再利用切割压实仓转盘的高速运转带动膜片，采用摩擦生热方式使其预热升温，待温度达到180-190℃后通过刀盘的推送进入挤出机，利用挤出机螺杆的高速旋转及电加热工艺将膜片熔化成熔体后挤出至熔体过滤器，经过滤进入模头区，由均匀排列的模头孔挤出料条，再通过导流槽中脱盐水的冷却与牵引进入切粒机进行水下切粒，最后经振动筛、干燥器对切片进行分离、干燥处理。
通常挤出机加热温区设定在270℃～275℃之间，膜片塑化是指膜片进入挤出机内经加热达到流动状态并具有可塑性的全过程；在相同的加热温区中，挤出机螺杆的输送能力不同，塑化效果不同；若挤出机螺杆输送能力过小，部分膜片会粘附在螺杆上或筒体内，使膜片挤出量变得不稳定，挤出机负载波动大，膜片在挤出机内停留时间过长，由于膜片摩擦生热，热塑化降解程度过大，产品色值偏黄；若挤出机螺杆输送能力过大时，膜片在挤出机中停留时间过短，热塑化降解程度过小，膜片未完全融化，挤出机负载不稳定，波动较大，产品色值偏乳白色；因此，膜片塑化效果的好坏可以根据挤出机挤出量是否稳定，挤出机负载波动大小进行判断。
挤出机螺杆是由螺纹和圆柱体组成的，螺杆分为三段，分别为加料段、压缩段和均化段，这三段的螺槽深度与设备生产能力有直接关系，螺槽深度大，在一定压力下，挤出熔体多，但膜片塑化困难，螺杆强度也差，因此，制备合适的压缩比和长径比的螺杆是提高造粒机产能的关键。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对造粒机产能不足的问题，提供一种挤出机螺杆，通过调节螺杆的螺槽深度，螺距、螺杆直径和螺纹顶峰宽度等参数，设计合理压缩比的螺杆，有效提高熔体挤出量，提高造粒机产能。
一种挤出机螺杆，所述螺杆表面带有螺纹，分为三段，沿物料挤出方向，依次为加料段、压缩段和均化段；所述加料段、压缩段和均化段的螺距相等，螺槽深度依次减小；
所述加料段的螺槽深度为9-16mm；所述压缩段的螺槽深度为6-10mm；所述均化段的螺槽深度为3-4m；所述加料段、压缩段和均化段的螺槽深度的比例为3～4:2～3:1～2；
所述螺杆的压缩比为2.8-3.8。
如上所述的一种挤出机螺杆，所述加料段为螺杆进料处到附加螺纹的起点部分；所述压缩段为附加螺纹起点到附加螺纹的终点部分，所述均化段为附加螺纹的终点部分至螺杆顶部。
作为优选的技术方案：
如上所述的一种挤出机螺杆，所述加料段的螺杆直径为133-137mm；所述压缩段的螺杆直径为138-142mm；所述均化段的螺杆直径为139-143mm。
如上所述的一种挤出机螺杆，所述加料段的螺纹顶峰宽度为20-25mm；所述压缩段的螺纹顶峰宽度为20-25mm；所述均化段的螺纹顶峰宽度为20-25mm。
如上所述的一种挤出机螺杆，所述加料段的长度为1100-1400mm；所述压缩段的长度为1600-1900mm；所述均化段的长度为1800-2100mm。
如上所述的一种挤出机螺杆，所述螺杆的材质为铁、钨或镍硬合金。
如上所述的一种挤出机螺杆，所述螺杆的熔体挤出量为1500kg/h～1820kg/h。
本发明的机理为：
螺杆进料端第一个螺距的容积与出料端最后一个螺距的容积之比，称为螺杆压缩比。压缩比计算公式如下：
式中：S1-----螺杆加料段螺距mm；
S2-----螺杆均化段最后一个螺距mm；
h1-----螺杆加料段螺槽深度mm；
h2-----螺杆均化段螺槽深度mm；
D------螺杆压缩段螺杆直径mm；
e------螺杆压缩段螺纹顶峰宽度mm。
目前调节螺杆压缩比有以下几种方法：
(1)螺距变化(等深不等距)，这种结构的优点在于压缩比较大时不影响螺杆强度，缺点是螺杆加工比较困难，接近螺杆端部时螺旋角太小使物料不能畅通，容易产生窝料现象。
(2)螺槽深度变化(等距不等深)，它的优点时加工制造容易，物料与机筒接触面积大，传热效果好，缺点是强度消弱大，使用长螺杆和大压缩比时应特别注意。
(3)螺距和螺槽深度都变化(不等距不等深)，如果设计得当，这种螺杆可以获得最大的优点和最小的缺点，但制备过程复杂。
实际生产中应用最多的为等距不等深的螺杆。
本发明通过调节螺杆的螺槽深度、螺距、螺杆直径和螺纹顶峰宽度等参数，设计合理压缩比的螺杆，选取等距不等深的螺杆改造。
(1)螺槽深度h
螺槽深度主要影响膜片的塑化及挤出效率，螺槽深度较小时，对塑料可产生较高的剪切速率，有利于传热和塑化，但挤出生产率降低，适用于热敏性塑料；螺槽深度较大的深螺杆宜用熔体粘度低和热稳定性较高的物料；根据工艺需要，螺杆深度是变化的，加料段螺槽深度大于压缩段螺槽深度，压缩段螺槽深度大于均化段螺槽深度；
(2)压缩比I
螺杆的压缩比表示物料通过螺杆全过程被压缩的程度，压缩比越大，塑料受到挤压的作用也就越大，排除物料中空气的能力就大，但压缩比太大，螺杆本身的机械强度下降；根据物料特性，粒状物压缩比可取2.5～3.0，粉状物压缩比可取4.0～5.0，本发明中物料为膜片，膜片介于粒状物与粉末状之间，压缩比可取3.0～4.0。
有益效果
本发明中的挤出机螺杆是由螺纹和圆柱体组成的，螺杆分为三段，分别为加料段、压缩段和均化段，这三段的螺距相等，螺槽深度依次减小；制备的螺杆的压缩比为2.8-3.8，有效提高熔体挤出量，提高造粒机产能，并有效的降低了设备运行所产生的成本、能耗。
附图说明
附图1为挤出机螺杆示意图。
其中：1-加料段的螺距，2-均化段的螺距，3-加料段螺槽深度，4-均化段螺槽深度，5-压缩段螺杆直径，6-压缩段螺纹顶峰宽度，7-加料段，8-压缩段，9-均化段。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
一种挤出机螺杆，螺杆表面带有螺纹，分为三段，如附图所示，沿物料挤出方向，依次为加料段7、压缩段8和均化段9；加料段为螺杆进料处到附加螺纹的起点部分；压缩段为附加螺纹起点到附加螺纹的终点部分，均化段为附加螺纹的终点部分至螺杆顶部，其中，加料段、压缩段和均化段的螺距相等，螺槽深度依次减小。加料段螺距1、压缩段螺距和均化段的螺距2为75mm，加料段的螺槽深度3为9mm，加料段的螺杆直径为133mm，加料段的螺纹顶峰宽度为20mm，加料段的长度为1100mm，压缩段的螺槽深度为6mm，压缩段的螺杆直径5为138mm，压缩段的螺纹顶峰宽度6为20mm，压缩段的长度为1600mm，均化段的螺槽深度4为3mm，均化段的螺杆直径为139mm，均化段的螺纹顶峰宽度为20mm，均化段的长度为1800mm，通过压缩比计算公式得到挤出机螺杆的压缩比为2.84。
经测试表明，螺杆的熔体挤出量为1500kg/h～1530kg/h。
实施例2
一种挤出机螺杆，螺杆表面带有螺纹，分为三段，沿物料挤出方向，依次为加料段7、压缩段8和均化段9；加料段为螺杆进料处到附加螺纹的起点部分；压缩段为附加螺纹起点到附加螺纹的终点部分，均化段为附加螺纹的终点部分至螺杆顶部，其中，加料段、压缩段和均化段的螺距相等，螺槽深度依次减小。加料段螺距1、压缩段螺距和均化段的螺距2为100mm，加料段的螺槽深度3为16mm，加料段的螺杆直径为137mm，加料段的螺纹顶峰宽度为25mm，加料段的长度为1400mm，压缩段的螺槽深度为10mm，压缩段的螺杆直径5为142mm，压缩段的螺纹顶峰宽度6为25mm，压缩段的长度为1900mm，均化段的螺槽深度4为4mm，均化段的螺杆直径为143mm，均化段的螺纹顶峰宽度为25mm，均化段的长度为2100mm，挤出机螺杆的压缩比为3.65。
经测试表明，螺杆的熔体挤出量为1790kg/h～1820kg/h，挤出机挤出量稳定，挤出机负载波动小。
实施例3
一种挤出机螺杆，螺杆表面带有螺纹，分为三段，沿物料挤出方向，依次为加料段7、压缩段8和均化段9；加料段为螺杆进料处到附加螺纹的起点部分；压缩段为附加螺纹起点到附加螺纹的终点部分，均化段为附加螺纹的终点部分至螺杆顶部，其中，加料段、压缩段和均化段的螺距相等，螺槽深度依次减小。加料段螺距1、压缩段螺距和均化段的螺距2为80mm，加料段的螺槽深度3为12mm，加料段的螺杆直径为135mm，加料段的螺纹顶峰宽度为22mm，加料段的长度为1200mm，压缩段的螺槽深度为8mm，压缩段的螺杆直径5为140mm，压缩段的螺纹顶峰宽度6为22mm，压缩段的长度为1700mm，均化段的螺槽深度4为3.5mm，均化段的螺杆直径为140mm，均化段的螺纹顶峰宽度为22mm，均化段的长度为2000mm，挤出机螺杆的压缩比为3.21。
经测试表明，螺杆的熔体挤出量为1630kg/h～1660kg/h。
实施例4
一种挤出机螺杆，螺杆表面带有螺纹，分为三段，沿物料挤出方向，依次为加料段7、压缩段8和均化段9；加料段为螺杆进料处到附加螺纹的起点部分；压缩段为附加螺纹起点到附加螺纹的终点部分，均化段为附加螺纹的终点部分至螺杆顶部，其中，加料段、压缩段和均化段的螺距相等，螺槽深度依次减小。加料段螺距1、压缩段螺距和均化段的螺距2为85mm，加料段的螺槽深度3为12mm，加料段的螺杆直径为136mm，加料段的螺纹顶峰宽度为24mm，加料段的长度为1300mm，压缩段的螺槽深度为8mm，压缩段的螺杆直径5为141mm，压缩段的螺纹顶峰宽度6为23mm，压缩段的长度为1800mm，均化段的螺槽深度4为3.5mm，均化段的螺杆直径为142mm，均化段的螺纹顶峰宽度为24mm，均化段的长度为2000mm，挤出机螺杆的压缩比为3.19。
经测试表明，螺杆的熔体挤出量为1570kg/h～1600kg/h，挤出机挤出量有所稳定，挤出机负载波动小。
实施例5
一种挤出机螺杆，螺杆表面带有螺纹，分为三段，沿物料挤出方向，依次为加料段7、压缩段8和均化段9；加料段为螺杆进料处到附加螺纹的起点部分；压缩段为附加螺纹起点到附加螺纹的终点部分，均化段为附加螺纹的终点部分至螺杆顶部，其中，加料段、压缩段和均化段的螺距相等，螺槽深度依次减小。加料段螺距1、压缩段螺距和均化段的螺距2为90mm，加料段的螺槽深度3为12mm，加料段的螺杆直径为136mm，加料段的螺纹顶峰宽度为24mm，加料段的长度为1300mm，压缩段的螺槽深度为9mm，压缩段的螺杆直径5为141mm，压缩段的螺纹顶峰宽度6为24mm，压缩段的长度为1700mm，均化段的螺槽深度4为3.2mm，均化段的螺杆直径为142mm，均化段的螺纹顶峰宽度为23mm，均化段的长度为1900mm，挤出机螺杆的压缩比为3.51。
经测试表明，螺杆的熔体挤出量为1700kg/h～1730kg/h。
对比例1
一种挤出机螺杆，螺杆表面带有螺纹，分为三段，沿物料挤出方向，依次为加料段7、压缩段8和均化段9；加料段为螺杆进料处到附加螺纹的起点部分；压缩段为附加螺纹起点到附加螺纹的终点部分，均化段为附加螺纹的终点部分至螺杆顶部，其中，加料段、压缩段和均化段的螺距相等，螺槽深度依次减小。加料段螺距1、压缩段螺距和均化段的螺距2为75mm，加料段的螺槽深度3为8mm，加料段的螺杆直径为133mm，加料段的螺纹顶峰宽度为20mm，加料段的长度为1100mm，压缩段的螺槽深度为6mm，压缩段的螺杆直径5为138mm，压缩段的螺纹顶峰宽度6为20mm，压缩段的长度为1600mm，均化段的螺槽深度4为3mm，均化段的螺杆直径为139mm，均化段的螺纹顶峰宽度为20mm，均化段的长度为1800mm，通过压缩比计算公式得到挤出机螺杆的压缩比为2.54。
经测试表明，螺杆的熔体挤出量为1500kg/h～1530kg/h。
实施例4与与对比例1，螺杆的熔体挤出量较大，挤出机挤出量有所稳定，挤出机负载波动小，非常适合膜片塑化过程。

Claims (6)

1.一种挤出机螺杆，其特征是：所述螺杆表面带有螺纹，分为三段，沿物料挤出方向，依次为加料段、压缩段和均化段；所述加料段、压缩段和均化段的螺距相等，螺槽深度依次减小；
所述加料段的螺槽深度为12-16mm；所述压缩段的螺槽深度为6-10mm；所述均化段的螺槽深度为3-4m，且所述加料段、压缩段和均化段的螺槽深度的比例为3～4:2～3:1～2；
所述螺杆的压缩比为2.8-3.8；
所述螺杆的熔体挤出量为1500kg/h～1820kg/h；
所述加料段的螺纹顶峰宽度为20-25mm；所述压缩段的螺纹顶峰宽度为20-25mm；所述均化段的螺纹顶峰宽度为20-25mm；
所述加料段、压缩段和均化段的两端螺槽深度保持一致。
2.根据权利要求1所述的一种挤出机螺杆，其特征在于，所述加料段为螺杆进料处到附加螺纹的起点部分；所述压缩段为附加螺纹起点到附加螺纹的终点部分，所述均化段为附加螺纹的终点部分至螺杆顶部。
3.根据权利要求1所述的一种挤出机螺杆，其特征在于，所述加料段、压缩段和均化段的螺距为75-100mm。
4.根据权利要求1所述的一种挤出机螺杆，其特征在于，所述加料段的螺杆直径为133-137mm；所述压缩段的螺杆直径为138-142mm；所述均化段的螺杆直径为139-143mm。
5.根据权利要求1所述的一种挤出机螺杆，其特征在于，所述加料段的长度为1100-1400mm；所述压缩段的长度为1600-1900mm；所述均化段的长度为1800-2100mm。
6.根据权利要求1所述的一种挤出机螺杆，其特征在于，所述螺杆的材质为铁、钨或镍硬合金。
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