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三螺桿擠出機(jī)的優(yōu)勢

    螺桿類擠出機(jī)從最開始的柱塞式、單螺桿式到目前占據(jù)半壁江山的平行雙螺桿式、椎形雙螺桿式等機(jī)型，這一歷程一走便走了近百年，這一百年，高 聚物加工工業(yè)的發(fā)展經(jīng)歷了前所未有的繁榮。三螺桿擠出機(jī)以其靈活多變的幾何排布方式，多個嚙合區(qū)形成物料在流向，流速上的多變化，且質(zhì)點(diǎn)在空間位置的分布 產(chǎn)生了極其有益的影響，以優(yōu)異的混合特性、小的長徑比、較高的產(chǎn)能比倍受關(guān)注。

    由于塑料熱傳導(dǎo)性不強(qiáng)，大直徑擠出機(jī)(￠130㎜以上)在加工過程中，每個螺紋槽內(nèi)可能擁有大量的“靜態(tài)”物料，從而引起不均勻塑 化。這個問題不可能通過增加螺桿轉(zhuǎn)速來解決，因?yàn)闀鸩▌樱鹆骱圩兇帧ｋm然可以通過加大螺桿長徑比解決，但這種方法存在局限性，且加大了螺桿懸臂引 起的許多負(fù)面影響。采用小直徑，短長徑比的多螺桿組合是解決這一矛盾的有效辦法之一。單螺桿無嚙合區(qū)，雙螺桿有一個嚙合區(qū)，一字形排列的三螺桿有兩個嚙合 區(qū)，三角形排列的三螺桿有三個捏合區(qū)，三螺桿擠出機(jī)嚙合區(qū)增多，碾壓面積成倍增加，運(yùn)轉(zhuǎn)中對物料構(gòu)成了高效的擠壓、破碎、揉捏、壓延、拉伸作用。正是這種 高效的混捏作用，使三螺桿無需單螺桿或雙螺桿的大直徑、大長徑比，便可獲得同等質(zhì)量、產(chǎn)量的的生產(chǎn)條件，充分體現(xiàn)出三螺桿擠出機(jī)高效的混合均化特性、結(jié)構(gòu) 上的緊湊性和經(jīng)濟(jì)性。為提高產(chǎn)量，改善產(chǎn)品質(zhì)量，對單螺桿和雙螺桿須加大螺桿直徑，加大長徑比，成倍提高驅(qū)動功率。如將直徑45㎜的雙螺桿擠出機(jī)螺桿加大到70㎜，雖然后者的生產(chǎn)率是前者的3倍,但驅(qū)動功率也需提高單位面積產(chǎn)量倍以上。若將螺桿直徑45㎜的雙螺桿改變?yōu)橹睆?5㎜的三螺桿，則后者的產(chǎn)量會翻番，為前者的兩倍，而驅(qū)動力不足前者的1.5倍。

三螺桿擠出機(jī)的優(yōu)勢

    三螺桿如何排列?

    由于螺桿類擠出機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬，因而促進(jìn)了擠出機(jī)的發(fā)展創(chuàng)新。三根螺桿“一”字排列的三螺桿擠出機(jī)和三根螺桿三角形排列的三螺桿擠出機(jī)是近幾十幾年研制開發(fā)的新機(jī)型。

    無論是單螺桿還是雙螺桿支撐螺桿全部重量的是螺桿一端套設(shè)的軸承。這種懸臂式結(jié)構(gòu)使螺桿前段下垂的重量與另一端的軸承造成極大的不對稱負(fù)荷，特別是在螺桿連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的動摩擦情況下，必然會影響到軸承結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，時間一長，螺桿會發(fā)生前段下垂，影響運(yùn)轉(zhuǎn)的順暢性。

    “一”字排列的兩種不同的三螺桿擠出機(jī)的三根螺桿等長不等徑，中間的主螺桿直徑大，兩根輔螺桿直徑小，主輔螺桿互相嚙合，反向旋 轉(zhuǎn)。這種設(shè)計(jì)，擴(kuò)大了碾壓面積，加強(qiáng)了揉壓作用，具有較好的塑煉效果，不但增加了產(chǎn)量，且能耗增加不多，由于兩個嚙合區(qū)的存在，碾壓面積成倍增加就可縮短 螺桿長度，減小螺桿懸臂造成的負(fù)面影響。

    螺桿中心連線為倒品字形的三螺桿擠出機(jī)是擠出領(lǐng)域內(nèi)的創(chuàng)新。與前述的兩種“一”字型排列的三螺桿擠出機(jī)相比，全嚙合的三螺桿的正三 角形排布構(gòu)成了特有的三個嚙合區(qū)的存在對物料的流向，流速以及空間位置的分布產(chǎn)生了極其復(fù)雜的影響。使之可以小直徑，小長徑比的多螺桿組合獲得高產(chǎn)量，高 混合質(zhì)量的效果。

    三角形排列的三螺桿的設(shè)置方式可分為5種形式

    全嚙合的三螺桿擠出機(jī)螺紋端面曲線的生成以雙螺桿相關(guān)理論為基礎(chǔ)。由于同向和異向旋轉(zhuǎn)的兩根螺桿的螺紋元件端 面曲線生成原理截然不同，一根螺桿不可能同時滿足兩種齒形形成原理。因此，全嚙合三角形排列的三根螺桿必然是同向旋轉(zhuǎn)，而且螺紋頭數(shù)必須為奇數(shù)、或?yàn)閱? 數(shù)、或?yàn)槿^、不能是雙頭(雙頭螺紋三螺桿的任何相位都會有干涉)。顯然三角形排列的三螺桿，幾何上不能實(shí)現(xiàn)共軛嚙合，即螺棱和螺槽不能是等寬度嚙合。三 根螺桿以正三角形排列，從幾何關(guān)系上易于保證三根螺桿的加工裝配精度。

    中心區(qū)是三角形排列的三螺桿特有的區(qū)域，中心區(qū)是三根螺桿在任何相位都掃掠不到的區(qū)域，且是一個由大到小，又由小到大不斷變化的區(qū) 域，數(shù)值上中心區(qū)最大狀態(tài)時的面積是最小狀態(tài)時的7倍，而最小狀態(tài)時的面積僅為機(jī)筒凈面積(除去螺桿截面積)的1/200。由于中心區(qū)的面積不斷變化，變 化的區(qū)域不會有靜止的流體，在物料的粘性作用下，這些流體會被帶入流道推進(jìn)區(qū)，既這種回流某種程度上促進(jìn)了混合。