泥料在双螺杆挤出机中的运动机理研究

泥料在双螺杆挤出机中的运动机理研究

叶小明

湘潭炜达机电制造有限公司 湖南湘潭 411228

摘要：随着我国化学化工生产以及工业的不断前瞻性发展，市场对双螺杆型的挤出机有了更迫切的需求和更直接的倾向性。本文运用数学以及化学知识，在明确双螺杆型挤出机构造原理的前提下，运用建模软件模拟出双螺杆型挤出机的运行状态。同时将陶土制品的泥料作为研究工具，深入的研究了泥料在双螺杆挤出机的运动模式。以期能够对后续有关双螺杆挤出机运动方式和运动机理

的研究提供力所能及的帮助。

关键词：泥料；双螺杆挤出机；运动；机理

引言

所谓“挤出”，从字面意义上来理解指的就是通过外界非自然压力的附加，将所有混合材料推进挤出机的挤出螺杆中，并利用不同的构造模具挤出具有不同形状的产品。在现如今的市场上，运用挤出方式进行生产的有木塑板、塑料制品、蜂窝状陶瓷制品、混凝土制品、房屋建造所用的砖瓦等。在专门的挤出设备中，最为普遍使用的是单螺杆型的挤出机和双螺杆型的挤出机。这两种挤出机在运用过程中各有利弊，但较总体而言，双螺杆型的挤出机更加符合现如今的市场需要。单螺杆型的挤出机因只有单个螺杆，所以挤出机的内部构造相对简洁，使用时较为容易掌握操作方法且使用价格较为低廉。但同样的，因为内部结构的相对简单，导致泥料在挤出机内部能够进行的工序较少，融合时间较短，导致其最终的散热，搅拌、混合、助推作用的表现力都不够突出。而双螺杆型的挤出机在内部构造上较为复杂，操作难度也相对较大。有利之处就在于具有良好的加料性能、混炼塑化性能、排气性能、挤出稳定性能。所以，经过实践的检验，双螺杆型的挤出机在机制蜂窝状制品时，特别是在要求挤出压力大的情况下，与单螺杆挤出机比较有非常大的优势。

一、项目概况

虽然双螺杆型挤出机现如今已逐渐走入市场，但其真正的应用领域还是在于助力受热敏感性原料实现便捷的挤出和塑形、特殊性质化合物的深加工等。在进行受热敏感材料的便捷挤出和塑形时，使用双螺杆性挤出机会收获比使用单螺杆型挤出机优异甚多的结果。

在国外一家化工公司的生产过程中，生产数据显示：双螺杆型挤出机挤出型材时的时间控制在十分钟以下，相比于单螺杆型的挤出机而言，节省了时间效能。同时相比于单螺杆型挤出机，该公司总设计师表明，在真正进行生产时双螺杆性挤出机在输送以及最终挤出成型上都有着更为可观的效果。

二、双螺杆型挤出机的研究现状

（一）双螺杆型挤出机在我国的研究情况

经过历史考据可得，我国第一台具有挤出功能的挤出机问世于上个世纪六十年代的西北建筑设计院。在设计雏形出现后，辗转交付至长沙进行后续的成品制造。随后被纳入市场中进行运用。目前在我国，双螺旋型的挤出机更多的被使用在复杂化合物加工、生物制药领域以及一些生产过程中含有“挤出”这一工序的工业生产。但究其在泥料制作以及陶瓷生产方面的使用，其实还不够广泛。究其原因，在于我国的双螺杆型挤出机起步时间相对较晚、理论研究不够透彻、专业型人才存在供需方面的缺口。种种这些，给我国双螺杆型挤出机的发展增添了不小的阻力。但是从另一个角度去分析问题，存在问题同样说明我国的双螺杆型挤出机还有非常广阔的发展空间、还具有长足的进步余地。

（二）双螺杆型挤出机在国际上的研究情况

比我国第一台真正意义上的挤出机问世时间要早的多，世界范围内第一台以单螺杆为特征的挤出机问世于公元一千八百年左右。这台挤出机以单螺杆为基本的构成特征，同时具备循环式挤压设备的新式机器。 但随着时间的不断流逝，科学技术不断精进，相关领域的高技术人才层出不穷。在上个世纪七十年代左右，比现代双螺杆型的挤出机更先进的混合双螺杆型挤出机成功问世，混合双螺杆挤出机相比于前代的挤出机具有生产成本低廉、运用领域宽泛的特点。在此基础上又历经了几十年的发展，现如今生产和使用的双螺杆型的挤出机是对前代更高级别的升级和完善，结合了前代挤出机的种种优点，并对前代挤出机所存在的弊病进行了更为透彻的补救，使其更具有实用性，更适合现如今社会生产的需要。与国内相比较，双螺杆型的挤出机在国际上所呈现出的情况更加积极，也更加值得国内技术人员进行研究以及学习。

三、双螺杆型几何学的研究

因为双螺杆挤出机的内部构造相对复杂，呈现出多种结合方式，所以为双螺杆型几何学的增添了不小的问题。但是，为了顺利解决这个问题，国内以及国际上众多专业性人才都对复杂的双螺杆型几何学进行了严谨而透彻的剖析。总结研究报告可以得知，反向非啮合双螺杆型挤出机作为一种新兴的挤出机产品，在双螺杆型挤出机领域占有重要的地位。因为反向非啮合式的双螺杆型挤出机在进行生产时运行效率迅速，操作便捷且不容易出现纰漏，生产出的最终产品合格率较高。所以广泛受到了行业内人员的青睐和使用，在双螺杆型挤出机市场中占据份额逐渐增大。虽说反向非啮合双螺杆型挤出机在实际应用中出现频率较高，特别是在环保蜂窝陶瓷领域，如无机水处理膜、烟气脱硝CSR、移动车三元催化剂等的生产，都是用反向非啮合双螺杆型挤出作为成型设备，但与其有关的相关文献综述以及科研报告仍旧严重不足。

四、泥料在双螺杆挤出机中的运动机理流场分析

就现阶段的研究状况而言，泥料在双螺杆挤出机中的运动机理流场分析的主要涵盖两种途径。一类是从泥料在双螺杆挤出机中的运动的整体速率进行分析，一类是从泥料在双螺杆挤出机中的运动的压力分布进行分析。

（一）从运动的整体速率进行分析

从多次实操实践中可以得知，泥料在双螺杆型挤出机内运动的频率越高，运转的速度越快，挤出机外部刀片的旋转速度也更快。从而整个运动机理的流场就呈现快速分散化状态。泥料的运动遵循挤压、切屑、排布、压实推出这样一个规律。

（二）从压力的分布进行分析

通过对压力分布的亲身试验可以得出如下结论：泥料在双螺杆型挤出机内受到的压力呈不规则态势分布。在机器的导入口处压力分布值最小，随着泥料在挤出机内位置的前移和变迁，其所承受的压力分布呈现出递增的态势。泥料在双螺杆挤出机中会出现助推、压力上升、压力恒定挤出这几个过程。泥料在实现挤出的全过程中，在成品出口处会受到最大程度的压力挤压。这样将压力最大值放置于出口处的运动机理能够最大程度实现泥料的紧实不松散，提高最后的产品质量。

结论

总而言之，随着科技的不断精进，我国在双螺杆型挤出机的研究和生产上早已有了全新的建树。揭开了双螺杆型挤出机神秘的面纱，为双螺杆型挤出机在我国的持续发展提供了有效的助力。而泥料在双螺杆型挤出机中的运动方式和运动机理，作为加快精进双螺杆型挤出机泥料处理方式的重要关键更是得到了深刻的研究。但想要真正了解其背后的运行原理，真正掌握其运行的方式还需要通过很多的试验和研究，仅凭一代人的付出还是远远不够的。加快促进相关领域的问题研究，运用多维视角站在全局的高度对整个泥料在双螺杆型挤出机中的运动方式和运动机理进行长时间的研究和追踪。只有这样，才有可能能够真正掌握其背后的奥秘。

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