膠冷喂料擠出機(jī)螺桿三功能段構(gòu)型之分析

1、橡膠冷喂料擠出機(jī)螺桿三功能段構(gòu)型分析鞏家偉 呂賢濱 范之海 呂柏源（青島科技大學(xué)高分子材料加工機(jī)械研究所，山東，青島，266042）摘要：螺桿是冷喂料擠出機(jī)的一個(gè)核心部件，它在擠出機(jī)的性能參數(shù)中起著決定性的作用。本文將螺桿從宏觀功能上分成三個(gè)功能段，依據(jù)擠出理論結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐分別對(duì)螺桿的喂料功能段、塑化功能段和擠出功能段的各種螺桿構(gòu)型進(jìn)行了較詳盡較系統(tǒng)的分析，以便更容易理解和掌握各種螺桿構(gòu)型的工作原理，希望對(duì)螺桿設(shè)計(jì)和選型有所幫助。關(guān)鍵詞：橡膠，擠出機(jī)，螺桿，構(gòu)型，分析中圖文類號(hào)： 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： 文章編號(hào)：Cold Feed Rubber Extruder Screw Three Functio

2、n Section Configuration AnalysisABSTRACT: Screw is a core component of cold feed extruder.It plays a decisive role in extruder performance parameters. In this paper, screw is divided into three functional segment from the macro function.And we carry out a more systematic analysis of all kinds of scr

3、ew configuration of screws functional feeding section , plasticizing function of segment and extrusion feature segment, according to extrusion theory and production practice . To make it easier to understand and master a variety of screw configuration works.we hope it can give help for screw design

4、and selection.Keywords : rubber，extruder, screw, configuration，analysis1. 前言在橡膠工業(yè)中，螺桿擠出機(jī)是橡膠加工的重要設(shè)備，它廣泛應(yīng)用在輪胎制造、膠管制造、密封膠膠條制造、電線電纜和防水材料制造等等。在擠出機(jī)中，螺桿是一個(gè)核心部件，它在擠出機(jī)的性能參數(shù)中起著決定性的作用。從擠出機(jī)的發(fā)展史中就充分證明了這一點(diǎn)：最早使用的是短長(zhǎng)徑比的等距不等深或收斂螺桿，因沒(méi)有塑化功能，只能用在橡膠制品的壓型功能上，即出現(xiàn)了最早的熱喂料擠出機(jī)；由于熱喂料擠出機(jī)需要龐大的供膠設(shè)備，既浪費(fèi)能源，浪費(fèi)占地面積，勞動(dòng)強(qiáng)度大，擠出制品質(zhì)量低等問(wèn)題，因

5、此，加大了螺桿的長(zhǎng)徑比，提高了膠料在擠出過(guò)程中的剪切歷程，以便提高螺桿的塑化能力，出現(xiàn)了大長(zhǎng)徑比的普通螺紋螺桿，即從熱喂料擠出機(jī)發(fā)展到普通冷喂料擠出機(jī)；由于普通冷喂料擠出機(jī)的螺桿沒(méi)有塑化元件結(jié)構(gòu)，塑化能力達(dá)不到擠出工藝要求，在此背景下，螺桿的塑化段增加了主副螺紋結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)了主副螺桿（即強(qiáng)力剪切）冷喂料擠出機(jī)；主副螺紋擠出機(jī)雖然解決了塑化能力問(wèn)題，但它只是簡(jiǎn)單的剪切作用，對(duì)塑化和混合作用還滿足不了高質(zhì)量橡膠制品的要求，因此，又將螺桿的塑化段發(fā)展成機(jī)筒銷釘螺桿，則出現(xiàn)了銷釘冷喂料擠出機(jī)。并為此，先后出現(xiàn)了繁多的擠出機(jī)品種，如：擋板擠出機(jī)、傳遞型擠出機(jī)，銷釘/主副螺紋型擠出機(jī)等等。在擠出機(jī)中，機(jī)筒/

6、螺桿系統(tǒng)有三大作用：一是輸入膠料的作用，即為擠出機(jī)的喂料段。它是決定擠出機(jī)生產(chǎn)能力的前提，只有吃料多，才能輸出得多；但是吃料多必須給予消化，則機(jī)筒/螺桿系統(tǒng)第二個(gè)作用就是塑化作用，此段即為擠出機(jī)的塑化段；在擠出過(guò)程中膠料通過(guò)喂料段、塑化段，至此膠料已完成了塑化作用，為了獲得制品穩(wěn)定的質(zhì)量，機(jī)筒/螺桿系統(tǒng)第三個(gè)作用就是穩(wěn)定擠出作用，即計(jì)量作用，此段稱擠出段。我們根據(jù)螺桿在機(jī)筒的輔助組合下，把螺桿分成三個(gè)功能段，一是喂料段，二是塑化段，三是擠出段。為了便于分析和應(yīng)用，我們將螺桿構(gòu)型分解成上述三個(gè)功能段的構(gòu)型并進(jìn)行分析，以便更容易理解和掌握螺桿構(gòu)型的設(shè)計(jì)原理，希望對(duì)螺桿設(shè)計(jì)有所幫助。2. 喂料段螺桿

7、構(gòu)型分析喂料段螺桿主要有兩個(gè)作用：一是能最大限度和最快速度吃進(jìn)膠料；二是保證吃進(jìn)的膠料能有效地迅速輸送到塑化段。對(duì)于前者主要采用旁壓輥喂料裝置以及新近出現(xiàn)的螺旋嚙合喂料裝置，主要考慮螺桿的構(gòu)型和與之相配合的機(jī)筒結(jié)構(gòu)。喂料段的膠料主要還是呈現(xiàn)粘彈態(tài)，比較符合擠出理論中的固體輸送理論，有如下公式1： （1）（式中符號(hào)意義參見(jiàn)文獻(xiàn)1P266-269）移動(dòng)角的大小是擠出機(jī)生產(chǎn)能力高低的一個(gè)決定因素。當(dāng)=0，生產(chǎn)能力為0；當(dāng)=90時(shí)，生產(chǎn)能力達(dá)到最大值。最終必須使膠料的摩擦系數(shù)減小，而與機(jī)筒的摩擦系數(shù)增加。根據(jù)上述原理出現(xiàn)了許多類型喂料段螺桿構(gòu)型，分類如下：機(jī)筒螺桿普通螺紋螺桿多頭螺紋螺桿等距等深螺桿等

8、距不等深螺桿收斂螺桿簡(jiǎn)單多頭螺紋螺桿復(fù)合多頭螺紋螺桿軸向溝槽機(jī)筒螺旋溝槽機(jī)筒喂料段螺桿構(gòu)型2.1喂料段機(jī)筒構(gòu)型2.1.1軸向溝槽機(jī)筒構(gòu)型如圖1所示為軸向溝槽的機(jī)筒構(gòu)型。它主要是通過(guò)各種形狀的軸向溝槽提高膠料與機(jī)筒的摩擦系數(shù)，以便提高生產(chǎn)能力。在機(jī)筒襯套設(shè)置溝槽的尺寸見(jiàn)表1，本表尺寸適用于塑料擠出，對(duì)橡膠擠出而言，其槽深可作較大增加。圖1 軸向溝槽機(jī)筒構(gòu)型表1機(jī)筒襯套設(shè)置溝槽尺寸螺桿直徑D，mm456090120150溝槽數(shù)Z4681216橫寬B，mm88101010槽深H，mm334442.1.2螺旋形溝槽機(jī)筒構(gòu)型根據(jù)研究，在喂料段機(jī)筒襯套內(nèi)壁開設(shè)螺旋形溝槽以代替軸向溝槽，其吃料和輸送效果更好

9、，注意螺旋形溝槽的方向要與螺桿螺紋旋向相反，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。在150銷釘擠出機(jī)喂料段襯套上有四條來(lái)復(fù)線溝槽，槽寬60mm,槽深5mm,導(dǎo)程480mm。來(lái)復(fù)線狀的溝槽圖2 螺旋溝槽機(jī)筒設(shè)計(jì)從喂料口的底部開始，向機(jī)頭方向推進(jìn)，在螺槽收尾處，采用較平緩的斜坡過(guò)渡線圓弧過(guò)渡。2.2喂料段螺桿構(gòu)型2.2.1喂料段普通螺桿構(gòu)型喂料段普通螺桿構(gòu)型有三種結(jié)構(gòu)。如圖3a所示為等距等深螺桿，這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工容易，但沒(méi)有壓縮比，在普通冷喂料擠出機(jī)不宜使用，因?yàn)椴蝗菀捉D出壓力和剪切功能較弱，但在銷釘擠出機(jī)中，也常常采用這種螺桿構(gòu)型，因?yàn)殇N釘擠出機(jī)塑化功能很強(qiáng)，對(duì)擠出機(jī)喂料段螺桿的剪切功能沒(méi)有特殊要求。如圖3b

10、所示為等距不等深螺桿，他克服了等距等深螺桿上述的缺陷，但在小規(guī)格擠出機(jī)中，螺桿的根部的強(qiáng)度與剛度不好保證，容易產(chǎn)生墊桿現(xiàn)a 等距等深螺桿(t1=t2,h1=h2)b 等距不等深螺桿(t1=t2,h1h2)c等深不等距螺桿(t1t2,h1h2)c 等深不等距螺紋螺桿(t1t2,h1h2)圖6 塑化段普通螺螺紋螺桿構(gòu)型有較好的塑化能力和較強(qiáng)的輸送能力，在傳統(tǒng)的冷喂料擠出機(jī)中也得到了較為廣泛的應(yīng)用，但是由于這種螺桿構(gòu)型在螺槽中同樣沒(méi)有塑化元件，也存在塑化的“死區(qū)”問(wèn)題，因此，這種螺桿也將為新的構(gòu)型螺桿所代替，不過(guò)這種螺桿構(gòu)型作為新螺桿的基本構(gòu)型將得到應(yīng)用，如銷釘螺桿和主副螺紋螺桿的基本結(jié)構(gòu)將會(huì)仍然采

11、用這種結(jié)構(gòu)。3.2塑化段主副螺紋螺桿3.2.1一段主副螺紋螺桿塑化段一段主副螺紋螺桿，其結(jié)構(gòu)如圖7所示。這種螺桿結(jié)構(gòu)是在雙頭螺紋螺桿結(jié)構(gòu)上進(jìn)行演變，其中一條作為主螺紋，它的升角（導(dǎo)程）一直從喂料段螺紋加以延續(xù)，并一直延伸到擠出段，而另一條作為副螺紋，它的升角（導(dǎo)程）比主螺紋大，并且把此條螺紋在塑化段的始端和終端與原螺紋斷開，由于它的升角較大，形成此副螺紋的始端與終端均與主螺紋相交，相當(dāng)于在主螺紋中間設(shè)置了一道封閉主螺紋螺槽的“壩”，如果從喂料段輸送來(lái)的膠料進(jìn)入此塑化段主螺紋螺槽時(shí)，膠料就會(huì)被堵死，為了讓膠料越過(guò)副螺紋，則將其螺棱切去一定高度，使螺紋與其形成了一個(gè)高低差，通常用于塑料擠出機(jī)的高低

12、差取0.40.8mm，用于橡膠擠出機(jī)取12.5mm，從而形成與機(jī)筒的間隙，這樣在主螺紋槽的膠料就可以通過(guò)副螺紋的頂部進(jìn)入下一段螺槽，這時(shí)膠料就實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)力剪切，因?yàn)樗性谥髀菁y槽的膠料要進(jìn)入下一螺槽，其必須通過(guò)副螺紋頂部間隙，因此膠料不但能受到強(qiáng)力剪切，而且沒(méi)有任何死區(qū)，這樣就獲得了塑化質(zhì)量好的膠料，提高了擠出制品的質(zhì)量。圖7 塑化段一段主副螺紋螺桿3.2.2二段主副螺紋螺桿主副螺紋螺桿的塑化功能類似開煉機(jī)的塑化功能，膠料不可能通過(guò)一次輥距的剪切達(dá)到塑化要求，因此一段主副螺紋產(chǎn)生的剪切量仍然不足，則出現(xiàn)了二段或三段主副螺紋結(jié)構(gòu)。如圖8所示為二段主副螺紋螺桿。二段主副螺紋螺桿的結(jié)構(gòu)與一段主副螺紋螺

13、桿結(jié)構(gòu)相似，不同之處只是在塑化段設(shè)置了兩條主副螺紋，這兩條主副螺紋的布列可以是串聯(lián)排列也可以圖8塑化段二段主輔螺紋螺桿是串并排列，主要由塑化段的長(zhǎng)度和膠料通過(guò)副螺紋的通流截面的大小來(lái)確定。副螺紋的段數(shù)增加有利于膠料的塑化功能，但由于其是強(qiáng)力剪切，隨著副螺紋段數(shù)的增加擠出溫度將隨著增加，這在設(shè)計(jì)時(shí)是務(wù)必注意的。3.3塑化段銷釘螺桿主副螺紋螺桿雖然能對(duì)膠料產(chǎn)生均勻的強(qiáng)烈剪切，對(duì)塑化效果有顯著的改善，但是由于局部的強(qiáng)力剪切作用，容易導(dǎo)致溫度的升高，限制了擠出效率的提高。在上世紀(jì)70年代出現(xiàn)了銷釘螺桿，解決了局部強(qiáng)烈剪切的溫升問(wèn)題。銷釘螺桿主要有兩種形式，一是機(jī)筒銷釘結(jié)構(gòu)，一是桿體銷釘結(jié)構(gòu)。3.3.1

14、塑化段桿體銷釘螺桿桿體銷釘螺桿是在普通螺桿塑化段適當(dāng)?shù)奈恢蒙显O(shè)置銷釘。其主要結(jié)構(gòu)形式有：將銷釘直接設(shè)置在普通螺桿的螺槽上；將螺紋按周向切成溝槽再安裝上一排或若干排銷釘；在塑化段某一段位置去掉其中一條螺紋并按一定規(guī)律裝上一組銷釘。前兩種形式的銷釘結(jié)構(gòu)雖能圖9 塑化段桿體銷釘螺桿提高塑化和混煉效果，但對(duì)生產(chǎn)能力影響較大，一般很少采用；第三種結(jié)構(gòu)形式由于銷釘不影響料流的通流截面積，使阻力大大減少，能提高膠料的塑化效果和混煉效果，也能提高生產(chǎn)能力，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工，自潔性能好。圖9所示為這種桿體銷釘結(jié)構(gòu)圖。3.3.2塑化段機(jī)筒銷釘螺桿 機(jī)筒銷釘螺桿是在螺桿的塑化段設(shè)置機(jī)筒銷釘，螺桿的螺紋在對(duì)應(yīng)機(jī)筒

15、的銷釘位置上有多圈切槽，將銷釘通過(guò)機(jī)筒分別插入螺桿切槽中。膠料在螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)往前輸送到達(dá)和充滿銷釘區(qū)域時(shí)，膠料產(chǎn)生了復(fù)雜的復(fù)合作用：螺桿的剪切作用，銷釘?shù)耐弦纷饔?、攪拌作用和分流作用等，因此能獲得高質(zhì)量的擠出物，雖然膠料受到復(fù)雜的復(fù)合作用，但這些作用沒(méi)有急劇的局部強(qiáng)烈剪切，避免單位膠料剪切量的無(wú)謂增加而使擠出物溫度增加。正因?yàn)殇N釘螺桿對(duì)膠料作用的這種機(jī)理，使得機(jī)筒銷釘螺桿在相同的條件下，其擠出溫度比主副螺紋螺桿要低，同時(shí)生產(chǎn)效率也得到很大的提高，因此這種機(jī)筒銷釘螺桿得到了廣泛的應(yīng)用。如圖10所示為機(jī)筒銷釘結(jié)構(gòu)圖。 圖10 塑化段機(jī)筒銷釘螺桿3.4塑化段擋板螺桿擋板（剪切分流合型）螺桿是擠出機(jī)螺桿的

16、一個(gè)類型。它既有強(qiáng)力剪切型螺桿對(duì)膠料的強(qiáng)力剪切作用的特點(diǎn)，也有分流型螺桿對(duì)膠料進(jìn)行分流混合作用的特點(diǎn)。同時(shí)這兩種作用是在同一過(guò)程復(fù)合地實(shí)現(xiàn)的。由于剪切分流型螺桿同時(shí)具有剪切分流作用，所以能得到高質(zhì)量的混煉膠料。剪切分流型螺桿主要有高剪切擋板螺桿和低剪切擋板螺桿兩種類型。3.4.1高剪切擋板螺桿 高剪切擋板螺桿結(jié)構(gòu)如圖11所示。它的塑化段是一多頭螺紋螺桿，并在螺紋與螺紋之圖11 塑化段高剪切擋板螺桿間設(shè)置了橫向擋板和縱向擋板，同時(shí)由橫向擋板與縱向擋板組成了分流點(diǎn)。其工作原理如圖12所示。當(dāng)從喂料段輸送過(guò)來(lái)的膠料通過(guò)分流點(diǎn)時(shí)，一方面為分流點(diǎn)所分流，實(shí)現(xiàn)組分原圖12 高剪切擋板螺桿工作原理圖（展開）

17、來(lái)的單元體和各組分的單元體重新組合成新的單元體，在多個(gè)分流點(diǎn)的作用下，使膠料得到很好的混合；另一方面，這些膠料在分流過(guò)程中，同時(shí)被強(qiáng)制通過(guò)按一定規(guī)律具有高低差的橫向擋板、縱向擋板與機(jī)筒形成的窄縫而受到強(qiáng)力剪切，使膠料得到很好的塑化。因而，擋板螺桿能得到混煉質(zhì)量高的膠料，從而提高半成品質(zhì)量。高剪切擋板螺桿的種類也是多種多樣的，但它們的工作原理是相同的。在設(shè)計(jì)時(shí)有一條原則，就是膠料在擠出過(guò)程中，膠料的各質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的行程可以不同，但它們經(jīng)過(guò)縱向擋板或橫向擋板的數(shù)目應(yīng)該相同，以便使各質(zhì)點(diǎn)在擠出過(guò)程中受到的機(jī)械剪切作用相同，混合作用也相同，保證混煉質(zhì)量的均勻性。高剪切擋板螺桿由于有數(shù)量眾多的橫向擋板、附加

18、擋板和縱向擋板，不但輸送能力和自潔能力受到一定影響，而且加工也顯得困難。但混煉質(zhì)量還是比較高的，目前主要用在連續(xù)混煉擠出機(jī)上。3.4.2低剪切擋板螺桿低剪切擋板螺桿的工作原理和高剪切擋板螺桿基本上是相同的。但它的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單?；鞜挾问前藯l大升角的等距螺紋，沒(méi)有附加擋板和縱向擋板，只有橫向擋板，在每條螺棱中有高低相同的節(jié)段，節(jié)段的交點(diǎn)與橫向擋板的一段相聯(lián)，構(gòu)成分流節(jié)點(diǎn)，低剪切擋板螺桿的結(jié)構(gòu)如圖13所示。圖13 塑化段低剪切擋板螺桿圖14所示為低剪切擋板螺桿混煉段的展開圖。由此圖來(lái)說(shuō)明這種螺桿的工作原理。從喂料段輸送來(lái)的膠料分成八部分進(jìn)入混煉段的始端螺槽，膠料一方面經(jīng)節(jié)點(diǎn)分流成兩部分：一部分繼續(xù)在

19、同一螺槽往前輸送，并與下一螺槽來(lái)的膠料混合，使膠料得到充分的混合；另一方面，膠料在分流的同時(shí)，被強(qiáng)制越過(guò)橫向擋板和低棱節(jié)段，使膠料得到充分的機(jī)械剪切。因而，低剪切擋板螺桿既能得到充分的混合作用又能同時(shí)獲得充分的剪切作用，從而獲得高圖14 混煉段展開圖及其工作原理質(zhì)量的混煉膠料。這種構(gòu)型的螺桿在設(shè)計(jì)上要求高棱節(jié)段長(zhǎng)度的總和與低棱節(jié)段長(zhǎng)度的總和近似相等，因而，混煉段有足夠低棱節(jié)段的長(zhǎng)度，使膠料能平穩(wěn)緩和地通過(guò)低棱段實(shí)現(xiàn)低剪切，由此也可以實(shí)現(xiàn)膠料在較低的溫度下擠出。低剪切擋板螺桿結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，而且能在保證混煉質(zhì)量的前提下實(shí)現(xiàn)低剪切，這種螺桿的構(gòu)思比高剪切擋板螺桿有獨(dú)到之處。所以本螺桿有它的廣泛應(yīng)用價(jià)

20、值，可以用它加工塑料、天然橡膠和其它彈性體材料。在混煉效果方面，雖然剪切分流型螺桿比起其它螺桿有它的優(yōu)越性。但是，由于剪切分流型螺桿對(duì)料流的方向仍然影響不大，并沒(méi)有使料流轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)足夠大的角度，因此，混煉效果并不是很理想的。在這方面?zhèn)鬟f型螺桿有它的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。3.5 塑化段傳遞型螺桿傳遞型螺桿的形式可歸納為兩種：普通傳遞型螺桿和空穴傳遞型螺桿。傳遞型螺桿的特點(diǎn)是要求機(jī)筒有相應(yīng)的結(jié)構(gòu)配合，在工作過(guò)程中實(shí)現(xiàn)膠料從螺桿逐漸傳遞到機(jī)筒，又從機(jī)筒逐漸傳遞到螺桿。在這個(gè)過(guò)程中不斷改變料流的方向和獲得剪切。由此獲得高質(zhì)量的混煉膠料。3.5.1普通型傳遞螺桿 普通型傳遞螺桿的特點(diǎn)是螺桿和機(jī)筒都有螺紋，且螺紋方向相

21、反，螺桿上的螺槽是由深到淺再由淺到深變化的，而機(jī)筒則是由淺到深再由深到淺變化的，整個(gè)螺桿和機(jī)筒系統(tǒng)一般有24個(gè)這樣的變化區(qū)段。其結(jié)構(gòu)如圖15所示。在工作時(shí)，螺桿傳動(dòng)，螺桿槽內(nèi)的膠料沿 圖15 塑化段普通傳遞螺桿螺槽向前輸送，由于螺桿螺槽由深逐漸變淺而被連續(xù)地?cái)D壓到機(jī)筒的螺槽內(nèi)，直至全部膠料被擠入機(jī)筒螺槽內(nèi)。然后進(jìn)入下一傳遞周期，膠料的傳遞運(yùn)動(dòng)恰恰相反，其沿機(jī)筒螺槽向前輸送的同時(shí)被逐漸擠壓到螺桿的螺槽中，膠料經(jīng)如此反復(fù)傳遞，一方面獲得充分的剪切，另一方面獲得充分的混合，從而獲得混煉質(zhì)量高的膠料。 圖16 剪切和膠料置換示意圖普通型傳遞螺桿擠出過(guò)程的剪切作用是在機(jī)筒和螺桿的分界面上獲得的，而且剪切

22、面在不斷變化，如圖16所示。若把螺槽和機(jī)筒之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)看作是兩個(gè)相交的楔形槽的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在兩個(gè)楔形槽的相交位置處形成一個(gè)長(zhǎng)方體，它的容積為一個(gè)常數(shù)，在不同的位置相交時(shí)，長(zhǎng)方體中的分界面是不斷變化的，這意味著膠料從螺槽向機(jī)筒螺槽傳遞的過(guò)程中，受剪面是不斷變化的。因此膠料所受到的剪切作用是很均勻的。普通型傳遞螺桿擠出過(guò)程膠料的混合作用是在螺桿與機(jī)筒傳遞過(guò)程中獲得的。假設(shè)螺桿和機(jī)筒的螺槽均是四頭，則螺桿的每一條螺槽是與機(jī)筒的四條螺槽相交于四點(diǎn)（因?yàn)闄C(jī)筒和螺桿的螺紋方向相反），在不同的運(yùn)動(dòng)時(shí)刻，這些交點(diǎn)的位置是不同的。對(duì)第一段螺槽，膠料是從螺桿的螺槽傳遞到機(jī)筒的螺槽，這相當(dāng)于同一螺桿的螺槽內(nèi)的膠料總

23、是分成四份，分別向四個(gè)不同的螺桿螺槽。在第二段中膠料從機(jī)筒傳遞到螺桿螺槽，而一個(gè)螺桿螺槽中的膠料又來(lái)自四個(gè)不同的機(jī)筒螺槽。同一螺槽中的膠料是既分割又匯合，在此過(guò)程中，不斷地變換各部分膠料的相互位置，從而使膠料獲得交叉混合作用，因此膠料得到很好的混合效果。由于普通的傳遞螺桿和機(jī)筒開了方向相反的螺槽，螺桿和機(jī)筒之間的接觸面積比其它類型擠出機(jī)少得多，因此即使在高速下工作，螺棱間隙處的剪切區(qū)也不會(huì)使膠料產(chǎn)生局部過(guò)熱。另一方面，由于機(jī)筒開了螺槽，增加了散熱面積，因此有利于膠料較低的溫度擠出。傳遞型螺桿和機(jī)筒由于形狀復(fù)雜，因而加工比較困難。3.5.2空穴型傳遞螺桿通過(guò)上面各種螺桿的分析，我們可以看到：膠料

24、在普通螺桿螺槽中向前的主運(yùn)動(dòng)是層流狀態(tài)的。觀察其橫斷面，其在螺槽中按螺旋形式流動(dòng)，其中在邊緣處的剪切速率最大，而在螺槽寬度中點(diǎn)和螺槽深度2/3處剪切速率幾乎為0，成為“死區(qū)”。對(duì)于深槽螺桿，這一點(diǎn)因遠(yuǎn)離周圍的機(jī)筒表面，其傳熱性很差，結(jié)果導(dǎo)致這一區(qū)域的膠料溫度一致性也很差。因此，應(yīng)采用某些措施使膠料外層和里層相互交換，這樣就可以改善其均勻性，主副螺紋螺桿實(shí)現(xiàn)了這一功能，螺槽中所有膠料，都必須越過(guò)副螺紋，才能進(jìn)入相鄰的下一螺槽。實(shí)現(xiàn)膠料相互交替的另一方法是在螺槽附近附加擋板或設(shè)置銷釘直至在機(jī)筒設(shè)置機(jī)筒銷釘?shù)?。然而所有這些改進(jìn)分布混煉或均勻性的方法，都只能沿軸線改善其混合效能。雖然層流也能被中斷，但

25、未能轉(zhuǎn)過(guò)足夠大的角度，因而混煉效果仍然受到限制。近年來(lái)出現(xiàn)的空穴型傳遞螺桿可以解決這一存在的問(wèn)題。空穴型傳遞螺桿其結(jié)構(gòu)如圖17所示。它也和普通型傳遞螺桿一樣需要與特殊形狀結(jié)構(gòu)圖17 空穴型傳遞螺桿的機(jī)筒配合。其不同之處是螺桿不是螺紋槽，機(jī)筒也不帶螺紋槽，而是又許多按一定規(guī)律排列的半圓球空穴?？昭ㄐ蛡鬟f螺桿擠出機(jī)在擠出過(guò)程中，膠料可以從螺桿上的空穴轉(zhuǎn)移到機(jī)筒上的空穴，也可以從機(jī)筒的空穴轉(zhuǎn)移到螺桿上的空穴。在這個(gè)過(guò)程中，當(dāng)膠料在一個(gè)空穴里時(shí)，它經(jīng)歷了一次純剪切作用，而膠料傳遞至下一個(gè)空穴時(shí)就被切割并轉(zhuǎn)移過(guò)90度角，如圖18所示。圖18 空穴型傳遞擠出的混煉原理 因此，起到了類似于開煉機(jī)切割和折卷膠

26、料的作用，從而獲得按指數(shù)效果的混煉作用。所以空穴型傳遞螺桿擠出能獲得高質(zhì)量的膠料。這種結(jié)構(gòu)的螺桿在實(shí)際使用時(shí)將空穴的桿體設(shè)置在常規(guī)螺桿的末端，而其剖分式的空穴筒體則接到常規(guī)的機(jī)身上。由于其工作過(guò)程膠料是靠螺紋段的螺桿輸送的，空穴段并沒(méi)有輸送作用，當(dāng)膠料一旦脫離螺紋段時(shí)，膠料不再往前輸送，即自潔性能差。這一點(diǎn)在應(yīng)用時(shí)是應(yīng)該注意的。空穴型傳遞螺桿的最大特點(diǎn)是能得到高質(zhì)量和溫度一致性好的混煉膠料。但由于其結(jié)構(gòu)的限制，在生產(chǎn)能力和自潔性方面仍存在某些問(wèn)題。如果我們要利用它的優(yōu)點(diǎn)，必須進(jìn)一步完善它的結(jié)構(gòu)、解決它的存在問(wèn)題。3.6 塑化段復(fù)合型螺桿3.6.1塑化段銷釘/主副螺紋型螺桿銷釘/主副螺紋型螺桿是在主副螺紋螺桿的基礎(chǔ)上在塑化段增加了若干排機(jī)筒銷釘，這種構(gòu)型結(jié)合了銷釘螺桿能對(duì)膠料產(chǎn)生復(fù)雜復(fù)合作用：螺桿的剪切作用，銷釘?shù)耐弦纷饔谩嚢枳饔煤头至髯饔茫纸Y(jié)合了主副螺紋螺桿能對(duì)膠料進(jìn)行強(qiáng)力剪切和混煉的優(yōu)點(diǎn)。因此，這種螺桿能有效地提高橡膠半成品的擠出質(zhì)量。但在設(shè)計(jì)時(shí)要注意半成品膠料的性能和對(duì)剪切量的要求而選擇恰當(dāng)?shù)匿N釘數(shù)量和主副螺紋的剪切量，如圖19所示為塑化段銷釘/主副螺紋螺桿。圖19 塑化段銷釘/主副螺紋型螺桿3.6.2塑化段銷釘/擋板型螺桿銷釘/擋板型螺桿是在擋板型螺桿的基礎(chǔ)