同向平行双螺杆挤出机喂料系统的现状与发展

同向平行双螺杆挤出机喂料系统的现状与发展 310 1竺兰!苎三竺竺竺!!三壁璺苎兰!竺竺兰兰竺 一 同向平行双螺杆挤出机喂料系统的现状与发展 魏文义 (北京福田建材有限责任公司，北京101117) ， 、 摘要f通过时喂料系统的分析研究，探讨该系统中采桥问题与螺杆时物料的适应性问题。) 关键词 架彬对物料适应性文 低，现在国内大部分厂家都已采用自动上料机。自 同向平行双螺杆挤出机(以下简称同向平双) 的不 动上料机主要有真空上料机(弹簧上料机和螺旋上 压系统和断发展，是其各组成部件不断发展的总和。挤 料机三种。真空上料机主要用于粒料，易控制、体积 是同向平双发传动系统是其两大心脏部件，它们的发展 小、结构简单、便于维修，但用于带有粉末助剂的粒 展还依赖并制约于展的标志。但同向平双整体水平的发 料时，易使助剂丢失，影响产品质量，同时也影响上 就占有重要的地位。 其它部件的发展，其中喂料系统 料机自身的使用;弹簧上料机可用于粉料、粒料，性 I 喂料方式及幔辩系统在整机中的地位 能优予真空上料机，缺点是弹簧易在料管内卡死，不 便维修;螺旋上料机可用于粉料、粒料和混合料，优 同向平双的喂料方式多种多样，其中最常见、应 用最 点是稳定性好，缺点是体积较大。这三种上料机均多的是上喂料，一般用于主喂料，设计在第一节 可通过料斗限位计实现自动化控制。 机筒处;其次是侧喂料，一般用于填充料加入，设计 在主机中部; 自动上料机的技术在我国已比较成熟，张家港 强制喂料一般用于流动性较低的物料 或在主机中部加料用;特殊的还有长玻纤直接加入 一带的许多厂家已有多年成熟的生产经验，生产的 多种型号的自动上料机性能都很好，广泛配套于国及液体加料等。喂料方式的多样性极大地拓宽了同 内大部分同向平双生产线。 向平双加工物料的领域。 喂料系统是同向平双整 同向平双向工业化生产的发展，对集中配料混 机的输入端，它能否正 常、稳定、高效地工作将直接影响到整机性能的发 料系统提出了要求。对于大型生产企业而言，集中 挥。主要体现在以下几个方面: 配料混料系统将极大地提高其生产效率、降低劳动 喂料量。主喂料量的大小影响整机工作的 强度。但国内同向平双的使用厂家目前以中小企业 饱和(1) 为主，对集中配料混料系统的有效需求不足。这在 性，多路喂料系统中喂料量不仅影响整机工作 的饱和性而且还影响物料的配方。所以喂料量与主 很大程度上制约了集中配料混料系统在国内的发 展。机的匹配性及喂料量自身的精确性都是很重要的。 2，2料斗 (2)稳定性。喂料机必须高效稳定的工作，才 能保证整机正常工作和制品质量稳定。 料斗应该是归属于喂料机的一个部件，这里单 这里稳定性 主要指转速，稳定的转速才能保证稳定的喂料量，所 独讨论是因为其重要性和复杂性。最初料斗是圆锥 以电控系统一般按恒扭矩输出。 形的，后来为了解决物料架桥问题，出现了多种形状 (3)对物料的适应性。同向平双所加工的物料 的料斗，见图1。 种类很多、性能各异，按外观有粒料、粉料、混合料， 而且还要加入多种助剂。同一喂料机对每种物料都 实现稳定、高效地喂料是不可能的，所以提高喂料机 冒目可影 对物料的适应性是难点，也是发展方向。 (a) (b) (c) (d) 2现状与发展 图1 几种不同形状的料斗结构图喂料系统由供料系统、料斗、喂料机三部分构 图1中a是圆锥形料斗，b、c、d都是为解决架 成，喂料系统的发展就是这三部分的发展。 桥问题而设计的新型料斗，其原理是利用一个垂直 2(1供料系统 面来破坏物料的架桥条件。其中圆锥形料斗的容积 最初喂料机由人工加料，劳动强度大，生产效率 311 魏文义:同向平行双螺杆挤出机喂料系统的现状与发展 是最大的，也便于加工。其它形式的料斗相对容积 都较小。虽然有了上述各种料斗，但还是不能很好 地解决特殊物料的架桥问题。所以就出现了带搅拌 器的料斗。这种料斗形式多种多样，主要形式见图 2。 鬣1一摇块;2一摇杆;3一搅拌轮 图4曲柄滑杆机构 苜咐的一个难题，各种形式料斗的出现、各种结构搅拌方 露掌 式的采用都是为了解决这一问题，但一般都存在结 构复杂和对物料适应面较窄的问题。笔者设计采用 的曲柄滑杆机构较好地解决了这一问题。 ?一料斗的彤式 2(3喂料机 图2 带搅拌器的料斗主要形式图 喂料机是喂料系统的关键部件，一般由喂料螺 图2中除d图所示结构外，其它图示结构均需 杆、减速机、喂料电机、喂料机筒等几部分组成。 单独增加一个搅拌电机，这样结构复杂且不便空间 2(3(1喂科螺杆 布置，a图与e图所示结构还存在不便加料的问题。 喂料螺杆的结构形式对喂料机的性能起决定性 d图结构虽然简单，但却不能有效地解决架桥问题。 的因素。喂料螺杆从最初的单螺杆到现在的双螺杆 特别是一些液体助剂增加较多的粉料，架桥问题相 结构形式多种多样，各适应于不同的物料。主要结 当严重，对料斗夹角的减小不敏感。为了能简化结 构形式见图5。 构，又提高防架桥能力，笔者在实践中设计采用了图 3所示两种结构。 ,钆牧踅錾 蒸瓣 (d) (a) (b) (c) (e) 图5 喂料螺杆的主要结构形式图 图5 a所示为共轭啮合型双螺杆，主要适应于 粉料，特别适应于粘性物料。其优点是间隙小，输送 效率高，输送量较均匀;缺点是加入粒料后螺杆容易 I一纤维螺母;2一顶杆滑套;3--顶杆;4一搅拌轮 b所示为非卡料，严重时往往会将螺杆卡死。图5 图3凸轮顶杆机构 啮合型双螺杆，可以适应于粉料、短玻纤料及混合料 图3所示结构是一种凸轮顶杆机构，凸轮由搅 等。其优点是间隙大，对物料适应性较宽，当间隙在 拌桨代替，顶杆上焊有支叉用以搅动物料，顶杆上部 5 mm左右时，对粒料也有较好的输送能力。但随 设有限位螺母，通过调节它可以调节顶杆的升程，顶 c所示 其间隙的增大，输送效率显著下降。图5 着 杆滑套固定在料斗上。与上述结构相比，该结构简 弹簧双螺杆，主要适应于粒料、混合料等。其优点 为 是 单，喂料、搅拌只用一个驱动电机，且有可靠的防架 对物料的适应性宽，但输送效率低。当与料筒间 桥能力。缺点是当有物料粘附于凸轮及顶杆滑套处 小于5 mm时，也容易被物料卡死。图5 d和图5 隙 时摩擦力变大，影响机构的灵活性，从而限止了其对 e 所示为单螺杆和弹簧单螺杆，它们的优点是结构 简物料的适应性。将上述结构改为图4所示曲柄滑杆 机构后，大大单，缺点是对物料适应性较双螺杆窄。 减小了摩擦力，改善了机构性能，使其 物料形式的多样性决定了螺杆形式的多样性， 对物料的适应性显著提高。 很难找到一种能加工所有物料的螺杆。针对不同物 综上所述，架桥问题一直以来是困扰喂料系统 料国外大部分公司都设计有数种喂料螺杆。在实践 312 2002年中国 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 塑料加工应用技术研讨会论文集 3结语 b图所示两种螺杆，一 a、图5 中应用最多的是图5 通过以上分析不难发现，喂料系统是一个相当 a、图5 b两付螺杆， 般一台喂料机可同时配带图5 复杂的系统。物料架桥问题和螺杆对物料的适应性 针对不同的物料可通过更换螺杆的方法解决加料问 是要解决的两大难题。笔者在长期实践的经验基础题。 之上，开发设计了一种喂料系统，见图6。这种系统2(3(2减速机 能较好的解决架桥问题，并能适应大部分物料且结 单螺杆喂料机一般直接选用摆线针轮减速机带 r,rain左右。 构简单。 动螺杆即可，螺杆转速一般在12—120 双螺杆喂料机则需另外增加一个转速分配 箱，一般 为齿轮传动。也有一种同步带传动的结构，这种结 构其实是一种失败结构，因为事实证明，当螺杆被物 料卡死几次后，同步带便因磨损而失效。 2(3(3喂料电机 喂料电机一般采用变频调速三相异步电动机， 选取功率时应考虑螺杆卡料时的稳定性及摩擦热和 传导热对电机工作的影响。当功率低于1(1 kW 时，容易出现转速不稳和电机发热现象。 普通喂料机一般情况下都具有稳定的加料功 能，但对于某些粘性较大的物料必须增加一个强制 垂直喂料机才1一螺秆;2—搅拌桨;3--摇块; 料时，由于能保证稳定喂料。另外当其用于侧喂4一滑杆;5一电机;6--齿轮分配箱 图6 自行开发设计的喂料系统结构图 头部阻力较大影响稳定喂料，这时可采用 上下两台喂料机，上面的喂料机用于计量，下面的喂 该结构采用摆线针轮减速机，电机功率1(5 料机用于强制喂料。当对喂料量要求较严时，可采 kW，通过一个齿轮分配箱驱动螺杆和搅拌桨;螺 杆 采用啮合型双螺杆与非啮合型双螺杆，能适应大部 用失重式计量秤加料机等计量式喂料机。这种技术 分物料;料斗采用曲柄滑杆机构由搅拌桨驱动，防止在德国等国家已普遍应用，我国只有少数大型企业 物料架桥。实践验证，该喂料机性能稳定，不存在架 ，采用，一般的中小企业都不采用，但这种技术在工业 化自动生产中是必不可少的。 桥现象，对大部分物料都有很好的适应性。