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雙螺桿捏合機專題資料

國內外雙螺桿捏合機研究現狀(四)

作者: 來源: 日期:2019-08-02 09:01:33 人氣:0

為適應高性能聚合物產品的加工要求和提高雙螺桿捏合機的生產效率,雙螺桿捏合機問世以來,眾多學者就未停止過對雙螺桿捏合機的研究和改進,并且取得了一定的成就,促進了雙螺桿捏合機研制水平的提高和理論知識水平的加深。

 

1 雙螺桿捏合機性能研究

 

雙螺桿捏合機的性能如輸送能力、剪切能力、拉伸能力、混合能力,與捏合機生產效率的高低以及最終制品的優劣有著密切的關系,因此性能研究能夠為研發出高性能的雙螺桿捏合機提供理論和研究基礎,另外雙螺桿捏合機加工過程中受到轉速、加料方式、 溫度等多種因素的影響,所要 理的  大多是 些因素的耦合疊加。Fukuoka和MiIl?】 異向雙螺桿捏合機 施了數 模 ,依據 算所得的停留求解能量方程,此外計算過程中還對壓力、剪切速率、剪切黏度、溫度等參數進行了求解,并探討了操作條件和螺桿幾何參數對螺桿性能的影響,捏合機的混合能力也通過停留時間分布、應變分布函數、面積增長率等參數進行了分析;wang D和MiIl K【12J應用超聲波在線監測系統(包含自制的探針和快速數據獲取系研究顆粒狀的線性低密度聚乙烯和四聚氯乙烯粉末狀化合物在異向嚙合型雙螺桿捏合機中的熔融行 ,   程中 得的超聲波信號揭示了不同材料 型、加工條件、螺 構下C型腔室中的熔融 象;Bang D S和white J L【13】  模 化的異向雙螺桿捏合機提出了一種非牛 流 模型,并預測了不同模塊化螺桿組合中填充因子、壓力和溫度參數的變化曲線,最終通過實驗的手段加以驗證;Li T和Mallas—Z10czower 1114J運用FIDAP對異向雙螺桿捏合機進行了模擬分析,并提出了分析框架運用長度拉伸、粒子對相關函數等參數對捏合機的分布性混合能力進行 估,通 研究 混合效率的影響表明 分析框架可以有效的區分不同的加工條件;wiIczyhski K、LewandowSki A和wilczyflski K J【15l通過實驗的方法研究了異向嚙合型雙螺桿捏合機中不同物料(包括半晶狀的低密度聚乙烯、非晶狀的聚苯乙烯以及兩者的共混物)在不同操作條件下的熔融機理,并把所得結果與先前關于純聚烯烴的研究相對比,通過觀察證實了聚合物的熔融行為以及在流道中的填充行為:

 

Adewale A O【4】通過數值模擬的方法研究了異向雙螺桿嚙合機中物料的流動和輸送特性,研究過程中采用了柱坐標系以及相應的流動分析流程,并計算了不同類型螺桿元件所對應的壓力場和螺桿特性曲線,結果表明在柱坐標系下求得的結果與笛卡爾坐標系下得到的結果相似,,并且螺桿轉子的輸送能力隨嚙合程度增加而變強,當嚙合程度足夠高時在螺桿轉子嚙合區會出現壓力峰值;Shuiclli Tanoue和Aniwat H雒ook等人【16】針對異向雙螺桿捏合機研究了螺桿轉速對物料機械性能、流變性能以及分散狀態的影響,結果表明混合過程存在最優螺桿轉速;Hong MH、Jiang Q、w脅e兒【17】通過實驗的方法描述了異向型雙螺桿捏合機的輸送 能力,并與之前的模擬分析做對比,兩者具有良好的一致性;

 

W讎e和Adewale【18]研究了異向雙螺桿捏合機中螺旋彎曲效應,結果表明彎曲程度與轉子的設計、螺桿嚙合程度、物料的剪切黏度、螺桿轉子的彈性模量等因素有密切聯Kunlar、Ganiyal和Jones掣19】人采用一種基于圖形處理的無損傷法測量了一種實驗室用捏合機中的停留時間分布;

 

張有軍、 任冬云、張立群等【20】針對異向雙螺桿捏合機提出一種計算螺桿轉子功耗以及扭矩的方法,結合實驗證實了該方法的合理性;

 

柳和生和呂柏源【211對異向雙螺桿捏合機輸送段進行了解析分析,并計算了力、扭矩等輸送特性參數,但由于模型為簡化模型,加之物料在捏合機中流動的復雜性,解析結果需要進行驗證;

 

羅兵、龍志斌、何敏佇21運用POLYFLOW對常規異向嚙合型三頭螺紋元件以及VcR(various Clearance Rotors)元件進行了混合性能分析,結果顯示兩種元件都有良好的混合性能;

 

魏靜、孫旭建等口31針對一新型雙螺桿捏合機研究了不同參數下速度場、壓力場等的分布情況,并分析了轉子變形、應力受不同參數的影響;

國內外學者針對雙螺桿捏合機的研究對于雙螺桿捏合機的研制以及性能改善有著十分重要的意義,有效的促進了雙螺桿捏合機的進一步發展。


2雙螺桿捏合機轉子型線研究

 

螺桿轉子是壓縮機、轉子泵、捏合機等螺桿設備的核心部件,是通過端面型線繞螺旋線運動而形成的,其性能好壞往往受到端面型線設計優劣的影響,因此對轉子端面型線展開研究格外的重要,國內外科研者在轉子端面型線的研究領域做出了大量積極的貢獻。

 

早在1978年M.L.B00Y【24】就研究了用于擠出機、蒸發器等工藝設備的同向旋轉的雙螺桿的幾何形狀,并用圖形學的方法呈現了傳統的具有相同直徑和轉速的螺桿的頂角、頭數、中心距/螺桿半徑比等參數間的獨特關系,并且不同直徑和速比的螺桿也具有相似的結果;

 

1984年Singh P J和Onuschal(A D【25】提出一種新的、綜合的、計算機化的轉子型線生成和分析途徑,通過該種方法當轉子端面型線給定時,重要的幾何學參數如泄露三角形面積、排氣面積就可以確定,大大節儉性能分析的時間:

Stosic N和HanⅢic K【26,271提出一種用于雙螺桿壓縮機和膨脹機型線設計的方法,該方法運用微分算法進行轉子型線的設定,簡化了型線設計過程,并且描述了螺桿機械內部的熱力學數值模型和流體流動過程:

 

Hauser、Bruemmer等【28l利用非均勻有理B樣條曲線(NURBS)進行轉子型線的設計和優化,結果表明NURBS曲線具有良好的應用潛力;

 

為了能夠減小轉子設計周期,對轉子型線進行有效的評估,Guo C S和Tang Y【29]運用轉子型線設計數據對螺桿轉子的制造進行分析,并從最小刀具廓形半徑、有效的設置條件和范圍、嚴重度等三個方面進行探討,通過分析可以對轉子型線的制造進行快速的評估;

 

Wei J、Guo L、Zhang G H等[30】提出了一種新型的連續式捏合機,并對螺桿轉子的設計參數進行了相關分析,結果表明:當獲得最優的輸送性能和自清理能力時螺腹曲線為擺線;

 

 

劉林林和李海洋等[3l'321通過采取一定的措施對羅茨泵轉子型線進行了改進,從而實現轉子泵效率的提高和傳動的更加平穩;

 

馬玉河、鄭梅生等[33]應用嚙合原理和旋轉矩陣法推導出了A型齒雙螺桿泵轉子型線和嚙合線的方程;

 

魏靜、孫旭建等134l提出了一種新型的差速型轉子型線,并運用數值模擬途徑研究了捏合機的性能受中心距和轉速等參數的影響;


何雪明、戴進、劉洪園等[3 5]提出了以自由曲線為組成曲線的雙螺桿轉子型線設計方法,為轉子型線的研究提供了新的思路;

 

西安交大的徐建等【36’371仔細闡述了用于轉子型線設計的兩種方法即嚙合線法和齒條法的具體過程,為轉子型線設計提供了指導作用;

 

近幾年泛函思想開始應用到型線設計中,重慶大學的陳進、龐曉平、王旭東隨39】,

 

重慶工商大學的張賢明、陳國強、王立存等【40】做出了一定的貢獻,基于泛函思想進行型線設計是一種新的值得進一步探索的手段。

 

綜上可知,國內外學者為轉子型線的發展作了許多工作,但是新型轉子型線的生成以及性能評定仍是一項非常艱巨和耗時的任務,需要更多的研究投入。


    標簽:雙螺桿捏合機 捏合機
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