安装齿轮泵挤出机螺杆的性能

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对于四种不同聚合物与两种不同螺杆，McKlvey和Roce报道了安装齿轮泵挤出机的性能。一台在直径为6．4cm、长径比为24的挤出机上安装了直径和宽度为3．6cm的齿轮。

所设计的螺杆见图2－44。螺杆Ⅰ是传统的计量型螺杆，螺杆Ⅱ是结合实验进行设计的较深螺槽的螺杆，在螺杆出口端有Maddox型混炼头，在熔融区刚开始的加料段采用部分饥饿加料，设计成两段加料。

图2－44 装备了齿轮泵的挤出机螺杆设计研究

注：1in=2．45cm

试验所用的四种聚合物是LDPE、HDPE、PS和ABS。图2－45表明了螺杆1分别用不同聚合物对每一种挤出速率和螺杆转速的关系。第一个实线图代表每种塑料的理论拖曳流动。空心圆点是在较低口模表面压力下所获得的数据；实心圆点是在较高口模表面压力所获得的数据。

图2－45 对于螺杆Ⅰ用四种不同聚合物的挤出速率与螺杆转速的关系

对于相当低粘性的两种塑料即LDPE和PS，高口模表面压力实质上偏离图2－45a和图2－45b的拖曳流动线。例如，在60r／min时，LDPE的拖曳流动速率大约为36kg／h，在相同的螺杆转速下，在高口模表面压力下的速率大约为22．5kg／h，因此，用LDPE和传统的螺杆，齿轮泵的安装使挤出量从22．5kg／h提高到36kg／h。

对于两种高粘性的塑料(图2－45c和图2－45d)，两条曲线是靠在一起的。这表明：即使在高口模表面压力下，螺杆中的回流并不重要。所以，对于这些塑料，使用了新式的齿轮泵，对产量只有较小的改变。

由以上分析可知，齿轮泵的使用减轻了成型设备压力波动，使得即将挤出的制品具有较好的尺寸稳定性。齿轮泵是塑料的混炼机，并不改善物料温度的均匀性或添加剂浓度的均匀性。

齿轮泵给予低振幅压力脉冲，该脉冲大约为每次齿轮啮合平均压力的1%。脉冲的频率由齿轮泵的转速和齿数所决定的。对于大多数聚合物加工应用，这些脉冲效应在生产中可以忽略。

对于传统计量螺杆，挤出物的温度和挤出速率对齿轮泵的影响相当大。装有齿轮泵的挤出机在挤出速率、熔体温度及较低压力下聚合物熔化效率，对于专门设计的螺杆取得了相当的利益。