1、新一代烧结墙板挤出成型机及特点New kind of fired plate extruder and its characteristics赵玉良 王宇航 崔冬 佟占胜 (中国重型机械研究院股份公司，陕西 西安 710032)摘要：介绍了双螺旋和双转子两类板材挤出成型机的构成与工作原理，并对其结构与作业特点进行了分析比较。关键词：双螺旋挤出成型机；双转子挤出成型机；烧结板材制品各类建筑隔墙板、装饰陶板及窑炉棚板等已广泛应用多年，根据原材料的不同其成型方法也多种多样。但目前多数方法大都为非连续生产，机械化程度低，产品质量不稳定，性能上也存在诸多不尽人意之处。采用挤出法生产的烧结板材，它具有下述
2、突出优点：（1） 成型性能好，可生产形态各异的中空复合墙板，易于实现优异的保温隔热性能；（2） 产品强度高、品质好，可适应苛刻的环境气候变化而不开裂，寿命长；（3） 易于实现自动化生产，效率高，产品质量稳定，便于大规模组织生产。基于上述原因，板材挤出成型方法在国内外一直都得到了高度重视，目前在国外已形成技术性能先进的成套板材生产工艺体系，部分设备和工艺技术也先后被引进到国内。由于多方面的原因，我国在有关板材成型技术及设备方面和国外先进技术相比仍有一定差距，远不能适应我国目前经济发展的需要，亟待进行技术开发和产品更新。有鉴于此，基于对国内外板材挤出成型技术及应用情况的调研分析，我们开发了两类新一
3、代的板材挤出成型设备及成型技术，下面予以简略介绍。1 双螺旋挤出成型机双螺旋挤出成型技术是在大家所熟知的单螺旋挤出成型技术的基础上开发的，尽管该类产品国内早已进行了研制，但其产品性能尚需进行改进和提高，应用进展也不能使人满意。为此我们对其进行了结构改进和性能提升设计。1.1 构成及工作原理双螺旋挤出成型机由上、下两级组成。上级是双轴搅拌挤出结构，下级是双轴挤出结构。两级分别由两台变频调速电机经双输出行星齿轮箱传递功率。整机配有挤出压力显示，真空度显示，抽真空过滤、照明、加水等装置，各轴承密封处结构也都进行了精心设计。上级搅拌槽与齿轮箱体紧密连接，整体性好。本机可实现丁字型和一字型布置。工作时，
4、当经过处理的物料从上级入料口进入后，经数十把搅拌刀对其进一步搅拌、混合，经绞刀从内外锥套中挤出的同时，由碎泥刀将其切割成小块,在落入受料箱的过程中被抽去空气，进入下级零压力输送、高压力挤出绞刀组，在双挤出轴的作用下，经泥缸、机头、机口挤出坯体的同时，泥料中残余空气经绞刀组排回真空箱再次被抽出。为达到上、下级间的料流平衡和能耗及产量间最佳化匹配的要求,本机上、下级均采用变频调速电机驱动，通过调节电机转速来达到物料流量在上、下级间的动态平衡，同时实现设备的经济高效化运行。1.2 结构特点本机设计充分考虑了国内外相关技术的最新进展和整机工作时的相应要求，在结构上有较大变化，其主要特点可概括为：1)
5、本机下级采用双轴挤出结构，较之单轴挤出具有以下优点：双轴挤出有强制输送的功效，所以挤出部分不堵泥、不返泥，挤出压力大；双轴挤出具有自洁性，螺旋绞刀上不沾泥，因此，机械效率高、能耗低、不发热；双轴挤出物料在螺旋真空挤出机中停留的时间较长，使其得到更加充分的搅拌、揉练、混合，挤压紧密后成为致密度较高的坯体。因此，双轴挤出更适合挤板。2) 本机上、下级均采用双输出行星齿轮箱的传动方式，速比大、承载力强、重量轻，整机结构紧凑，外型美观；上、下级采用变频调速电机分别驱动搅拌轴和挤出轴，易于实现泥料的动态平衡和节能生产。3) 下级采用浮动螺旋结构，螺旋挤出轴与主轴采用插入式连接，主轴通过推力轴承将螺旋轴向
6、力传导至机体上，消除了主轴所受轴向力对减速机的影响；挤出绞刀组采用等径反变螺距排列组合，挤出压力大、挤出效率高；挤出绞刀头采用双线绞刀，使得料流速度更加均匀，从而减少螺旋纹的产生。4) 整机结构设计坚固，能适应高挤出压力的要求。大开门式真空箱利于装配、观察、更换零部件。5) 上级采用国际流行的短外锥套结构，便于调整阻力，安装更换。搅拌刀与搅拌轴锥度连接，永不松动。6) 机头、机口部设计有带闸板的料流断面挤出阻力及流速平衡调整系统，结构简单，操作方便。2 双转子挤出成型机2.1 构成及工作原理双转子式挤出成型机是我院开发的全新一代板材挤出成型设备，其结构如图 1所示。双转子式挤出成型装置主要有均
7、布料口，大小转子，大小转子输入端的减速箱和电机，以及阻泥板，挤出料箱和成型机口等部件组成。均布料口上方还连接有搅拌送料装置及真空泵等，便于实现整机的真空挤出作业（图中未画出） 。双转子式挤出成型装置机壳的顶部设有均布料口，均布料口的下方为喂料小转子和大转子，喂料小转子的外圆和大转子的沟槽相接，大转子由支承轴承支承，大转子的沟槽与水平设置的阻料板相接，阻料板和挤出料箱的入口连接，挤出料箱的出口和成型机口连接。工作时，将经过细化增塑处理并搅拌好的原料经进料口送入一大一小两旋转转子之间，被相向旋转的大小转子带入大转子的凹槽内并被带至出料端，布置于出料口的阻泥板将嵌入在凹槽内的物料阻刮下来进入挤出料箱
8、，物料在挤出料箱内聚集，并在后方物料的持续推动下向成型机口移动，并经由成型机口模具挤出，形成各种形状的挤出制品。1.2 结构特点新一代双转子式挤出成型设备特别适应宽板制品挤出成型的需要，具有结构简单，挤出机口宽，生产率高等优点。为使得挤出料沿宽度方向均布，挤出转子沿宽度方向分成多个料槽，同时在入料端也设有料流均布装置，机口前端还设有物料流速及阻力调整机构。这样使得挤出料在宽度方向均匀向前推进，出口截面阻力均衡，流速一致，有效避免分层及裂纹的产生，更为适宜宽板类成品的挤出。从结构上来看，双螺旋挤出成型机中物料从进入螺旋到出口的向前运动过程中，物料存在相对于螺旋面的运动和机壳内壁的运动，变化过程也
9、较为复杂，摩擦损失和发热也较为严重，功耗也就要大。而双转子式挤出成型机在物料进入大转子沟槽后，则随转子一起转动，基本上只存在物料和筒壁之间的摩擦，因而滑摩损失大大减少，功耗也明显降低，发热问题也不明显。而且双转子式挤出成型机的压力形成区和有效工作区只占整周的 2/3左右，物料挤压过程中的排气问题也容易解决，但双螺旋挤出过程中的排气问题则要相对不便些，常常因排气而导致返泥现象的发生。挤出成型板材的形状及尺寸由挤出成型机口模具决定。根据需要可设计成矩形、矩形带内孔型、异形等多种截面形状，板材尺寸大小及截面类型可根据用户要求方便地进行调整。挤出室的特殊形状设计也使得物料由大转子沟槽挤出后，经历一个先
10、散化再挤出向前的过程，有利于物料的进一步混合和均化。双转子式挤出成型机设计时，还充分考虑到了易损件更换，机壳内部清理等方面的需要，将壳体设计成组合式结构，需要时可方便地进行解体及完成后续维修作业。1-均布料口 ； 2-喂料小转子 ； 3-减速电机； 4-大转子 ； 5-减速电机；6-支撑轴承； 7-阻泥块 ； 8-壳体 ；9-挤出料箱； 10-成型机口。图 1 双转子式挤出成型设备结构示意图3小结两类板材挤出成型设备均开发有各种大小不同的规格，以适应各类产品的成型要求。一组产能近似的两类板材挤出成型设备的参数对比参见表 1。表 1 两类挤出成型设备的参数对比名 称 双螺旋挤出 双转子挤出规格尺
11、寸 3502 800600 工作转速/r/min 432 420最大挤出压力/MPa 4 4 电机功率 /KW 132200 110160 生产能力/ m/h 20 20 真空度 92% 92%挤出成型技术广泛应用于砖瓦、陶瓷、各类墙板等产品的挤出成型。目前现有的板材挤出成型设备主要采用螺旋挤出成型，包括了单螺旋挤出成型和双螺旋挤出成型两种类型。采用单螺旋挤出成型的缺点是，当挤出原料状况发生变化需调整工艺参数时，螺旋参数变化十分敏感但调整却十分不便，且单螺旋转子无法适用于宽度较大的挤出成型制品。为适应宽挤出制品的需要而采用的双螺旋挤出，除存在单螺旋挤出的缺点外，挤出制品的质量稳定性及产品板宽变化范围也存在局限。而新开发的双转子式挤出成型机由于料流沿板宽方向的速度一致性更易于控制，成型能耗低，且宽度也有着较宽范围产品尺寸的适应性，因而无疑更应得到更多的关注，值得进行更深入全面的研究及推广应用。参 考 文 献1 郑以琨浅议四轴真空挤出机J 砖瓦，2003 年第 1期2 蔡祖光中空棚板的螺旋挤出成型J 陶瓷，2002 年第 3期
