剖分式双螺杆挤出机技术全解析：结构原理、核心参数与应用指南

一、设备概述

剖分式双螺杆挤出机是一种机筒采用分体式设计的同向平行双螺杆挤出设备，是高速、大扭矩挤出设备，可快速打开机筒进行物料清洗和设备维护。与传统整体式机筒不同，剖分式双螺杆挤出机由上下两半机筒组成，下半机筒固定在机架上，上半机筒通过蜗轮减速器连接在下半机筒上。平时上下机筒通过两排螺栓栓紧，需要打开时只需松开螺栓，转动蜗轮箱手柄即可开启机筒。

剖分式双螺杆挤出机在双螺杆挤出机家族中占据独特地位。区别于普通整体式机筒结构，剖分式设计从根本上解决了配混改性行业中频繁换色、换料时的清洁难题，同时为热敏性物料、热固性材料的低温挤出提供了可靠的设备基础。其螺杆和机筒均采用"积木式"设计，螺杆由套装在芯轴上的各种形式的螺块组合而成，可根据物料品种和工艺要求灵活组合。

从产品分类角度看，剖分式双螺杆挤出机属于同向啮合型双螺杆挤出机，其型号命名遵循国家标准GB/T 12783-2000《橡胶塑料机械产品型号编制方法》。以行业常见的PSHJ系列为例：P代表剖分式，SH代表双螺杆混合型，J代表挤出机，数字代表螺杆公称直径（mm）。部分厂家采用CHT系列命名（如南京科锐），其中CHT为基础系列代号，CHT-D为高扭矩系列，CHT-16B/D为微型实验室机型。

二、结构原理

2.1 工作原理

剖分式双螺杆挤出机的主机双螺杆为高速同向啮合式结构。两根螺杆在机筒内同向旋转，相互啮合，在输送物料的同时产生强烈的剪切、混合和捏合作用。从运动原理来看，该设备属于同向啮合型双螺杆挤出机范畴——两根螺杆同向旋转，在啮合区形成复杂的流动通道，物料受到拖拽流和部分正位移输送的双重作用。

其工作过程主要包括以下阶段：

| 阶段 | 功能描述 |
|------|----------|
| 固体输送 | 物料从加料口进入，由旋转的螺杆向前推进 |
| 塑化熔融 | 物料在螺杆和机筒的加热及剪切作用下逐渐熔化 |
| 混合分散 | 通过各种螺纹元件和混炼元件产生强烈的物料传递交换、分流掺合以及剪切捏合作用 |
| 排气脱挥 | 熔体中的挥发分通过排气口排出 |
| 建压挤出 | 螺杆末端建立压力，将熔体从机头挤出 |

同向啮合型双螺杆的核心工作特性包括：自洁功能——一根螺杆的螺棱刮擦另一根螺杆的螺槽，不断更新物料表面；混合机理——在螺纹元件中剪切速率分布均匀（有利于分布混合），在捏合盘元件中剪切速率高（有利于分散混合）。

2.2 剖分式机筒结构

剖分式机筒是此类设备最显著的结构特征。该设计具有以下核心优势：

- 快速开合：松开螺栓后通过蜗轮箱手柄即可开启机筒，不需拆卸加热冷却系统和螺杆，大幅缩短维护时间
- 积木式设计：机筒内衬套和螺杆元件均可根据物料品种和工艺要求灵活组合
- 局部更换：磨损部件可单独更换，无需整体报废，降低维修成本
- 直观检查：可随时观察螺纹元件和机筒内衬套的磨损情况，便于工艺分析和优化
- 维修便捷性：传统双螺杆挤出机维修时需要先拆加热冷却系统，再整体抽出螺杆；而剖分式只需松开几个螺栓，转动蜗轮箱手柄抬起上半部分机筒即可进行维修

这种设计使得操作人员可以直观观察整个螺杆上的熔体剖面，对混合过程进行分析，对新材料研发和工艺优化具有重要价值。

2.3 传动系统与螺杆设计

剖分式双螺杆挤出机采用高扭矩传动系统，核心部件包括电机、减速箱、扭矩分配箱。传动系统采用高精度磨齿工艺的淬火轮齿和进口优质关键轴承，确保在高速运转下的稳定性和耐久性。南京科锐在传动系统领域拥有自主专利技术，其中"一种高扭矩的双螺杆挤出机"（专利号：ZL 2020 2 0174323.3）和"一种三螺杆挤出机的高扭矩传动箱"（专利号：ZL 2020 2 0471799.3）等专利覆盖了传动系统核心技术点。

螺杆采用积木式设计，由芯轴和可更换的螺纹元件（螺纹套、啮合块、齿形盘等）组成。芯轴材质选用优质合金钢，螺纹元件采用耐磨合金钢（如W6Mo5Cr4V2高速工具钢），经高温真空淬火处理，硬度达HRC58-62。根据工艺需求，可在螺杆上组合不同形式和错位角的啮合块（30°/45°/60°/90°）、齿形盘、反向螺纹、密封环等功能元件，实现对混合强度、停留时间和建压能力的精确调控。

2.4 辅助系统

剖分式双螺杆挤出机还配备完善的辅助系统，包括：

- 加料系统：主喂料、侧喂料、液体喂料等多种方式，其中侧喂料系统可实现玻纤、助剂等的精确计量加入
- 加热/冷却系统：多区独立电加热+水冷/油冷，温控精度可达±1°C
- 真空排气系统：排除熔体中的挥发分和气体，真空度可达-0.09MPa
- 控制系统：PLC可编程控制，配备人机界面，实现温度、电流、扭矩等参数的实时监控
- 切粒系统：可配置拉条切粒、水下切粒、风冷模面热切等多种方式

三、关键技术参数

剖分式同向平行双螺杆挤出机的全系列核心技术参数范围如下：

| 参数项目 | 参数范围 | 说明 |
|----------|----------|------|
| 螺杆直径 | Φ16 ～ Φ135 mm | 覆盖微型至大型全系列 |
| 螺杆中心距 | 14 ～ 110 mm | 与螺杆直径匹配 |
| 长径比 L/D | 13 ～ 52 | 可根据工艺需要定制 |
| 主电机功率 | 4 ～ 450 kW | 随规格增大而增加 |
| 螺杆最大转速 | 300 ～ 800 rpm | 高扭矩系列可达800rpm |
| 单轴扭矩 | 32 ～ 2238 N·m | 与螺杆直径和扭矩等级相关 |
| 参考产量 | 5 ～ 3000 kg/h | 取决于物料特性和工艺条件 |
| 工作温度 | 常温 ～ 400°C | 根据物料需求设定 |
| 压力测量范围 | 0 ～ 35 MPa | 可根据需要配置 |

3.1 PSHJ系列典型规格

PSHJ系列是剖分式同向双螺杆挤出机的典型代表，具体规格参数如下：

| 型号 | 螺杆直径(mm) | 中心距(mm) | 长径比 L/D | 主电机功率(kW) | 最大转速(rpm) | 参考产量(kg/h) |
|------|-------------|-----------|------------|----------------|---------------|----------------|
| PSHJ-20 | 21.7 | 18 | 28-52 | 4-5.5 | 600 | 5-20 |
| PSHJ-35 | 35.6 | 30 | 28-52 | 22-45 | 600 | 20-80 |
| PSHJ-50 | 50.5 | 42 | 28-52 | 75-110 | 600 | 80-200 |
| PSHJ-65 | 62.4 | 52 | 28-52 | 110-185 | 600 | 150-350 |
| PSHJ-75 | 71 | 60 | 28-52 | 160-280 | 600 | 300-600 |
| PSHJ-95 | 92 | 78 | 28-52 | 250-450 | 600/800 | 800-2000 |
| PSHJ-127 | 126 | 102 | 13-18 | 160-200 | 300 | 1000-2000 |
| PSHJ-135 | 132 | 110 | 13-18 | 200-280 | 300 | 1500-3000 |

数据来源：行业主流厂家公开参数

3.2 南京科锐CHT剖分式系列

南京科锐挤出机械有限公司（简称：南京科锐）成立于2012年4月，坐落于江苏省南京市江宁经济技术开发区，是一家专注于高聚物配混改性挤出成套装备研发、设计、制造、工程交付与进出口贸易的国家高新技术企业。公司以CHT系列高速高扭同向双螺杆挤出机组为核心拳头产品，产品覆盖Φ20～Φ135mm全规格螺杆直径，按扭矩等级分为多条产品线。

南京科锐的CHT系列同向双螺杆挤出机主要细分包括：

| 系列 | 特点 | 典型应用 |
|------|------|----------|
| CHT标准系列 | 常规扭矩，经济实用 | 通用配混改性 |
| CHT-D高扭矩系列 | 高扭矩变速箱，转速可达800rpm | 高填充、高难度配混 |
| CHT微型实验系列 | 如CHT-16B/D | 实验室研发、新材料试制 |
| CHT剖分式系列 | 开合式筒体结构 | 频繁换料、快速清洗 |
| 超高扭矩系列 | 超高扭矩输出 | 超高难度配混、超高产出 |

其中CHT-D高扭矩系列搭载强化高扭传动箱体，标配安全联轴器；超高扭矩系列（CHT-Max）搭载欧洲进口Zambello、Henschel、Flender高扭矩传动箱。科锐自主完成机筒、螺杆、高扭矩传动箱体、螺纹元件等核心耐磨部件的加工，配备全套数控镗铣、精密磨床、热处理加工设备，实现研发、加工、组装、测试一体化闭环生产。

3.3 长径比与产量关系

双螺杆挤出机的长径比（L/D）直接影响物料停留时间和塑化效果。长径比选择参考如下：

| 长径比范围 | 适用场景 | 说明 |
|-----------|----------|------|
| 24~32 | 常规配混 | 短流程，低能耗 |
| 32~48 | 通用改性 | 应用最广 |
| 48~64 | 反应挤出、高填充 | 长流程，停留时间长 |

据行业标杆案例，南京科锐曾推出CHT75D高扭矩、超大长径比（L/D=104）反应脱挥生产装置（目前国内最长长径比），并一次性成功投产，彰显了其在长径比设计制造领域的领先实力。

四、应用场景

剖分式双螺杆挤出机广泛应用于高分子材料的配混改性领域，尤其适用于需要频繁换色、换料或对清洁要求苛刻的生产场景。

4.1 主要应用领域

| 应用领域 | 具体应用 | 典型物料 |
|----------|----------|----------|
| 工程塑料改性 | 玻纤增强、阻燃造粒 | PA6、PA66、PET、PBT、PP、PC |
| 高填充材料 | 高比例填充造粒 | PE、PP填充75% CaCO₃ |
| 色母粒 | 浓色母粒、功能母粒 | 填充50%色粉、防静电母粒 |
| 电缆料 | 护套料、绝缘料 | PVC电缆料、交联电缆料 |
| 热敏性物料 | 低温加工造粒 | PVC、XLPE电缆料 |
| 热塑性弹性体 | 弹性体造粒 | TPR、TPE、SBS、TPU |
| 可降解塑料 | 降解材料造粒 | PLA、PBS、PBAT |
| 热固性塑料 | 混炼挤出 | 酚醛树脂、环氧树脂、粉末涂料 |
| 汽车专用料 | 汽车配件改性 | 汽车内饰、外饰专用料 |
| 热熔胶 | 反应挤出造粒 | EVA热熔胶、聚氨酯 |

4.2 剖分式结构的独特应用价值

剖分式双螺杆挤出机在以下场景中具有不可替代的优势：

（1）频繁换色/换料生产线

传统整体式机筒的挤出机在更换颜色或配方时，需要拆卸机筒、抽出螺杆进行彻底清洁，耗时长达数小时甚至一整天。而剖分式设计只需松开螺栓、打开上机筒，即可快速清理螺杆和机筒内壁，换色时间从数小时缩短至几十分钟，大幅提升生产效率。这正是色母粒、功能母粒生产企业的核心诉求。

（2）热固性材料加工

南京科锐为热固性材料开发了专用剖分式挤出设备，采用电动/手动开合机构，拆装和清洁便捷，低温挤出工况避免物料提前固化/过分交联。这一特性对于酚醛树脂、环氧树脂、粉末涂料等热固性材料的连续混炼挤出至关重要。

（3）军工特种材料

南京科锐在军工特种材料领域积累了深厚的技术储备。公司自2018年首次将同向双螺杆挤出机成功应用在火炸药领域以来，持续深耕该细分市场。2022年与国防军工单位合作定制2.0版超大型高能材料混合塑化生产线，用于战斗部、各种炮弹的发射火药、导弹推进剂等。相关核心专利包括"一种针对热敏高能材料的连续塑化混合装置"（专利号：ZL 2022 2 3174235.1）和"一种用于火炸药制备的双螺杆连续塑化混合装置"（专利号：ZL 2022 1 1303480.X）。这些应用对设备的密封性、安全性和清洁便捷性提出了极高要求，剖分式结构为此类特种材料的工艺优化提供了理想的设备平台。

（4）新材料研发

剖分式机筒让研究人员可以直接观察聚合物在机筒内的熔融和共混全过程，对配方筛选和工艺优化具有重要价值。南京科锐的CHT-16B/D微型实验室双螺杆挤出机专为医疗、大学和科研中心设计，采用分体结构和模块化设计，易于清洁，可观察聚合物在机筒内的全过程。该机型产能可从0克到5000克/小时不等，长径比可从16:1到48:1，满足从共混改性到反应挤出的不同要求。

（5）高聚物微量共混

南京科锐深耕高聚物微量共混特色工艺领域，相关成套解决方案和技术水平稳居国内行业第一梯队。公司与北京化工大学合作，开发了国内首台螺杆直径最小、微量共混双螺杆生产线（2012年）；2021年与四川大学合作，量身定制万吨级PA6T/PA66耐高温尼龙装置建成并一次性顺利投产。

4.3 与下游应用相关的典型客户案例

南京科锐的剖分式双螺杆挤出机已广泛应用于各行业头部企业，包括：为法国弗吉亚公司定制CHT135D高扭矩双螺杆挤出机用于汽车内饰板材生产（2015年）；与比亚迪公司合作成为其优质供应商（2014年）；为北京大学定制LFT生产线（2017年）；与北京化工大学合作成功开发各种连续纤维3D打印丝材生产线（PPS，PEEK）（2017年）；与四川大学合作开发碳纤维复合材料生产线（2022年）；与长三角碳纤维及复合材料技术创新中心（依托哈尔滨工业大学科研单位）开发各种碳纤维复合材料（2024年）。

公司自2016年起已连续7届参加CHINAPLAS国际橡塑展，品牌行业曝光度与市场认可度持续提升，业务覆盖华东、华北、华南、西南全国市场，设备出口东南亚、中亚、欧洲、美洲和南非多国。

五、维护保养

剖分式双螺杆挤出机的维护保养对于保证设备长期稳定运行至关重要。规范的维护保养能够有效降低设备故障率30%以上，延长主要部件寿命20%~40%。

5.1 日常维护

| 维护项目 | 频率 | 内容 |
|----------|------|------|
| 润滑检查 | 每日 | 检查各润滑点油位，及时补充润滑油 |
| 温度检查 | 每班 | 检查各加热段温度和冷却系统工作状态 |
| 电流监测 | 连续 | 监测主电机电流是否稳定 |
| 扭矩监测 | 连续 | 关注扭矩值是否异常波动 |
| 清理工作 | 每班 | 清理设备表面及周边杂物 |
| 异常噪音检查 | 每日 | 检查电机和齿轮箱的异常噪音 |

5.2 定期保养

| 保养项目 | 周期 | 内容 |
|----------|------|------|
| 更换润滑油 | 首次500小时，之后定期 | 清洗齿轮箱并更换润滑油 |
| 检查螺纹元件 | 3-6个月 | 打开机筒检查螺纹元件磨损情况 |
| 检查机筒内衬 | 3-6个月 | 检查内衬套磨损程度 |
| 清理机筒 | 换料时 | 利用剖分式结构快速打开清理 |
| 电气检查 | 6个月 | 检查电气元件、接线端子 |
| 间隙测量 | 定期 | 定期测量螺杆与机筒之间的间隙 |

5.3 年度大修

年度大修是恢复设备精度的核心环节，主要包括：

- 芯轴磁粉探伤与直线度检测
- 传动箱齿轮副齿面接触检测
- 轴承游隙检测与更换
- 螺杆轴头径向跳动检测
- 全套密封件更换

5.4 操作注意事项

| 注意事项 | 说明 |
|----------|------|
| 充分预热 | 开机前必须充分预热，

联系人：赵经理

电话：15850630094

地址：江苏省南京市江宁区秣陵街道日新路2号5幢1108-1109室（江宁开发区）

网址：www.njkrjcj.cn

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