平行同向旋转双螺杆挤出机技术解析与应用指南

一、设备概述

平行同向旋转双螺杆挤出机（又称同向平行双螺杆挤出机）是一种两根螺杆平行排列、以相同方向（同向旋转）和相同转速旋转的紧密啮合型双螺杆挤出设备。两根螺杆采用等径啮合设计，同向旋转，能够实现卓越的混合、分布和均质效果，是塑料混炼、母料生产和增强聚合物制造领域的主力设备。螺杆、筒体采用“积木式”结构，有很好的互换性，可根据物料加工工艺的不同任意组合使用。

与单螺杆挤出机相比，平行同向旋转双螺杆挤出机具有优异的分散和分布混合能力、较窄的停留时间分布以及优良的自洁性等特点。其模块化设计允许灵活配置工艺段，实现从物理塑化到化学反应的全流程精确调控。

| 对比维度 | 平行同向双螺杆 | 平行异向双螺杆 |
|---------|--------------|--------------|
| 螺杆旋转方向 | 两根螺杆同向旋转 | 两根螺杆反向旋转 |
| 转速范围 | 300～1200 r/min（高速） | 10～50 r/min（低速） |
| 自洁性 | 优异（相互刮擦） | 差 |
| 混合特性 | 分散混合与分布混合兼备 | 以输送为主 |
| 压延效应 | 无 | 明显 |
| 典型应用 | 共混改性、造粒、反应挤出 | PVC管材/型材直接成型 |

该设备广泛应用于通用塑料、工程塑料、热塑性橡胶等高分子材料的填充、增强、增韧等共混改性，以及特种纤维、特种胶粘剂等加工领域。

二、结构原理

2.1 工作原理

平行同向旋转双螺杆挤出机采用两根尺寸相同、螺纹方向相同的螺杆平行放置在“∞”形截面机筒中。两根螺杆在机筒内同向旋转（同时顺时针或同时逆时针），相互啮合。其核心工作原理包括：

正位移输送与拖拽流结合：同向旋转螺杆在啮合区形成“∞”形流动通道，物料受到拖拽流和部分正位移输送的双重作用。

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，避免物料包轴、结壁。

均匀剪切：在螺纹元件中剪切速率分布比较均匀，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。

可控停留时间：物料停留时间可控，可根据工艺需要调整。

排气脱挥：随着螺杆旋转物料表面不断更新，更有利于挥发分的脱除。

2.2 工作过程

| 阶段 | 功能描述 |
|------|---------|
| 固体输送 | 物料从加料口进入，由同向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 | 通过螺纹元件和捏合块产生强烈的剪切、捏合和分散作用 |
| 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 |

2.3 积木式螺杆设计

同向双螺杆挤出机最显著的特点是积木式结构：螺纹元件可换，可根据工艺需求组合不同形式的螺纹元件；长径比可调，螺杆长径比可根据加工工艺调整；互换性优异，同系列机型间元件可互换；一机多用，通过更换螺杆组合适应不同物料体系；局部更换，磨损部件可单独更换，无需整体报废。

共混改性专用螺纹元件包括：输送螺纹（物料输送与建压）、啮合块30°/45°/60°/90°（剪切与分散混合）、齿形盘（分布混合与分流）、反向螺纹（增加填充度、延长停留时间）、密封环（建立熔体密封，用于排气口前）。

2.4 主要结构组成

| 序号 | 组成部分 | 功能说明 |
|------|---------|---------|
| 1 | 积木式螺杆 | 由芯轴和可更换的螺纹元件组成 |
| 2 | 机筒 | “∞”形截面，有闭合筒体、喂料筒体、排气筒体等类型 |
| 3 | 传动系统 | 电机、减速箱、扭矩分配箱，提供同向旋转动力 |
| 4 | 加料系统 | 主喂料、侧喂料、液体喂料等多种方式 |
| 5 | 加热/冷却系统 | 多区独立电加热 + 水冷/油冷/风冷 |
| 6 | 真空排气系统 | 排除熔体中的挥发分 |
| 7 | 控制系统 | PLC可编程控制，人机界面操作 |
| 8 | 挤出模头 | 可更换口模，适配不同制品 |
| 9 | 切粒系统 | 拉条切粒、水下切粒、风冷模面热切等 |

三、关键技术参数

3.1 全系列核心技术参数范围

| 参数项目 | 参数范围 | 说明 |
|---------|---------|------|
| 螺杆直径 | Φ11 ～ Φ200 mm | 覆盖微型至超大型全系列 |
| 长径比 L/D | 24 ～ 68 | 可根据工艺定制 |
| 主电机功率 | 0.55 ～ 1500 kW | 随规格增大而增加 |
| 螺杆最大转速 | 300 ～ 1200 rpm | 高扭矩系列可达1200rpm |
| 单轴扭矩 | 23 ～ 6190 N·m | 与螺杆直径和扭矩等级相关 |
| 参考产量 | 0.01 ～ 7000 kg/h | 取决于物料和工艺 |
| 工作温度 | 常温 ～ 450°C | 根据物料需求设定 |
| 温控精度 | ±1°C | 多区独立控制 |

3.2 SHJ系列（国内主流）

SHJ型同向平行双螺杆挤出机采用积木式原理设计制造，可根据加工物料体系与工艺配方要求进行合理优化和配置：

| 型号 | 螺杆直径(mm) | 中心距(mm) | 长径比 L/D | 电机功率(kW) | 转速(rpm) | 单轴扭矩(N·m) | 参考产量(kg/h) |
|------|-------------|-----------|-----------|-------------|----------|--------------|--------------|
| SHJ-20 | 21.7 | 18 | 28-52 | 4-5.5 | 600 | 32-43 | 5-20 |
| SHJ-35 | 35.6 | 30 | 28-52 | 22-45 | 600 | 175-358 | 20-80 |
| SHJ-50 | 50.5 | 42 | 28-52 | 75-110 | 600 | 597-875 | 80-200 |
| SHJ-65 | 62.4 | 52 | 28-52 | 110-185 | 600 | 875-1472 | 150-350 |
| SHJ-75 | 71 | 60 | 28-52 | 160-280 | 600 | 1273-2238 | 300-600 |
| SHJ-95 | 91 | 78 | 28-52 | 180-355 | 600 | 1432-2825 | 700-1500 |

3.3 TE系列

| 型号 | 螺杆直径(mm) | 长径比 | 转速(rpm) | 电机功率(kW) | 扭矩(N·m) | 产量(kg/h) |
|------|-------------|--------|-----------|-------------|-----------|-----------|
| TE-20 | 22 | 32-48 | 600 | 3 | 23 | 1-2 |
| TE-35C | 35.6 | 32-60 | 600 | 18.5 | 140 | 20-55 |
| TE-52C | 51.4 | 32-64 | 600 | 55 | 415 | 120-200 |
| TE-65C | 62.4 | 32-64 | 500-600 | 90-110 | 675 | 200-350 |
| TE-75C | 71 | 32-64 | 500-600 | 132-160 | 1005 | 300-700 |
| TE-95 | 93 | 32-60 | 500-600 | 250-315 | 2365 | 500-1200 |
| TE-135 | 133 | 32-52 | 400-500 | 550 | 6190 | 1650-2500 |

3.4 KET系列（高扭矩共混改性）

KET系列扭矩等级8.7，专为高难度共混改性设计：

| 型号 | 螺杆外径(mm) | 长径比 L/D | 转速(rpm) | 电机功率(kW) | 单轴扭矩(N·m) | 扭矩等级 | 参考产量(kg/h) |
|------|-------------|-----------|-----------|-------------|--------------|---------|--------------|
| KET35 | 35.6 | 24-68 | 600 | 30/45 | 235/357 | 8.7 | 75-220 |
| KET52 | 51.4 | 24-68 | 600/900 | 90/132 | 692 | 8.7 | 220-660 |
| KET65 | 62.4 | 24-68 | 600/900 | 160/220 | 1224 | 8.7 | 400-1100 |
| KET75 | 71.0 | 24-68 | 600/800 | 220/315 | 1880 | 8.7 | 550-1600 |
| KET95 | 93.0 | 24-68 | 600/700 | 500/600 | 4131 | 8.7 | 1250-3000 |
| KET135 | 132.0 | 24-68 | 400/500 | 900/1200 | 11586 | 8.7 | 2250-6000 |

3.5 各系列对比总览

| 系列 | 直径范围(mm) | 产量范围(kg/h) | 扭矩等级 | 主要特点 |
|------|-------------|---------------|---------|---------|
| SHJ | 21.7-91 | 5-1500 | 标准 | 国内主流，应用广泛 |
| TE | 22-133 | 1-2500 | 标准-高扭矩 | 规格齐全，覆盖面广 |
| KET | 35.6-132 | 75-6000 | 8.7 | 高扭矩，规格齐全 |
| CHT | 16-160 | 0.05-3000+ | B/D/Max三级 | 科锐B/D/Max三级扭矩 |

四、应用场景

平行同向旋转双螺杆挤出机因其优异的混合性能和灵活的积木式结构，广泛应用于以下领域：

| 应用领域 | 具体应用 | 典型物料 | 参考产量(kg/h) |
|---------|---------|---------|--------------|
| 共混改性 | 橡塑共混、塑料合金 | PE/PP/PS+SBS、PA+EPDM、PP+NBR、EVA+硅橡胶 | 30-80 |
| 塑料合金 | 高分子合金制备 | PE/PA/PC/CPE+ABS、ABS+TPU、PBT+PET、PP+PE | 25-60 |
| 填充改性 | 高填充改性 | PE/PP/EVA+碳酸钙、钛白粉、滑石粉 | 30-60 |
| 增强改性 | 玻纤/碳纤增强 | PP/PBT/ABS/AS/PA/PC/POM/PPS/PET+玻纤/碳纤 | 30-80 |
| 功能母粒 | 阻燃母粒、降解母粒 | PP/PA/ABS/PBT+阻燃剂、淀粉 | 30-60 |
| 色母粒 | 通用及纤维级色母 | PE/PP/ABS/AS/PA/EVA/PET+颜料及助剂 | 30-50 |
| 电缆料 | 绝缘料、护套料 | HDPE/LDPE/LLDPE/EVA/PVC/PP电缆料 | 20-80 |
| 热塑性弹性体 | 弹性体造粒 | TPR、TPE、TPV、SBS、SEBS | 20-100 |
| 反应挤出 | 聚合、接枝反应 | 聚酰胺缩聚、聚氨酯加聚、接枝改性 | 15-35 |
| 可降解塑料 | 降解材料造粒 | PLA、PBS、PBAT | — |

工艺优势

- 优异的分散混炼性能：同向旋转产生强烈剪切和捏合作用
- 良好的自洁性：螺杆相互刮擦，物料不易残留
- 灵活的模块化组合：积木式设计实现一机多用
- 良好的排气脱挥性能：有效排除挥发分

五、维护保养

5.1 日常维护

| 维护项目 | 频率 | 内容 |
|---------|------|------|
| 清洁 | 每班 | 清除机器内外的灰尘、油污和残留物 |
| 润滑检查 | 每日 | 检查各润滑点油位 |
| 温度检查 | 每班 | 检查各加热段温度是否正常 |
| 电流监测 | 连续 | 监测主电机电流是否稳定 |
| 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 |
| 螺杆检查 | 按需 | 检查螺纹元件和芯轴磨损情况 |
| 机筒检查 | 按需 | 检查机筒内衬磨损情况 |
| 轴承检查 | 定期 | 检查轴承磨损和润滑状态 |
| 全面检查 | 定期 | 检查所有螺钉的松紧情况 |

5.3 操作注意事项

- 充分预热：开机前必须充分预热，各段温区达到设定温度
- 正向运转：挤出机要正向运转，避免倒转
- 防止异物：料斗内严禁有金属异物进入，以免损坏螺杆
- 停机清理：停机后及时清理螺杆、机头、机筒

5.4 常见故障与解决方案

| 故障现象 | 可能原因 | 解决方案 |
|---------|---------|---------|
| 主电机不能启动 | 开车程序有错、安全保护动作 | 检查程序逻辑，按正确顺序重新开车 |
| 主机电流不稳 | 喂料不均匀、轴承损坏、加热器失灵 | 检查喂料机，排除故障 |
| 扭矩异常升高 | 物料堵塞、螺杆元件磨损、传动系统故障 | 检查喂料和物料状态，检查螺杆元件 |
| 机头压力不稳 | 主电机转速不均匀、喂料不均匀 | 检查主电机和喂料控制系统 |
| 产品品质下降 | 螺杆组合不合理、工艺参数不当 | 重新设计螺杆组合或优化工艺参数 |
| 异常噪音 | 齿轮磨损、轴承损坏 | 检修传动系统 |
| 密封泄漏 | 密封件老化或损坏 | 更换密封件 |

六、质量标准与生产厂家

6.1 主要质量标准

| 标准/认证 | 内容 | 说明 |
|----------|------|------|
| JB/T 5420-2014 | 同向双螺杆塑料挤出机 | 同向双螺杆专项标准 |
| GB/T 12783-2000 | 橡胶塑料机械产品型号编制方法 | 型号命名国家标准 |
| ISO 9001:2015 | 质量管理体系认证 | 国际质量管理标准 |
| CE认证 | 欧盟安全认证 | 出口欧洲市场的强制性认证 |

6.2 生产厂家——南京科锐挤出机械有限公司

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，在技术开发和技术创新上与国际保持同步，推动着中国塑机民族品牌的发展。公司自2016年起已连续7届参加CHINAPLAS展会。

运营模式：科锐构建了“南京研发营销+安徽智能制造”的双基地运营模式。南京总部位于江宁区日新路2号，承担研发中心、市场销售、工艺试样、项目方案、售后调度职能；安徽制造基地位于安徽滁州来安经济开发区裕安西路59号，是全球标准化规模化生产基地，万平级装配车间。

核心产品：南京科锐CHT系列产品覆盖三个扭矩等级：

| 系列 | 扭矩等级 | 转速范围 | 特点 |
|------|---------|---------|------|
| CHT-B系列 | 普通扭矩 | 300-900 rpm | 标准配置，经济实用 |
| CHT-D系列 | 高扭矩（8-14） | 可达800-1200 rpm | 高扭矩变速箱，强化传动 |
| CHT-Max系列 | 超高扭矩（14以上） | — | 搭载欧洲进口传动箱（Zambello/Henschel/Flender） |

核心产品特点：采用高扭矩变速箱，转速可达800RPM；长径比可从24到64灵活配置；机筒独立温控，优先采用PLC控制；积木式结构，机筒与螺杆可互换；可选择各种材料的筒体和螺杆元件，适配不同物料。

技术实力与资质：南京科锐持有国家高新技术企业、江苏省

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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