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本文关键词:  螺杆 
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Erdmenger制造的原型机——ZSK双螺杆挤出机的雏形——装有万向轴驱动系统和多个排气口。
Erdmenger制造的原型机——ZSK双螺杆挤出机的雏形——装有万向轴驱动系统和多个排气口。
相片: 123
今年是科倍隆(Coperion)ZSK双螺杆挤出机问世的第60周年!整整60年前,科倍隆的前身——Werner & Pfleiderer,在1957年推出了第一台同向啮合ZSK双螺杆挤出机。

自此,经过这60年的不断发展,ZSK挤出机从现在看来相对简单、产量仅为170kg/h的混炼机不可思议的变身为广泛应用于塑料、化工、食品和医药等不同领域的高性能加工设备。

现在,ZSK的螺杆直径从18mm最大可达420mm,其产量在加工聚烯烃时为200g/h到125t/h。

历时四年从第一台样机到批量生产

1953年Werner & Pfleiderer获得了德国拜耳公司的一项独家授权。1943年,Rudolf Erdmenger 和Walter Meskat在位于沃尔芬的拜耳IG工厂开始了最初的相关研究工作。到1945年Rudolf Erdmenger将其作为“高粘度技术”项目的一部分继续了这项研究工作,并开发出了第一台完全自清洁的同向啮合双螺杆挤出机。

该同向啮合双螺杆挤出机是所有ZSK双螺杆挤出机的雏形,能大范围的保持被加工物料的粘度和摩擦性能。和现在的ZSK双螺杆挤出机不一样,由Erdmenger发明的设备原型,螺杆还是上下排列的。 随后Werner & Pfleiderer又花了四年时间继续研究,并制造出第一台适合工业化生产的ZSK挤出机。

提高产量35倍

如今,ZSK双螺杆挤出机从其问世以来一直都以性能不断创新而著称。螺杆中心矩相同的设备,今天的产量却是60年前的35倍。同时,今天的配混设备可以完成更多的加工任务。加工段的长度是实现这些加工的主要因素,设备的长径比从最初的6 D扩展到了现在的80 D(D=螺杆直径)。

此外,第一代ZSK挤出机的比扭矩为3.7 Nm/cm³,而现在的ZSK Mc18高性能挤出机可以达到 18 Nm/cm³,ZSK Mv PLUS可达11.3 Nm/cm³。并随着螺杆转速从150 min-1 提升到 1,200 min-1 或 1,800 min-1(一些专家最初对此持怀疑态度),如今ZSK系列挤出机能实现令人惊叹的高产量。

技术的持续发展

ZSK双螺杆挤出机的性能等级和灵活度是Werner & Pfleiderer(即现在的科倍隆)的工程师们长期集中研发的结果。这些发展包括以下几个方面:
  • 将加工段筒体和螺杆元件模块化设计,方便完成各种加工任务,并节省成本。
  • 芯轴和螺杆元件的连接方式是最大传输扭矩的决定因素。经过多年研发,在FEM的帮助下,连接方式从最初的单键到多键,再到花键连接,直到如今的渐开线齿连接,并且芯轴采用特殊的冷挤工艺生产,更加稳健。这种连接方式可以传送非常高的扭矩。
  • 改进的材质和生产方式逐渐增加螺杆的内外径比,从1.22提高到现在的1.55(ZSK Mc18 和 the ZSK MEGAcompounder)和1.80(ZSK Mv PLUS)使得加工段的自由容积率大幅提升。
  • 为扩大加工应用范围而进行的大量研发实现如今的高扭矩。这包括新的用于大幅度改进填充剂喂料,降低堆积密度的喂料加强技术(FET),和更加有效和可靠脱挥的ZS-EG侧脱挥装置。
  • 今天,螺杆和筒体有各种材质和涂层可选,从而确保持久的使用寿命和高纯度产品。
光明的前景

ZSK的成功还在持续。科倍隆的研发人员已经将目光投放到未来的设备上——适用于更大范围的行业门类,更宽广的应用领域。能效、资源保护和将ZSK高性能挤出机整合到企业数字系统中去是当前最热话题,这也是ZSK未来发展的方向。

科倍隆工艺应用技术经理Frank Lechner表示:“从间歇加工转换到持续加工是我们目前创新力量的例证,这在化工和医药领域有着日益增长的需求。在生产如密封胶和清洁剂产品时,使用我们的ZSK挤出机已经取得了傲人的成果。在很多加工应用中,我们还能够运用我们最新研发将产品的产量和品质提高几倍,如最近问世的渐开线螺杆元件,这有助于更高效的使用系统和资源。”
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