茂名乙烯工業公司1997年從美國氟蘭奇公司引進兩套橡膠裝置后處理主要設備的膨脹烘干機，于同年2月28日至1998年2月5日進行投料試車，在此過程中該機不斷發生故障，先后出現進料困難（不吃料）、剪切螺釘截斷、機筒法蘭螺栓截斷、減速機與短節連接處螺栓截斷等，致使設備不能正常運行。為此，對膨脹烘干機存在的結構問題進行了分析研究，并對其進行了必要的技術改造。
1、膨脹烘干機的工作原理
膨脹烘干機主要由主電機、液力偶合器、齒輪減速器、膨脹烘干機主體4部分組成。其主體部分結構示意圖如圖1所示。
由擠壓脫水機輸出的膠料，通過膨脹烘干機進料斗連續不斷地喂入進料段；然后通過剪切螺釘剪切膠料，旋轉螺桿擠壓膠料并把其沿軸向輸送推進；與此同時，采用1. 6MPa的過熱蒸氣加熱膠料至100℃～200℃，以軟化膠料而利于擠壓、烘干；逐步升溫增壓的膠料由擠出段輸出并被壓入模板，膠條自模頭擠出后被機頭旋轉切刀切割成粒狀。由于膠料在機內受到剪切、擠壓和摩擦作用，到擠出段膠料壓力已升至3-12MPa，當處于壓縮狀態的膠料從模板噴咀以高速噴出時，因模板外側的空間突然增大，膠料的壓力由約120MPa驟降至O，使膠條突然膨脹放松，膠條內所含水分迅速閃蒸氣化。也就是說，擠出膨脹的產生是在壓力突降的情況下，由模板出口處速度的重新調整和膠料在流動過程中因粘彈性而形成的應力松馳共同作用的結果，并由此達到使膠料進一步膨脹烘干的目的。
2、膨脹烘干機的主要結構
主螺桿由4段螺套依次套在螺桿軸上并通過鍵聯接而組成．進料段螺紋為5圈等螺距連續螺紋；為便于安裝剪切螺釘，兩壓縮段和擠出段均設計成單圈開放式的斷續螺紋，各段螺距均不相同。螺距由低壓側向高壓側逐漸縮小，利用螺距縮小來造壓和增加摩擦生熱，以擠出膠料中的水分，提高烘干能力。螺桿頭為錐形結構，利于螺桿軸的調心定位。
3段夾套式機筒彼此用螺栓聯接，各段機筒分別各有供蒸氣加熱或水冷卻的進出口；沿機筒每隔一段距離的圓圈上均布有4個由外向內壁延伸凸出的剪切螺釘，共為20圈，剪切螺釘與螺套的螺槽相對應，其作用是斷裂剪切螺桿上的膠料，阻止膠料隨螺桿同軸旋轉并促使其沿軸向擠壓推進。
每兩節機筒或與短節的聯接處共4處襯有長度為203mm的襯套，對機筒的安裝起定心作用及利于機體的密封；在擠出段的末端裝有一模板，用螺栓固定在短節上，模板邊緣外安裝有機頭旋轉叨刀。
3、結構技術改造
根據膨脹烘干機投料試車過程中出現的問題和存在的隱患，為保證機組能正常運作以及提高烘干能力，對進料斗、螺套、襯套、支撐架的結構進行了必要的技術改造。
1)進料斗 原進料斗的內壁不夠光滑，摩擦力大；下部內壁無縱向溝槽，不利于喂料；底部排水能力差，影響膠料產品的揮發份；且進料斗無地腳螺栓固定，不能承受軸向力，增加了減速箱體的負荷。為解決這些問題，從多方面采取了改進措施。首先，將進料斗內壁打磨光滑以減少摩擦力；下部內壁加工了若干條溝槽以助喂料；然后將進料斗筒節下半部掏空并加裝一篩板，篩板由固定在骨架上的籠條所組成，籠條之問被彈簧片隔開形成縱縫，其作用一方面可使膠料的水分先行篩漏去，另一方面利于烘干機吃料；另外，加大、加厚進料斗支架板，提高其強度、剛度，并用地腳螺栓固定，以助承受軸向力。
2)螺套 進料段螺套無抓料齒，吃料困難；且螺距排列變化不合理，輸送膠料的速度慢；各螺套的表面粗糙度差，螺套之間根徑過渡不圓滑，輸送效率低。為此，重新設計制造更換了進料段螺套。螺套的螺紋改為不完全連續，在一斷續處增裝一剪切螺釘，以提高吃料能力；螺距加大到165mm，以加快膠料運送速度。然后返修其他螺套面，改善粗糙度，使螺套之間的根徑圓滑過渡。
3)襯套 原襯套內壁為光滑面，不利吃料。因此重新設計制造更換了4襯套，材料選用1Cr18Ni9Ti，沿襯套內壁圓周均開36條3×Imm的縱向溝槽，籍以改善吃料性能，提高輸送能力；襯套內壁表面進行滲氮處理，滲氮層膜厚0.2 -0.6mm，HRC48 - 56，以提高耐磨性。
4)支撐架 由于原支撐架剛度不夠，導致機筒軸向竄動、振動，致使剪切螺釘、機筒法蘭螺栓、減速機與短節連接處螺栓被截斷。因此，將支撐架加寬、加厚以提高剛度，強度和穩定性。
4、改造后運行狀況
在膨脹于燥機的進料段安裝篩板；加大進料段螺套螺距；在進料段中處增加一剪切螺釘；改進進料斗；各襯套加開數條縱向溝槽，這些結構的技術改造，使得膨脹烘干機工作起來進料順暢，解決了原先不吃料問題，加快了輸送膠料的速度，提高了烘干能力。支撐架改造后，整個機體的剛度得到提高，機筒不再軸向竄動，基本無剪切螺釘、機筒法蘭螺栓、減速機與短節聯接處螺栓被截斷的現象發生。
螺桿擠壓膨脹烘干機自1998年5月技術改造完畢運行至今已3年，工作狀態一直良好，生產正常。實踐證明：(1)對膨脹烘干機的技術改造完全正確可行，改造是成功的，為整個裝置的安全生產提供了保證；(2)有些進口設備的結構、工作性能未必十分完善，需要根據具體情況科學地改進，改進的經驗則可為同類設備的國產化設計提供成功的、可借鑒的先進技術。
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