是什么使材料穿过阿基米德螺杆?


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...或者换句话说,为什么材料不仅仅沿着旋转方向固定在螺杆上而没有沿其长度方向前进?

在最简单的情况下,答案是显而易见的:重力。如果是颗粒状或液体状,并且螺钉向一侧倾斜,它将沿着刀片滚动/滑动/流动,以保留在管的底部。

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但是,维基百科说:

在某些注塑机,压铸机和塑料挤出机中也可以找到阿基米德螺杆的一种变体,它们采用减小螺距的螺杆压缩和熔化材料。最后,它还用于特定类型的容积式空气压缩机:旋转螺杆空气压缩机。在更大范围内,减小间距的阿基米德螺丝用于压实废料。

在这种情况下,力-压力,剪切力,粘度,附着力都将超过重力,并且在某些情况下可能会与管壁发生摩擦。例如,在注塑成型中,有什么方法可以防止半熔化的塑料形成结块,粘在螺杆上并保持旋转就位而没有任何进展?当压力增加时,哪个力会阻止材料退回到低压区域?

Answers:


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实际上有两种螺旋输送方式:用螺丝提水就像在gif中一样,在倾斜的管道的下部有水,并且螺丝将水“包”向上推。水不会流回,因为没有路径,叶片没有完全浸没。原则上,这种模式对于固体也是可行的。资料来源:Wasser Wissen
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现在,用于固体的螺杆输送机或挤出机,绞肉机或某些脱水压榨机中的螺杆的工作方式有所不同:这是介质与壁之间的摩擦力阻止了物料与螺杆一起旋转。对于像水这样的低粘度液体,这将很难或不可能实现,因为它们会流到任何地方。另一方面,固体可以沿任何方向移动-向上,向下等。


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我见过的那些实际上会造成很大压力的气缸壁没有光滑。壁上的凹槽与穿过它们的刀片成直角。这是一个折衷,因为凹槽还提供了刀片周围的泄漏路径。但是结合了光滑,最小摩擦的刀片和开槽的墙,这种东西就可以了。理想地,壁具有平行于叶片且不垂直于叶片的最大摩擦力。

显然,我们可以很好地实现这一目标,从而使这些事情切实可行。我记得我对母亲那台旧的手摇绞肉机(可能是在1900年代初期在德国制造)感到同样的疑问。刀片和墙壁由相同的金属制成,并且刀片没有特别抛光或其他任何处理。墙壁上确实有凹槽,足以使整个东西正常工作。它产生了足够的压力以迫使肉末穿过小孔。


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挤出机通常使用两个或更多反向旋转的螺杆,这非常普遍。这样做使大多数材料无法随刀片一起旋转。
supercat

有人可以在答案中包含这个吗?
2015年

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这实际上是对其他答案的补充:

原始的阿基米德螺丝不能像大多数人想象的那样工作,
并且该图未显示原始的阿基米德螺丝如何用于流体。该图是有效的-它只是以类似的方式起作用的其他事物,并且已成为人们脑海中原始设计的代名词。而且这两个版本都不像大多数人想象的那样起作用。

在原始的阿基米德螺丝中,外筒与“螺丝”成一体,并通过螺丝转动-没有活动的密封件。

当使用无法穿过密封间隙的大理石或固体物体时,两个螺钉的工作原理相同。使用液体时,差异很重要。从下面的参考:

  • 几乎所有19世纪的文献都使用了一种分析方法,即用大理石代替水。螺旋管的下端浸入一盘大理石中,并向上one起。螺旋线继续旋转,大理石不断在斜面上举起一小段距离。摩擦力很小,大理石不断向下滚动,由旋转的螺旋线形成倾斜的平面。同时,大理石位于螺旋线的局部低点处,并通过垂直于其局部运动的力沿斜坡向上移动。

关键是“有效载荷”在整个过程中都向下倾斜,而只是“向下倾斜”。

本页对此原理作了很好的说明。
他们使用油管,因此“密封”毫无疑问。
此图像演示了流体或其他有效载荷“看到”的东西。

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实际上,液体始终处在“桶中,没有机会逸出。

在典型的原始样式螺钉中,整个外壳都密封在“螺钉”上,并且外壳随螺钉旋转。横截面的考虑表明,与管道一样,每批水都位于容器中,而不是在倾斜管中。

即使在下面提到的固定式套管系统中,有效载荷通常仍位于“铲斗”中,并随着其上升而永远下坡而下坡(!)。

原始系统的关键点在于,螺钉可以任意速度转动甚至停止转动,并且没有泄漏(除了由于结构不良造成的任何泄漏)。这是一种以这种方式工作的“现代”现实世界设备。这允许设备以低速手动旋转,间歇性旋转或暂停旋转,而不会造成流体损失。现代的密封技术以及相对较快和一致的旋转速度使系统在外壳固定的情况下使用。

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图片从这里
这个非常不错的网页

Wikipedia-Archimedes Screw页面明确说明了原始设计的性质。
尽管他们建议内部和外部是否均采用原始设计密封,但即使简短考虑现有事实也表明确实如此。即

  • “对希腊和罗马水螺丝的描述表明,它们是由人踩在外壳上来驱动的,从而将整个设备变成一个整体,这需要将外壳牢固地连接到螺丝上。” -维基百科
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