茂名乙烯工业公司1997年从美国氟兰奇公司引进两套橡胶装置后处理主要设备的膨胀烘干机，于同年2月28日至1998年2月5日进行投料试车，在此过程中该机不断发生故障，先后出现进料困难（不吃料）、剪切螺钉截断、机筒法兰螺栓截断、减速机与短节连接处螺栓截断等，致使设备不能正常运行。为此，对膨胀烘干机存在的结构问题进行了分析研究，并对其进行了必要的技术改造。
1、膨胀烘干机的工作原理
膨胀烘干机主要由主电机、液力偶合器、齿轮减速器、膨胀烘干机主体4部分组成。其主体部分结构示意图如图1所示。
由挤压脱水机输出的胶料，通过膨胀烘干机进料斗连续不断地喂入进料段；然后通过剪切螺钉剪切胶料，旋转螺杆挤压胶料并把其沿轴向输送推进；与此同时，采用1. 6MPa的过热蒸气加热胶料至100℃～200℃，以软化胶料而利于挤压、烘干；逐步升温增压的胶料由挤出段输出并被压入模板，胶条自模头挤出后被机头旋转切刀切割成粒状。由于胶料在机内受到剪切、挤压和摩擦作用，到挤出段胶料压力已升至3-12MPa，当处于压缩状态的胶料从模板喷咀以高速喷出时，因模板外侧的空间突然增大，胶料的压力由约120MPa骤降至O，使胶条突然膨胀放松，胶条内所含水分迅速闪蒸气化。也就是说，挤出膨胀的产生是在压力突降的情况下，由模板出口处速度的重新调整和胶料在流动过程中因粘弹性而形成的应力松驰共同作用的结果，并由此达到使胶料进一步膨胀烘干的目的。
2、膨胀烘干机的主要结构
主螺杆由4段螺套依次套在螺杆轴上并通过键联接而组成．进料段螺纹为5圈等螺距连续螺纹；为便于安装剪切螺钉，两压缩段和挤出段均设计成单圈开放式的断续螺纹，各段螺距均不相同。螺距由低压侧向高压侧逐渐缩小，利用螺距缩小来造压和增加摩擦生热，以挤出胶料中的水分，提高烘干能力。螺杆头为锥形结构，利于螺杆轴的调心定位。
3段夹套式机筒彼此用螺栓联接，各段机筒分别各有供蒸气加热或水冷却的进出口；沿机筒每隔一段距离的圆圈上均布有4个由外向内壁延伸凸出的剪切螺钉，共为20圈，剪切螺钉与螺套的螺槽相对应，其作用是断裂剪切螺杆上的胶料，阻止胶料随螺杆同轴旋转并促使其沿轴向挤压推进。
每两节机筒或与短节的联接处共4处衬有长度为203mm的衬套，对机筒的安装起定心作用及利于机体的密封；在挤出段的末端装有一模板，用螺栓固定在短节上，模板边缘外安装有机头旋转叨刀。
3、结构技术改造
根据膨胀烘干机投料试车过程中出现的问题和存在的隐患，为保证机组能正常运作以及提高烘干能力，对进料斗、螺套、衬套、支撑架的结构进行了必要的技术改造。
1)进料斗 原进料斗的内壁不够光滑，摩擦力大；下部内壁无纵向沟槽，不利于喂料；底部排水能力差，影响胶料产品的挥发份；且进料斗无地脚螺栓固定，不能承受轴向力，增加了减速箱体的负荷。为解决这些问题，从多方面采取了改进措施。首先，将进料斗内壁打磨光滑以减少摩擦力；下部内壁加工了若干条沟槽以助喂料；然后将进料斗筒节下半部掏空并加装一筛板，筛板由固定在骨架上的笼条所组成，笼条之问被弹簧片隔开形成纵缝，其作用一方面可使胶料的水分先行筛漏去，另一方面利于烘干机吃料；另外，加大、加厚进料斗支架板，提高其强度、刚度，并用地脚螺栓固定，以助承受轴向力。
2)螺套 进料段螺套无抓料齿，吃料困难；且螺距排列变化不合理，输送胶料的速度慢；各螺套的表面粗糙度差，螺套之间根径过渡不圆滑，输送效率低。为此，重新设计制造更换了进料段螺套。螺套的螺纹改为不完全连续，在一断续处增装一剪切螺钉，以提高吃料能力；螺距加大到165mm，以加快胶料运送速度。然后返修其他螺套面，改善粗糙度，使螺套之间的根径圆滑过渡。
3)衬套 原衬套内壁为光滑面，不利吃料。因此重新设计制造更换了4衬套，材料选用1Cr18Ni9Ti，沿衬套内壁圆周均开36条3×Imm的纵向沟槽，籍以改善吃料性能，提高输送能力；衬套内壁表面进行渗氮处理，渗氮层膜厚0.2 -0.6mm，HRC48 - 56，以提高耐磨性。
4)支撑架 由于原支撑架刚度不够，导致机筒轴向窜动、振动，致使剪切螺钉、机筒法兰螺栓、减速机与短节连接处螺栓被截断。因此，将支撑架加宽、加厚以提高刚度，强度和稳定性。
4、改造后运行状况
在膨胀于燥机的进料段安装筛板；加大进料段螺套螺距；在进料段中处增加一剪切螺钉；改进进料斗；各衬套加开数条纵向沟槽，这些结构的技术改造，使得膨胀烘干机工作起来进料顺畅，解决了原先不吃料问题，加快了输送胶料的速度，提高了烘干能力。支撑架改造后，整个机体的刚度得到提高，机筒不再轴向窜动，基本无剪切螺钉、机筒法兰螺栓、减速机与短节联接处螺栓被截断的现象发生。
螺杆挤压膨胀烘干机自1998年5月技术改造完毕运行至今已3年，工作状态一直良好，生产正常。实践证明：(1)对膨胀烘干机的技术改造完全正确可行，改造是成功的，为整个装置的安全生产提供了保证；(2)有些进口设备的结构、工作性能未必十分完善，需要根据具体情况科学地改进，改进的经验则可为同类设备的国产化设计提供成功的、可借鉴的先进技术。
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