Что заставляет материал путешествовать через винт Архимеда?

... или другими словами, почему материал просто не прилипает к винту, вращаясь на месте, не продвигаясь по всей его длине?

В простейшем случае ответ очевиден: гравитация. Если это гранулированный или жидкий материал и винт наклонен в сторону, он будет просто катиться / скользить / течь вдоль лезвия, оставаясь на нижней стороне трубки.

Но тогда Википедия говорит:

Вариант винта Архимеда также можно найти в некоторых машинах для литья под давлением, машинах для литья под давлением и экструзии пластмасс, которые используют шнек с уменьшающимся шагом для сжатия и плавления материала. Наконец, он также используется в конкретном типе воздушного компрессора с принудительным рабочим объемом: ротационно-винтовой воздушный компрессор. В гораздо большем масштабе винты Архимеда с уменьшающимся шагом используются для уплотнения отходов.

В этом случае силы - давление, сдвиг, вязкость, адгезия - все перевесят гравитацию и, возможно, в некоторых случаях трение о стенки трубы. Например, в литье под давлением, что нужно, чтобы полурасплавленный пластик не образовывал комковую массу, прилипал к винту и продолжал вращаться на месте без какого-либо прогресса? Когда давление увеличивается, какая сила препятствует обратному движению материала в область более низкого давления?

На самом деле существует два вида винтовой транспортировки: подъем воды с помощью винтов происходит так же, как на вашем рисунке, в нижней части наклонной трубы у нас есть вода, а винт выталкивает «пакеты» воды вверх. Вода не может течь обратно, потому что нет пути, лезвия не полностью погружены. Этот режим в принципе также возможен для твердых тел. Источник: Вассер Виссен

Теперь шнековые транспортеры для твердых веществ или шнеки в экструдерах и мясорубках или определенных прессах для обезвоживания работают по-другому: здесь это трение между средой и стенками, которое предотвращает образование материала с винтом. Это будет трудно или невозможно достичь с помощью жидкостей с низкой вязкостью, таких как вода, поскольку они будут течь куда угодно. Твердые частицы, с другой стороны, могут перемещаться в любом направлении - вверх, вниз и т. Д.

Те, которые я видел, которые действительно вызывают значительное давление, не имеют гладкой стенки цилиндра. Стены имеют пазы под прямым углом к ​​лезвию, проходящему над ними. Это компромисс, поскольку канавки также обеспечивают путь утечки вокруг лезвия. Но с комбинацией гладкого и минимального трения лезвия плюс рифленая стена, вещь работает. В идеале стены должны иметь максимальное трение параллельно лезвию и не перпендикулярно ему.

Очевидно, мы можем достичь этого достаточно хорошо, чтобы такие вещи действительно работали. Я помню, как удивлялся тому же, что и старая мясорубка моей матери, которую заводили вручную, вероятно, сделанная в Германии в начале 1900-х годов. Лезвие и стены были сделаны из того же металла, и лезвие не было особенно отполировано или что-то еще. На стенах были канавки, которых было достаточно, чтобы все это работало. Это произвело достаточно давления, чтобы протолкнуть мясо через небольшие отверстия в конце.

Это фактически дополнение к другим ответам:

Оригинальный винт Архимеда для жидкостей не работает, как думает большинство людей,
и на схеме НЕ показано, как оригинальный винт Архимеда работает с жидкостями. Диаграмма действительна - это просто что-то еще, что работает аналогичным образом и стало синонимом оригинального дизайна в сознании людей. И обе версии не работают так, как думает большинство людей.

В оригинальном винте Архимеда внешний цилиндр является неотъемлемой частью «винта» и поворачивается винтом - нет подвижного уплотнения.

Когда используется мраморный или твердый предмет, который не может пройти через уплотнительный зазор, два винта работают одинаково. Когда используется жидкость, разница важна. Из ссылки ниже:

• Анализ, использующий подъем мрамора вместо воды, используется почти во всех текстах XIX века. Нижний конец спиральной трубки опускается в блюдо из мрамора и выкапывает один. Спираль продолжает вращаться, и мрамор непрерывно поднимается на небольшую дистанцию ​​вверх по наклонной плоскости. Силы трения малы, и мрамор продолжает катиться по бесконечной последовательности наклонных плоскостей, образованных вращающейся спиралью. В то же время мрамор находится в локальном низком месте спирали и поднимается по склону силами, перпендикулярными его локальному движению.

Ключевым моментом является то, что «полезная нагрузка» проходит весь путь вниз и просто «бежит вниз».

Хорошая иллюстрация принципа приведена на этой странице.
Они используют трубки, поэтому нет никаких сомнений относительно «уплотнения».
Это изображение демонстрирует, что «видит» жидкость или другая полезная нагрузка.

Эффективно жидкость всегда находится в ведрах, и нет никакой возможности убежать.

В типичных винтах оригинального типа весь наружный корпус герметизируется «винтом», а внешний корпус вращается вместе с винтом. Рассмотрение поперечного сечения показывает, что, как и в случае с трубкой, каждая партия воды находится в контейнере, а НЕ в наклонной трубе.

Даже в системах стационарных обсадных колонн, упомянутых ниже, полезная нагрузка все еще обычно находится в «ведре» и движется навсегда вниз по склону, когда она поднимается (!).

Критическим моментом оригинальной системы является то, что винт можно вращать на любой скорости и даже останавливать, и нет утечек (кроме тех, которые возникают из-за плохой конструкции). Вот «современное» устройство реального мира, которое работает таким образом. Это позволяет поворачивать устройство вручную на малой скорости или периодически вращать, или с паузами, без потери жидкости. Современные методы уплотнения и относительно быстрые и постоянные скорости вращения позволяют использовать системы, в которых корпус неподвижен.

Изображение отсюда
С этой очень хорошей страницы

Природа оригинального дизайна четко объясняется на странице Википедии - Винтовой Архимед .
Хотя они предполагают, что внутреннее и внешнее были запечатаны в оригинальном дизайне, даже краткое рассмотрение имеющихся фактов показывает, что это действительно так. а именно

• «Изображения греческих и римских водяных винтов показывают, что они приводятся в движение человеком, который наступает на внешний корпус, чтобы превратить весь аппарат в одно целое, что потребует жесткого крепления корпуса к винту». - Википедия