ШНЕКОВЫЙ ЭКСТРУДЕР

Устройство относится к экструзионной технике, а именно к шнековым экструдерам, и может быть использовано в теплоэнергетике, химической и других отраслях промышленности, например, для производства брикетов топлива из бурых углей, нетоварной угольной и коксовой мелочи, отходов переработки и обогащения угля, а также торфа.
Известен шнековый экструдер, содержащий цилиндрический корпус, внутри которого установлен шнек с винтовой нарезкой, и формовочную насадку на конце корпуса.
(См. Патент РФ №2306775, кл. A23P 1/12, 2006 г.)
В этом устройстве на конце шнека выполнены направляющие канавки, а на внутренней поверхности корпуса выполнена винтовая нарезка, причем направление винтовой нарезки на корпусе противоположно направлению винтовой нарезки на шнеке.
Недостатком такой конструкции являются большие утечки экструдируемого продукта в зазоре между шнеком и корпусом.
Этот недостаток преодолен в другом шнековом экструдере, содержащем корпус, формующую насадку на торце корпуса, установленный внутри корпуса шнек с уменьшающимся шагом винтовой нарезки в направлении формующей насадки, и электропривод для вращения шнека.
(См. Патент РФ №2422274, B29C 47/12, 2009)
Данное устройство по технической сущности и достигаемому результату наиболее близко к предложенному техническому решению и, поэтому, принято в качестве его ближайшего аналога.
Известный шнековый экструдер представляет собой цилиндрический корпус, внутри которого установлен транспортирующий шнек постоянного диаметра с винтовой нарезкой с уменьшающимся шагом в сторону конусной насадки, расположенной перед входом в формующую насадку.
Формуемый материал перемешивается и постепенно уплотняется сначала винтовой нарезкой шнека с уменьшающимся шагом, а затем в конической насадке пресса, и продвигается в формующую насадку, имеющую заданные геометрические размеры сечения и форму фильеры.
Наличие конусной насадки существенно повышает сопротивление формуемого материала, на преодоление которого требуется значительное количество энергии прессования, кроме того в конусной насадке невозможно достичь высокой степени гомогенизации частиц перерабатываемого материала, необходимой для обеспечения пластичности и других физико-механических показателей качества конечного продукта.
Техническим результатом разработки является улучшение физико-механических характеристик получаемого продукта при снижении энергозатрат на его формование в шнековом экструдере.
Указанный технический результат достигается тем, что шнековый экструдер, содержащий корпус, формующую насадку на торце корпуса, установленный внутри корпуса шнек с уменьшающимся шагом винтовой нарезки в направлении формующей насадки, и электропривод для вращения шнека, дополнительно содержит блок управления, корпус и шнек выполнены ступенчатыми с размерами внешнего диаметра и шагом винтовой нарезки шнека постоянными в пределах каждой ступени и уменьшающимися в направлении формующей насадки, на формующей насадке и смежной с ней ступени корпуса установлены теплообменники с патрубками для подачи и отвода воды, на патрубках для подачи воды установлены электрорегулируемые вентили, а внутри патрубков для отвода воды - термоэлектрические датчики, причем электропривод, электрорегулируемые вентили и термоэлектрические датчики соединены с блоком управления.
Экструдер со ступенчатым шнеком при работе в оптимизированном с помощью блока управления режиме, позволяет путем постепенного сжатия в осевом и радиальном направлении перерабатываемого материала, интенсивно гомогенизировать формуемую смесь без образования зон ее застоя, тем самым обеспечивая экономию энергии прессования смеси и формование однородных по влаге и плотности брикетов.
На фиг.1 представлена схема шнекового экструдера.
Шнековый экструдер, содержит корпус 1, патрубок 2 для загрузки смеси исходных материалов, формующую насадку 3 на торце корпуса, блок управления 4. Внутри корпуса установлен шнек, состоящий из двух ступеней 5 и 6, отличающихся размерами внешнего диаметра и шагом винтовой нарезки, которые являются постоянными в пределах каждой ступени и уменьшающимися в направлении формующей насадки. Вращение шнека осуществляется электроприводом 7. На формующей насадке и смежной с ней ступени корпуса установлены теплообменники 8 и 9 с патрубками 10 и 11 для подачи воды и патрубками 12 и 13 для ее отвода. На патрубках для подачи воды установлены электрорегулируемые вентили 14 и 15, а внутри патрубков для отвода воды - термоэлектрические датчики 16 и 17.
Устройство работает следующим образом.
При включенном электроприводе 7, приводящем шнек во вращение, смесь исходных материалов подается в корпус 1 экструдера через загрузочный патрубок 2 и с помощью шнека 5 первой ступени передвигается в сторону шнека 6 второй ступени. Поскольку диаметр и шаг винтовой нарезки шнека второй ступени меньше, чем первой, происходит интенсивная гомогенизация смеси, которая приобретает заданный профиль в формующей насадке 3 и брикетируется. Для охлаждения перерабатываемого материала в теплообменники 8 и 9 при открытых электрорегулируемых вентилях 14 и 15 по патрубкам 10 и 11 из магистрали подается проточная вода, которая отводится по патрубкам 12 и 13, на которых установлены термоэлектрические датчики 16 и 17. Показания термоэлектрических датчиков поступают в блок управления 4. В зависимости от их значений по заранее заданной программе по сигналам из блока управления на электропривод и электрорегулируемые вентили меняют скорость вращения шнека и расход воды в теплообменниках, устанавливая, таким образом, оптимальный для данной смеси исходных материалов режим переработки.
Использование предложенного устройства позволяет в 1,5-2 раза снизить энергозатраты на производство единицы продукции при формовании высококачественных однородных по влаге и плотности брикетов.