Экструдер для переработки биологических отходов

Техническое решение относится к области обработки материалов давлением и может быть использовано при переработке биологических отходов с получением качественной продукции.
Известен экструдер (патент UA №5779, опубл. 15.03.2005, Бюл. №3), выбранный в качестве прототипа. Экструдер содержит корпус, захватное устройство, шнек, зону питания, зону сжатия, которая состоит из барьерной секции и секции декомпрессии, зону дозирования, выполненную из последовательных конической и цилиндрической секции.
Недостатком известной конструкции является то, что в случае переработки биологических отходов, состоящих из вторичного, первичного биологического сырья, наполнителей, красителей и других компонентов, необходимых для вторичных биологических материалов (вторичная биологическая смесь) необходим комплект дорогостоящего оборудования для предварительной подготовки исходного сырья (измельчители, смесители, пресса, термоустановки). Использование же напрямую неподготовленного предварительного сырья для известной конструкции не дает хорошего качества получаемых вторичных изделий из-за недостаточных смесительных способностей конструкции.
Известен шнековый пресс для брикетирования древесных отходов, содержащий корпус, состоящий из приемной зоны и зон сжатия прессуемой массы, формования брикетов, выдержки, и установленный в корпусе приводной прессующий шнек с формующим выступом, отличающийся тем, что приводной прессующий шнек выполнен полым и снабжен трубкой для подачи горячего теплоносителя с термодатчиком для измерения температуры нагрева шнека (RU 2499671 С2, опубл. 27.11.2013, Бюл. №33).
Недостатком шнекового пресса является невозможность получения однородной структуры смеси вследствие того, что он предназначен для брикетирования древесных отходов и не позволяет вводить в смесь наполнители, стабилизаторы, другие материалы и перемешивать их с основным компонентом.
Задачей технического решения является усовершенствование устройства за счет новой конструкция шнека в зоне дозирования.
Сущность технического решения: экструдер для переработки биологических отходов, включающий корпус с захватным устройством и установленный в корпусе с возможностью вращения шнек, корпус включает зону питания, зону сжатия биологических отходов и зону дозирования, выполненную с возможностью их перемешивания, а шнек выполнен сборным и состоит из барьерной секции и секции декомпрессии, расположенных в зоне сжатия биологических отходов, и конической и цилиндрической секций, расположенных в зоне дозирования, причем коническая секция выполнена с образованием ее витками каналов глубиной 0,1 диаметра шнека, а цилиндрическая секция выполнена с восемью заостренными прерывистыми витками с образованием каналов глубиной 0,2 диаметра шнека и шириной 0,15 диаметра шнека.
Использование заявленного экструдера при переработке разнородных вторичных биологических смесей позволяет сочетать подготовительные операции (измельчение, наполнение, прессование, смешивание, брикетирование) и операцию получения новых качественных изделий методом экструзии.
Общими признаками заявленного устройства являются: наличие корпус с захватным устройством и установленный в корпусе с возможностью вращения шнек.
Отличительными признаками заявленного устройства являются: корпус включает зону питания, зону сжатия биологических отходов и зону дозирования, выполненную с возможностью их перемешивания, а шнек выполнен сборным и состоит из барьерной секции и секции декомпрессии, расположенных в зоне сжатия биологических отходов, и конической и цилиндрической секций, расположенных в зоне дозирования, причем коническая секция выполнена с образованием ее витками каналов глубиной 0,1 диаметра шнека, а цилиндрическая секция выполнена с восемью заостренными прерывистыми витками с образованием каналов глубиной 0,2 диаметра шнека и шириной 0,15 диаметра шнека.
Совокупность существенных признаков обеспечивает получение новых качественных изделий методом экструзии.
На фиг. 1 представлен общий вид устройства.
На фиг. 2 представлен вид цилиндрической секции зоны дозирования с восьмью заостренными прерывистыми витками.
Экструдер для переработки биологических отходов (фиг. 1) содержит корпус 1, захватное устройство 2, шнек 3, выполненный в виде сборной конструкции. Корпус состоит из зоны питания 4, зоны сжатия 5, зоны дозирования 6. В зоне питания 4 шнек выполнен коническим, в зоне сжатия 5 шнек состоит из барьерной секции 7 и секции декомпрессии 8. В зоне дозирования шнек выполнен в виде конической секции 9 и цилиндрической секции 10, выполненной с восемью заостренными прерывистыми витками 11. На (фиг. 2) представлена цилиндрическая секция шнека 10 зоны дозирования 6, содержащая восемь смешивающих витков 11, выполненные на витке 12 шнека. При этом материал подвергается смешиванию при движении по каналам витков 13, глубиной 14, шириной 15, при движении по коническим каналам витков 16, глубиной 17 и при перемещении между каналами через продольный зазор между витками 18.
Экструдер для переработки биологических отходов работает следующим образом (фиг. 1).
Различные биологические материалы (первичные, вторичные, красители, растительные и другие наполнители) подаются отдельными дозаторами в захватное устройство 2, захватываются шнеком 3, который вращается в корпусе 1, в твердом виде транспортируются, уплотняются в зоне питания 4, потом в зоне сжатия 5 в барьерной секции шнека 7 происходит равномерный нагрев биологической смеси, создание смеси с равномерной по всему объему температурой, в секции декомпрессии шнека 8 зоны сжатия 5 происходит удаление легколетучих соединений, которые содержатся в биологических отходах, коническая секция шнека 9 зоны дозирования 6 определяет величину и стабильность давления и производительности, которые развивает экструдер. цилиндрическая секция шнека 10 зоны дозирования 6 обеспечивает равномерное перемешивание компонентов биологической смеси.
Зона питания выполнена конической для создания давления в зоне сжатия.
Каналы витков зоны дозирования имеют глубину, равную 0,2 диаметра шнека и ширину, равную 0,15 диаметра шнека. Конические каналы витков зоны дозирования имеют глубину, равную 0,1 диаметра шнека. При меньшей глубине конических каналов не обеспечивается равномерное перемешивание мелких фракций биологической смеси, а при большей глубине конических каналов происходит залипание материала в канале, что препятствует продвижению смеси и равномерному перемешиванию мелких фракций. Продольный зазор между витками равен глубине витка. При меньшем количестве витков в цилиндрической секции зоны дозирования происходит увеличение глубины и ширины каналов витков, поэтому не обеспечивается равномерное перемешивание компонентов биологической смеси, а при большем количестве витков происходит уменьшение глубины и ширины каналов витков, поэтому создается избыточное давление в зоне дозирования, которое препятствует продвижению смеси.
Использование заявленного экструдера при переработке биологических отходов позволяет сочетать подготовительные операции (наполнение, смешивание, гранулирование, прессование) и операцию получения новых качественных изделий методом экструзии.