ПРЕСС-ЭКСТРУДЕР

Предлагаемое техническое решение относится к шнековым аппаратам и реакторам и может найти применение в химической, нефтехимической, сельскохозяйственной, микробиологической и биохимической и других отраслях промышленности при проведении гидромеханических, массообменных и реакционных процессов, особенно с высоковязкими и неньютоновскими перерабатываемыми средами.
Известна конструкция пресс-экструдера, состоящего из корпуса основного привода, установленного на сварной раме, загрузочного бункера, питателя, разъемного цилиндрического корпуса шнека, в котором выполнены кольцевые проточки, кольца с пазами, выполненными по оси или под углом к ней, шнека из составных частей, загрузочного устройства, экструзионной головки на конце разъемного цилиндрического корпуса, узла загрузки перерабатываемого продукта, силового привода и регулирующих устройств (патент РФ №2153270, A23P 1/12, B30B 11/12, B30B 11/22, B29B 7/42, 2000 г.).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится сложность конструкции, связанная со шнеком, состоящим из составных частей, и с жестким закреплением кольца с внутренними пазами в местах соединения разъемного цилиндрического корпуса шнека.
Известна конструкция пресс-экструдера, содержащая корпус основного привода с загрузочным бункером и питателем, составной шнек, цилиндрический корпус шнека, состоящий из разъемных частей, в месте соединения которых выполнены кольцевые проточки для жесткого закрепления в них кольца с внутренними пазами, направленными под углом
к оси кольца, при этом в кольцевую проточку установлено кольцо регулируемой толщины, выполненное в виде нескольких колец и шайб, общая толщина которых равна ширине кольцевой проточке (патент РФ №2266821, В29С 47/38, В30В 11/24, А23Р 1/12, 2005 г.).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится сложность конструкции, связанная со шнеком, состоящим из составных частей, и связанная с жестким закреплением кольца с внутренними пазами в кольцевых проточках в месте соединения частей корпуса шнека, само выполнение кольца в виде нескольких колец и шайб с общей толщиной, равной ширине кольцевой проточки.
Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков и принятым за прототип является пресс-экструдер, содержащий корпус основного привода с загрузочным бункером и питателем, составной шнек, цилиндрический корпус шнека, состоящий из разъемных частей, в месте соединения которых выполнены кольцевые проточки для жесткого закрепления в них кольца с внутренними пазами, направленными под углом к оси кольца, причем в месте соединения составных частей шнека после кольца, жестко закрепленного в корпусе, установлено дополнительно жестко закрепленное на валу шнека кольцо с внешними пазами, направленными под углом к оси шнека (патент РФ №2263578, В29С 47/38, В29В 7/42, А23Р 7/12, В30В 11/22, 2005 г.).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата относится сложность конструкции, связанная с устройством составного шнека, состоящего из двух частей, жесткое закрепление в месте соединения разъемных частей корпуса шнека кольца с внутренними пазами, направленными под углом к оси кольца, а также дополнительная установка кольца с внешними пазами, направленными под углом к оси шнека.
Техническим результатом предлагаемой конструкции пресс-экструдера является уменьшение обратного потока перерабатываемого в пресс-экструдере материала за счет закрепления на неразрезном шнеке гидрозатвора в месте соединения разъемных частей корпуса шнека.
1
1
Поставленный технический результат достигается тем, что в пресс-экструдере, содержащем корпус с приводом, загрузочным бункером и питателем, шнек, расположенный в цилиндрическом корпусе, выполненном разъемным из частей, в месте соединения которых выполнена кольцевая проточка, кольцо, установленное в упомянутой кольцевой проточке, и экструзионную головку, при этом кольцо жестко закреплено на валу шнека посредством ребер с возможностью вращения вместе с валом и с образованием между валом и кольцом кольцевого зазора, рассеченного ребрами, причем наружный диаметр кольца d, диаметр кольцевой проточки D цилиндрического корпуса, внутренний диаметр кольца d и наружный диаметр витков шнека D выбраны из следующих соотношений:
Установка в кольцевых проточках в местах соединения разъемных частей корпуса шнека кольца, жестко закрепленного на ребрах на валу шнека и имеющего возможность свободного вращения в кольцевых проточках, позволяет создать простой и надежный гидрозатвор, препятствующий движению обратного потока экструдируемого материала без разделения шнека на составные части, что упрощает конструкцию пресс-экструдера.
Уменьшение нижнего предела в соотношении (1) наружного диаметра d кольца и внутреннего диаметра D проточек ниже указанной величины предела, равной 0,92 увеличивает кольцевой зазор между кольцом и проточками, что снижает работоспособность гидрозатвора и может привести к увеличению обратного потока экструдируемого материала.
Увеличение верхнего предела в соотношении (1) наружного диаметра d кольца и внутреннего диаметра D проточек выше указанной величины, равной 0,97 может привести к механическому трению поверхностей кольца и проточек, что потребует повышения жесткости вала со шнеком, точности их изготовления и монтажа кольца в проточках, а значит усложнения конструкции и эксплуатации пресс-экструдера.
1
1
Уменьшение нижнего предела в соотношении (2) внутреннего диаметра d кольца и наружного диаметра D витков шнека ниже указанной величины, равной 0,8, чрезмерно увеличивает гидравлическое сопротивление экструдируемого материала, особенно высоковязких и неньютоновских сред, что значительно увеличит обратный поток перерабатываемого в пресс-экструдере материала, тем самым усложняя эксплуатацию пресс-экструдера.
1
1
Увеличение верхнего предела в соотношении (2) внутреннего диаметра d кольца и наружного диаметра D витков шнека выше указанной величины, равной 0,9, приводит к проскоку части обратного потока экструдируемого материала от движущегося в кольцевом зазоре между гребнями шнека и цилиндрическим корпусом, что ухудшает работоспособность предлагаемой конструкции гидрозатвора в пресс-экструдере.
Установка кольца на ребрах позволяет при работе устройства рассекать экструдируемый материал на число потоков, равное числу ребер, обеспечивая необходимую эффективность процесса при значительно простой конструкции устройства.
1
Таким образом, закрепление на ребрах кольца на валу шнека с возможностью его свободного вращения в кольцевых проточках в месте соединения разъемных частей корпуса шнека с геометрическими размерами его наружного d и внутреннего d диаметров, подчиняющихся соотношениям (1) и (2), позволяет подавить обратный поток экструдируемого материала простым по конструкции кольцом без разделения шнека на составные части.
На фиг. 1 представлен общий вид предлагаемой конструкции пресс-экструдера, на фиг. 2 - продольный разрез в зоне установки кольца, на фиг. 3 - поперечный разрез по сечению А-А.
Пресс-экструдер содержит корпус основного привода 1, установленный на сварной раме 2, загрузочный бункер 3, питатель 4, разъемные части корпуса шнека 5 и 6, в месте соединения которых выполнены кольцевые проточки с внутренним диаметром D, расположенный в питателе 4 подающий шнек 7, шнек 8, жестко закрепленный на валу 9 и имеющий витки 10, кольцо 11, жестко закрепленное на валу 9 шнека 8 с помощью ребер 12 с возможностью вращения вместе с валом 9 в кольцевых проточках, и экструзионную головку 13.
1
1
Наружный диаметр d кольца 11 и внутренний диаметр проточек D подчиняются соотношению (1), а внутренний диметр d кольца 11 и внутренний диаметр D витков 10 шнека 8 подчиняются соотношению (2).
Пресс-экструдер работает следующим образом.
1
Материал загружают в бункер 3, экстру дируемый материал посредством подающего шнека 7 транспортируется в питатель 4, где происходит регулирование его подачи в зону загрузки. Перерабатываемый материал продвигается к выдавливающему концу шнека 8, при этом происходит его нагрев до необходимой температуры за счет превращения механической энергии в тепловую, расплавление, перемешивание и выдавливание продукта через экструзионную головку 13. В месте установки кольца 11 витки 10 шнека 8 отсутствуют. Перерабатываемый материал продавливается между ребрами 12 в кольцевом зазоре, образованном между валом 9 шнека 8 и внутренним диаметром d кольца 11, рассекаясь на число потоков, равное числу ребер 12, к экструзионной головке 13. Обратный поток перерабатываемого материала, двигающийся в обратном направлении из зоны высокого давления экструзионной головки 13 к кольцу 11 между стенкой 4 корпуса 6 и витками 10 шнека 8, упирается во вращающуюся боковую поверхность кольца 11, образующего гидрозатвор в кольцевых проточках разъемных частей 5 и 6 корпуса шнека 8.
1
Таким образом, установка в кольцевых проточках разъемных частей 5 и 6 корпуса шнека 8 кольца 11 и жесткое закрепление его на валу 9 с возможностью вращения вместе со шнеком 8 при выполнении геометрических размеров наружного d и внутреннего d диаметров этого кольца 11, подчиняющихся соотношениям (1) и (2), позволяет создать простой по конструкции гидрозатвор, резко уменьшающий обратный поток перерабатываемого материала без применения шнека, состоящего из разъемных частей при сохранении стабильности и эффективности процесса экструзии.