Экструдер для переработки биологических материалов

Техническое решение относится к области обработки материалов давлением и может быть использовано при переработке биологических материалов с получением качественной продукции.
Известен экструдер для переработки термопластов (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 первичных и вторичных биологических материалов (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 измельчительных и смесительных способностей конструкции.
Задачей технического решения является усовершенствование экструдера за счет новой конструкция шнека в зоне сжатия.
Сущность технического решения: экструдер для переработки биологических материалов, включающий корпус, состоящий из зоны питания, зоны сжатия, зоны дозирования, захватное устройство, шнек, выполненный сборным, в зоне питания шнек выполнен в виде конической секции, в зоне дозирования в виде последовательно расположенных конической секции и цилиндрической секции, причем зона сжатия выполнена из секции измельчения и секции декомпрессии, в секции измельчения шнек выполнен в виде последовательно расположенных шести серповидных зазубренных лопастей, расположенными на валу, повернутыми на 120 градусов друг относительно друга, зазубренные лопасти имеют ширину, равную двум ширинам витка, зазор между лопастями и корпусом равен зазору между корпусом и гребнем витка, зубья лопасти имеют величину, равную зазору между корпусом и гребнем витка. При больших зазорах между лопастями и корпусом не обеспечивается равномерное измельчение смеси, а при меньших - создается избыточное давление в зоне питания, которое препятствует продвижению смеси. Использование серповидных зазубренных лопастей обеспечивает качественное измельчение растительного и косточкового сырья за счет создания дополнительного давления между лопастями и корпусом.
Общими с прототипом признаками являются:
корпус, состоящий из зоны питания, зоны сжатия, зоны дозирования,
захватное устройство,
шнек, выполненный сборным,
в зоне питания шнек выполнен в виде конической секции,
в зоне дозирования шнек выполнен в виде последовательно расположенных конической секции и цилиндрической секции.
Отличительными признаками устройства являются:
шнек в зоне сжатия выполнен в виде последовательно расположенных секции измельчения с шестью серповидными зазубренными лопастями и секции декомпрессии,
лопасти расположены на валу, повернуты на 120 градусов друг относительно друга,
лопасти имеют ширину, равную двум ширинам витка,
зазор между лопастями и корпусом равен зазору между корпусом и гребнем витка,
величина зубьев лопасти равна зазору между корпусом и гребнем витка.
Использование заявленного экструдера при переработке разнородных биологических смесей позволяет сочетать подготовительные операции (измельчение, наполнение, прессование, смешивание) и операцию получения новых качественных изделий методом экструзии.
Экструдер для переработки биологических материалов (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 в виде конической секции, в зоне дозирования 6 шнек состоит из конической секции 9 и цилиндрической секции 10. В зоне сжатия 5, шнек 3 выполнен из двух последовательных частей: из секции измельчения 7 с шестью серповидными зазубренными лопастями и секции декомпрессии 8. На (фиг. 2) представлена секция измельчения 7 с шестью серповидными зазубренными лопастями, содержащая серповидные зазубренные лопасти 11, расположенные на валу 12, повернутые на 120 градусов друг относительно друга, при этом смесь переходит из области измельчения 13 через зазор между зазубренными лопастями и корпусом 14 в область свободного движения смеси 15.
Экструдер для переработки биологических материалов 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, и уплотняются в зоне питания 4, потом в зоне сжатия 5 в секции измельчения 7 происходит измельчение компонентов смеси, в секции декомпрессии 8 перемешиваются биологические материалы, коническая секция 9 зоны дозирования 6 определяет величину давления и производительности, которые развивает экструдер, цилиндрическая секция 10 зоны дозирования 6 обеспечивает стабилизацию давления и определяет производительность экструдера. Через выходной канал 16 в секции декомпрессии 8 удаляются легколетучие соединения, которые содержатся в биологических материалах.
Пример. При ширине витка 2 мм, зазоре между гребнем витка и корпусом 0,01 мм, лопасти имеют ширину 4 мм в месте соединения с валом, зазор между лопастями и корпусом 0,01 мм, величина зубьев лопасти равна 0,01 мм. Конструктивные размеры шнека будут измеряться цифровым штангенциркулем с точностью измерения 0,01 мм.
Использование заявленного экструдера при переработке биоматериалов позволяет сочетать подготовительные операции (измельчение, смешивание, наполнение, термообработку, прессование) и операцию получения новых качественных изделий методом экструзии.