ЗАГРУЗОЧНАЯ ГОРЛОВИНА ШНЕКОВЫХ УСТРОЙСТВ
LOADING NECK OF SCREW DEVICES

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может использоваться для подачи материала, склонного к налипанию, в шнековые смесители и шнековые прессы пластического формования керамических изделий.
Из уровня техники известен шнековый смеситель (см. авт.св. SU 927288, МПК: B01F 7/08, опубл. 15.05.1982), включающий расположенный в корпусе шнек, загрузочный и выпускной патрубки.
Известен пресс для формования керамических изделий (см. авт.св. SU 1701530, МПК: В28В 3/22, опубл. 30.12.1991), содержащий корпус, размещенный в корпусе шнек, соединенный с приводом, а также загрузочный патрубок и формовочную головку.
В известных устройствах при работе керамическая масса налипает на боковые стенки загрузочного патрубка, в основном на стенку, встречную вращению шнека. Налипшая на стенки масса образует над шнеком козырьки, сужающие сечение загрузочного патрубка, через которое масса подается к шнеку. В результате этого ухудшается загрузка шнека массой, что ведет к уменьшению производительности и снижению эксплуатационной надежности оборудования. Кроме того, в приемной воронке, расположенной над загрузочным патрубком, происходит процесс сводообразования, что также приводит к снижению надежности устройства.
Частично указанные недостатки устраняются в шнековом прессе (см. авт. св. SU 1036545, МПК: В28В 3/22, опубл. 23.08.1983), содержащем загрузочное устройство с зубчатым питающим валком, корпус с мундштуком и расположенный в корпусе шнек, соединенный с приводом. Ось зубчатого валка снабжена лопастями, длина которых ограничена поверхностью вращения шнека. Лопасти очищают от налипающей массы переднюю и боковые стенки загрузочной камеры, однако наличие зубчатого питающего валка, вращающегося за счет вращения шнека, приводит к значительному возрастанию расхода энергии.
За прототип принята загрузочная горловина устройства для измельчения и перемешивания пластичных материалов, преимущественно глины (см. патент на изобретение RU 2297324, МПК: В28С 1/14, опубл. 20.04.2007), содержащая патрубок с вертикальными стенками, смонтированными на цилиндрическом корпусе, в котором расположен шнек. Недостатком прототипа является снижение производительности устройства за счет налипания материала на стенки загрузочной горловины, сужающего ее сечение.
Заявляемым изобретением решается задача повышения производительности и эксплуатационной надежности шнекового устройства за счет устранения налипания материала на стенки загрузочной горловины.
Поставленная задача решается благодаря тому, что в загрузочной горловине шнековых устройств, содержащей патрубок, смонтированный на цилиндрическом корпусе, в котором расположен шнек, согласно заявляемому изобретению, корпус в зоне загрузки со стороны, встречной вращению шнека, выполнен с расширением в сторону патрубка, с радиусом, равным 1,1-1,3 радиуса шнека, сопряжен с вертикальной боковой стенкой патрубка, смещенной от края шнека к его центру на величину, равную 0,1-0,2 радиуса шнека, а линия начала расширения расположена ниже оси шнека таким образом, что перпендикуляр, проведенный от оси к этой линии, образует с горизонталью угол 40-50°.
Вышеприведенная совокупность существенных признаков заявляемого изобретения позволила получить следующие положительные технические результаты.
Во-первых, при работе шнекового устройства с материалами, склонными к налипанию, происходит постепенное нарастание керамической массы на стенку загрузочной горловины, встречной вращению шнека. Налипшая на стенку масса образует над шнеком своеобразный козырек, сужающий сечение загрузочной горловины, через которое масса подается к шнеку. В результате этого ухудшается загрузка шнека массой, что ведет к уменьшению производительности и снижению эксплуатационной надежности оборудования. За счет выполнения корпуса с расширением в сторону патрубка, между витками шнека и корпусом в загрузочной зоне образуется зазор, клиновидно сужающийся сверху вниз (от патрубка к шнеку). Витки шнека захватывают материал и подают в клиновидный зазор. За счет сужения зазора по направлению к шнеку, материал продавливается в винтовой канал шнека, полностью заполняя его межвитковое пространство. При этом вертикальная боковая стенка патрубка не препятствует подаче материала, что позволяет исключить возможность налипания на нее керамической массы. Оптимальным является радиус расширения, равный 1,1-1,3 радиуса шнека. Если радиус расширения будет меньше 1,1 радиуса шнека, зазор между витками шнека и корпусом будет незначительным, вертикальная боковая стенка патрубка окажется на пути движения материала, и избежать налипания на нее глинистой массы не удастся. При радиусе расширения больше 1,3 радиуса шнека, начальный зазор между витками шнека и корпусом окажется слишком большим, что приведет к образованию застойной зоны вдоль внутренней поверхности корпуса в области соединения с вертикальной боковой стенкой патрубка.
Кроме того, вертикальная боковая стенка патрубка смещена от края шнека к его центру на величину, равную 0,1-0,2 радиуса шнека, что позволяет увеличить начальный зазор между шнеком и корпусом, и обеспечивает большую заполняемость межвиткового пространства шнека массой. При величине смещения стенки меньше 0,1 радиуса шнека, конструктивно она оказывается на пути движения материала и постепенно зарастает керамической массой. При величине смещения стенки больше 0,2 радиуса шнека, сужается сектор шнека, участвующий в заборе материала из загрузочной зоны.
Вместе с тем, расположение линии начала расширения ниже оси шнека, позволяет увеличить заполняемость межвиткового пространства шнека материалом. Если угол между проведенным от оси шнека к этой линии перпендикуляром и горизонталью будет меньше 40°, уменьшится сектор захвата шнеком материала из зоны загрузки, следовательно, снизится производительность устройства. При угле больше 50°, в нижней части зоны загрузки увеличивается зазор между витками шнека и внутренней поверхностью корпуса, приводящий к образованию в этом месте мертвой зоны.
Таким образом, вышеперечисленные технические результаты в совокупности обеспечивают бесперебойную подачу керамической массы к шнеку и, следовательно, позволяют повысить производительность и эксплуатационную надежность шнекового устройства.
Предпочтительно боковую стенку патрубка, обратную вращению шнека, выполнить с наклоном наружу на угол 20-40° относительно вертикали, а линию ее соединения с корпусом расположить ниже оси шнека таким образом, чтобы перпендикуляр, проведенный от оси к этой линии, находился под углом 20-40° к горизонтали. Благодаря этому увеличивается проходное сечение загрузочного патрубка, и обеспечивается заполнение межвиткового пространства шнека.
При угле наклона боковой стенки больше 40° коэффициент трения насыпного груза о стенки патрубка будет больше, чем коэффициент внутреннего трения груза, что затруднит вытекание материала из патрубка по наклонной стенке самотеком. При угле наклона боковой стенки меньше 20° существенно сужается проходное сечение патрубка.
Если угол между перпендикуляром, проведенным от оси шнека к линии соединения боковой наклонной стенки с корпусом, и горизонталью будет больше 40°, соответственно увеличится угол наклона этой стенки относительно вертикали. При этом затруднится поступление материала к шнеку, и возникнут застойные зоны в загрузочной горловине. При уменьшении этого угла меньше 20°, сужается зона захвата массы шнеком, снижается заполняемость его межвиткового пространства, следовательно, падает производительность устройства.
Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежами, на которых изображено:
на фиг. 1 - загрузочная горловина, поперечный разрез;
на фиг. 2 - загрузочная горловина, продольный разрез.
Загрузочная горловина шнековых устройств содержит патрубок 1, смонтированный на цилиндрическом корпусе 2, в котором расположен шнек 3.
2
1
Корпус 2 в зоне загрузки со стороны, встречной вращению шнека 3, выполнен с расширением (дуга ас) в сторону загрузочного отверстия патрубка и сопряжен с вертикальной боковой стенкой 4 патрубка. Радиус R расширения ас равен 1,2 радиуса шнека R:
2
1
R=1,2×R.
1
Стенка 4 смещена от края шнека к его центру на величину l, равную 0,15 радиуса шнека R:
1
l=0,15×R.
Линия начала расширения расположена ниже оси шнека таким образом, что перпендикуляр оа, проведенный от оси к этой линии, образует с горизонталью угол α, равный 45°.
Боковая стенка 5 патрубка, обратная вращению шнека 3, наклонена наружу на угол β, относительно вертикали, равный 30°. Линия соединения стенки 5 с корпусом 2 расположена ниже оси шнека таким образом, что перпендикуляр ob, проведенный от оси к этой линии, образует с горизонталью угол γ, равный 30°.
Передняя 6 и задняя 7 стенки патрубка 1 загрузочной горловины расположены вертикально.
Загрузочная горловина работает следующим образом.
Исходное сырье поступает в зону загрузки через патрубок 1. Витки шнека 3 захватывают материал и подают в зазор между шнеком 3 и корпусом 2, образованный расширением ас. При этом стенка 4 патрубка 1 не препятствует вращению материала, что позволяет исключить возможность налипания на нее керамической массы. За счет сужения зазора по направлению к шнеку 3, материал продавливается в винтовой канал шнека, полностью заполняя его межвитковое пространство, и транспортируется в корпусе 2 устройства.
Благодаря заявляемой загрузочной горловине предотвращается налипание керамического материала на стенки, приводящее к зарастанию ее проходного сечения и образованию козырьков над шнеком, обеспечивается бесперебойное поступление материала к шнеку, следовательно, повышается эксплуатационная надежность и производительность шнекового устройства.