ГРАНУЛИРУЮЩИЙ ШНЕКОВЫЙ ПРЕСС Российский патент 1997 года по МПК B28B3/22 

Изобретение относится к области переработки высококонцентрированных полидисперсных материалов с повышенной вязкостью методом проходного прессования и может быть использовано в различных отраслях промышленности, например, в химической (производство катализаторов), пищевой и других.

Известен гранулирующий шнековый пресс (см. а.с. СССР N 363593, Б.И. N 4, 1973). Пресс предназначен для гранулирования материалов с повышенной вязкостью и включает в себя корпус с рубашкой, шнек и тонкостенный формующий перфорированный диск. Гранулирующий шнековый пресс обладает рядом недостатков, к числу которых относятся: при наличии тонкостенного формующего перфорированного диска усиливается влияние пульсаций на формование массы, что вызывает неоднородность структуры, особенно в случае катализаторных масс, для которых основное формирование структуры катализатора происходит на стадии прохождения катализаторной массы через каналы формующего перфорированного диска. Другим недостатком известной конструкции гранулирующего шнекового пресса является наличие "мертвых" зон перед формующей головкой, что повышает давление формования. Возрастание давления обусловлено увеличением фактического сопротивления каналов за счет уменьшения "живого" сечения этих каналов, возникающее вследствие противотока массы в застойных зонах.

Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому изобретению является гранулирующий шнековый пресс (см. а.с. СССР N 1726256, B 28 B 3/22, 1991) для переработки высококонцентрированных полидисперсных материалов с повышенной вязкостью методом проходного прессования, в частности, формования гранул из катализаторных паст, который и выбран за прототип.

Гранулирующий шнековый пресс состоит из корпуса, шнека и многоканального прессинструмента. На внутренней, обращенной к потоку массы стороне прессинструмента формирующие каналы имеют сужающиеся заходные части, пересечения которых полностью исключают "мертвые" зоны между каналами, образуя при этом новую поверхность сложной конфигурации в виде совокупности граничащих между собой многоугольных ячеек с острыми вогнутыми непрерывными кромками.

Формуемая масса, перемещаемая в корпусе гранулирующего шнекового пресса шнеком из зоны загрузки к многоканальному прессинструменту, натекает на острые вогнутые непрерывные кромки многоугольных ячеек, разрезается на локальные потоки, равномерно заполняет сужающиеся заходные части формующих каналов, перемешиваясь при этом за счет сдвига и плавно переходит затем в цилиндрические части каналов, где и завершается процесс формования.

Недостаток гранулирующего шнекового пресса следующий: существенный разброс длин гранул на фазе резки шнуров при выходе из многоканального прессинструмента. Это обусловлено тем, что при выходе из каналов шнека в предматричную зону (зона перед многоканальным прессинструментом) поток массы закручивается вращающейся винтовой ребордой шнека и поэтому направление движения массы на выходе из каналов шнека не совпадает с осевым направлением формующих каналов многоканального прессинструмента, кроме центрального. Причем угол расхождения между направлением движения массы и осью канала тем больше к периферии расположен канал. Изменение направления движения массы в формующих каналах значительно увеличивает их сопротивление. Вследствие этого, скорость формования через центральные формующие каналы выше, чем на периферии прессинструмента. Радиальная неравномерность сопротивления каналов и, следовательно, скоростей формования приводит к появлению радиальной неравномерности давления. Образующаяся при этом радиальная составляющая движения массы увеличивает угол расхождения направлений и, следовательно, усиливает неравномерность скоростей формования. Неравномерность скоростей формования усиливается также неравномерным распределением скоростей по высоте шнекового канала. Следствием радиальной неравномерности скоростей формования является существенный разброс длины гранул на фазе резки шнуров на выходе из прессинструмента.

Задачей настоящего изобретения является уменьшение отрицательных эффектов закручивания потока массы винтовой ребордой шнека путем изготовления на внутренней, обращенной к потоку массы, стороне многоканального прессинструмента сужающихся заходных частей формующих каналов различной глубины, изменяющейся от центра к периферии прессинструмента, обеспечивая при этом различную длину цилиндрической части формующих каналов. Пересечения сужающихся заходных частей формующих каналов, полностью исключая "мертвые" зоны между каналами, образуют при этом выпуклую поверхность сложной конфигурации в виде совокупности граничащих между собой многоканальных ячеек с острыми вогнутыми непрерывными кромками.

Гранулирующий шнековый пресс (рис. 1) состоит из корпуса 1, шнека 2 и многоканального прессинструмента 3. На рис. 2 представлен многоканальный прессинструмент 3, на фиг. 3 то же, вид сверху. На его внутренней, обращенной к потоку массы стороне, изготовлены сужающиеся заходные части формующих каналов различной глубины, изменяющейся от центра прессинструмента к его периферии, образуя выпуклую поверхность сложной конфигурации.

Устройство работает следующим образом. Формуемая масса, перемещается в корпусе пресса 1 (рис. 1) шнеком 2 из зоны загрузки к многоканальному прессинструменту 3. При выходе из каналов шнека 2 в предматричную зону поток массы закручивается вращающейся винтовой ребордой шнека и направляется на многоканальный прессинструмент 3. Формуемая масса натекает на выпуклую поверхность сложной конфигурации, представляющую собой совокупность граничащих между собой многоугольных ячеек с острыми вогнутыми непрерывными кромками, разрезается на локальные потоки, равномерно заполняет сужающиеся заходные части формующих каналов различной глубины, изменяющейся от центра к периферии многоканального прессинструмента и плавно переходит затем в цилиндрические части каналов, где и происходит процесс формования. Из-за различного сопротивления движению потока массы в цилиндрических формующих каналах разной длины происходит выравнивание скоростей выхода шнуров на выходе из многоканального прессинструмента. Это дает возможность получить однородный по линейным размерам гранулят на фазе резки, что приводит к повышению потребительских свойств и улучшению товарного вида продукта. Сравнение линейных размеров гранул полученных с помощью предлагаемого гранулирующего шнекового пресса и выбранного в качестве прототипа [2] показывает, что для предлагаемого пресса стабилизация линейных размеров повышается до 50%
Использование предложенного многоканального прессинструмента существенно уменьшает отрицательные эффекты закручивания потока массы в предматричной зоне:
относительное удлинение траектории движения массы на периферии приводит к соответствующему уменьшению скорости закручивания потока за счет внутреннего трения массы и, следовательно, к уменьшению угла расхождения между направлением движения и осевым направлением формующего канала;
уменьшение радиальной составляющей скорости движения массы от периферии к центру за счет выпуклой формы прессинструмента усиливает радиальную неравномерность давления, а это приводит к выравниванию скоростей формования;
уменьшение общей длины каналов на периферии по сравнению с центральными приводит к соответствующему уменьшению сопротивления каналов на периферии, что также способствует выравниванию скоростей формования.

Таким образом, все три перечисленных фактора выравнивают скорости формования в каналах прессинструмента, что приводит к повышению качества гранул за счет создания более однородной структуры материала.

Геометрические параметры прессинструмента: общая длина формующих каналов, их количество, взаимное расположение, длина и форма сужающихся заходных частей каналов, обеспечивающих равенство скоростей формования, определяется физико-механическими свойствами массы, конструкцией пресса и режимов формования.

Изобретение может быть использовано в процессах переработки высококонцентрированных полидисперсных материалов с повышенной вязкостью в различных отраслях промышленности, например, в химической (производство катализаторов), пищевой и других. Гранулирующий шнековый пресс включает корпус, шнек и многоканальный прессинструмент, на внутренней стороне которого, обращенной к потоку массы, формирующие каналы изготовлены с сужающимися заходными частями различной глубины, изменяющейся от центра к периферии многоканального прессинструмента, образуя выпуклую поверхность сложной конфигурации. Использование предлагаемого многоканального прессинструмента приводит к выравниванию скоростей формования в формующих каналах, что повышает качество гранул за счет стабилизации их линейных размеров и создания более однородной структуры материала. 3 ил.

Гранулирующий шнековый пресс для переработки высококонцентрированных полидисперсных материалов с повышенной вязкостью, включающий корпус пресса, шнек и многоканальный пресс-инструмент, на внутренней поверхности которого, обращенной к потоку массы, формующие каналы изготовлены с сужающимися заходными частями, пересечения которых полностью исключают "мертвые" зоны между каналами, образуя при этом поверхность сложной конфигурации в виде совокупности граничащих между собой многоугольных ячеек с острыми вогнутыми непрерывными кромками, отличающийся тем, что сужающиеся заходные части формующих каналов выполнены различной глубины, изменяющейся от центра к периферии многоканального пресс-инструмента.