ГРАНУЛИРУЮЩИЙ ШНЕКОВЫЙ ПРЕСС Российский патент 1997 года по МПК B30B9/12 B28B3/22 

Изобретение относится к переработке высококонцентрированных полидисперсных материалов с повышенной вязкостью, ограниченным запасом сдвиговой прочности, низкой адгезионной способностью 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), предназначенный для гранулирования материалов с повышенной вязкостью, который включает в себя корпус с рубашкой, шнек и тонкостенный формующий перфорированный диск. Гранулирующий шнековый пресс обладает рядом недостатков, к числу которых относятся: наличие "мертвых" зон перед формующей головкой; повышенное влияние пульсаций на формование массы; при перемещении формуемой массы, обладающей низкой адгезионной способностью, возможен проворот массы вместе со шнеком.

Известен гранулирующий шнековый, пресс (см. Шенкель Г. Шнековые прессы для пластмасс. Л. 1962. с. 65; прототип) для переработки высококонцентрированных полидисперсных материалов с повышенной вязкостью, ограниченным запасом сдвиговой прочности и низкой адгезионной способностью. Гранулирующий шнековый пресс состоит из корпуса, втулки корпуса, шнека и многоканального пресс-инструмента. На втулке корпуса изготовлены рифы. Перемещение формуемой массы, обладающей повышенной вязкостью, ограниченным запасом сдвиговой прочности и низкой адгезионной способностью шнеком из зоны загрузки к пресс-инструменту возможно только потому, что формуемая масса удерживается от проворота вместе со шнеком рифами, изготовленными на втулке, вставленной в корпус шнекового пресса.

Недостаток данного гранулирующего шнекового пресса следующий: уменьшение ограниченного запаса сдвиговой прочности массы в процессе перемещения ее к многоканальному пресс-инструменту до некоторого критического приводит к когезионному разрыву, иначе говоря, к срыву массы с рифов в наиболее напряженном аксиальном сечении: зазоре между ребордой шнека и рифленой втулкой.

Задачей настоящего изобретения является предотвращение срыва массы с рифов в аксиальных сечениях, а именно в зазорах между ребордой шнека и рифленой втулкой, что позволяет повысить производительность гранулирующего шнекового пресса при сохранении устойчивости процесса формования и расширения диапазона состава и свойств перерабатываемых наполненных композиций.

Поставленная задача в предлагаемом изобретении решается изготовлением на втулке корпуса гранулирующего шнекового пресса винтовых волнообразных рифов с периодически изменяющимся поперечным сечением впадины произвольной формы (например, сегмент круга, трапеция и т.д.). Переход от впадин рифов постоянного сечения в зоне загрузки гранулирующего шнекового пресса к переменному сечению в зоне дозирования выполняется плавно с постепенным возрастанием амплитуды периодических изменений поперечного сечения. Волнообразные впадины рифов при этом смещены друг относительно друга так, что площадь поперечного сечения всех рифов в любом произвольном поперечном сечении корпуса гранулирующего шнекового пресса одинакова.

Изобретение поясняется фиг. 1-2.

Гранулирующий шнековый пресс (фиг 1.) состоит из корпуса 1. втулки корпуса с винтовыми волнообразными рифами 2, шнека 3 и многоканального пресс-инструмента 4. На фиг. 2 представлена втулка корпуса гранулирующего шнекового пресса с винтовыми волнообразными рифами. В сечении А-А (фиг.2) показано расположение волнообразных рифов на внутренней поверхности втулки, а в сечении В-В поверхность волнообразного рифа. Переход от впадин рифов постоянного сечения в зоне загрузки гранулирующего шнекового пресса к переменному сечению в зоне дозирования выполняется плавно с постепенным возрастанием амплитуды периодических изменений поперечного сечения (см. фиг. 2 сечения А-А и В-В). При этом волнообразные впадины рифов смещены друг относительно друга так, что площадь поперечного сечения всех рифов в любом произвольном поперечном сечении корпуса гранулирующего шнекового пресса одинакова. Устройство работает следующим образом. Формуемая масса, перемешается в корпусе пресса 1 со втулкой 2 шнеком 3 из зоны загрузки, где расположены рифы постоянного сечения к многоканальному пресс-инструменту 4 через зону дозирования, где рифы изготовлены с постепенным возрастанием амплитуды периодических изменений поперечного сечения. Масса, перемещаемая ребордой шнека 3 во впадине волнообразного рифа втулки корпуса 2 в сторону многоканального пресс-инструмента 4, периодически вытесняет из зазора массу, отработавшую свой ресурс прочности, в менее напряженную зону канала шнека, где она релаксирует, восстанавливая запас прочности. При выходе из каналов шнека 3 в предматричную зону поток массы закручивается вращающейся винтовой ребордой шнека и направляется на многоканальный пресс-инструмент 4.

Изготовление волнообразных рифов на внутренней поверхности втулки корпуса повышает устойчивость процесса формования, так как увеличивается ресурс сдвиговой прочности массы за счет более интенсивного ее обновления в зазоре между ребордой шнека и винтовыми волнообразными рифами. Изготовление волнообразных рифов на втулке корпуса усиливает также эффект смещения в каналах шнека 3 и, следовательно, увеличивает структурную и температурную однородность массы и улучшает ее физико-механические свойства. Таким образом, наряду с повышением фактической прочности массы, уменьшается опасность локального перегрева массы за счет диссипации энергии в наиболее напряженном сечении, что особенно важно при переработке термореактивных материалов.

Использование предложенного гранулирующего пресса с втулкой, на внутренней поверхности которой изготовлены винтовые волнообразные рифы с периодически изменяющимся поперечным сечением впадины произвольной формы (например, сегмент круга, трапеция и т.д.) предотвращает срыв массы с рифов в наиболее напряженном аксиальном сечении зазоре между ребордой шнека 3 рифленой втулкой корпуса 2, что повышает устойчивость процесса формования и следовательно:
увеличивает производительность гранулирующего шнекового пресса;
уменьшает потери сырья и энергии.

Изобретение может быть использовано в процессах переработки высококонцентрированных полидисперсных материалов с повышенной вязкостью, ограниченным запасом сдвиговой прочности, низкой адгезионной способностью в различных отраслях промышленности, например, в химической /производство катализаторов/, пищевой и других. Гранулирующий шнековый пресс включает корпус, втулку, на внутренней поверхности которой выполнены винтовые волнообразные рифы с периодически изменяющимся поперечным сечением впадины произвольной формы, шнек и многоканальный пресс-инструмент. Волнообразные впадины рифов смещены друг относительно друга таким образом, что площадь поперечного сечения всех рифов в любом произвольном сечении корпуса одинакова. Использование предлагаемого гранулирующего шнекового пресса предотвращает срыв массы с рифов в аксиальных сечениях, а именно в зазорах между ребордой шнека и рифленой втулкой, что повышает производительность гранулирующего шнекового пресса при сохранении устойчивости процесса формования и расширения диапазона состава и свойств перерабатываемых наполненных композиций. 2 ил.

Гранулирующий шнековый пресс для переработки высококонцентрированных полидисперсных материалов с повышенной вязкостью, ограниченным запасом сдвиговой прочности и низкой адгезионной способностью, содержащий размещенные в корпусе втулку с рифами на ее внутренней поверхности, шнек и многоканальный пресс-инструмент, отличающийся тем, что рифы выполнены винтовыми волнообразными с периодически изменяющимся поперечным сечением впадины произвольной формы, а волнообразные впадины рифов смещены одна относительно другой так, что площадь поперечного сечения всех рифов в любом произвольном сечении корпуса одинакова.