ЭКСТРУДЕР Российский патент 2015 года по МПК B29C47/40 

Изобретение относится к двухшнековому или многошнековому экструдеру согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.

Двух- или многошнековые экструдеры с выполненными с возможностью приведения в движение во вращение в одинаковом направлении валами имеют по существу вплотную находящиеся в зацеплении шнеки, а также месильные блоки в качестве транспортирующих элементов. Соответствующие конструктивные элементы в необходимом многообразии в целях простой адаптации геометрии и материала к различным технологическим задачам в большинстве случаев выполняются неподвижно (относительно вращения) насаживаемыми на несущие валы.

Для того чтобы привести необходимую универсальность в соответствие с высокими требованиями к экономичности и безопасности, необходимы геометрические ограничения, такие как, например, только одна или немногие длины элементов и/или одинаковое монтажное положение на концах. Это существенно ограничивает необходимые шаги шнека, типы элементов и/или конструктивные длины. Для того чтобы достигнуть требуемой адаптационной способности элементов, должны соблюдаться только концевые положения и/или длины, так что геометрические условия между ними, такие как шаг и угол смещения, становятся бесступенчато или ступенчато свободно выбираемыми с технологических точек зрения. Эффективность и вид перехода энергии от транспортирующих структур в продукт при прохождении продукта оказывают влияние как на температуру продукта, так и на его качество. Для того чтобы порошкообразные твердые вещества смачивать вязкими веществами и в них распределять и/или разделять, должны формироваться срезающие, а еще лучше, растягивающие потоки в высоковязких веществах.

В ЕР 000231 В1 описан самоочищающийся экструдер с двумя валами и двухвитковым профилем шнека, в котором один гребень шнека имеет незначительное расстояние, а второй - большое расстояние до внутренней стенки корпуса.

В результате этого между двумя соседними гребнями с незначительным расстоянием до внутренней стенки корпуса получаются два витка, которые разделяются гребнем с большим расстоянием до внутренней стенки корпуса. Таким образом, продукт может беспрепятственно перетекать из одного витка в другой, в результате чего он течет в один, первый виток до тех пор, пока он не будет наполнен, в то время как второй виток, в любом случае, наполняется частично. В результате этого продукт подвергается только в первом ходе необходимой гомогенной обработке, так что, поскольку обмен веществом из первого во второй виток является несущественным, происходит неравномерная обработка продукта.

Однако гомогенизация и дисперсия твердых веществ в вязкой матрице, которая является достижимой в известных экструдерах, все еще оставляет желать лучшего. Это относится, прежде всего, к твердым веществам с размером частиц в микронном диапазоне.

Задача изобретения состоит в том, чтобы предоставить в распоряжение неограниченно самоочищающийся многошнековый экструдер, с помощью которого существенно и эффективно улучшается качество продукта.

Согласно изобретению это достигнуто с помощью экструдера по п.1 формулы изобретения. В зависимых пунктах формулы изложены благоприятные варианты осуществления изобретения.

Согласно изобретению применяются по меньшей мере двухвитковые (двухшаговые) транспортирующие элементы, которые в профильном поперечном сечении, то есть в перпендикулярном поперечном сечении относительно вала, состоят из дуг окружности, при этом находящиеся во взаимном зацеплении транспортирующие элементы по существу по всему контуру примыкают друг к другу вплотную. Наряду с двухвитковыми, применяются, прежде всего, и трехвитковые транспортирующие элементы.

При этом гребень первого витка примыкает к внутренней стенке корпуса с незначительным зазором, в то время как между гребнем по меньшей мере одного другого витка и внутренней стенкой корпуса существует большее расстояние. Каждый транспортирующий элемент имеет по меньшей мере два бесступенчато или ступенчато смещенных относительно друг друга транспортирующих участка, при этом, предпочтительно, каждый транспортирующий участок имеет осевую длину, которая соответствует самое большее половине внешнего диаметра транспортирующего элемента, то есть всему или же половине внутреннего диаметра внутренней стенки корпуса. Осевая длина транспортирующих участков находящихся во взаимном зацеплении транспортирующих элементов является, предпочтительно, одинаковой, но может быть и разной.

Таким образом, каждый транспортирующий участок под углом 90° при двухвитковых и 60° при трехвитковых имеет соответственно большую, а также соответственно малую глубину канала. То есть в транспортирующем элементе согласно изобретению за первым гребнем с незначительным зазором до внутренней стенки корпуса следует второй гребень с большим расстоянием до внутренней стенки корпуса и под углом к этому в каждом случае одна соответственно большая глубина канала, а также одна малая глубина канала после максимального расстояния 1Da или ½ Da (Da = внешний диаметр транспортирующего элемента или же внутренний диаметр внутренней стенки корпуса).

Это означает, что по всем транспортирующим каналам в направлении контура от канала к каналу с увеличением количества делений потока является возможным большой обмен веществом, который происходит одинаковым образом с различными и меняющимися глубинами канала и соответствующими зазорами между гребнем и корпусом, как радиально, так и аксиально, и благодаря этому степень наполнения во всех каналах является одинаково большой. За счет постоянных геометрических дефлекторов при изменении гребня и витка в короткой последовательности в периметрическом и осевом направлении создается особо высокая плотность растягивающих потоков. Поскольку это происходит без пиковых нагрузок, а поэтому и без нежелательного уменьшения вязкости во всех транспортирующих ходах по всему поперечному сечению и по всей длине транспортирующего элемента, получают более эффективное, более быстрое смешение и при равномерной гомогенизации существенно более высокое качество продукта. Этому существенно способствуют в переходе продукта с одного несущего вала на следующий два резких изменения направления в двухшнековом экструдере и, прежде всего, 12 отклонений в 6-шнековом экструдере, а также 24 отклонения в 12-шнековом экструдере, которые обеспечивают дополнительную интенсификацию эффективных сил в продукте.

При этом за счет вязкости непрерывной фазы неоднократно оказываются растягивающие и изгибающие усилия на долговечность агломератов твердого вещества, следствием чего является их усталостное разрушение. Поэтому согласно изобретению достигается эффективная гомогенизация и дисперсия твердого вещества, а именно, даже для частиц твердого вещества размером в микронном диапазоне, то есть менее чем 100 мкм, прежде всего менее чем 10 мкм.

Таким образом, с помощью транспортирующего элемента согласно изобретению продукт на совсем короткой длине подвержен воздействию постоянно других глубин канала и скоростей вещества и, тем самым, процессов растяжения.

Согласно изобретению за счет большого расстояния одного гребня от внутренней стенки корпуса достигается большой обмен веществом, в то время как на гребне, который примыкает к внутренней стенке, происходит лишь незначительный обмен веществом, но за счет максимального воздействия на продукт достигается самое большое диспергирующее действие. Поскольку этот гребень согласно изобретению состоит из коротких участков, но продукт испытывает экстремальное воздействие только в малых областях, благодаря чему температура продукта, в целом, может поддерживаться низкой, так что и в областях экстремального воздействия продукт не может быть поврежден и, тем самым, в целом может обрабатываться щадящим образом.

Таким образом, экструдер согласно изобретению пригоден и для обработки чувствительных продуктов, например для переработки полиэтилентерефталата (ПЭТ).

Предпочтительно, транспортирующий элемент согласно изобретению выполнен монолитным, например, за счет фрезерования соответствующей металлической заготовки. В то время как согласно изобретению гребень первого витка по существу вплотную примыкает к внутренней стенке корпуса, то есть, например, при внешнем диаметре Da транспортирующего элемента менее 100 мм имеет лишь незначительный зазор величиной, например менее 1, предпочтительно менее 0,5 мм, расстояние гребня по меньшей мере одного другого витка шнекового элемента от внутренней стенки корпуса соответствует, предпочтительно, самое большее половине глубины канала первого витка, однако, предпочтительно более чем 1 мм.

Предпочтительно, шаг гребней транспортирующего элемента составляет от 1/3 Da до бесконечности. То есть транспортирующий элемент согласно изобретению может быть выполнен, например, и в виде месильного блока.

Шаг витка транспортирующего элемента может быть различным от транспортирующего участка к транспортирующему участку. И отношение внешнего диаметра Da к внутреннему или стержневому диаметру Di также может изменяться от транспортирующего участка к транспортирующему участку.

Предпочтительно, осевая длина транспортирующего элемента составляет по меньшей мере 1Da и не должна превышать 4Da, так как при длине более 4Da им трудно манипулировать, например трудно отсоединить от вала.

Экструдер согласно изобретению имеет по меньшей мере два, предпочтительно три, приводимых во вращение в одинаковом направлении осепараллельных вала. При этом валы могут быть расположены в прямой, плоской поверхности. Вместо этого, могут быть также предусмотрены расположенные вдоль окружности или дуги окружности валы в полости корпуса экструдера, при этом корпус экструдера на радиально расположенной внутри и снаружи стороне полости может быть снабжен соответственно параллельными оси экструдера вогнутыми сегментами окружности, в которых шнековые элементы установлены по существу вплотную, так как, например, описано в ЕР-В-0788867.

При этом, предпочтительно, по меньшей мере шесть расположенных с одинаковым расстоянием по центральному углу валов расположены по окружности.

Таким образом, с помощью транспортирующих элементов согласно изобретению может происходить проход вещества через венец валов с одной стороны полости к другой. Таким образом, при, например, шести расположенных по окружности с одинаковым расстоянием по центральному углу валах и с двенадцатью отклонениями продукта гомогенизация существенно улучшается.

Глубина канала первого гребня транспортирующего элемента согласно изобретению может быть меньше, чем глубина канала остальных стандартных транспортирующих элементов экструдера, то есть транспортирующих элементов, которые своими гребнями по существу вплотную касаются внутренней стенки корпуса. Так, например, транспортирующий элемент в зоне заполнения материала экструдера может иметь особо большую глубину канала. Например, отношение внешнего диаметра Da транспортирующих элементов к внутреннему диаметру Di может составлять от 1,25 до 1,85. Отношение внешнего диаметра транспортирующего элемента к внутреннему диаметру является наибольшим предпочтительно в зоне наполнения экструдера.

Предпочтительно, вал и по меньшей мере один транспортирующий элемент согласно изобретению, который на нем расположен, образуют одну деталь. За счет неразъемного выполнения вала и транспортирующего элемента может передаваться существенно более высокий вращательный момент. Например, вал, включая приводной вал, а также транспортирующий элемент в области зоны наполнения, включая зону расплавления, могут состоять из одной детали.

При этом за зоной наполнения может следовать зона с транспортирующим элементом с меньшим отношением внешнего диаметра к внутреннему диаметру, за которой, в свою очередь, может следовать транспортирующий элемент с большим отношением внешнего диаметра к внутреннему диаметру и так далее.

Между двумя транспортирующими участками транспортирующего элемента может быть предусмотрен концентрический кольцеобразный участок, который по контуру имеет малую осевую длину, например максимально 1/5 осевой длины транспортирующего участка или же при транспортирующих участках различной длины - самого короткого транспортирующего участка, и имеет свободную высоту прохода к внутренней стенке корпуса, которая равна или больше половины глубины канала.

Кольцеобразный участок может иметь форму окружности, но может и отклоняться от формы окружности. За счет кольцеобразного участка между двумя транспортирующими участками транспортирующего элемента скорость транспортировки в осевом направлении снижается и, тем самым, усиливается диспергирующее действие.

Транспортирующие участки находящихся во взаимном зацеплении транспортирующих элементов экструдера согласно изобретению могут состоять из шнековых участков.

При этом шнековые участки, предпочтительно, расположены со смещением по углу таким образом, что гребень каждого витка транспортирующего элемента образуется из следующих друг за другом и чередующихся участков гребня, которые по существу вплотную примыкают к внутренней стенке корпуса, и участков гребня, которые имеют расстояние до внутренней стенки корпуса.

То есть, транспортирующий элемент представляет собой шнековый элемент, при этом гребень шнекового элемента состоит попеременно из участка гребня, который примыкает к стенке корпуса, и участка гребня, который имеет большое расстояние до стенки корпуса.

На шнековых участках гребень, который примыкает к внутренней стенке корпуса, то есть имеет незначительное расстояние до внутренней стенки корпуса, имеет малую ширину, а гребень, который расположен на расстоянии от внутренней стенки корпуса, имеет большую ширину.

В соответствии с этим, на транспортирующем элементе, шнековые участки которого расположены со смещением по углу так, что гребень каждого витка транспортирующего элемента из следующих друг за другом шнековых участков, которые попеременно по существу вплотную примыкают к внутренней стенке корпуса, или же имеют расстояние до внутренней стенки корпуса, узкие и широкие гребни последовательно чередуются друг за другом вдоль гребня каждого витка.

Однако вместо шнековых участков транспортирующие участки транспортирующего элемента экструдера согласно изобретению также могут быть выполнены и другим образом. Так, находящиеся во взаимном зацеплении транспортирующие элементы могут быть образованы, прежде всего, месильными блоками, то есть транспортирующие участки могут быть образованы смещенными по углу дисковыми кулачками месильных блоков.

Такие месильные блоки применяются для смешения и разминания продукта. Но посредством смещенных по углу дисковых кулачков они одновременно обладают и транспортирующим действием.

При этом дисковые кулачки имеют перпендикулярное валам поперечное сечение, которое соответствует поперечному сечению через шнековый элемент или же шнековый участок.

То есть, как и шнековый участок, каждый дисковый кулачок имеет гребень, который по существу вплотную примыкает к внутренней стенке корпуса, и по меньшей мере еще один гребень на расстоянии от внутренней стенки корпуса.

При этом вплотную примыкающие к внутренней стенке корпуса гребни дисковых кулачков месильного блока образуют первый виток, а расположенные на расстоянии от внутренней стенки корпуса гребни дискового кулачка месильного блока по меньшей мере еще один виток. При этом месильные блоки также выполнены, предпочтительно, монолитными, например за счет фрезерования металлической заготовки.

Как описано выше, и между двумя дисковыми кулачками месильного блока могут быть предусмотрены кольцеобразные участки для того, чтобы замедлять поток вещества в осевом направлении и тем самым усиливать диспергирующее действие.

Согласно изобретению находящиеся во взаимном зацеплении транспортирующие элементы примыкают друг к другу с небольшим зазором по всему контуру. Одновременно гребень первого витка вплотную примыкает к внутренней стенке корпуса. Кроме того, гребень первого витка примыкает к стержню и боковым поверхностям соответствующего транспортирующего элемента. То есть этот гребень соответствующего транспортирующего участка вплотную примыкает к стержню и боковым поверхностям соответствующего транспортирующего участка, с которым он находится в зацеплении. Это относится к шнековым элементам в качестве транспортирующих элементов так же, как и к месильным блокам в качестве транспортирующих элементов. Если месильные блоки имеют указанные концентрические кольцеобразные участки, то они берут на себя счистку боковых поверхностей.

Далее изобретение, в качестве примера, описывается более детально на прилагаемом чертеже. Показано на:

Фиг.1А: по одному поперечному сечению через первый транспортирующий участок и фиг.1Б: повернутый относительно фиг.1А на 180° второй транспортирующий участок транспортирующего элемента,

Фиг.2, 3 и 4: вид в перспективе или же вид сбоку или же продольный разрез двух находящихся во взаимном зацеплении транспортирующих элементов,

Фиг.5А-5Е: соответственно разрез вдоль линии А-А, В-В, С-С, D-D, Е-Е и F-F на фиг.3,

Фиг.6: вид сбоку двух находящихся во взаимном зацеплении транспортирующих элементов двухшнекового экструдера,

Фиг.7 и 8: вид сбоку или же разрез двух находящихся во взаимном зацеплении транспортирующих элементов с кольцевыми участками двухшнекового экструдера,

Фиг.9 и 10: вид сбоку или же разрез многошнекового экструдера с расположенными по окружности валами,

Фиг.11: вид в перспективе двух находящихся во взаимном зацеплении транспортирующих элементов варианта транспортирующего элемента согласно фиг.2-4,

Фиг.12-14: вид в перспективе или же вид спереди или же вид сбоку двух находящихся во взаимном зацеплении месильных блоков,

Фиг.15-17: вид в перспективе или же вид спереди или же вид сбоку варианта месильных блоков согласно фиг.12-14.

Согласно фиг.1А и 1Б корпус экструдера имеет цилиндрическую внутреннюю стенку 1. При этом используется 2-витковой транспортирующий элемент 2, который согласно фиг.1А и 1Б состоит из двух транспортирующих участков 3 и 4, а именно, первых транспортирующих участков 3 и вторых, повернутых относительно первых транспортирующих участков 3 на 180° других транспортирующих участков 4.

Профильное поперечное сечение, то есть перпендикулярное поперечное сечение относительно вала транспортирующих участков 3, 4, состоит из дуг окружности. При этом дуга А-В окружности на фиг.1А или же дуга А'-В' окружности на фиг.1Б воспроизводит гребень 5, 5' первого витка, который по существу вплотную, то есть лишь с незначительным зазором а', касается внутренней стенки 1 корпуса, в то время как дуга C-D или же C'-D' окружности представляет собой гребень 6, 6' второго витка, который расположен на расстоянии а от внутренней стенки 1. Таким образом, согласно фиг.1А один виток с гребнем 5 имеет большую глубину b канала, а второй виток с гребнем 6 - малую глубину с канала. Длинные дуги А-С и B-D или же А'-С' и В'-D' окружности состоят соответственно из трех дуг окружности, а именно, в середине из дуги окружности с диаметром, который соответствует стержневому диаметру Di, к которой с обеих сторон примыкает соответственно одна дуга окружности с диаметром, радиус которого соответствует межосевому расстоянию Ах обоих транспортирующих элементов.

Второй транспортирующий участок 4 на фиг.1Б, который аксиально следует за первым транспортирующим участком 3, может быть образован отражением первого транспортирующего участка 3 на оси 7 или повернутой на 90° к ней оси 8, или быть достигнут поворотом на 180°.

При этом ось 7 образуется плоскостью, которая пересекает ось 10 вала и середину гребня 5, ось 8 плоскостью, которая пересекает дуги АВ и ВС окружности в середине и ось 10 вала.

Внешний диаметр Da транспортирующего элемента 2 может составлять, например, 10-50 мм, внутренний диаметр Di, например, 7-30 мм, расстояние а, например, 1-3 мм. Гребень 5 может заключать угол α, например, 15-25°.

То есть, второй гребень 6' второго транспортирующего участка 4, который образуется дугой C'-D' окружности и имеет расстояние а до внутренней стенки 1 корпуса, расположен со смещением на 180° относительно второго гребня 6 первого транспортирующего участка 3, то же самое относится и к большой глубине b канала и малой глубине с канала.

Находящиеся во взаимном зацеплении транспортирующие элементы имеют межосевое расстояние Ах, как это наглядно показано на транспортирующих элементах 31, 32 на фиг.8, и примыкают по всему контуру (фиг.5А, 8, 9, 13 и 16).

Как видно, прежде всего, на фиг.1А, 1Б и 3, гребень 5' первого витка одного транспортирующего элемента 12 по существу вплотную примыкает к внутренней стенке 1 корпуса, а также боковую поверхность 15 и стержень 16 транспортирующего элемента 11, с которым он находится в зацеплении.

Согласно фиг.2 монолитные транспортирующие элементы 11, 12 двухшнекового экструдера снабжены внутренними зубчатыми венцами 13, 14 для того, чтобы без возможности прокручивания насаживать их на два не показанные, осепараллельные, вращающихся в одинаковом направлении вала.

Каждый транспортирующий элемент 11,12 имеет осевую длину Le, например, 2,5 Da, предпочтительно самое большее 4 Da, и состоит из шести транспортирующих участков 11a-11f и 12a-12f. Транспортирующие участки 11а-11f и 12a-12f каждого транспортирующего элемента 11 или же 12 расположены ступенями, продвигаясь вперед на одинаковый угол, например 36°, со смещением относительно друг друга. Каждый транспортирующий участок 11a-11f и 12a-12f выполнен 2-витковым. При этом находящиеся во взаимном зацеплении транспортирующие участки 11а-11f и 12a-12f в месте С касаются друг друга по существу вплотную, то есть с незначительным зазором, например менее чем 1 мм, как это видно на фиг.5А-5Е.

Как показано на примере транспортирующих участков 11f и 12f, при этом гребень 5 или же 5' первого витка каждого транспортирующего участка согласно фиг.1А и 1Б выполнен таким образом, что он касается внутренней стенки 1 корпуса, в то время как между гребнем 6, 6' и внутренней стенкой 1 существует большее расстояние а. При этом осевая длина Ls транспортирующих участков 11а-11f и 12a-12f соответствует в каждом случае примерно 1/3 диаметра Da транспортирующего элемента 11, 12 или же диаметра внутренней стенки 1 корпуса (фиг.1А и 1Б). Благодаря постоянно изменяющейся глубине канала согласно гребням 5, 6 и 5', 6' продукт постоянно подвержен растягивающим нагрузкам. К тому же в области мест С счистки происходит резкое изменение направление продукта, как показано стрелками 15 на фиг.5Б.

При двойном шнеке согласно фиг.6 транспортирующие элементы 21, 22 имеют транспортирующие участки 21а-21е или же 22а-22е, которые развернуты относительно друг друга на 180°, то есть расположены со смещением на угол 180°.

Согласно фиг.7 и фиг.8 транспортирующие элементы 31, 32 имеют транспортирующие участки 31а-31d или же 32а-32d с соответственно концентрическим кольцеобразным участком 33а-33d или же 34а-34d. Транспортирующие участки 31а-31d или же 32а-32d развернуты на 180°. Величина Н кольцевого зазора 35, 35' между кольцами 33а или же 34а и внутренней стенкой 1 корпуса составляет от ¼ до ¾ глубины (b) канала, например половину глубины канала (фиг.8).

Осевая длина La колец 33а-33d, 34а-34d составляет по контуру максимально 1/5 длины Ls транспортирующих участков 31а-31d; 32а-32d. Кольца 33а-33d и 34а-34d не обязательно должны быть точно центрическими и в форме окружности, и является достаточным, если они представляют собой по существу центрические круглые участки.

В экструдере на фиг.9 и 10 транспортирующие элементы 41, 42, 43… без возможности поворота закреплены на осепараллельных осях, которые расположены вдоль окружности, при этом транспортирующие элементы 41, 42, 43… примыкают друг к другу по всему контуру. Транспортирующие элементы 41, 42, 43 состоят из транспортирующих участков 41а-41е со смещенным на 180° профилем.

Согласно фиг.2-5 оба транспортирующих элемента 11 и 12 согласно фиг.11 также состоят из транспортирующих участков 11а-11f и 12а-12f, которые образуются шнековыми участками.

Шнековые участки 11а-11f транспортирующего элемента 11 и шнековые участки 12а-12f транспортирующего элемента 12 по фиг.11 расположены с угловым смещением таким образом, что гребень 5', 6 каждого витка транспортирующих элементов 11 и 12 образуется из следующих друг за другом участков 5' гребня, которые по существу вплотную примыкают к внутренней стенке 1 корпуса, и участков 6 гребня, которые расположены на расстоянии (а) от стенки корпуса (фиг.1А и 1Б), при этом участки 5' гребня и участки 6 гребня чередуются друг за другом.

Таким образом, транспортирующие элементы 11 и 12 по фиг.11 образуют в каждом случае шнековые элементы.

Как, среди прочего, видно на фиг.11, у шнековых элементов 11 и 12 гребень 5, 5', который по существу вплотную примыкает к внутренней стенке корпуса, выполнен уже, чем гребень 6, 6', так что вдоль гребня каждого витка шнековых элементов 11 и 12 узкие участки 5' и широкие участки 6 чередуются друг за другом.

В то время как фигуры 2-7 и 9-11 относятся к шнековым элементам в качестве транспортирующих элементов или же к транспортирующим элементам со шнековыми участками конечного шага, на фиг.12-14 и 15-17 предусмотрены транспортирующие элементы со шнековыми участками бесконечного шага в качестве транспортирующих элементов находящихся во взаимном зацеплении месильных блоков 50, 51 или же 52, 53 для того, чтобы достигнуть высокого удельного подвода энергии.

При этом месильные блоки 50, 51 на фиг.12-14 состоят из смещенных по углу дисковых кулачков 50а-50е и 51а-51е.

При этом дисковые кулачки 50а-50е, 51а-51е имеют перпендикулярное валам поперечное сечение, которое соответствует поперечному сечению через транспортирующий элемент 2 на фиг.1А и 1Б.

То есть согласно фиг.1А и 1Б каждый дисковый кулачок 50а-50е и 51а-51е имеет узкий гребень 5, 5', который по существу вплотную примыкает к внутренней стенке 1 корпуса, и еще один, широкий гребень 6, 6' на расстоянии от внутренней стенки корпуса.

При этом также образуются витки, которые вызывают транспортирующее действие, как это наглядно показано представленным пунктиром витком 58 на фиг.12. При этом витки каждого месильного блока 50, 51 образованы попеременно широкими 6, 6' и узкими 5, 5' гребнями, как показывает виток согласно фиг.12.

В соответствии с фиг.7, и при месильных блоках согласно фиг.12-14 между транспортирующими участками или дисковыми кулачками 50а-50f и 51а-51f предусмотрены концентрические относительно валов кольцеобразные участки 50g-50j или же 51g-51j.

Поскольку щель между широким гребнем 6 и внутренней стенкой 1 корпуса обеспечивает возможность большого обмена вещества, в то время как между гребнем 5, дисковым кулачком 51а и дисковым кулачком 50а существует лишь незначительная щель, то есть продукт сильно нагружен, но при этом интенсивно диспергируется. Поскольку эта нагрузка происходит только в этой малой области, в целом достигается щадящая нагрузка на продукт.

Согласно фиг.15-17 каждый дисковый кулачок 52а-52е и 53а-53е находящихся во взаимном зацеплении месильных блоков 52, 53 состоит из двух частичных дисков, как это наглядно показано посредством частичных дисков 54, 55 дискового кулачка 53а.

Месильные блоки 52, 53 согласно фиг.15-17 состоят соответственно из пяти двойных дисков 52а-52е или же 53а-53е. В результате этого получаются в общем десять частичных дисков, которые для месильного блока 52 на фиг.17 обозначены ссылочными обозначениями от (1) до (10). При этом нечетные частичные диски (1), (3), (5), (7), (9) приданы с разворотом на 180° четным (2), (4), (6), (8), (10), а четные - нечетным с разворотом на 225° (180° плюс 45°).

При этом, как показано на примере частичных дисков 54, 55, гребень 56 одного частичного диска 54 по существу вплотную примыкает к внутренней стенке корпуса, в то время как соседний гребень 55 соседнего частичного диска 55 дискового кулачка 53а имеет расстояние до внутренней стенки 1 корпуса, соответствующее расстоянию а на фиг.1А и фиг.1Б.

Изобретение относится к двухшнековому или многошнековому экструдеру. Техническим результатом заявленного изобретения является повышение эффективности экструдера и улучшение качества получаемого продукта. Технический результат достигается экструдером с корпусом по меньшей мере с двумя выполненными с возможностью приведения в движение в одинаковом направлении, осепараллельными валами, которые снабжены двухвитковыми транспортирующими элементами. Причем в перпендикулярном валам поперечном сечении находящиеся во взаимном зацеплении транспортирующие элементы примыкают друг к другу в межосевом расстоянии с зазором, меньшим 1 мм, предпочтительно меньшим 0,5 мм, по всему контуру. Гребень первого витка вплотную примыкает к внутренней стенке корпуса, а также к боковой поверхности и стержню соответствующего транспортирующего элемента. А между гребнем другого витка и внутренней стенкой корпуса существует расстояние. При этом транспортирующий элемент имеет развернутые под углом транспортирующие участки. Причем каждый транспортирующий участок имеет осевую длину, которая соответствует самое большее внешнему диаметру транспортирующего элемента, а угол разворота одного транспортирующего участка, относительно следующего транспортирующего участка составляет 360°/число витков. 16 з.п. ф-лы, 23 ил.

1. Экструдер с корпусом по меньшей мере с двумя выполненными с возможностью приведения в движение в одинаковом направлении, осепараллельными валами, которые снабжены по меньшей мере двухвитковыми транспортирующими элементами (2, 11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42, 43, 50, 51, 52, 53), причем в перпендикулярном валам поперечном сечении находящиеся во взаимном зацеплении транспортирующие элементы (2, 11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42, 43, 50, 51, 52, 53) примыкают друг к другу в межосевом расстоянии (Ах) с зазором, меньшим 1 мм, предпочтительно меньшим 0,5 мм, по всему контуру, гребень (5, 5′) первого витка по существу вплотную примыкает к внутренней стенке (1) корпуса, а также к боковой поверхности и стержню соответствующего транспортирующего элемента (2, 11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42, 43, 50, 51, 52, 53), и между гребнем (6, 6′) по меньшей мере одного другого витка и внутренней стенкой (1) корпуса существует расстояние (а), отличающийся тем, что транспортирующий элемент (2, 11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42, 43, 50, 51, 52, 53) имеет по меньшей мере два развернутых под углом транспортирующих участка (3,4; 11a-11f, 12a-12f, 21а-21е, 22а-22е, 31а-31е, 32а-32е, 41а-41е), при этом каждый транспортирующий участок (3, 4; 11a-11f, 12a-12f, 21а-21е, 22а-22е, 31а-31е, 32а-32е, 41а-41е) имеет осевую длину (Ls), которая соответствует самое большее внешнему диаметру (Da) транспортирующего элемента (2, 11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42, 43, 50, 51, 52, 53), а угол разворота одного транспортирующего участка (3,4; 11a-11f, 12a-12f, 21а-21е, 22а-22е, 31а-31е, 32а-32е, 41а-41е) относительно следующего транспортирующего участка составляет 360°/число витков.

2. Экструдер по п.1, отличающийся тем, что каждый транспортирующий участок (3, 4; 11a-11f, 12a-12f, 21а-21е, 22а-22е, 31а-31е, 32а-32е, 41а-41е, 50а-50е, 51а-51е, 52а-52е, 53а-53е) имеет максимальную длину (Ls) величиной ½×Da.

3. Экструдер по п.1 или 2, отличающийся тем, что расстояние (а) между гребнем (6, 6′) по меньшей мере одного витка и внутренней стенкой (1) корпуса соответствует максимально половине глубины (b) канала первого витка.

4. Экструдер по п.1, отличающийся тем, что один транспортирующий участок (3, 4; 11a-11f, 12a-12f, 21a-21e, 22a-22e, 31a-31e, 32a-32e, 41a-41e) смещен относительно следующего транспортирующего участка бесступенчато или ступенчато.

5. Экструдер по п.1, отличающийся тем, что между двумя транспортирующими участками (31а, 31b; 31b, 31с; 31с, 31d; 31d, 31e; 31a, 32b; 32b, 32с; 32с, 32d; 32d, 32e, 50a, 50b; 50b, 50с, 51а, 51b…) предусмотрен концентрический кольцеобразный участок (33a-33d; 34a-34d; 50g-50j; 51g-51j), который имеет свободную высоту (Н) прохода относительно внутренней стенки (1) корпуса, которая равна или больше, чем половина глубины (b) канала.

6. Экструдер по п.1, отличающийся тем, что расстояния (а) другого гребня (6, 6′) от внутренней стенки (1) корпуса в пределах транспортирующего элемента (2, 11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42, 43, 50, 51, 52, 53) являются различными.

7. Экструдер по п.1, отличающийся тем, что шаг витка по меньшей мере двух транспортирующих участков (3, 4; 11a-11f, 12a-12f, 21a-21e, 22a-22e, 31a-31e, 32a-32e, 41a-41e, 50а-50е, 51а-51е, 52а-52е, 53а-53е) является различным.

8. Экструдер по п.3, отличающийся тем, что шаг витка по меньшей мере двух транспортирующих участков (3, 4; 11a-11f, 12a-12f, 21a-21e, 22a-22e, 31a-31e, 32a-32e, 41a-41e, 50а-50е, 51а-51е, 52а-52е, 53а-53е) является различным.

9. Экструдер по п.1, отличающийся тем, что осевая длина (Ls) транспортирующих элементов (2, 11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42, 43, 50, 51, 52, 53) соответствует самое большее 4-кратному внешнему диаметру (Da) транспортирующих элементов.

10. Экструдер по п.1, отличающийся тем, что предусмотрено по меньшей мере шесть расположенных вдоль окружности с одинаковым расстоянием по центральному углу осепараллельных валов.

11. Экструдер по п.1, отличающийся тем, что глубина (с) канала по меньшей мере одного витка по меньшей мере одного транспортирующего элемента (2, 11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42, 43, 50, 51, 52, 53) меньше, чем глубина канала остальных транспортирующих элементов, которые имеют исключительно витки с гребнями, которые по существу вплотную касаются внутренней стенки корпуса.

12. Экструдер по п.1, отличающийся тем, что отношение внешнего диаметра (Da) транспортирующих элементов (2, 11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42, 43, 50, 51, 52, 53) к внутреннему диаметру (Di) транспортирующих элементов составляет от 1,25 до 2,3.

13. Экструдер по п.1, отличающийся тем, что отношение внешнего диаметра (Da) транспортирующих элементов (2, 11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42, 43, 50, 51, 52, 53) к внутреннему диаметру (Di) является наибольшим в зоне заполнения экструдера.

14. Экструдер по п.1, отличающийся тем, что находящиеся во взаимном зацеплении транспортирующие элементы (2, 11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42, 43,...) образованы смещенными по углу шнековыми участками в качестве транспортирующих участков (3, 4; 11a-11f, 12a-12f, 21a-21e, 22a-22e, 31a-31e, 32a-32e, 41a-41e).

15. Экструдер по п.14, отличающийся тем, что шнековые участки (11a-11f, 12a-12f) расположены со смещением по углу таким образом, что гребень каждого витка транспортирующего элемента (11, 12) образуется из следующих друг за другом, чередующихся участков (5, 5′) гребня, которые по существу вплотную примыкают к внутренней стенке (1) корпуса, и участков (6, 6′) гребня, которые имеют расстояние (а) до внутренней стенки (1) корпуса.

16. Экструдер по п.1, отличающийся тем, что находящиеся во взаимном зацеплении транспортирующие элементы (50, 51; 52, 53) образованы месильными блоками, при этом смещенные по углу транспортирующие участки (50а-50е, 51а-51е, 52а-52е, 53а-53е) образуют дисковые кулачки месильных блоков.

17. Экструдер по п.16, отличающийся тем, что каждый дисковый кулачок (52а-52е, 53а-53е) состоит по меньшей мере из двух частичных дисков (54, 55), при этом гребень (5) одного частичного диска (54) по существу вплотную примыкает к внутренней стенке (1) корпуса, в то время как соседний гребень (6) соседнего частичного диска (55) имеет расстояние (а) до внутренней стенки (1) корпуса.