RU2516659C2

RU2516659C2 - Pelletising screw extruder

Info

Publication number: RU2516659C2
Application number: RU2012128543/05A
Authority: RU
Inventors: Владимир Яковлевич Логинов; Леонид Владимирович Равичев; Александр Валентинович Беспалов
Priority date: 2012-07-09
Filing date: 2012-07-09
Publication date: 2014-05-20
Also published as: RU2012128543A

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: proposed extruder can be used in various industries, for example, chemical industry (production of catalyst, sorbents, etc), food industry (production of mid products and dry concentrates), agriculture (production of mixed fodder, macro encapsulated seeds), woodworking, construction materials, machine building, etc. Said extruder is intended for processing of high-concentration polydisperse compositions of higher viscosity, limited shear strength and low adhesion. It consists of the housing accommodating the sleeve with trapezoidal ledges, their larger base being directed outward, filled with elastic inserts on its inner surface, screw and spinneret. Extruder sleeve ups the forming stability of superfine compositions without changing the riffled sleeve design, that is, decreases idle time caused by bulk fall from riffles at strained axial cross-section, i.e. gap between screw flange and housing riffled sleeve.

EFFECT: expanded range of used high-concentration polydisperse compositions of higher viscosity, limited shear strength and low adhesions.

5 dwg

Description

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, сорбентов и т.д.), пищевой (производство полупродуктов и сухих концентратов), сельскохозяйственной (производство комбикормов, макрокапсулированных семян), деревоперерабатывающей, строительных материалов, машиностроения и других..The invention relates to the processing of highly concentrated polydisperse materials with high viscosity, a limited margin of shear strength, low adhesive ability and can be used in various industries, for example, in the chemical (production of catalysts, sorbents, etc.), food (production of intermediate products and dry concentrates ), agricultural (production of animal feed, macroencapsulated seeds), wood processing, building materials, engineering and others ..

Известен гранулирующий шнековый пресс (см. а.с. СССР № 363593, БИ № 4, 1973), предназначенный для гранулирования материалов с повышенной вязкостью.Known granulating screw press (see AS USSR No. 363593, BI No. 4, 1973), designed for granulating materials with high viscosity.

К недостаткам гранулирующего шнекового пресса 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 (срыв массы с рифов).The disadvantages of a granulating screw press include: the presence of "dead" zones in front of the forming head; increased effect of pulsations on mass formation; when moving the moldable mass with low adhesive ability, it is possible to rotate the mass together with the screw (disruption of the mass from the reefs).

Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является гранулирующий шнековый пресс, выбранный в качестве прототипа (см. Шенкель Г. Шнековые прессы для пластмасс. Л., 1962, с.65), для переработки высококонцентрированных полидисперсных композиций с повышенной вязкостью, ограниченным запасом сдвиговой прочности и низкой адгезионной способностью методом проходного прессования.The closest in technical essence and the achieved result to the claimed one is a granulating screw press, selected as a prototype (see Schenkel G. Screw presses for plastics. L., 1962, p. 65), for processing highly concentrated polydisperse compositions with high viscosity, limited margin of shear strength and low adhesive ability by continuous pressing.

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.A granular screw press consists of a housing, a housing sleeve, a screw and a multi-channel press tool. Reefs are made on the body sleeve. The transfer of a moldable mass with increased viscosity, limited margin of shear strength and low adhesive ability by a screw from the loading zone to the press tool is possible only because the moldable mass is kept from turning together with the screw reefs made on a sleeve inserted into the screw press housing.

Недостаток известного гранулирующего шнекового пресса: уменьшение ограниченного запаса сдвиговой прочности массы в процессе перемещения ее к многоканальному пресс-инструменту до некоторого критического приводит к когезионному разрыву, то есть к срыву массы с рифов в наиболее напряженном аксиальном сечении: зазоре между ребордой шнека и рифленой втулкой.A disadvantage of the known granular screw press: a decrease in the limited stock of shear strength of the mass in the process of moving it to the multichannel press tool to a certain critical value leads to a cohesive rupture, i.e., to tearing the mass from the reefs in the most strained axial section: the gap between the screw flange and the grooved sleeve.

Техническим результатом, на достижение которого направлена заявляемая конструкция гранулирующего шнекового пресса, является повышение устойчивости процесса формования различных высокодисперсных композиций без изменения конструкции рифленой втулки, т.е. уменьшения количества вынужденных остановок пресса из-за срыва массы с рифов и связанное с этим уменьшение потерь сырья и энергии, а также увеличение производительности гранулирующего шнекового пресса.The technical result, which is achieved by the claimed design of the granulating screw press, is to increase the stability of the molding process of various highly dispersed compositions without changing the design of the corrugated sleeve, i.e. reducing the number of forced stops of the press due to the breakdown of the mass from the reefs and the associated reduction in losses of raw materials and energy, as well as an increase in the productivity of the granulating screw press.

Указанный технический результат достигается изготовлением гранулирующего шнекового пресса для переработки высококонцентрированных полидисперсных композиций с повышенной вязкостью, ограниченным запасом сдвиговой прочности и низкой адгезионной способностью, включающего корпус, содержащий размещенную в корпусе втулку с рифами на ее внутренней поверхности, изготовленными трапециевидной формы узким основанием наружу и заполненными упругими вкладышами, шнек и многоканальный пресс-инструмент.The specified technical result is achieved by the manufacture of a granulating screw press for processing highly concentrated polydisperse compositions with increased viscosity, limited shear strength and low adhesive ability, including a housing containing a sleeve placed in the housing with reefs on its inner surface made of a trapezoidal shape with a narrow base outward and filled with elastic liners, auger and multi-channel press tool.

Гранулирующий шнековый пресс (фиг.1) состоит из корпуса 1, рифленой втулки с рифами на ее внутренней поверхности, изготовленными трапециевидной формы узким основанием наружу и заполненными упругими вкладышами 2, шнека 3 и многоканального пресс-инструмента 4.The granulating screw press (Fig. 1) consists of a housing 1, a grooved sleeve with reefs on its inner surface, made of a trapezoidal shape with a narrow base outward and filled with elastic liners 2, a screw 3 and a multi-channel pressing tool 4.

На фиг.2 представлена втулка корпуса 2 с трапециевидными рифами и упругими вкладышами, заполняющими рифы. В сечении А-А (фиг.2) показано расположение рифов на внутренней поверхности втулки, а на виде В (фиг.3) - поперечное сечение рифа и вкладыша. На фиг.4 представлена конструкция рифленой втулки 2 в аксонометрической проекции.Figure 2 presents the sleeve of the housing 2 with trapezoidal reefs and elastic inserts filling the reefs. Section AA (FIG. 2) shows the location of the reefs on the inner surface of the sleeve, and view B (FIG. 3) shows the cross section of the reef and liner. Figure 4 presents the design of the corrugated sleeve 2 in a perspective view.

Вкладыши могут быть изготовлены из различных упругих материалов: резины каучуковой и силиконовой, высокоэластичных полимеров, например полиэтилена и других.Inserts can be made of various elastic materials: rubber rubber and silicone, highly elastic polymers, such as polyethylene and others.

Трапециевидная форма рифа «закрытого» (узким основанием трапеции наружу - фиг.3) надежно удерживает вкладыш без дополнительного крепежа и допускает при этом его свободное перемещение вдоль рифа для замены при ремонте и обслуживании. Такое крепление способствует также оперативной замене вкладышей при переходе на формование другого вида высокодисперсной композиции на том же оборудовании.The trapezoidal shape of the "closed" reef (with the narrow base of the trapezium outward - Fig. 3) reliably holds the liner without additional fasteners and allows its free movement along the reef for replacement during repair and maintenance. This fastening also contributes to the rapid replacement of the liners when switching to molding another type of highly dispersed composition on the same equipment.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Формуемая масса перемешается в корпусе пресса 1 с втулкой 2 (фиг.1) шнеком 3 из зоны загрузки к многоканальному пресс-инструменту 4. При вращении шнека перед набегающей стороной реборды шнека в канале, зазоре и рифе образуется область волнообразного повышения давления, а за убегающей стороной реборды - область волнообразного понижения давления. Эта разность давлений образует рецикл (поток утечек) в рифах и зазоре. За фазой сжатия упругих вкладышей и заполнения свободного пространства рифа массой в области повышенного давления следует фаза упругой реакции вкладышей и выталкивания свежей массы из рифа в область пониженного давления. При этом свежая масса периодически по ходу вращения шнека вытесняет из зазора массу, отработавшую свой ресурс прочности, в менее напряженную зону канала шнека, где она релаксирует, восстанавливая запас прочности. Интенсивность релаксации значительно повышается смешивающим циркуляционным потоком массы в каналах шнека.The proposed device operates as follows. The moldable mass is mixed in the press housing 1 with the sleeve 2 (Fig. 1) by the screw 3 from the loading zone to the multi-channel press tool 4. When the screw rotates in front of the auger side of the screw flanges in the channel, the gap and reef, an area of wave-like increase in pressure is formed, and behind the runaway side of the flanges is the area of wave-like pressure reduction. This pressure difference forms a recycle (leakage flow) in the reefs and gap. The phase of compression of the elastic liners and filling of the free space of the reef with mass in the high pressure region is followed by the phase of the elastic reaction of the liners and the expulsion of fresh mass from the reef to the low pressure region. In this case, the fresh mass periodically in the direction of rotation of the screw displaces from the gap the mass, which has spent its durability, into the less stressed zone of the channel of the screw, where it relaxes, restoring the safety factor. The relaxation intensity is significantly increased by the mixing circulating mass flow in the screw channels.

Таким образом, радиальные потоки массы, образуемые волнообразной упругой реакцией вкладышей, активно обновляют массу в зазоре между ребордой шнека и втулкой. Эти радиальные периодические потоки как «гвозди» сшивают массу в рифе и канале и таким образом увеличивают удерживающую способность рифа и, следовательно, повышают устойчивость формования.Thus, the radial mass flows formed by the wave-like elastic reaction of the liners actively renew the mass in the gap between the screw flange and the sleeve. These radial periodic flows, like “nails”, crosslink the mass in the reef and channel and thus increase the holding capacity of the reef and therefore increase the stability of the molding.

По мере продвижения массы к пресс-инструменту 4 амплитуда волнообразного изменения давления и степень сжатия упругих вкладышей растет. Растет и поток утечек через риф, и следом за этим увеличиваются радиальные потоки в область относительно низкого давления в зазоре и канале шнека, т.е. степень обновления массы усиливается по мере продвижения массы к пресс-инструменту. Таким образом, проявляется эффект саморегулирования потока утечек и степени обновления массы с изменением напряженности в критическом сечении (зазоре).As the mass moves to the press tool 4, the amplitude of the wave-like pressure change and the compression ratio of the elastic liners increases. The flow of leaks through the reef also increases, and after this the radial flows increase to the region of relatively low pressure in the gap and channel of the screw, i.e. the degree of mass renewal increases as the mass moves toward the press tool. Thus, the effect of self-regulation of the leakage flow and the degree of mass renewal with a change in tension in the critical section (gap) is manifested.

Конструкция рифленой втулки за счет подбора вкладышей по твердости и упругости позволяет значительно расширить допустимый интервал формуемости различных по составу и физико-механическим свойствам перерабатываемых дисперсных композиций.The design of the corrugated sleeve due to the selection of inserts for hardness and elasticity allows you to significantly expand the allowable interval of formability of the processed dispersed compositions of various composition and physico-mechanical properties.

Изготовление рифов с упругими вкладышами на внутренней поверхности втулки корпуса значительно повышает устойчивость процесса формования дисперсных композиций, так как увеличивается ресурс сдвиговой прочности массы за счет более интенсивного ее обновления в зазоре между ребордой шнека и втулкой корпуса.The manufacture of reefs with elastic liners on the inner surface of the housing sleeve significantly increases the stability of the process of forming dispersed compositions, as the resource of shear strength of the mass increases due to its more intensive renewal in the gap between the screw flange and the body sleeve.

Изготовление рифов с упругими вкладышами на втулке корпуса усиливает также эффект смешения в каналах шнека и, следовательно, увеличивает структурную и температурную однородность массы, а также ее физико-механические свойства в каналах шнека, зазоре и рифах.The manufacture of reefs with elastic liners on the body sleeve also enhances the mixing effect in the channels of the screw and, therefore, increases the structural and temperature uniformity of the mass, as well as its physical and mechanical properties in the channels of the screw, the gap and reefs.

Использование предложенного гранулирующего пресса с втулкой, на внутренней поверхности которой изготовлены рифы с упругими вкладышами, предотвращает срыв массы с рифов в наиболее напряженном аксиальном сечении - зазоре между ребордой шнека 3 и рифленой втулкой корпуса 2, что повышает устойчивость процесса формования, а это приводит к увеличению усредненной по времени производительности гранулирующего шнекового пресса на 20-30%, за счет частичной или полной ликвидации вынужденных остановов пресса по причине срыва с рифов; к уменьшению прямых потерь сырья и энергии при ликвидации последствий срыва с рифов; позволяет значительно расширить допустимый интервал формуемости различных по составу и физико-механическим свойствам перерабатываемых высокодисперсных композиций на том же гранулирующем шнековом прессе при легко выполнимой оперативной замене комплекта упругих вкладышей.The use of the proposed granulating press with a sleeve, on the inner surface of which reefs with elastic inserts are made, prevents mass loss from the reefs in the most strained axial section - the gap between the screw flange 3 and the corrugated sleeve of the body 2, which increases the stability of the molding process, and this leads to an increase the time-averaged productivity of a granulating screw press by 20-30%, due to the partial or complete elimination of forced shutdowns of the press due to breakdown from reefs; to reduce direct losses of raw materials and energy during the elimination of the consequences of a breakdown from reefs; allows you to significantly expand the allowable moldability range of the processed finely dispersed compositions of different composition and physico-mechanical properties on the same granulating screw press with easily feasible rapid replacement of a set of elastic liners.

Claims

A granulating screw press for processing highly concentrated polydisperse compositions with increased viscosity, limited shear strength and low adhesive ability, comprising a sleeve located in the housing with reefs on its inner surface, a screw and a multi-channel press tool, characterized in that the reefs are made of trapezoidal shape with a narrow base outward and filled with elastic liners.