Устройство для экструдирования (варианты)

Предлагаемая полезная модель относится к сельскохозяйственному машиностроению, а именно к шнековым экструдерам, предназначенным для применения в химической и других отраслях промышленности, для переработки различных веществ: торф, опил, кора, пищевые продукты, кормовые добавки, удобрения, смеси животных материалов с зерновыми материалами, смеси соломенной муки и зерна и т.д. и других подобных материалов.

Цель настоящей полезной модели - повышение эффективности экструдирования за счет управления процессом подготовки материала в зону экструдтрования путем оптимального выбора температурных режимов и получения материала высокой однородности (гомогенности)..

При вращении шнека 5 частицы экструдируемого материала (на чертеже не показан) при столкновении с неподвижными лопастями 7 устремляются в область низкого давления, к валу шнека, благодаря чему снижается величина сопротивления по внутреннему корпусу 1 экструдера, тем самым снижается потребление энергии на привод. Кроме того, при соударении частиц материала с неподвижными лопастями 7 происходит разрыв водных капилляров, который усиливается при нагревании экструдируемого материала электронагревателями, перераспределение влаги в частицах между зерен крахмала и белка, что в будущем позволяет ускорить процесс гидролиза, повысить пластичность материала, а значит повысить качество экструдируемого материала. Высокое качество экструдирования является достоинством и преимуществом предлагаемого технического решения по сравнению с прототипом.

Предлагаемая полезная модель относится к сельскохозяйственному машиностроению, а именно к шнековым экструдерам, предназначенным для применения в химической и других отраслях промышленности, для переработки различных веществ: торф, опил, кора, пищевые продукты, кормовые добавки, удобрения, смеси животных материалов с зерновыми материалами, смеси соломенной муки и зерна и т.д. и других подобных материалов.

Известно устройство для экструдирования, содержащее корпус с загрузочным и выпускным отверстиями, привод для расположенного в рабочей камере корпуса с возможностью вращения относительно продольной оси шнека, имеющего радиальные проточки, и установленные внутри корпуса неподвижные лопасти (см. Авторское свидетельство СССР 1136786, Кл A23N 17/00, 1985).

Известно устройство для экструдирования, содержащее корпус с загрузочным и выпускным отверстиями, привод для расположенного в рабочей камере корпуса с возможностью вращения относительно продольной оси шнека, имеющего радиальные проточки, и установленные внутри корпуса неподвижные лопасти (см. Авторское свидетельство СССР 1136786, Кл A23N 17/00, 1985).

Недостатком этих экструдеров является: высокое энергопотребление и низкое качество экструдирования продукта.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для экструдирования, содержащее корпус с загрузочным и выпускным отверстиями, привод для расположенного в рабочей камере корпуса с возможностью вращения относительно продольной оси шнека, имеющего радиальные проточки, и неподвижно установленные внутри корпуса в радиальных проточках шнека неподвижные лопасти, выполненные в виде стержней (см. Патент РФ на полезную модель 81875, кл. А23N 17/00, 2008 г.).

Недостатком этого экструдера является низкая эффективность экструдирования продукта.

Целью настоящей полезной модели является повышение эффективности экструдирования за счет управления процессом подготовки материала в зону экструдтрования путем оптимального выбора температурных режимов и получения материала высокой однородности (гомогенности).

Поставленный технический результат по первому варианту достигается тем, что устройство для экструдирования, содержащее корпус с загрузочным и выпускным отверстиями, привод для расположенного в рабочей камере корпуса с возможностью вращения относительно продольной оси шнека, имеющего радиальные проточки, и неподвижно установленные внутри корпуса в радиальных проточках шнека неподвижные лопасти, выполненные в виде стержней, дополнительно содержит установленный на корпусе перед выпускным отверстием электронагреватель, при этом электронагреватель может быть выполнен кольцевым, при этом стержни установленные в зоне электронагревателя могут быть выполнены пустотелыми, внутренняя полость которых заполнена (залита) медью.

Поставленный технический результат по второму варианту достигается тем, что устройство для экструдирования, содержащее корпус с загрузочным и выпускным отверстиями, привод для расположенного в рабочей камере корпуса с возможностью вращения относительно продольной оси шнека, имеющего радиальные проточки, и неподвижно установленные внутри корпуса в радиальных проточках шнека неподвижные лопасти, выполненные в виде стержней, дополнительно содержит стержневые электронагреватели, закрепленные во внутренних полостях стержней, находящихся перед выпускным отверстием, выполненных пустотелыми.

При этом в обеих вариантах шнек и корпус могут быть выполнены конусными, с вершинами, направленными к выпускному отверстию.

При этом в обеих вариантах шнек может быть выполнен с шагом линейно уменьшающимся к выходному отверстию.

При этом в обеих вариантах шнек и корпус могут быть выполнены ступенчатыми.

На чертеже схематично изображено предлагаемое устройство для экструдирования.

Устройство для экструдирования по первому варианту содержит корпус 1 с загрузочным 2 и выпускным 3 отверстиями, привод 4 для расположенного в рабочей камере корпуса с возможностью вращения относительно продольной оси шнека 5, имеющего радиальные проточки 6, и неподвижно установленные внутри корпуса в радиальных проточках 6 шнека неподвижные лопасти 7, которые выполнены в виде стержней. В зависимости от экструдируемого материала в поперечном сечении неподвижные лопасти 7 могут быть выполнены или круглыми, или квадратными, или прямоугольными, или эллиптическими, или треугольными, при этом при треугольном сечении треугольники могут быть или равносторонними, или равнобедренными, или неравносторонними (сечения неподвижных лопастей на чертеже не показаны). На корпусе 1 перед выпускным отверстием 3 установлен кольцевой нагреватель 8. При этом стержни, установленные в зоне электронагревателя, выполнены пустотелыми, внутренняя полость которых для повышения теплопроводности от корпуса в его внутреннюю полость заполнена (залита) медью (на чертеже не показано).

Второй вариант выполнения устройства для экструдирования отличается от первого тем, что вместо кольцевого электронагревателя могут быть использованы стержневые электронагреватели, закрепленные во внутренних полостях стержней, находящихся перед выпускным отверстием, выполненных пустотелыми (на чертеже не показаны).

При этом оба варианта выполнения могут быть совмещены в одном устройстве для экструдирования, которое будет характеризоваться как наличием стержневых нагревателей, так и наличием кольцевого нагревателя. Степень нагрева внутренней полости корпуса и стержней определяется типом экструдируемых материалов и лежит в пределах 140-260 градусов Цельсия. Степень нагрева определяется экспериментально, например, при экструдировании смеси животных материалов с зерновыми материалами температура должна быть в пределах 100-165 градусов Цельсия.

Для повышения эффективности экструдирования шнек и корпус могут быть выполнены конусными, с вершинами, направленными к выпускному отверстию (на чертеже не показано).

Для повышения эффективности экструдирования шнек может быть выполнен с шагом линейно уменьшающимся к выходному отверстию (на чертеже не показано).

Для повышения эффективности экструдирования шнек может быть и корпус выполнены ступенчатыми (на чертеже не показано).

Для расширения области применения экструдера нагреватели выполнены регулируемыми.

Работает устройство следующим образом.

При вращении шнека 5 частицы экструдируемого материала (на чертеже не показан) при столкновении с неподвижными лопастями 7 устремляются в область низкого давления, к валу шнека, благодаря чему снижается величина сопротивления по внутреннему корпусу 1 экструдера, тем самым снижается потребление энергии на привод. Кроме того, при соударении частиц материала с неподвижными лопастями 7 происходит разрыв водных капилляров, который усиливается при нагревании экструдируемого материала электронагревателями, перераспределение влаги в частицах между зерен крахмала и белка, что в будущем позволяет ускорить процесс гидролиза, повысить пластичность материала, а значит повысить качество экструдируемого материала. Высокое качество экструдирования является достоинством и преимуществом предлагаемого технического решения по сравнению с прототипом.

1. Устройство для экструдирования, содержащее корпус с загрузочным и выпускным отверстиями, привод для расположенного в рабочей камере корпуса с возможностью вращения относительно продольной оси шнека, имеющего радиальные проточки, и неподвижно установленные внутри корпуса в радиальных проточках шнека неподвижные лопасти, выполненные в виде стержней, отличающееся тем, что дополнительно содержит установленный на корпусе перед выпускным отверстием регулируемый электронагреватель.

2. Устройство для экструдирования по п.1, отличающееся тем, что электронагреватель выполнен кольцевым.

3. Устройство для экструдирования по п.2, отличающееся тем, что стержни, установленные в зоне электронагревателя, выполнены пустотелыми, внутренняя полость которых заполнена (залита) медью.

4. Устройство для экструдирования по п.1, отличающееся тем, что шнек и корпус выполнены конусными с вершинами, направленными к выпускному отверстию.

5. Устройство для экструдирования по п.1, отличающееся тем, что шнек выполнен с шагом, линейно уменьшающимся к выходному отверстию.

6. Устройство для экструдирования по п.1, отличающееся тем, что шнек и корпус выполнены ступенчатыми.

7. Устройство для экструдирования, содержащее корпус с загрузочным и выпускным отверстиями, привод для расположенного в рабочей камере корпуса с возможностью вращения относительно продольной оси шнека, имеющего радиальные проточки, и неподвижно установленные внутри корпуса в радиальных проточках шнека неподвижные лопасти, выполненные в виде стержней, отличающееся тем, что дополнительно содержит стержневые регулируемые электронагреватели, закрепленные во внутренних полостях стержней, находящихся перед выпускным отверстием, выполненных пустотелыми.