Экструдер

Полезная модель относится к технологическому оборудованию для переработки различных веществ посредством их экструзии и может быть использовано для предварительной или окончательной технологической обработки различных материалов. Техническая задача полезной модели - повышение эффекта пластификации и гомогенизации вещества, подвергаемого экструзии за счет локального увеличения градиентов скорости сдвига и площади передачи теплоты в области контакта вещества и штифтов. Техническая задача полезной модели достигается тем, что экструдере, включающем цилиндр с камерами для теплоносителя, шнек экструдера, ребра и по меньшей мере одну выпуклость на сердечнике шнека, кольцеобразную выемку в зоне этой выпуклости на внутренней стенке цилиндра, полые овальные штифты, которые расположены тангенциально под углом к оси шнека таким образом, что их внешние, края точно совпадают с внутренней, цилиндрической частью цилиндра, новым является то, что на поверхности полых овальных штифтов, в области их контакта с продуктом, имеются ребра, расположенные под углом к оси овальных штифтов, равным по величине углу . Предлагаемая конструкция экструдера обладает следующими преимуществами по сравнению с прототипом: - позволяет повысить эффективность процесса экструзии посредством повышения удельной энергоэффективности аппарата; - позволяет повысить эффективность процесса теплопередачи в процессе экструзии посредством увеличения площади передачи теплоты в области контакта вещества и штифтов; - повысить эффект пластификациии гомогенизации вещества, подвергаемого экструзии за счет локального увеличения градиентов скорости сдвига.

Полезная модель относится к технологическому оборудованию для переработки различных веществ посредством их экструзии и может быть использовано для предварительной или окончательной технологической обработки различных материалов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является шнековый экструдер [Патент РФ 2108911 МПК Кл⁷ В29С 47/64, В29С 47/38, опубл. в бюл. 11, 20.04.1998 г.], содержащий штифты в рабочем цилиндре, расположенные в зонах, в которых шнек снабжен кольцевой выпуклостью на стержне, а цилиндр - кольцеобразной выемкой на внутренней стенке, штифты расположены вне воображаемого цилиндра, охватывающего внешние верхние грани витков шнека цилиндра, и проходят наклонно через зону радиальных плоскостей, в которых находится кольцевая выпуклость и кольцеобразная выемка.

Недостатком шнекового экструдера является невысокий эффект пластификации и гомогенизации вещества, подвергаемого экструзии и невысокая эффективность процесса теплообмена в области штифтов.

Техническая задача полезной модели - повышение эффекта пластификации и гомогенизации вещества, подвергаемого экструзии за счет локального увеличения градиентов скорости сдвига и площади передачи теплоты в области контакта вещества и штифтов.

Техническая задача полезной модели достигается тем, что в экструдере, включающем цилиндр с камерами для теплоносителя, шнек экструдера и по меньшей мере одну выпуклость на сердечнике шнека, кольцеобразную выемку в зоне этой выпуклости на внутренней стенке цилиндра, полые овальные штифты, которые расположены тангенциально под углом к оси шнека таким образом, что их внешние края точно совпадают с внутренней цилиндрической частью цилиндра, новым является то, что на поверхности полых овальных штифтов, в области их контакта с продуктом имеются ребра, расположенные под углом к оси овальных штифтов, равным по величине углу .

Технический результат полезной модели заключается в повышении эффекта пластификации и гомогенизации вещества, подвергаемого экструзии за счет локального увеличения градиентов скорости сдвига и площади передачи теплоты в области контакта вещества и штифтов.

На фиг.1 представлен экструдер в продольном разрезе, на фиг.2 представлен разрез области расположения штифтов с ребрами в их рабочей области, фиг.3 представлен экструдер в области выпуклости на сердечнике шнека с кольцеобразной выемкой в зоне этой выпуклости на внутренней стенке цилиндра с полыми овальными штифтами.

Экструдер состоит из цилиндра 1 с камерами для теплоносителя 2, в котором находятся шнек 3 экструдера, ребра 4, выпуклость 5 на сердечнике шнека, которая утолщается относительно диаметра сердечника шнека. В зоне этого утолщения 5 на внутренней стенке цилиндра 1 имеется кольцеобразная выемка 6, которая образует место для овальных штифтов 7, которые расположены тангенциально под углом к оси шнека. Внешняя поверхность полых овальных штифтов 7 снабжена ребрами 8 в области их контакта с продуктом. Ребра 8 имеющиеся на внешней поверхности полых овальных штифтов 7, расположенными под углом к оси овальных штифтов 7, равным по величине углу . Ребра 8 в рабочей области овальных штифтов расположены таким образом, что край овала, описывающей их внешнюю поверхность точно совпадает с внутренней цилиндрической частью цилиндра 1 экструдера.

Экструдер работает следующим образом.

Исходное вещество непрерывно загружают в экструдер через загрузочную воронку (на фиг. не показано), при этом шнек 3 экструдера вращается и подает поступающее внутрь экструдера вещество поступательно вдоль своей оси. Исходное вещество, двигаясь в зазоре между шнеком 3 и цилиндром 1 экструдера, за счет воздействия на него ребер 4 шнека уплотняется и повышает свою температуру (нагревается) посредством получения теплоты от греющих элементов экструдера, а также за счет внутреннего трения, постепенно превращаясь в расплав под избыточным давлением. Достигнув выпуклости 5 на сердечнике шнека, расплав изменяет свою скорость и относительное направление движения в зазоре между сердечником шнека и кольцеобразной областью 6 на своей внутренней стенке цилиндра, в которой тангенциально расположены штифты 7 под углом к оси шнека имеющие ребра 8 в их рабочей области таким образом, что край овала, описывающей ребра 8 на их внешней поверхности точно совпадает с внутренней цилиндрической частью цилиндра 1. Расплав, проходя в области утолщения сердечника шнека 5 и кольцеообразную выемку 6 в зоне этой выпуклости на внутренней стенке цилиндра 1 в которой тангенциально расположены штифты с ребрами 8 на их внешней поверхности при более высоких градиентах скорости, возникающих в этой области и относительно изменяющимся их направлении более интенсивно участвует в процессе передачи теплоты за счет увеличения площади поверхности передачи теплоты на поверхности ребер и также возрастает эффект его пластификации и гомогенизации вещества. После прохождения участка выпуклости шнека экструдера с кольцеобразной областью на внутренней стенке цилиндра, в которой тангенциально расположены штифты, расплав вещества далее поступает в область стабилизации своих свойств (которая может дополнительно охлаждаться/нагреваться, иметь уменьшение зазора между корпусом шнека и внутренним цилиндром) и далее - в область формующей головки эктрудера.

Предлагаемая конструкция экструдера, позволяет повысить эффективность процесса экструзии, параметры качества получаемых продуктов экструзии за счет повышения эффекта пластификации и гомогенизации веществ, подвергаемых экструзии.

Экструдер, включающий цилиндр с камерами для теплоносителя, шнек экструдера и по меньшей мере одну выпуклость на сердечнике шнека, кольцеобразную выемку в зоне этой выпуклости на внутренней стенке цилиндра, полые овальные штифты, которые расположены тангенциально под углом к оси шнека таким образом, что их внешние края точно совпадают с внутренней цилиндрической частью цилиндра, отличающийся тем, что на поверхности полых овальных штифтов в области их контакта с продуктом имеются ребра, расположенные под углом к оси овальных штифтов, равным по величине углу .