Шнековый экструдер

Полезная модель относится к технологическому оборудованию для переработки различных веществ посредством их экструзии и может быть использована для предварительной или окончательной технологической обработки различных материалов. Техническая задача полезной модели - повышение эффективности процесса теплопередачи за счет увеличения локальной скорости движения теплоносителя во внутренней полости штифтов, повышение эффекта пластификации и гомогенизации вещества, подвергаемого экструзии. Техническая задача полезной модели достигается тем, что в шнековом 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 цилиндрические штифты, которые расположены под углом к оси шнека таким образом, что их внешние края точно совпадают с внутренней цилиндрической частью цилиндра, новым является то, что в полых цилиндрических штифтах, в области их контакта с продуктом установлены конические вставки в виде конусов, имеющих общее основание и оси с осью полых цилиндрических штифтов, с центрирующими упорами. 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 пластификации и 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 использована 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, и проходят наклонно через зону радиальных плоскостей, в которых находится кольцевая выпуклость и кольцеобразная выемка.

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

Техническая задача полезной модели - повышение эффективности процесса теплопередачи за счет увеличения локальной скорости движения теплоносителя во внутренней полости штифтов, повышение эффекта пластификации и гомогенизации вещества, подвергаемого экструзии.

Техническая задача полезной модели достигается тем, что в шнеко-вом 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 цилиндрические штифты, которые расположены под углом к оси шнека таким образом, что их внешние края точно совпадают с внутренней цилиндрической частью цилиндра, новым является то, что в полых цилиндрических штифтах, в области их контакта с продуктом установлены конические вставки в виде конусов, имеющих общее основание и оси с осью полых цилиндрических штифтов, с центрирующими упорами.

Технический результат полезной модели заключается в повышении эффективности процесса теплопередачи за счет увеличения локальной скорости движения теплоносителя во внутренней полости штифтов, повышение эффекта пластификации и гомогенизации вещества, подвергаемого экструзии.

На фиг.1 представлен шнековый эктрудер в продольном разрезе, на фиг.2 представлен разрез области расположения штифтов, на фиг.3 представлен разрез штифта со вставками, на фиг.4 представлен фронтальный вид штифта со вставками.

Шнековый 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 полых цилиндрических штифтов 7, которые расположены под углом к оси шнека. Цилиндрические штифты 7 имеют во внутренней полости вставки 8, в области их контакта с продуктом. Вставки 8 выполнены в виде конусов, имеющих общее основание и оси с осью полых цилиндрических штифтов 7, с центрирующими упорами. Вставки 8 позволяют повысить турбулизацию потока теплоносителя в локальной области и как следствие - повысить эффективность процесса теплопередачи.

Шнековый экструдер работает следующим образом.

Исходное вещество непрерывно загружают в шнековый 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 полые цилиндрические штифты 7 под углом к оси шнека. Расплав, взаимодействуя с внешней поверхностью цилиндрических штифтов 7 при более высоких градиентах скорости и относительно изменяющимся их направлении более интенсивно участвует в процессе передачи теплоты, также вследствие наличия во внутренней полости цилиндрических штифтов дополнительных вставок 8, в их рабочей области, достигается большая интенсивность скорости движения теплоносителя и как следствие - эффективность процесса теплопередачи, вследствие наличия более высокого локального градиента температур возрастает эффект пластификации 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 экструдера.

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

Шнековый 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 цилиндрические штифты, которые расположены под углом к оси шнека таким образом, что их внешние края точно совпадают с внутренней цилиндрической частью цилиндра, отличающийся тем, что в полых цилиндрических штифтах, в области их контакта с продуктом, установлены конические вставки в виде конусов, имеющих общее основание и оси с осью полых цилиндрических штифтов, с центрирующими упорами.