Шнековый пресс

Полезная модель относится к масложировой промышленности и предназначено для увеличения глубины извлечения целевого компонента (масла) из масличного материала на шнековом прессе.

Задачей данного полезной модели является исключение возможности возникновения потока противодавления и утечки CO₂ в зону загрузки шнека.

Технический результат достигается тем, что в предложенном шнековом прессе, включающем корпус с зеерными секциями и сборниками, привод, рабочий шнек с витками, конусными дросселями и осевым каналом с радиальными отверстиями в валу внутри концентрически установлены подвижные трубы с окнами для прохода, уплотнениями и регулирующими зазорами конусами на выходных концах с шаговыми электродвигателями, соединенными с подвижными трубами через рычаги.

Полезная модель относится к масложировой промышленности и предназначено для увеличения глубины извлечения целевого компонента (масла) из масличного материала на шнековом прессе.

В патенте [Rice W.K., Mass Transfer Extraction of Liquids from Solids. Patent US 4744926 (1987)] предложено для повышения эффективности отжима масла из масличных материалов использование ввода в зону отжима сжатых газов, прежде всего двуокиси углерода (CO₂ ). Преимущества - более низкие показатели давления (20-25 МПа) по сравнению с экстракцией CO₂ в сверхкритическом состоянии, больше выход отжимаемого масла по сравнению с обычным прессованием, что объяснено расширением раствора CO₂ в масле, при этом уменьшается вязкость и поверхностное натяжение раствора, что снижает затраты энергии в процессе отжима.

Известны шнековые пресса [Foidl N. Device and process for the production of oils or other extractable substances, US Patent 5939571 (1999); Homann Т., Schulz J., Zmudzinski R., Verfahren und Vorrichtung zum Pressen. Patent application EP 1717014 A2 (2006)], предусматривающие введение растворителя (сверхкритического CO₂) под давлением в прессуемый масличный материал.

По патентам [US 5939571; EP 1717014 А2] шнековый вал разделяется на несколько участков на границе между которыми установлены дроссели - коническо-цилиндрические элементы с узким нерегулируемым отверстием между цилиндрическим участком дросселя и зеера.

Необходимость участков обусловлена тем, что на каждом из них производится под разным давлением определенная операция - предварительной прессование исходного масличного материала, закрытая зона где происходит отжим раствора масла с подаваемым CO₂ и открытая зона прессования, где происходит дегазация CO₂ с выделением отжимаемой фазы.

Недостатком предлагаемых конструкций шнековых прессов с подачей в зону отжима CO₂ является в условиях высокого давления и отличающихся давлений в смежных зонах большая вероятность образования потока противодавления между зонами, что приводит к нестабильности в работе установки. Это связано с нерегулируемостью сопротивления пробок материала в зазорах между внешней поверхностью дросселей и цилиндрическим участком зеера. Таким образом, в существующих патентах не рассматриваются вопросы обеспечения гарантий от прорыва давления из зоны отжима и создания загазованности в рабочей зоне около пресса.

Ближайшим техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является устройство отжима масла из исходного материала на непрерывно действующем шнековом прессе [US Patent 5939571 Device and process for the production of oils or other extractable substances, Foidl, 1999], с подачей внутрь прессуемого материала сверхкритического СО₂.

Задачей данного полезной модели является исключение возможности возникновения потока противодавления и утечки СО₂ в зону загрузки шнека.

Технический результат достигается тем, что в предложенном шнековом прессе, включающем корпус с зеерными секциями и сборниками, привод, рабочий шнек с витками, конусами и осевым каналом с радиальными отверстиями в валу, внутри корпуса концентрично последнему установлены подвижные в осевом направлении концентричные трубы, выполненные с окнами для прохода материала и конусами на входных концах, образующими с соответствующими конусами рабочего шнека регулируемые зазоры, и шаговыми двигателями для перемещения труб, соединенными с ними посредством рычагов.

В предложенной установке реализовано управление коническим зазором между конусами подвижных труб и соответствующими конусами пшекового вала, что позволяет изменять размер щели и тем самым регулировать сопротивление пробки.

Предложенная установка технически отличается следующим:

1. Неподвижный корпус с зеерами и сборниками материала имеет внутри две подвижные трубчатые секций обеспечивающие изменение конического зазора прохода между конусами подвижных труб и соответствующими конусами шнекового вала.

2. Каждая подвижная секция имеет конус на рабочем конце, который работает в паре с соответствующим конусом шнекового вала для создания требуемого зазора между ними.

3. Секции уплотнены между собой и корпусом надежными уплотнениями.

4. Первая подвижная секция имеет проходные окна на корпусе по длине соответствующей зоны для беспрепятственного выхода отжимаемой фазы через зеер основного корпуса.

5. Подвижные секции имеют каждая свой привод от шаговых двигателей, закрепленных на корпусе, которые перемещают секции в осевом направлении.

6. Вал шнека имеет канал, через который подается сверхкритический СО₂ во вторую секцию отжима шнека. При этом С0₂ подается через каналы в зону после первой секции первичного отжима и соответствующего дросселя шнека. Это обеспечивает наилучшие условия для проникновения СО₂ в материал во второй секции. Причем образованная между конусами подвижных труб и соответствующими конусами шнекового вала зона отжима-уплотнения (пробка) материала на выходе из первой секции до каналов подачи растворителя исключает возможность прорыва давления из второй секции и создания загазованности в рабочей зоне около пресса.

7. Шнек имеет уменьшающийся диаметр и зазоры между конусами подвижных труб и соответствующими конусами шнекового вала по длине вала, которые делят цилиндр на секции.

8. В соответствующих секциях от входа к выходу шаг шнека уменьшается, а в зоне выгрузки имеются транспортирующие витки с большим шагом.

9. Применение шаговых двигателей для перемещения регулирующих труб-секций корпуса дает широкие возможности для управления процессом с высокой точностью.

Полезная модель поясняется чертежом, на котором схематично изображен продольный разрез шнекового пресса (фиг.1)

Шнековый пресс включает неподвижный корпус 1 с патрубком подвода прессуемого материала 2 (исходный материал) и зеерами выхода отжатого продукта. Материал из первой секции А (первичного отжима) выходит через зеер 3 корпуса 1 и собирается кожухом 4 с патрубком отвода 5 отжимаемой фазы (масло).

Внутри корпуса располагается подвижная труба 6 с окнами прохода материала, уплотнениями 7 и регулирующим зазор конусом на входном конце. На выходном конце труба 6 имеет перемещающий ее в осевом направлении привод от шагового двигателя 8 через рычаг 9.

Материал из второй секции В (отжима - экстракции) выходит через зеер 10 корпуса 1 и собирается кожухом 11 с патрубком отвода материла 12 (масло + CO₂).

Внутри корпуса 1 и первой подвижной трубы 6, располагается вторая подвижная труба 13 с уплотнениями 7 и регулирующим зазор конусом на входном конце. На выходном конце труба 13 так же имеет перемещающий ее в осевом направлении привод от шагового двигателя 14 через рычаг 15. Рычаги соединяются с соответствующими управляющими трубами через окна в корпусе 1.

На выходном конце корпус имеет патрубок отвода твердой фазы 16 (обезжиренный материал). Внутри корпуса размешен шнек 17 на валу 18 с осью вращения, установленной в подшипниковые опоры 19. Шнек 17 имеет различный диаметр в соответствующих секциях установки. От зоны загрузки к зоне выгрузке диаметр шнека 17 уменьшается. В первой А и второй В секции шнек 17 имеет уменьшающийся шаг, а в зоне выгрузки С шаг постоянен, так как здесь шнек имеет лишь транспортирующую функцию. Вал 18 шнека 17 выполнен полым, и в местах крепления на опорах имеет уплотнения 20. Во второй секции В шнек 17 имеет каналы для подачи сверхкритического СО ₂ растворителя в эту зону. Вал 18 в зоне подачи сверхкритического СО₂ имеются уплотнения 21. Горизонтальный шнековый вал 18 получает вращение от электропривода с редуктором, через муфту, установленную на его приводном конце 22.

Заявленная установка отжима масла из масличного материала работает следующим образом.

Исходный масличный материал через патрубок подвода прессуемого материала 2 подается внутрь корпуса 1, где он шнеком 17 перемещается к первому дросселю отжима (секция А). Под действием развиваемого шнеком 17 давления в прессе происходит первичный отжим масла, через зеер 3 с кожухом 4 и патрубком отвода 5 отжатой фазы ("масло"), отжимаемый материал подается к первому конусу дросселя с регулируемым зазором. Причем перед первым конусом отжима образуется «пробка» из отжимаемого материала исключающая поток противодавления в сторону загрузки материала. Эта «пробка» создается регулированием зазора между проходным конусом шнека и конусом трубы 6 при ее осевом перемещении от управляющего шагового электродвигателя 8 через рычаг 9.

Через канал вала 18 и каналы шнека 17, в секции В, в зоне после первого конуса внутрь первично отжатого материала подают двуокись углерода ("CO₂ ") в сверхкритическом состоянии, которая растворяется в масле, тем самым снижая ее вязкость и поверхностное натяжение, а так же вытесняет масло из капилляров спрессованного скелета отжимаемого материала. Под действием развиваемого шнеком 17 давления в прессе происходит отжим и отвод CO₂-насышенного маслом через зеер 10 с кожухом 11 и патрубком отвода 12 отжатой фазы ("Масло + CO₂"). На выходе из пресса образуется "пробка" из отжимаемого материала. Выходная «пробка» создается регулированием зазора между проходным конусом шнека и конусом трубы 13 при ее осевом перемещении от управляющего шагового электродвигателя 14 через рычаг15.

Выгрузка отжатого материала-жмыха (секция С) осуществляется через патрубок 16 ("обезжиренный материал") неподвижного корпуса 1. Жмых в зону выгрузки подается транспортными витками шнека.

Таким образом, совокупность существенных признаков, изложенных в формуле полезной модели, позволяет достичь желаемый, технический результат.

Шнековый пресс, содержащий корпус с зеерными секциями и сборниками, привод, рабочий шнек с витками, конусами и осевым каналом с радиальными отверстиями в валу, отличающийся тем, что он снабжен установленными внутри корпуса концентрично последнему подвижными в осевом направлении концентричными трубами, выполненными с окнами для прохода материала и конусами на входных концах, образующих с соответствующими конусами рабочего шнека регулируемые зазоры, и шаговыми двигателями для перемещения труб, соединенными с ними посредством рычагов.