Устройство для ввода жидких или вязких компонентов в экструдер
Владельцы патента RU 2336166:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежская государственная технологическая академия" (RU)
Изобретение относится к устройству для переработки композиционных термопластичных материалов и может быть использовано в отраслях промышленности, применяющих экструзию. Устройство состоит из свободно вращающейся в подшипнике втулки с внутренним конусообразным каналом и с винтовыми спиралями, конусообразного питателя, подводящего трубопровода. На поверхности конусообразного питателя изготовлены винтовые спирали. В основании конусообразного питателя выполнена кольцевая проточка с образованием хвостовика. На хвостовике установлен подшипник, наружное кольцо которого запрессовано в стакан. Нижняя часть стакана входит в глухой кольцевой канал, который выполнен в основании корпуса экструдера. Под стаканом расположена пружина. Технической задачей изобретения является повышение качества готового продукта за счет равномерного распределения вводимых в экструдат компонентов, сглаживания пульсаций давления этих компонентов в подводящем трубопроводе и сокращения продолжительности пребывания термолабильных жидких или вязких компонентов в экструдере, повышение эксплуатационной надежности. 3 ил.
Изобретение относится к переработке композиционных термопластичных материалов и может быть использовано в отраслях промышленности, применяющих экструзию.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для ввода компонентов, состоящее из корпуса, на внешней стороне которого крепится подводящий трубопровод, кольцевого основания, в центре которого выполнен глухой кольцевой канал, с вставленным конусообразным питателем. Конусообразный питатель свободно вращается за счет подшипника. На конусообразной поверхности питателя изготовлены винтовые спирали. В кольцевом основании устройства установлена свободно вращающаяся в подшипниках втулка с внутренним конусообразным каналом и с винтовыми спиралями. [Пат. №2295444 РФ, МПК7 В29С 47/10, В29С 31/10. Устройство для ввода компонентов в экструдер. / А.А.Шевцов, А.Н.Остриков, Л.И.Лыткина, В.В.Еремченко. Заявка №2005137163/12, Заявл. 30.11.2005, Опубл. 20.03.2007, Бюл. №8].
Недостатком известного устройства является недостаточно высокое качество готовой продукции из-за неравномерного распределения вводимых в экструдат компонентов и наличия пульсаций давления вводимых компонентов, невысокая эксплуатационная надежность.
Технической задачей изобретения является повышение качества готового продукта за счет равномерного распределения вводимых в экструдат компонентов, сглаживания пульсаций давления этих компонентов в подводящем трубопроводе и сокращения продолжительности пребывания термолабильных жидких или вязких компонентов в экструдере, повышение эксплуатационной надежности.
Поставленная техническая задача достигается тем, что в устройстве для ввода жидких или вязких компонентов в экструдер, состоящем из свободно вращающейся в подшипнике втулки с внутренним конусообразным каналом и с винтовыми спиралями, конусообразного питателя, на поверхности которого изготовлены винтовые спирали, подводящего трубопровода, новым является то, что в основании конусообразного питателя выполнена кольцевая проточка с образованием хвостовика, на котором установлен подшипник, наружное кольцо которого запрессовано в стакан, при этом нижняя часть стакана входит в глухой кольцевой канал, выполненный в основании корпуса экструдера, причем под стаканом расположена пружина.
Технический результат заключается в повышении качества готовой продукции за счет более равномерной подачи жидких или вязких компонентов в экструдат, сглаживания пульсаций давления этих компонентов в подводящем трубопроводе, получении экструдатов заданного состава и пищевой ценности, сокращении продолжительности пребывания термолабильных жидких или вязких компонентов в экструдере, в повышении эксплуатационной надежности за счет сглаживания знакопеременных динамических нагрузок (пульсаций) при подачи жидких или вязких компонентов в экструдер.
На фиг.1 изображен поперечный разрез корпуса экструдера с двумя радиально расположенными устройствами для ввода жидких или вязких компонентов; на фиг.2 - устройство для ввода жидких или вязких компонентов; на фиг.3 - разрез А-А на фиг.1.
Экструдер (фиг.1 и 2) содержит корпус 1, в котором выполнены кольцевые радиально расположенные устройства для ввода жидких или вязких компонентов, и шнек 2.
Устройство для ввода жидких или вязких компонентов включает в себя кольцевое основание 3, конусообразный питатель 4, на поверхности которого выполнены винтовые спирали, втулку 7, подшипники 5 и 6.
В основании конусообразного питателя 4 выполнена кольцевая проточка с образованием хвостовика 9, на котором находится подшипник 6. Кольцевое основание 3 соединяется с помощью четырех направляющих с корпусом экструдера 1 (фиг.3). В кольцевой проточке устанавливается свободно вращающаяся в подшипнике 5 втулка 7 с внутренним конусообразным каналом, на поверхности которого изготовлены винтовые спирали.
В центре кольцевого основания 3 выполнен глухой кольцевой канал 12, в который вставлен стакан 10.
Наружное кольцо подшипника 6 запрессовано в стакан 10, нижняя часть стакана 10 входит в глухой кольцевой канал 12. Под стаканом 10 расположена пружина 11. Жесткость пружины 11 подбирается таким образом, чтобы ограничить перемещение стакана 10, а следовательно, и конусообразного питателя 4 в пределах высоты одного витка винтовой спирали.
На внешней стороне корпуса 1 экструдера в месте установки устройства для ввода жидких или вязких компонентов крепится подводящий трубопровод 8 с помощью фланцевого соединения.
Предлагаемое устройство для ввода жидких или вязких компонентов работает следующим образом.
Экструдируемая смесь перемещается шнеком 2 вдоль корпуса экструдера 1 (фиг.1). При этом происходит интенсивное перемешивание компонентов, в результате чего влажность смеси выравнивается. При дальнейшем продвижении происходит ее уплотнение в зоне сжатия за счет уменьшающегося свободного объема, ограниченного стенками корпуса 1 и поверхностью шнека 2. В результате этого под действием деформационных сдвиговых усилий и сил трения о поверхности рабочих органов и корпус продукт разогревается.
В зоне гомогенизации на участке интенсивного сдвига уплотненный продукт вследствие эффекта диссипации, т.е. преобразования механической энергии в тепловую за счет трения частиц между собой и рабочими органами экструдера нагревается и начинает плавиться.
Расплавленный продукт поступает в зону дозирования, где происходит его транспортирование и дальнейшее сжатие шнеком 2. Одновременно в эту зону экструдера через подводящий трубопровод 8 в два радиально расположенных устройства подаются под давлением жидкие (или вязкие) термолабильные компоненты. При их движении через устройство для ввода компонентов втулка 7 и конусообразный питатель 4 за счет расположенных на их поверхности винтовых спиралей начинают свободно вращаться в подшипниках 6 и 5. При этом поток вводимого компонента начинает приобретать вращательное движение и при входе внутрь корпуса 1 он равномерно распределяется по всему сечению винтового канала шнека 2. Одновременно наличие пружины 11 позволяет свободно перемещаться в вертикальной плоскости конусообразному питателю 4, который при этом сглаживает знакопеременные динамические пульсации давления подаваемых в экструдер компонентов.
Данное устройство необходимо для ввода термолабильных компонентов, которые с одной стороны не выдерживают длительного воздействия высоких температур и давления и подвержены терморазложению, а с другой могут существенно обогатить продукт. Поэтому такие компоненты нельзя вводить вместе с исходным продуктом. Для сокращения времени негативного воздействия на них температуры и давления их целесообразно вводить в предматричную зону экструдера.
Далее расплавленный продукт под давлением поступает в матрицу и из нее выходит из экструдера. Кратковременное нахождение вводимого компонента в зоне повышенных температур позволяет сохранить термолабильные вещества, что значительно повышает качество готовой продукции.
Таким образом, использование изобретения позволит:
- повысить качество готового продукта за счет сокращения времени негативного воздействия на жидкие или вязкие термолабильные компоненты температуры и давления в рабочей камере;
- добиться более равномерного распределения вводимых компонентов по всему объему получаемого экструдата;
- расширить технологические возможности экструдера по переработке многокомпонентного сырья с добавлением различных начинок;
- повысить эксплуатационную надежность за счет сглаживания знакопеременных динамических пульсаций давления при подачи жидких или вязких компонентов в экструдер.
Устройство для ввода жидких или вязких компонентов в экструдер, состоящее из свободно вращающейся в подшипнике втулки с внутренним конусообразным каналом и с винтовыми спиралями, конусообразного питателя, на поверхности которого изготовлены винтовые спирали, подводящего трубопровода, отличающееся тем, что в основании конусообразного питателя выполнена кольцевая проточка с образованием хвостовика, на котором установлен подшипник, наружное кольцо которого запрессовано в стакан, при этом нижняя часть стакана входит в глухой кольцевой канал, выполненный в основании корпуса экструдера, причем под стаканом расположена пружина.
