Двухшнековый экструдер

Изобретение относится к экструдированию материалов и может быть использовано в перерабатывающих отраслях агропромышленного комплекса. Экструдер содержит корпус, два шнека в виде валов с винтовой нарезкой и подшипниковый узел валов шнеков. Подшипниковый узел включает соединенную с корпусом обойму и внутренние втулки. Втулки закреплены на валах шнеков с возможностью осевого и окружного перемещений относительно обоймы. На втулках имеются отверстия для прессуемого материала. Винтовая нарезка вала каждого шнека может быть расположена на расстоянии от обоймы, равном 0,5-2,5 радиуса шнека. При этом каждый вал выполнен с постепенным уменьшением диаметра в направлении течения прессуемого материала. В результате обеспечивается повышение надежности и долговечности экструдера, снижение энергетических затрат. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к экструдированию материалов и предназначено для использования в перерабатывающих отраслях агропромышленного комплекса.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является экструдер, содержащий корпус, валы шнеков с винтовой нарезкой и подшипниками, формующие отверстия и фильеры, закрепленные на внутренних втулках подшипников (см. Патент СН 241091 А, 15.02.1946, В29С 47/20,).

Недостатком его является повышенный износ частей за счет консольного крепления шнеков и высокой осевой нагрузки на упорные подшипники обоих валов, низкая надежность и долговечность, а также повышенные энергетические затраты.

Предлагаемым изобретением решается задача повышения надежности и долговечности экструдера, снижения энергетических затрат.

Для получения такого технического результата предлагаемый двухшнековый экструдер содержит корпус, два шнека в виде валов с винтовой нарезкой, при этом экструдер снабжен подшипниковым узлом валов шнеков, включающим соединенную с корпусом обойму и внутренние втулки, закрепленные на валах шнеков с возможностью осевого и окружного перемещений относительно обоймы и выполненные с отверстиями для прессуемого материала, при этом винтовая нарезка вала каждого шнека расположена на расстоянии от обоймы подшипникового узла, равном 0,5÷2,5 радиуса шнека, а каждый вал выполнен с постепенным уменьшением диаметра от указанного места расположения винтовой нарезки в направлении течения прессуемого материала до места расположения внутренней втулки с образованием в области соединения корпуса с обоймой подшипникового узла полости, при этом внутренние втулки расположены на расстоянии друг от друга, а диаметр вала в месте расположения внутренней втулки (Db) определен по следующей формуле:

Dв=Dш(l-kh-kb-2kH),

где Dш - наружный диаметр шнека;

; ;

где b - расстояние между внутренними втулками в обойме подшипникового узла;

kb=0,06÷0,08;

h - глубина винтовой нарезки шнека;

H - толщина внутренних втулок по радиусу,

кроме того, экструдер снабжен дорнами и закрепленными на внутренних втулках подшипникового узла фильерами, которые расположены в повернутых друг относительно друга на угол 60° секторах внутренних втулок, для исключения взаимодействия их между собой при повороте валов шнеков, причем упомянутые внутренние втулки выполнены с пропускными отверстиями для прессуемого материала или внутренние втулки выполнены с формующими отверстиями для прессуемого материала.

Отличительной особенностью предлагаемой конструкции является то, что экструдер снабжен подшипниковым узлом валов шнеков, включающим соединенную с корпусом обойму и внутренние втулки, закрепленные на валах шнеков с возможностью осевого и окружного перемещений относительно обоймы и выполненные с отверстиями для прессуемого материала, при этом винтовая нарезка вала каждого шнека расположена на расстоянии от обоймы подшипникового узла, равном 0,5÷2,5 радиуса шнека, а каждый вал выполнен с постепенным уменьшением диаметра от указанного места расположения винтовой нарезки в направлении течения прессуемого материала до места расположения внутренней втулки с образованием в области соединения корпуса с обоймой подшипникового узла полости, при этом внутренние втулки расположены на расстоянии друг от друга, а диаметр вала в месте расположения внутренней втулки (Db) определен по следующей формуле:

Dв=Dш(l-kh-kb-2kH),

где Dш - наружный диаметр шнека;

; ;

где b - расстояние между внутренними втулками в обойме подшипникового узла;

kb=0,06÷0,08;

h - глубина винтовой нарезки шнека;

H - толщина внутренних втулок по радиусу,

кроме того, экструдер снабжен дорнами и закрепленными на внутренних втулках подшипникового узла фильерами, которые расположены в повернутых друг относительно друга на угол 60° секторах внутренних втулок, для исключения взаимодействия их между собой при повороте валов шнеков, причем упомянутые внутренние втулки выполнены с пропускными отверстиями для прессуемого материала или внутренние втулки выполнены с формующими отверстиями для прессуемого материала.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 изображен продольный разрез двухшнекового экструдера, на фиг.2 - вид по стрелке В на фиг.1, на фиг.3 - увеличенный фрагмент А на фиг.1.

Экструдер содержит корпус 1, валы 2, 3 шнеков с подшипниками на конце, отверстия 4. Корпус 1 экструдера снабжен обоймой 5 узла подшипников обоих валов 2, 3 шнеков. Отверстия 4 выполнены во внутренних втулках 6, 7 каждого подшипника, который жестко закреплен на соответствующем валу 2, 3 шнека с осевой и окружной подвижностью по отношению к обойме 5 узла подшипников. Между шнеком и подшипниковым узлом образована полость 8. Полость 8 в области соединения корпуса 1 с обоймой 5 узла подшипников выполнена за счет отсутствия нарезки на шнеках и постепенного уменьшения диаметра валов шнека по ходу течения материала, при этом расстояние от обоймы подшипников равно 0,5÷2,5 радиуса шнека, а диаметр валов шнеков от этого места в направлении течения материала до подшипника уменьшается до величины, определяемой по формуле:

Dв=Dш(l-kh-kb-2kH),

где Dш - наружный диаметр шнека;

; ;

где b - расстояние между внутренними втулками в обойме подшипников;

kb=0,06÷0,08;

h - глубина нарезки шнека;

H - толщина втулок по радиусу.

Полость позволяет при малых размерах глубины нарезки на шнеках конструктивно обеспечить необходимый диаметр отверстий 4 и крепление втулок 6, 7 на валах 2, 3, а также выравнять давление экструзии по сечению. Экструдер снабжен дорнами 9, 10 и закрепленными на внутренних втулках подшипникового узла фильерами 11, 12, которые расположены в повернутых друг относительно друга на угол α=60° секторах внутренних втулок, для исключения взаимодействия их между собой при повороте валов шнеков, причем внутренние втулки 6, 7 выполнены с пропускными отверстиями 4 для прессуемого материала. Дорны 9, 10 и фильеры 11, 12 имеют в сечении профили, для получения по профилю в сечении различных изделий.

Экструдер может быть выполнен без дорнов 9, 10 и фильер 11, 12. В этом случае внутренние втулки 6, 7 выполнены с формующими отверстиями 4 для прессуемого материала.

Экструдер работает следующим образом. Материал поступает между корпусом 1 и валами шнеков 2, 3. При этом он подвергается разогреву, сдвигу, давлению. На выходе шнека в полости 8 создается давление экструзии, необходимое для прессования материала. Происходит процесс прессования материала через пропускные отверстия 4, фильеры 11 и 12 или непосредственно через формующие отверстия 4. При этом в результате избыточного давления осевые усилия, воздействующие на валы 2, 3 шнеков со стороны экструдируемого материала, находящегося под давлением экструзии, существенно компенсируются усилиями, приложенными к втулкам 6, 7 с отверстиями 4. Свобода поступательных перемещений втулок 6, 7 с отверстиями 4 по отношению к обойме 5, жестко связанной с корпусом 1 экструдера, позволяет в большой степени уравновесить осевые нагрузки, воздействующие на шнеки, перевести внешние силы от давления экструзии во внутренние усилия растяжения валов, имеющие значительный запас по прочности. Предлагаемое техническое решение устраняет консольное крепление шнеков и снижает отрицательный результат распорных усилий, действующих со стороны перерабатываемого материала на валы 2 и 3 шнеков, и уменьшает взаимное их расхождение в результате распорной нагрузки. Кроме того, осевые усилия, действующие на упорные подшипники обоих валов шнеков, снижаются в 1,5-6 раз. Это повышает долговечность и надежность экструдера, снижает энергозатраты на единицу продукции. Такое выполнение экструдера снижает требование по силовой нагрузке к упорным подшипникам обоих валов 2, 3, позволяет валы 2, 3 шнеков закрепить не консольно, а на двух опорах, что улучшает конструкцию экструдера, позволяет уменьшить взаимный износ гребней шнеков и корпуса 1 экструдера на концах шнеков. Предлагаемое закрепление фильер 11, 12 и дорнов 9, 10 позволяет расширить ассортимент выпускаемого продукта от сплошного изделия до полых профилей различной по сечению конфигурации.

Технические решения проверены на лабораторном экспериментальном экструдере. Экспериментальный экструдер включал корпус со шнеками диаметром 45 мм, отношение длины шнека к его диаметру 17, угол нарезки реборды 17° (градусов), глубина нарезки 5 мм (kh=0,1). Вращение шнеков встречное. Отношение минимального расстояния между внутренними втулками в обойме к радиусу шнека выбрано kb=0,06. Минимальное расстояние между внутренними втулками в обойме будет равно 3 мм. Тогда наружный диаметр втулок равен Dвн=37,8 мм. Чтобы разместить во втулке отверстия диаметром 5 мм, ее толщина по радиусу выбрана H=8 мм (kH=0,18). В этом случае диаметры валов шнека в месте расположения втулок определяются по выражению Dв=Dш(l-kh-kb-2kH) и равны 21,5 мм, где Dв - диаметр валов в месте расположения втулок; Dш - диаметр шнека (в примере 45 мм); (в примере 0,1); (в примере 0,06); (в примере 0,18).

Расчет показал, что валы имеют достаточный запас по прочности. Угол сопряжения внутреннего диаметра корпуса с обоймой подшипника выбран 10 градусов (для снижения возможности образования застойных зон). Длина зоны с отсутствием нарезки на шнеке будет равна 35 мм, что составляет 1,6·Rш. Каждая втулка выполнена с двенадцатью отверстиями диаметром 5 мм и длиной вдоль оси 20 мм. Давление экструзии изменялось в диапазоне 20÷70 атмосфер с помощью задания оборотов шнеков. При используемых давлениях экструзии осевое усилие со стороны шнека на подшипниковый узел по схеме прототипа должно составлять 3180÷11000Н. Косвенная оценка показала, что осевое усилие в предлагаемом экструдере снижается в 4 раз, и составляет 795÷2750Н соответственно. Шнеки, установленные на двух опорах, вращаются без биения. Это означает, что взаимный износ корпуса и гребней шнеков отсутствует. Коэффициент эффективности по снижению осевых усилий на упорный подшипник имеет вид:

,

где

Kэф - коэффициент эффективности, определяемый как отношение осевого усилия на упорный подшипник шнека при традиционной схеме к усилию по предлагаемому техническому решению;

; ; ;

kbh=kb+kh;

Dш - диаметр шнека (в примере равен 45 мм);

h - глубина нарезки реборды на шнеке (в примере равна 7 мм);

b - минимальное расстояние между внутренними втулками в обойме подшипников (в примере равно 3 мм). Для примера Kэф=4, т.е. осевое усилие снижается в четыре раза.

1. Двухшнековый экструдер, содержащий корпус, два шнека в виде валов с винтовой нарезкой, отличающийся тем, что он снабжен подшипниковым узлом валов шнеков, включающим соединенную с корпусом обойму и внутренние втулки, закрепленные на валах шнеков с возможностью осевого и окружного перемещений относительно обоймы и выполненные с отверстиями для прессуемого материала.

2. Экструдер по п.1, отличающийся тем, что винтовая нарезка вала каждого шнека расположена на расстоянии от обоймы подшипникового узла, равном 0,5÷2,5 радиуса шнека, а каждый вал выполнен с постепенным уменьшением диаметра от указанного места расположения винтовой нарезки в направлении течения прессуемого материала до места расположения внутренней втулки с образованием в области соединения корпуса с обоймой подшипникового узла полости, при этом внутренние втулки расположены на расстоянии друг от друга, а диаметр вала в месте расположения внутренней втулки (Db) определен по следующей формуле:
Db=Dш(l-kh-kb-2kH),
где Dш - наружный диаметр шнека;
; ;
b - расстояние между внутренними втулками в обойме подшипникового узла;
kb=0,06÷0,08;
h - глубина винтовой нарезки шнека;
H - толщина внутренних втулок по радиусу.

3. Экструдер по п.1, отличающийся тем, что он снабжен дорнами и закрепленными на внутренних втулках подшипникового узла фильерами, которые расположены в повернутых относительно друг друга на угол 60° секторах внутренних втулок, для исключения взаимодействия их между собой при повороте валов шнеков, причем упомянутые внутренние втулки выполнены с пропускными отверстиями для прессуемого материала.

4. Экструдер по п.1, отличающийся тем, что внутренние втулки выполнены с формующими отверстиями для прессуемого материала.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к установке и способу для изготовления брикетов из отходов растительного сырья в виде опилок лузги, шелухи и т.д., используемых в качестве вторичного сырья или для сжигания в бытовых и промышленных топках.

Изобретение относится к области переработки пластического сырья и может использоваться в пищевой, комбикормовой и химической промышленности. .

Изобретение относится к экструзионной технике и предназначено для производства оборудования для изготовления пищевых продуктов с применением экструзии. .

Изобретение относится к экструдированию материалов и предназначено для использования в перерабатывающих отраслях агропромышленного комплекса. .

Изобретение относится к способу приготовления пищевого продукта экструзией. .

Изобретение относится к оборудованию для переработки сельскохозяйственной продукции путем экструзии и может быть использовано в пищевой промышленности. .

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к устройствам для производства прессованных кормов в виде брикетов. .

Экструдер // 2243098
Изобретение относится к экструзионной технике и предназначено для производства кормосмеси компонентов комбикорма из сырья высокой влажности. .

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в конструкциях шнековых прессов, предназначенных для получения формованного топлива методом прессования из композиционных материалов, преимущественно из смеси торфа с отходами деревообработки и лесопиления (опилок, стружек, дробленки, щепы).

Изобретение относится к оборудованию для переработки сельскохозяйственной продукции путем экструзии и может быть использовано в пищевой, химической и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к области переработки пластического сырья и может быть использовано в пищевой, комбикормовой и химической промышленности

Изобретение относится к прессам-экструдерам и может быть использовано при изготовлении брикетов для топлива, а также торфяных горшочков для рассады

Изобретение относится к винтовым прессам, предназначенным для уплотнения твердых отходов для их дальнейшего удаления посредством сборников сортированных отходов

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано на лесоперерабатывающих предприятиях для брикетирования древесных отходов. Шнековый пресс для брикетирования содержит корпус, который состоит из приемной зоны и зон сжатия прессуемой массы, формования брикетов и выдержки. В корпусе установлен приходной прессующий шнек с формующим выступом. Шнек выполнен полым и снабжен трубкой для подачи горячего теплоносителя, обеспечивающего нагрев шнека и контактирующих с его поверхностью древесных отходов. Для измерения температуры нагрева предусмотрен термодатчик. В результате обеспечивается снижение энергозатрат и повышение качества брикетов. 1 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в конструкциях шнековых прессов, предназначенных для получения формованного топлива методом прессования из композиционных материалов, преимущественно из смеси торфа с отходами деревообработки и лесопиления (опилок, стружек, дробленки, щепы). Шнековый пресс-экструдер содержит станину, на которой смонтированы приемный бункер и корпус с матричным каналом, мундштуком и шнеком. Шнек установлен с возможностью вращения. Мундштук выполнен с вкладышем цилиндрической формы с закрепленными радиально рассекателями. Мундштук может иметь коническую форму с углом конусности 6°. В результате обеспечивается возможность получения брикетов цилиндрической формы, имеющих цилиндрическое отверстие с радиально расположенными в направлении периферии каналами. Полученные брикеты имеют неограниченную длину и высокую плотность. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Группа изобретений относится к обработке давлением и может быть использована при производстве заготовок и изделий из порошков композиционных, полимерных и других пластичных масс путем экструзии. Устройство содержит корпус и шнек, каждый из которых имеет по меньшей мере один деформационный участок между витками шнека. На внутренней поверхности деформационного участка корпуса выполнены выступы, расположенные в ряд по окружности и с зазором между ними и наружной поверхностью шнека между его витками. На наружной поверхности деформационного участка шнека имеются выступы, расположенные в ряд по окружности и с зазором между ними и внутренней поверхностью корпуса. Размеры выступов в осевом направлении и их расположение выбраны из следующего условия. При нахождении выступов корпуса и шнека друг напротив друга они образуют пары выступов. Расстояние между обращенными друг к другу поверхностями у одних пар выступов равно минимально допустимому зазору, а у других пар выступов - расстоянию не менее половины высоты витка шнека. Во втором и третьем вариантах устройства ряд выступов шнека расположен между двумя рядами выступов корпуса и ряд выступов корпуса расположен между двумя рядами выступов шнека. В результате обеспечивается получение заготовок и изделий с гомогенной структурой. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 18 ил.

Изобретение относится к пресс-экструдерам и может быть использовано при изготовлении брикетов для топлива, а также торфяных горшочков для рассады. Техническим результатом изобретения является увеличение срока службы заслонки и обеспечение регулировки зазора между плоскостью заслонки и торцом выходного отверстия насадки конусной. Технический результат достигается в пресс-экструдере для изготовления торфяных горшочков, который содержит раму с кронштейнами для навески на энергосредство, механизм привода с редуктором и предохранительной муфтой, смонтированный на раме экструдер с бункером для загрузки технологического материала и шнеком с переменным шагом витков, на выходном валу которого смонтирован шнек концевой со штоком, установленный в насадке конусной, на которой с торца шарнирно закреплена заслонка, циклично перекрывающая своей плоскостью выходное отверстие насадки конусной. Шток шнека концевого не доходит до плоскости заслонки в перекрытом состоянии выходного отверстия насадки конусной на величину «А», равную толщине днища торфяного горшочка. При этом заслонка имеет привод, а ее контур по периметру имеет заточку. Причем заслонка выполнена съемной, а между заслонкой и привалочной плоскостью установлены регулировочные прокладки. 3 ил.

Изобретение относится к кормопроизводству, а именно экструдированию смеси кормовых продуктов. Смеситель-дозатор пресс-экструдера содержит бункер (смесительную емкость), в нижней части которого крепится подающий шнек. Корпус подающего шнека свободным концом крепится к камере пресс-экструдера. В бункере (смесительной емкости) на приводном валу крепятся криволинейные лопасти трапециевидной формы, обращенные вогнутостью в сторону вращения. На подающем шнеке установлены поперечные планки, а в витке шнека выполнены прорези, обеспечивающие многократное изменение направления транспортирующего материала, что улучшает его смешивание. Использование изобретения позволит повысить качество смешивания компонентов смеси и стабилизировать процесс экструдирования за счет подачи материала в цилиндр пресс-экструдера под давлением. 3 ил.

Изобретение относится к обработке дискретных материалов различной дисперсности и может быть использовано при изготовлении изделий, а также при отжиме жидкости из растительного сырья. Устройство содержит корпус с цилиндрическим трактом, в котором расположен шнек. Витки шнека по меньшей мере на одном участке шнека имеют форму витков червяка и находятся в зацеплении по меньшей мере с одной группой червячных колес. Группа включает по меньшей мере два червячных колеса. Дискретный материал подают по цилиндрическому тракту. При этом обеспечивают деформационное воздействие на материал, заключенный в канавках между витками шнека и зубьями червячных колес в процессе их зацепления с витками шнека. В результате в зоне деформационной обработки материала создаются высокие напряжения сжатия и за один проход материала через указанную зону обеспечивается высокая степень сдвиговой деформации. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 14 ил.

Изобретение относится к экструдированию материалов и может быть использовано в перерабатывающих отраслях агропромышленного комплекса

Наверх