Гранулирующий шнековый пресс



Гранулирующий шнековый пресс
Гранулирующий шнековый пресс
Гранулирующий шнековый пресс
Гранулирующий шнековый пресс

 


Владельцы патента RU 2510745:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева (РХТУ им. Д.И. Менделеева) (RU)

Гранулирующий шнековый пресс относится к устройствам переработки высококонцентрированных полидисперсных композиций с повышенной вязкостью методом проходного прессования и может быть использовано в различных отраслях промышленности. Гранулирующий шнековый пресс включает корпус, шнек и многоканальный пресс-инструмент, на внутренней поверхности которого, обращенной к потоку массы, изготовлены формующие каналы с сужающимися заходными частями. Сужающиеся заходные части периферийных формующих каналов, расположенные в углублении многоканального пресс-инструмента в переходной части между внутренней поверхностью корпуса и многоканальным пресс-инструментом образуют сложную геометрическую поверхность. Внутренняя поверхность пресс-инструмента, обращенная к потоку массы, повторяет форму хвостовика шнека, а формующие каналы изготовлены с сужающимися заходными частями любой формы фигуры вращения соосно с цилиндрическими частями под различными углами к центральной оси пресс-инструмента в направлении вращения шнека в плоскостях, касательных аксиальным сечениям пресс-инструмента в центрах формующих каналов. Углы наклона каналов увеличиваются по мере их удаления от центрального канала с нулевым углом наклона. Изобретение позволяет уменьшить потери энергии при формовании, а также снизить брак в полученных гранулах. 4 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области переработки высококонцентрированных полидисперсных композиций с повышенной вязкостью методом проходного прессования и может быть использовано в различных отраслях промышленности, например в химической (производство катализаторов, сорбентов и т.д.), пищевой (производство полупродуктов и сухих концентратов), сельскохозяйственной (производство комбикормов, макрокапсулированных семян), деревоперерабатывающей, строительных материалов, машиностроения и других.

Известен гранулирующий шнековый пресс (а.с. СССР №1726256, В28В 3/22, 1991) для переработки высококонцентрированных полидисперсных материалов методом проходного прессования.

Гранулирующий шнековый пресс состоит из корпуса, шнека и многоканального пресс-инструмента. На внутренней обращенной к потоку массы стороне пресс-инструмента формующие каналы имеют сужающиеся заходные части, пересечения которых полностью исключают застойные "мертвые" зоны между каналами, образуя при этом новую поверхность сложной конфигурации в виде совокупности граничащих между собой многоугольных ячеек с острыми вогнутыми непрерывными кромками.

К недостаткам гранулирующего шнекового пресса относится: разброс длин гранул на фазе резки шнуров за счет значительного различия линейных скоростей шнуров при выходе из многоканального пресс-инструмента, что приводит к значительному браку в размерах гранулята.

Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является гранулирующий шнековый пресс, выбранный в качестве прототипа (см. патент РФ №2198787, приоритет от 25 декабря 2001 г. Гранулирующий шнековый пресс. / Л.В.Равичев, А.В.Беспалов, В.Я.Логинов), для переработки высококонцентрированных полидисперсных композиций с повышенной вязкостью методом проходного прессования

Гранулирующий шнековый пресс состоит из корпуса, шнека и многоканального пресс-инструмента. На внутренней обращенной к потоку массы стороне пресс-инструмента сужающиеся заходные части периферийных формующих каналов образуют сложную геометрическую поверхность по границе застойных "мертвых" зон, расположенных между корпусом гранулирующего шнекового пресса и многоканальным пресс-инструментом, получаемую сочетанием последовательно чередующихся поверхностей цилиндрической, коническо-цилиндрической, конической (число чередований геометрических поверхностей различных видов четное). При этом пересечения сужающихся заходных частей формующих каналов, полностью исключая застойные "мертвые" зоны между формующими каналами, сохраняют поверхность сложной геометрической конфигурации в виде совокупности граничащих между собой многоканальных ячеек с острыми вогнутыми непрерывными кромками.

Недостатки известного гранулирующего шнекового пресса при формовании высококонцентрированных полидисперсных композиций с повышенной вязкостью: потери энергии на формование, сопротивление потоку массы на входе в формующие каналы пресс-инструмента, брак в линейных размерах гранулята на фазе резки шнуров при выходе из многоканального пресс-инструмента, снижение механической прочности гранулята. Перечисленные недостатки возникают из-за того, что «острая» внутренняя поверхность пресс-инструмента, принимающая поток массы, сдвинута от хвостовика шнека на высоту конических и цилиндрических периферийных заходов. Этот сдвиг приводит к увеличению времени пребывания потока в предматричной зоне (зоне перед пресс-инструментом), при этом удлиняются траектории спиралеобразного движения массы в этой зоне, т.е. увеличивается «скручивание» потока и, следовательно, увеличиваются сдвиговые деформации массы. В результате увеличиваются потери энергии потока на вязкое внутреннее трение массы в предматричной зоне и, следовательно, снижается устойчивость формования, связанная со срывом массы с рифов (когезионным разрывом) в предматричной зоне, что приводит к появлению брака в виде разброса в линейных размерах гранулята, к снижению механической прочности гранулята.

Техническим результатом, на достижение которого направлена заявляемая конструкция гранулирующего шнекового пресса, является уменьшение потери энергии на формование за счет уменьшения общего сопротивления потоку массы на входе в формующие каналы пресс-инструмента, а также уменьшение брака в размерах гранулята за счет выравнивания линейных скоростей в формующих каналах в центре и на периферии пресс-инструмента, а также увеличение механической прочности гранулята.

Указанный технический результат достигается изготовлением гранулирующего шнекового пресса для переработки высококонцентрированных полидисперсных композиций с повышенной вязкостью, включающего корпус, шнек и многоканальный пресс-инструмент, на внутренней поверхности которого, обращенной к потоку массы, изготовлены формующие каналы с сужающимися заходными частями, а сужающиеся заходные части периферийных формующих каналов, расположенных в углублении многоканального пресс-инструмента в переходной части между внутренней поверхностью корпуса и многоканальным пресс-инструментом, образуют сложную геометрическую поверхность, причем внутренняя поверхность пресс-инструмента, обращенная к потоку массы, повторяет форму хвостовика шнека, а формующие каналы изготовлены с сужающимися заходными частями любой формы фигуры вращения соосно с цилиндрическими частями под углом к центральной оси пресс-инструмента в направлении вращения шнека в плоскостях, касательных аксиальным сечениям пресс-инструмента в центрах формующих каналов.

Гранулирующий шнековый пресс (фиг.1) состоит из корпуса 1, шнека 2 с хвостовиком, многоканального пресс-инструмента 3. Наиболее распространенные формы хвостовиков шнека: сегмент сферы, конус, плоскость. Для переработки высококонцентрированных полидисперсных материалов с повышенной вязкостью наиболее эффективен хвостовик в виде сегмента сферы. Зазор между хвостовиком шнека и пресс-инструментом, определяющий длину предматричной зоны, уменьшен до минимально допустимой величины с учетом осевой осцилляции шнека (от 1 мм до 5 мм).

На фиг.2 представлен вид сверху многоканального пресс-инструмента 3. На фиг.3 дано сечение А-А (фиг.2) многоканального пресс-инструмента 3, а на фиг.4 дано сечение А-А (фиг.2) в изометрии многоканального пресс-инструмента 3.

Сужающиеся заходные части каналов располагают соосно с цилиндрическими частями под углом к центральной оси пресс-инструмента в направлении вращения шнека в плоскостях, касательных аксиальным сечениям пресс-инструмента в центрах формующих каналов с увеличением этого угла по мере удаления формующих каналов от центрального канала пресс-инструмента к периферии. Угол наклона формующих каналов при этом увеличивается от 0° для центрального формующего канала до максимального для наиболее удаленных каналов на периферии. Максимальный угол наклона формующих каналов на периферии пресс-инструмента зависит от толщины пресс-инструмента и обеспечивает выход канала на внешней рабочей поверхности пресс-инструмента (см. фиг.2-4).

При этом на внутренней, обращенной к потоку массы, поверхности многоканального пресс-инструмента 3 в результате взаимного пересечения цилиндрических и конических поверхностей сужающихся заходных частей формующих каналов образуется поверхность сложной геометрической формы в виде совокупности граничащих между собой наклонных заходных частей каналов с острыми вогнутыми непрерывными кромками, полностью исключающая застойные "мертвые" зоны между формующими каналами.

На фиг.1-4 сужающиеся заходные части каналов изображены (частный случай) в виде сопряжения цилиндрических и конических поверхностей для периферийных каналов или только конических поверхностей для внутренних каналов. В общем случае сужающиеся заходные части могут иметь любую форму фигуры вращения, соосной с цилиндрической частью формующего канала, например параболическую, гиперболическую или любую комбинацию вышеперечисленных и других поверхностей.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Формуемая масса перемещается в корпусе пресса 1 (фиг.1) шнеком 2 из зоны загрузки к многоканальному пресс-инструменту 3. После выхода из каналов шнека 2 в предматричную зону поток массы острыми вогнутыми кромками пересечений сужающихся заходных частей разрезается на локальные потоки, равномерно заполняет эти заходные части каналов и плавно переходит в цилиндрические части формующих каналов, где и происходит процесс формования гранулята. Чем больше угол наклона периферийных формующих каналов, тем больше массы срезают заходные части периферийных каналов с хвостовика пресс-инструмента и меньше массы поступает в формующие каналы, приближающиеся к центральному формующему каналу. Таким образом, различные углы наклона формующих каналов выравнивают скорости массы в центральных и периферийных формующих каналах.

Увеличение угла наклона периферийных формующих каналов к центральной оси пресс-инструмента уменьшает угол поворота потока массы к осям формующих каналов на периферии, следовательно, уменьшает сопротивление потоку в периферийных формующих каналах и потери энергии на формование.

В предлагаемом устройстве наблюдается уменьшение сопротивления потоку массы на входе в каналы пресс-инструмента преимущественно на периферии и, следовательно, выравнивание линейных, объемных и массовых скоростей массы в формующих каналах в центре и на периферии пресс-инструмента.

Это позволяет повысить качество гранулята: получить более однородный по пористости и равномерный по линейным размерам гранулят на фазе резки, что повышает потребительские свойства и улучшает товарный вид конечного продукта. Сравнение линейных размеров гранул, полученных с помощью предлагаемого гранулирующего шнекового пресса и выбранного в качестве прототипа, показывает, что для предлагаемого гранулирующего шнекового пресса стабильность линейных размеров гранулята повышается на 10%, при этом также уменьшаются потери энергии на формование за счет уменьшения общего сопротивления потоку массы на входе в формующие каналы пресс-инструмента (на 20%), увеличивается механическая прочность гранулята (на 15-20%).

Характерные геометрические параметры многоканального пресс-инструмента: форма обращенной к потоку массы внутренней поверхности пресс-инструмента, зазор между хвостовиком шнека и пресс-инструментом (длина предматричной зоны), распределение в пресс-инструменте углов наклона формующих каналов с заходными частями, общая длина формующих каналов, их количество, взаимное расположение, длина и форма сужающихся заходных частей формующих каналов определяются физико-механическими свойствами формуемой массы, конструкцией шнекового пресса и режимами формования.

Гранулирующий шнековый пресс для переработки высококонцентрированных полидисперсных композиций с повышенной вязкостью, включающий корпус, шнек и многоканальный пресс-инструмент, на внутренней поверхности которого, обращенной к потоку массы, изготовлены формующие каналы с сужающимися заходными частями, а сужающиеся заходные части периферийных формующих каналов, расположенных в углублении многоканального пресс-инструмента в переходной части между внутренней поверхностью корпуса и многоканальным пресс-инструментом, образуют сложную геометрическую поверхность, отличающийся тем, что внутренняя поверхность пресс-инструмента, обращенная к потоку массы, повторяет форму хвостовика шнека, а формующие каналы изготовлены с сужающимися заходными частями любой формы фигуры вращения соосно с цилиндрическими частями под различными углами к центральной оси пресс-инструмента в направлении вращения шнека в плоскостях, касательных аксиальным сечениям пресс-инструмента в центрах формующих каналов, при этом углы наклона каналов увеличиваются по мере их удаления от центрального канала с нулевым углом наклона.



 

Похожие патенты:

Гранулирующий шнековый пресс для формования катализаторных паст относится к области экструзионного формования высококонцентрированных дисперсных, преимущественно жестких паст с получением зерен различных типоразмеров в технологии катализаторов, сорбентов, а также может быть использован в других отраслях промышленности: химической, пищевой и др.

Изобретение относится к устройству для гранулирования горячих кусочков, в частности, термопластического синтетического материала, в котором прутки расплавленного экструдером материала разрезаются на гранулы вращающимися ножами, которые расположены на валу, приводимом в движение мотором.

Изобретение относится к способам непрерывного изготовления вспениваемых гранул на основе термопластичных полимеров. .

Изобретение относится к способу получения полиамида 6 или сополиамидов согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения, а также устройству для получения полиамида 6 или сополиамидов согласно ограничительной части пункта 9 формулы изобретения.

Изобретение относится к композиции из сложных полиэфиров и полиамидов для получения изделий, таких как листы, пленки, волокна, бутылки или детали, полученные литьем под давлением.

Изобретение относится к способу производства по существу цилиндрических гранул термопластичных полимеров, выходящих из экструзионной головки с водяной завесой. .

Изобретение относится к способу непрерывного литья и получения гранул из нитей из термопластичного материала. Устройство для непрерывного литья содержит сопловую головку, имеющую множество сопел, орошаемое водой направляющее устройство для охлаждения и проведения полимерных нитей, выходящих из сопел, через подающие валики ко входу режущего инструмента гранулятора для измельчения полимерных нитей с образованием гранул. Полимерные нити, выходящие из сопел, имеют высокий градиент скорости в пространственно центральной области сопел по направлению от внутренней поверхности сопел к центральной области сопел, где скорость потока составляет по меньшей мере 100 м/мин. Из-за формы сопел произвольно вырезанный сегмент объема, имеющий определенный относительно большой диаметр в области перед соплами, значительно растягивается в продольном направлении после входа полимерных нитей в сопла, и поэтому его диаметр уменьшается, и при этом преобразуется в соответствующий сегмент объема, и в такой форме проходит через сопла, где его поверхность испытывает значительное растяжение. Полимерные нити расширяются, так что толщина сегмента объема увеличивается, но эффект кристаллизации на поверхности сегмента, обусловленный действием сужения в соплах, не утрачивается. Изобретение обеспечивает снижение склеивания гранул из нитей из термопластичного материала. 2 ил.

Изобретение относится к способам непрерывного изготовления вспениваемых гранул на основе термопластичных полимеров. Введение полимерной композиции, содержащей второй расплавленный полимерный материал и вспенивающую систему, в поток расплавленного винилароматического полимера, находящегося при температуре в диапазоне от критической температуры вспенивающей системы минус 25 до критической температуры вспенивающей системы плюс 25. Полученную композицию гранулируют в камере резки устройства для горячего гранулирования термопластичных полимеров путем пропускания через экструзионную головку, охлаждаемую струей жидкости из сопел, которые расположены позади комплекта ножей. В камеру гранулирования подают поток газа, предотвращающий ее затопление. Полученные гранулы характеризуются коэффициентом формы в диапазоне от 0,6 до 0,99 и пригодны для получения вспененных изделий плотностью, меньшей или равной 50 г/л, и уровнем содержания замкнутых ячеек, равным по меньшей мере 60%, согласно документу ASTM D-2856. Гранулы характеризуются хорошей вспениваемостью и формуемостью. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл., 11 пр.

Изобретение относится к инструментам, в частности к ножам для гранулирования термопластичных полимеров и способу их заточки. Нож выполнен из инструментальной стали для холодной обработки, имеющей твердость менее 65 единиц по шкале С Роквелла. Перед установкой в гранулятор нож подвергают термической обработке, состоящей в нагревании его до температуры от 500 до 700°С в течение более 5 мин и охлаждении со скоростью, равной или менее 15°С/мин. Заточку лезвий осуществляют путем истирания о поверхность пластины экструзионной головки. Усилие на нож при прижиме к поверхности пластины не более 0,5 Н. Одновременно проводят охлаждение посредством циркуляции термостатической текучей среды с периодически изменяющейся скоростью потока. Обеспечивается высокое качество резки и низкая скорость износа ножей. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил., 2 табл., 6 пр.

Группа изобретений относится к установке (1) для непрерывного изготовления вспениваемого пластикового гранулята (G) и к способу получения гранулята (G) при использовании установки (1) по изобретению. Установка (1) включает источник расплава пластика (2) для получения расплава пластика (F), импрегнирующее устройство (3) для получения импрегнированного расплава пластика (FB) в результате импрегнирования расплава пластика (F) пенообразователем (B), подаваемым из источника пенообразователя, и гранулятор (4, 41, 42) для получения гранулята (G) из импрегнированного расплава пластика (FB) при использовании гранулятора (4, 41, 42). При этом гранулятор (4, 41, 42) через текучую среду соединен с импрегнирующим устройством (3). В установке предусматривается переключающее приспособление (5) таким образом, чтобы расплав пластика (F) мог быть подан в гранулятор (4, 41, 42) при обходе импрегнирующего устройства (3) по байпасу. Способ получения гранулята использует установку по изобретению. Технический результат, достигаемый при использовании установки и способа по изобретению, заключается в повышении эффективности и непрерывности качественного изготовления вспениваемого пластикового гранулята. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх