RU210017U1 - Biological Material Processing Extruder - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области обработки материалов давлением и может быть использована при переработке биологических материалов с получением качественной продукции. Устройство содержит корпус, состоящий из зоны питания, зоны сжатия, зоны дозирования, захватное устройство, шнек, выполненный сборным, в зоне питания шнек выполнен в виде конической секции, в зоне сжатия шнек выполнен в виде последовательно расположенных барьерной секции и секции декомпрессии, причем в зоне дозирования шнек выполнен из двух последовательно расположенных конической и смешивающей секции, выполненной с витком лопасти зубчатой формы с полукруглой впадиной, высота зубьев одной ступени имеют высоту, равную глубине канала витка, зубцы другой ступени имеют высоту больше на одну вторую глубины канала витка, выполнены шириной, равной трети ширины гребня витка, диаметр полукруглой впадины равен четверти глубины канала витка. Технический результат заключается в усовершенствовании экструдера за счет новой конструкция шнека в зоне дозирования для обеспечения качественного смешивания биологического материала повышенной твердости. 2 ил.The utility model relates to the field of pressure treatment of materials and can be used in the processing of biological materials to obtain high-quality products. The device comprises a body consisting of a feed zone, a compression zone, a dosing zone, a gripping device, an auger made of a prefabricated one; in the dosing zone, the screw is made of two successively located conical and mixing sections, made with a coil of a toothed blade with a semicircular cavity, the height of the teeth of one stage has a height equal to the depth of the coil channel, the teeth of the other stage have a height greater than one second of the coil channel depth, are made wide , equal to a third of the width of the crest of the coil, the diameter of the semicircular cavity is equal to a quarter of the depth of the channel of the coil. The technical result consists in the improvement of the extruder due to the new design of the screw in the dosing zone to ensure high-quality mixing of biological material of increased hardness. 2 ill.

Description

Техническое решение относится к области обработки материалов давлением и может быть использовано при переработке биологических материалов с получением качественной продукции.The technical solution relates to the field of material pressure treatment and can be used in the processing of biological materials to obtain high-quality products.

Известен экструдер для переработки термопластов (патент UA № 5779, опубл. 15.03.2005, Бюл. №3), выбранный в качестве прототипа. Экструдер содержит корпус, захватное устройство, шнек, зону питания, зону сжатия, которая состоит из барьерной секции и секции декомпрессии, зону дозирования, выполненную из последовательных конической и цилиндрической секции.Known extruder for processing thermoplastics (patent UA No. 5779, publ. 15.03.2005, Bull. No. 3), selected as a prototype. The extruder contains a housing, a gripper, a screw, a feed zone, a compression zone, which consists of a barrier section and a decompression section, a dosing zone made of successive conical and cylindrical sections.

Недостатком известной конструкции является то, что в случае переработки биологических материалов, состоящих из вторичного, первичного биологического сырья, наполнителей, красителей и других компонентов, необходимых для биологических материалов (биологическая смесь) необходим комплект дорогостоящего оборудования для предварительной подготовки исходного сырья (смесители, пресса, пластификаторы, грануляторы). Использование же напрямую неподготовленного предварительного сырья для известной конструкции не дает хорошего качества получаемых вторичных изделий из-за недостаточных смесительных способностей конструкции.The disadvantage of the known design is that in the case of processing biological materials consisting of secondary, primary biological raw materials, fillers, dyes and other components necessary for biological materials (biological mixture), a set of expensive equipment is needed for preliminary preparation of the feedstock (mixers, presses, plasticizers, granulators). The use of directly unprepared preliminary raw materials for a known design does not give good quality of the resulting secondary products due to insufficient mixing capabilities of the design.

Задачей технического решения является усовершенствование экструдера за счет новой конструкции шнека в зоне дозирования для обеспечения качественного смешивания биологического материала повышенной твердости.The objective of the technical solution is to improve the extruder due to the new design of the screw in the dosing zone to ensure high-quality mixing of biological material of increased hardness.

Сущность технического решения: экструдер для переработки биологических материалов, включающий корпус, состоящий из зоны питания, зоны сжатия, зоны дозирования, захватное устройство, шнек, выполненный сборным, в зоне питания шнек выполнен в виде конической секции, в зоне сжатия шнек выполнен в виде последовательно расположенных барьерной секции и секции декомпрессии, причем в зоне дозирования шнек выполнен из двух последовательно расположенных конической и смешивающей секции, выполненной с витком лопасти зубчатой формы с полукруглой впадиной, высота зубьев одной ступени, имеют высоту равную глубине канала витка, зубцы другой ступени имеют высоту больше на одну вторую глубины канала витка, выполнены шириной равной трети ширины гребня витка, диаметр полукруглой впадины равен четверти глубины канала витка.The essence of the technical solution: an extruder for the processing of biological materials, including a housing consisting of a feed zone, a compression zone, a dosing zone, a gripping device, a prefabricated screw, in the feed zone the screw is made in the form of a conical section, in the compression zone the screw is made in the form of a series located barrier section and decompression section, and in the dosing zone the screw is made of two successively located conical and mixing sections, made with a coil of a toothed blade with a semicircular cavity, the height of the teeth of one stage, have a height equal to the depth of the coil channel, the teeth of the other stage have a height greater than by one second of the depth of the coil channel, are made with a width equal to a third of the coil crest width, the diameter of the semicircular cavity is equal to a quarter of the coil channel depth.

При меньшей высоте и ширине зубьев не обеспечивается равномерное перемешивание крупных фракций биологических материалов, а при большей высоте и ширине зубьев не обеспечивается равномерное перемешивание мелких фракций материала, а также возможно создание застойных зон материала, что может привести к их деструкции. При переходе из барьерной секции 7 и секции декомпрессии 8 происходит уменьшение давления, что способствует эффективному удалению легколетучих соединений. Использование витков лопасти зубчатой формы с полукруглой впадиной смешивания обеспечивает качественное смешивание биологических материалов повышенной твердости за счет создания дополнительной разности давления между зубьями с полукруглой впадиной и корпусом. With a smaller height and width of the teeth, uniform mixing of large fractions of biological materials is not ensured, and with a larger height and width of the teeth, uniform mixing of fine fractions of the material is not ensured, and it is also possible to create stagnant zones of the material, which can lead to their destruction. At the transition from the barrier section 7 and the decompression section 8 there is a decrease in pressure, which contributes to the effective removal of volatile compounds. The use of turns of a toothed blade with a semicircular mixing cavity provides high-quality mixing of biological materials of increased hardness by creating an additional pressure difference between the teeth with a semicircular cavity and the body.

Общими с прототипом признаками являются Features common with the prototype are

корпус, состоящий из зоны питания, зоны сжатия, зоны дозирования, housing, consisting of a feeding zone, a compression zone, a dosing zone,

захватное устройство, gripper,

шнек, выполненный сборным, prefabricated screw,

в зоне питания шнек выполнен в виде конической секции,in the feed zone, the screw is made in the form of a conical section,

в зоне сжатия шнек выполнен в виде последовательно расположенных барьерной секции и секции декомпрессии.in the compression zone, the screw is made in the form of a barrier section and a decompression section arranged in series.

Отличительными признаками устройства являются:Distinctive features of the device are:

в зоне дозирования шнек выполнен из двух последовательно расположенных конической и смешивающей секции с витком лопасти зубчатой формы с полукруглой впадиной,in the dosing zone, the screw is made of two successively located conical and mixing sections with a coil of a toothed blade with a semicircular cavity,

высота зубьев одной ступени равна глубине канала витка,the height of the teeth of one stage is equal to the depth of the coil channel,

высота зубьев другой ступени больше на одну вторую глубины канала витка,the height of the teeth of the other stage is more than one second of the depth of the coil channel,

зубцы имеют ширину, равную трети ширине гребня витка,the teeth have a width equal to a third of the width of the crest of the coil,

диаметр полукруглой впадины равен четверти глубины канала витка.the diameter of the semicircular cavity is equal to a quarter of the depth of the coil channel.

Использование заявленного экструдера при переработке биологических смесей позволяет сочетать подготовительные операции (наполнение, прессование, смешивание, гранулирование) и операцию получения новых качественных изделий методом экструзии и соэкструзии.The use of the claimed extruder in the processing of biological mixtures allows you to combine preparatory operations (filling, pressing, mixing, granulating) and the operation of obtaining new high-quality products by extrusion and co-extrusion.

На фиг. 1 представлен общий вид устройства.In FIG. 1 shows a general view of the device.

На фиг. 2 представлена смешивающая секция зоны дозирования с витком лопасти зубчатой формы с полукруглой впадиной.In FIG. 2 shows the mixing section of the dosing zone with a helix of a toothed blade with a semicircular cavity.

Экструдер для переработки биологических материалов (фиг. 1) содержит корпус 1, захватное устройство 2, шнек 3, выполненный в виде сборной конструкции. Корпус состоит из зоны питания 4, зоны сжатия 5, зоны дозирования 6. В зоне питания 4 шнек выполнен в виде конической секции. В зоне сжатия 5 шнек состоит из барьерной секции 7 и секции декомпрессии 8. В зоне дозирования 6 шнек выполнен из двух последовательно расположенных конической 9 и смешивающей 10 секции с витком лопасти зубчатой формы с полукруглой впадиной. The extruder for the processing of biological materials (Fig. 1) contains a body 1, a gripper 2, a screw 3, made in the form of a prefabricated structure. The housing consists of a feed zone 4, a compression zone 5, a dosing zone 6. In the feed zone 4, the screw is made in the form of a conical section. In the compression zone 5, the auger consists of a barrier section 7 and a decompression section 8. In the dosing zone 6, the auger is made of two successively located conical 9 and mixing 10 sections with a coil of a toothed blade with a semicircular cavity.

На (фиг. 2) представлена смешивающая секция 10 с витком лопасти зубчатой формы 11 с полукруглой впадиной 12, высота зубьев одной ступени 13 чередуется с высотой зуба другой ступени 14, при этом смесь биологических материалов переходит из входного канала с низкими сдвиговыми деформациями 15, образованный между корпусом и внутренней частью шнека в выходной канал с высокими сдвиговыми деформациями 16, образованный между зубьями витка шнека и корпусом, через зазор между витком и корпусом 17. Отверстие 18 выполненное в секции декомпрессии 8 зоны сжатия 5 для удаления легколетучих соединений, которые содержатся в биологических материалах.On (Fig. 2) there is a mixing section 10 with a turn of the blade of a toothed shape 11 with a semicircular cavity 12, the height of the teeth of one stage 13 alternates with the height of the tooth of the other stage 14, while the mixture of biological materials passes from the input channel with low shear deformations 15, formed between the body and the inside of the screw into the outlet channel with high shear deformations 16, formed between the teeth of the screw flight and the body, through the gap between the flight and the body 17. The hole 18 is made in the decompression section 8 of the compression zone 5 to remove volatile compounds that are contained in biological materials.

Экструдер для переработки биологических материалов работает следующим образом.The extruder for processing biological materials works as follows.

Различные биологические материалы повышенной твердости (первичные и вторичные) одновременно подаются отдельными дозаторами в загрузочное устройство 2, захватывается шнеком 3, который вращается в корпусе 1, в твердом виде транспортируются, смешиваются и уплотняются в зоне питания 4, потом в зоне сжатия 5 в барьерной секции 7 происходит создание давления и продвижение биологической смеси в цилиндрической секции 8 зоны сжатия 5, коническая секция 9 зоны дозирования 6 определяют величину и стабильность давления и производительность, которые развивает экструдер, смешивающая секция 10 зоны дозирования 6 с зубьями, имеющими разную высоту с полукруглой впадиной, обеспечивает равномерное смешивание компонентов в размолотом виде.Various biological materials of increased hardness (primary and secondary) are simultaneously fed by separate dispensers into the loading device 2, are captured by the screw 3, which rotates in the housing 1, are transported in solid form, mixed and compacted in the feeding zone 4, then in the compression zone 5 in the barrier section 7 there is a creation of pressure and promotion of the biological mixture in the cylindrical section 8 of the compression zone 5, the conical section 9 of the dosing zone 6 determine the magnitude and stability of the pressure and productivity that the extruder develops, the mixing section 10 of the dosing zone 6 with teeth having different heights with a semicircular cavity, ensures uniform mixing of the components in the ground form.

Пример. При глубине канала витка шнека в зоне питания 18 мм и ширине гребня витка 15 мм, зубцы одной ступени имеют высоту 18 мм, зубцы другой ступени имеют высоту 27 мм, а ширину равную 5 мм, диаметр полукруглой впадины равен 4,5 мм.Example. With the depth of the screw coil channel in the feed zone of 18 mm and the width of the coil crest of 15 mm, the teeth of one stage have a height of 18 mm, the teeth of the other stage have a height of 27 mm and a width of 5 mm, the diameter of the semicircular cavity is 4.5 mm.

В процессе переработки биологических смесей повышенной твердости, например: виноградная косточка, кореандр, использование в конструкции экструдера, выполненной с витком лопасти зубчатой формы с полукруглой впадиной, обеспечивает качественное смешивание биологического материала за счет увеличения сдвиговых деформаций, а также создания дополнительной разности давления между витком лопасти и корпусом. Эта конструкция обеспечивает увеличение на 42% однородности перемешивания крупных фракций материала повышенной твердости (например: виноградная косточка, кореандр) и увеличение на 10% однородности перемешивания мелких фракций материала повышенной твердости (например: отходы виноградной косточки, отходы кореандра), за счет чего улучшается продвижение биологической смеси в 3,5 раза, а также исключается возможность создания застойных зон материалов, что приводит к улучшению качества продукции в 2 раза. In the process of processing biological mixtures of increased hardness, for example: grape seed, coriander, the use in the design of the extruder, made with a coil of a toothed blade with a semicircular cavity, ensures high-quality mixing of biological material by increasing shear deformations, as well as creating an additional pressure difference between the coil of the blade and hull. This design provides a 42% increase in the mixing uniformity of coarse material with high hardness (e.g. grape seed, coriander) and a 10% increase in the uniformity of mixing of fine material with high hardness (e.g. grape seed waste, coriander waste), thereby improving the promotion biological mixture by 3.5 times, and the possibility of creating stagnant zones of materials is excluded, which leads to a 2-fold improvement in product quality.

Использование заявленного экструдера при переработке биологических смесей, позволяет сочетать подготовительные операции (наполнение, смешивание, гранулирование, прессование) и операцию получения новых качественных изделий методом экструзии и соэкструзии.The use of the claimed extruder in the processing of biological mixtures allows you to combine preparatory operations (filling, mixing, granulating, pressing) and the operation of obtaining new high-quality products by extrusion and co-extrusion.

Claims (1)

Экструдер для переработки биологических материалов, включающий корпус, состоящий из зоны питания, зоны сжатия, зоны дозирования, захватное устройство, шнек, выполненный сборным, в зоне питания шнек выполнен в виде конической секции, в зоне сжатия шнек выполнен из двух последовательно расположенных барьерной секции и секции декомпрессии, отличающийся тем, что шнек в зоне дозирования выполнен из двух последовательно расположенных конической и смешивающей секции, выполненной с витком лопасти зубчатой формы с полукруглой впадиной, высота зубьев одной ступени имеют высоту, равную глубине канала витка, зубцы другой ступени имеют высоту больше на одну вторую глубины канала витка, выполнены шириной, равной трети ширины гребня витка, диаметр полукруглой впадины равен четверти глубины канала витка, образующие входной канал с низкими сдвиговыми деформациями, образованный корпусом и внутренней частью шнека, выходной канал с высокими сдвиговыми деформациями, образованный между зубьями витка шнека и корпусом, и зазор между витком и корпусом. An extruder for the processing of biological materials, including a body consisting of a feed zone, a compression zone, a dosing zone, a gripping device, a prefabricated screw, in the feed zone the screw is made in the form of a conical section, in the compression zone the screw is made of two successively located barrier sections and section of the decompression, characterized in that the screw in the dosing zone is made of two consecutive conical and mixing sections, made with a coil of a toothed blade with a semicircular cavity, the height of the teeth of one stage has a height equal to the depth of the coil channel, the teeth of the other stage have a height greater than one second of the depth of the coil channel, made with a width equal to a third of the width of the crest of the coil, the diameter of the semicircular cavity is equal to a quarter of the depth of the coil channel, forming an inlet channel with low shear deformations formed by the body and the inner part of the screw, an outlet channel with high shear deformations formed between the teeth of the coil auger and body, and the gap between the coil and the body.

Images