RU2198787C1 - Granulating screw extruder - Google Patents

Abstract

FIELD: processing of high-concentrated polydisperse materials with a high viscosity by the method of straightway molding, applicable in various branches of industry, for example, chemical, food and others. SUBSTANCE: the extruder includes a body, feeding screw and a multi-channel molder tool. The forming channels with contracting entering parts are made on the inner surface of the molder tool facing the mass flow. The contracting entering parts of the peripheral forming channels located in the recess of the multi-channel molder tool in the transient part between the inner surface of the body and the multi-channel molder tool make up a complex geometric surface. The above surface is obtained by combination of successively alternating surfaces: cylindrical, taper-cylindrical and tapered ones. EFFECT: prevented dead zones located in the periphery between the extruder body and the multichannel molder tool. 1 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области переработки высококонцентрированных полидисперсных материалов с повышенной вязкостью методом проходного прессования и может быть использовано в различных отраслях промышленности, например в химической (производство катализаторов, сорбентов и т.д.), пищевой и других. The invention relates to the field of processing highly concentrated polydisperse materials with high viscosity by continuous pressing and can be used in various industries, for example, in the chemical industry (production of catalysts, sorbents, etc.), food and others.

Известен гранулирующий шнековый пресс (см. а. с. СССР 363593, БИ 4, 1973). Пресс предназначен для гранулирования материалов с повышенной вязкостью и включает в себя корпус с рубашкой, шнек и тонкостенный формующий перфорированный диск. Гранулирующий шнековый пресс обладает рядом недостатков, к числу которых относятся: при наличии тонкостенного формующего перфорированного диска усиливается влияние пульсаций на формование массы, что вызывает неоднородность структуры, особенно в случае катализаторных масс, для которых основное формирование структуры катализатора происходит на стадии прохождения катализаторной массы через каналы формующего перфорированного диска. Другим недостатком известной конструкции гранулирующего шнекового пресса является наличие "мертвых" зон перед формующей головкой, что повышает давление формования. Возрастание давления обусловлено увеличением фактического сопротивления каналов за счет уменьшения "живого" сечения этих каналов, возникающее вследствие противотока массы в застойных зонах. Known granulating auger press (see and.with. USSR 363593, BI 4, 1973). The press is designed for granulating materials with high viscosity and includes a housing with a jacket, a screw and a thin-walled forming perforated disk. The granulating screw press has a number of disadvantages, which include: in the presence of a thin-walled forming perforated disk, the influence of pulsations on the molding of the mass increases, which causes heterogeneity of the structure, especially in the case of catalyst masses, for which the main formation of the catalyst structure occurs at the stage of passage of the catalyst mass through channels forming perforated disc. Another disadvantage of the known design of a granulating screw press is the presence of "dead" zones in front of the forming head, which increases the molding pressure. The increase in pressure is due to an increase in the actual resistance of the channels due to a decrease in the "live" cross-section of these channels, which arises as a result of the mass backflow in stagnant zones.

Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому изобретению является гранулирующий шнековый пресс (а.с. СССР 1726256 В 28 В 3/22, 1991) для переработки высококонцентрированных полидисперсных материалов методом проходного прессования, в частности формования гранул из катализаторных паст, который и выбран за прототип. The closest in technical essence to the present invention is a granulating screw press (AS USSR 1726256 V 28 V 3/22, 1991) for the processing of highly concentrated polydisperse materials by continuous pressing, in particular the formation of granules from catalyst pastes, which is chosen for prototype.

Гранулирующий шнековый пресс состоит из корпуса, шнека и многоканального пресс-инструмента. На внутренней обращенной к потоку массы стороне пресс-инструмента формирующие каналы имеют сужающиеся заходные части, пересечения которых полностью исключают "мертвые зоны" между каналами, образуя при этом новую поверхность сложной конфигурации в виде совокупности граничащих между собой многоугольных ячеек с острыми вогнутыми непрерывными кромками. A granular screw press consists of a housing, a screw and a multi-channel press tool. On the inner side of the press tool facing the mass flow, the forming channels have tapering lead-in parts, the intersections of which completely eliminate the “dead zones” between the channels, forming a new complex surface in the form of a set of adjacent polygonal cells with sharp concave continuous edges.

Формуемая масса, перемещаемая в корпусе гранулирующего шнекового пресса шнеком из зоны загрузки к многоканальному пресс-инструменту, натекает на острые вогнутые непрерывные кромки многоканальных ячеек, разрезается на локальные потоки, равномерно заполняет сужающиеся заходные части формующих каналов, перемешиваясь при этом за счет сдвига, и плавно переходит в цилиндрические части каналов, где и завершается процесс формования. The moldable mass moved in the housing of the granular screw press by a screw from the loading zone to the multichannel press tool flows onto sharp concave continuous edges of the multichannel cells, cuts into local flows, evenly fills the narrowing inlets of the forming channels, mixing at the same time due to shear, and smoothly goes into the cylindrical parts of the channels, where the molding process is completed.

Недостаток гранулирующего шнекового пресса следующий: присутствует разброс длин гранул на фазе резки шнуров при выходе из многоканального пресс-инструмента. Это обусловлено тем, что при выходе из каналов шнека в предматричную зону (зона перед многоканальным пресс-инструментом) часть потока массы попадает в "мертвые" зоны, расположенные по периферии между корпусом гранулирующего шнекового пресса и многоканальным пресс-инструментом, и заполняет ее, что приводит к изменению коэффициента трения формуемой массы (масса по массе), создает неравномерное давление в заходных конусных частях периферийных каналов многоканального пресс-инструмента, приводящее к неравномерности распределения пористости гранулята, выходящего по периферии многоканального пресс-инструмента, нарушает однородность по линейным размерам гранулята, уменьшает производительность гранулирующего шнекового пресса. The disadvantage of a granulating screw press is the following: there is a dispersion of the lengths of the granules in the phase of cutting the cords when leaving the multi-channel press tool. This is due to the fact that when leaving the auger channels in the pre-sample zone (the zone in front of the multi-channel press tool), part of the mass flow falls into the “dead” zones located on the periphery between the granulating screw press housing and the multi-channel press tool, and fills it, which leads to a change in the coefficient of friction of the moldable mass (mass by mass), creates an uneven pressure in the inlet conical parts of the peripheral channels of the multichannel press tool, leading to uneven distribution of porosity and granulate exiting around the periphery of the multi-channel press tool, violates the uniformity in the linear dimensions of the granulate, reduces the performance of the granulating screw press.

Задачей настоящего изобретения является исключение "мертвых" зон, расположенных по периферии между корпусом гранулирующего шнекового пресса и многоканальным пресс-инструментом. An object of the present invention is to eliminate “dead” zones located at the periphery between the housing of the granulating screw press and the multi-channel press tool.

Поставленная задача решается путем изготовления сужающихся заходных частей периферийных формующих каналов, образующих сложную геометрическую поверхность по границе "мертвых" зон, расположенных между корпусом гранулирующего шнекового пресса и многоканальным пресс-инструментом, получаемую сочетанием последовательно чередующихся поверхностей цилиндрической, коническо-цилиндрической, конической, при этом число чередований (циклов) геометрических поверхностей различных видов четное, и, как следствие этого, возможность получения более равномерного по пористости и однородного по линейным размерам гранулята. При этом пересечения сужающихся заходных частей формующих каналов, полностью исключая "мертвые" зоны между формующими каналами, сохраняют поверхность сложной геометрической конфигурации в виде совокупности граничащих между собой многоканальных ячеек с острыми вогнутыми непрерывными кромками. The problem is solved by manufacturing a tapered lead-in of the peripheral forming channels, forming a complex geometric surface along the border of the "dead" zones located between the housing of the granulating screw press and multichannel press tool, obtained by a combination of sequentially alternating surfaces of a cylindrical, conical-cylindrical, conical, while the number of alternations (cycles) of geometric surfaces of various kinds is even, and, as a consequence of this, the possibility of obtaining more uniform porosity and a uniform linear dimensions of the granulate. At the same time, the intersections of the tapered inlet parts of the forming channels, completely eliminating the “dead” zones between the forming channels, preserve the surface of a complex geometric configuration in the form of a set of multichannel cells adjacent to each other with sharp concave continuous edges.

Гранулирующий шнековый пресс (фиг. 1) состоит из корпуса 1, шнека 2, многоканального пресс-инструмента 3. На фиг.2 представлен многоканальный пресс-инструмент 3 (вид сверху), на котором выполнены разрезы АА, ВВ, СС. The granulating screw press (Fig. 1) consists of a housing 1, a screw 2, a multi-channel press tool 3. Figure 2 shows a multi-channel press tool 3 (top view), on which sections AA, BB, CC are made.

Фиг. 3 (разрез АА), фиг. 4 (разрез ВВ), фиг.5 (разрез СС) показывают расположение в углублении многоканального пресс-инструмента заходных частей формующих каналов. На внутренней обращенной к потоку массы стороне многоканального пресс-инструмента 3 изготовлены сужающиеся заходные части периферийных формующих каналов, образуя поверхность сложной геометрической конфигурации по границе "мертвых" зон, расположенных между корпусом гранулирующего шнекового пресса и многоканальным пресс-инструментом. FIG. 3 (section AA), FIG. 4 (section BB), FIG. 5 (section CC) show the location in the recess of the multi-channel press tool of the lead-in parts of the forming channels. On the inside of the mass flow side of the multichannel press tool 3, tapered lead parts of the peripheral forming channels are made, forming a surface of complex geometric configuration along the border of the "dead" zones located between the granulating screw press housing and the multichannel press tool.

По границе "мертвых зон" в переходной части между внутренней поверхностью корпуса шнекового пресса и многоканальной пресс-матрицей сужающиеся заходные части периферийных формующих каналов образуют поверхность сложной гометрической формы, представляющей собой чередование элементов цилиндрической формы (сечение А-А, фиг.3), конической (сечение В-В, фиг.4), коническо-цилиндрической (сечение С-С, фиг.5). Если взять фиг. 2, на которой представлен многоканальный пресс-инструмент 3 - вид сверху, и сделать дополнительные сечения - разрезы, то можно отметить следующую закономерность: перемещение в любую сторону разреза А-А относительно центра пресс-матрицы (вид-сверху) на 60^o приводит к смене вида поверхности в такой последовательности: "цилиндрическая" (разрез А-А) - "коническо-цилиндрическая" (разрез С-С) - "коническая" (разрез В-В) - "коническо-цилиндрическая" (разрез С-С) - "цилиндрическая" (разрез А-А). Можно наблюдать таких шесть циклов в смене вида поверхности. В зависимости от взаимного расположения отверстий сужающихся заходных частей формующих каналов многогоканального пресс-инструмента число циклов в смене вида поверхности может быть различным: четыре, шесть, восемь и т.д., но всегда четным.Along the border of the "dead zones" in the transitional part between the inner surface of the screw press housing and the multi-channel press matrix, the tapering inlet parts of the peripheral forming channels form a surface of complex geometric shape, which is an alternation of cylindrical elements (section AA, figure 3), conical (section BB, FIG. 4), conical-cylindrical (section CC, FIG. 5). If we take FIG. 2, which shows a multi-channel press tool 3 - top view, and make additional sections - sections, then we can note the following pattern: moving to any side of section AA from the center of the press matrix (top view) by 60 ^o leads to changing the type of surface in the following sequence: "cylindrical" (section A-A) - "conical-cylindrical" (section CC) - "conical" (section B-B) - "conical-cylindrical" (section CC) - "cylindrical" (section AA). You can observe such six cycles in changing the type of surface. Depending on the relative position of the openings of the tapered inlet parts of the forming channels of the multi-channel press tool, the number of cycles in changing the type of surface can be different: four, six, eight, etc., but always even.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Формуемая масса перемещается в корпусе пресса 1 (фиг.1) шнеком 2 из зоны загрузки к многоканальному пресс-инструменту 3. При выходе из каналов шнека 2 в предматричную зону поток массы закручивается вращающейся винтовой ребордой шнека и направляется на многоканальный пресс-инструмент 3. Формуемая масса скользит по внутренней поверхности корпуса гранулирующего пресс-шнека, натекает вначале на углубление, расположенное по поверхности периферийной части многоканального пресс-инструмента, в котором сужающиеся заходные части периферийных формующих каналов образуют сложную геометрическую поверхность, получаемую сочетанием последовательно чередующихся поверхностей цилиндрической, коническо-цилиндрической, конической, а затем поверхность сложной конфигурации, представляющая собой совокупность граничащих между собой многоугольных ячеек с острыми вогнутыми непрерывными кромками, разрезается на локальные потоки, равномерно заполняет конусные заходные части периферийных формующих каналов и другие конусные заходные части формующих каналов, плавно переходя в цилиндрические части формующих каналов, где и происходит процесс формования. Из-за практически полного исключения "мертвых" зон между корпусом гранулирующего шнекового пресса и многоканальным пресс-инструментом создается равномерное давление по всей периферии в заходных частях формующих каналов, уменьшается трение массы, что приводит к уменьшению величины давления в формующих каналах и, в конечном итоге, к лучшему выравниванию скоростей выхода шнуров из отверстий многоканального пресс-инструмента. Это дает возможность получить более равномерный по пористости гранулят, более однородный по линейным размерам гранулят на фазе резки, что приводит к повышению потребительских свойств и улучшению товарного вида продукта. Сравнение линейных размеров гранул, полученных с помощью предлагаемого гранулирующего шнекового пресса и выбранного в качестве прототипа показывает, что для предлагаемого гранулирующего шнекового пресса стабилизация линейных размеров гранулята повышается до 25%. The moldable mass is moved in the press housing 1 (Fig. 1) by a screw 2 from the loading zone to the multichannel press tool 3. When leaving the channels of the auger 2 in the pre-mold zone, the mass flow is twisted by a screw screw flange and sent to the multichannel press tool 3. Molded the mass slides along the inner surface of the body of the granulating press auger, first flows onto a recess located on the surface of the peripheral part of the multi-channel press tool, in which the tapering portions of the peripheral molds channels form a complex geometric surface, obtained by a combination of sequentially alternating surfaces of a cylindrical, conical-cylindrical, conical, and then a surface of complex configuration, which is a set of adjacent polygonal cells with sharp concave continuous edges, cut into local flows, uniformly fill the conical inlets peripheral forming channels and other conical lead parts of forming channels, smoothly turning into cylindrical e parts of the forming channels, where the molding process takes place. Due to the almost complete exclusion of “dead” zones between the housing of the granulating screw press and the multichannel press tool, uniform pressure is created over the entire periphery in the inlet parts of the forming channels, the friction of the mass is reduced, which leads to a decrease in the pressure in the forming channels and, ultimately , to better align the speed of exit of the cords from the holes of the multi-channel press tool. This makes it possible to obtain granules more uniform in porosity and granules more uniform in linear dimensions during the cutting phase, which leads to an increase in consumer properties and an improvement in the presentation of the product. A comparison of the linear sizes of granules obtained using the proposed granulating screw press and selected as a prototype shows that for the proposed granulating screw press, the stabilization of the linear dimensions of the granulate is increased to 25%.

Геометрические параметры многоканального пресс-инструмента: угол и поверхность углубления, образующего сложную геометрическую поверхность, получаемую сочетанием последовательно чередующихся поверхностей цилиндрической, коническо-цилиндрической, конической и исключающего мертвые зоны между корпусом гранулирующего шнекового корпуса и многоканальным пресс-инструментом, 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. Geometrical parameters of a multi-channel press tool: the angle and surface of the recess forming a complex geometric surface, obtained by a combination of successively alternating surfaces of a cylindrical, conical-cylindrical, conical and eliminating dead zones between the housing of the granulating screw housing and the multi-channel press tool, the total length of the forming channels, their the number, relative position, length and shape of the tapered inlet parts of the forming channels are determined by physical and mechanical the properties of the moldable mass, the design of the screw press and the molding conditions.

Claims (2)

1. Гранулирующий шнековый пресс для переработки высококонцентрированных полидисперсных материалов 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, отличающийся тем, что 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, получаемую сочетанием последовательно чередующихся поверхностей: цилиндрической, коническо-цилиндрической, конической. 1. A granulating screw press for processing highly concentrated polydisperse materials with increased viscosity, comprising a housing, a screw and a multi-channel press tool, on the inner surface of which, facing the mass flow, forming channels are made with tapering lead-in parts, characterized in that the tapered lead-in peripheral parts forming channels located in the recess of the multi-channel press tool in the transitional part between the inner surface of the housing and the multi-channel press tool ntom form a complex geometric surface, obtained by a combination of sequentially alternating surfaces: cylindrical, conical, cylindrical, conical. 2. Гранулирующий шнековый пресс по п.1, отличающийся тем, что число чередований геометрических поверхностей различных видов четное. 2. The granulating screw press according to claim 1, characterized in that the number of alternations of geometric surfaces of various types is even.

Images