RU202893U1

RU202893U1 - Biological Material Extruder

Info

Publication number: RU202893U1
Application number: RU2020136442U
Authority: RU
Inventors: Валерий Владиславович Дядичев; Александр Валерьевич Дядичев; Екатерина Андреевна Дядичева; Сергей Григорьевич Менюк; Ирина Викторовна Дядичева; Дмитрий Сергеевич Менюк
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью «Инжиниринговый центр Наилучшие доступные технологии»
Priority date: 2020-11-06
Filing date: 2020-11-06
Publication date: 2021-03-12

Abstract

Полезная модель относится к области обработки материалов давлением и может быть использована при переработке биологических материалов. Устройство содержит корпус с захватным устройством и сборный шнек. Корпус состоит из зоны питания, зоны сжатия и зоны дозирования. Шнек в зоне питания выполнен в виде конической секции, в зоне сжатия - в виде последовательно расположенных барьерной секции и секции декомпрессии. В зоне дозирования шнек выполнен в виде двух последовательно расположенных конической секции и смешивающей секции с пятиступенчатым выступом на боковой поверхности шнека. Ступени выступа расположены на равном расстоянии друг от друга. Высота и ширина выступа равны высоте гребня витка. В результате обеспечивается увеличение однородности перемешивания крупных и мелких фракций материала, улучшается продвижение биологической смеси и исключается возможность создания застойных зон, что улучшает качество полученной продукции. 2 ил.The utility model relates to the field of processing materials by pressure and can be used in the processing of biological materials. The device contains a housing with a gripper and a collecting auger. The body consists of a feeding zone, a compression zone and a dosing zone. The auger in the feed zone is made in the form of a conical section, in the compression zone - in the form of a successively located barrier section and a decompression section. In the dosing zone, the screw is made in the form of two successively located conical sections and a mixing section with a five-stage projection on the side surface of the screw. The steps of the protrusion are equidistant from each other. The height and width of the projection are equal to the height of the turn ridge. As a result, an increase in the homogeneity of mixing of large and small fractions of the material is ensured, the advancement of the biological mixture is improved and the possibility of creating stagnant zones is excluded, which improves the quality of the resulting product. 2 ill.

Description

Полезная модель относится к области обработки материалов давлением и может быть использована при переработке биологических материалов с получением качественной продукции.The utility model relates to the field of processing materials by pressure 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. 03/15/2005, 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 required for preliminary preparation of raw materials (mixers, press, plasticizers, granulators). The use of directly unprepared preliminary raw materials for a known design does not provide a good quality of the resulting secondary products due to insufficient mixing capabilities of the design.

Задачей технического решения является усовершенствование экструдера за счет новой конструкция шнека в зоне дозирования, путем увеличения однородности перемешивания крупных и мелких фракций материала, при этом улучшается продвижение биологической смеси, а также исключается возможность создания застойных зон материалов, что улучшает качество продукции.The task of the technical solution is to improve the extruder due to a new design of the screw in the dosing zone, by increasing the homogeneity of mixing of large and small fractions of the material, while improving the advancement of the biological mixture, and also eliminating the possibility of creating stagnant zones of materials, which improves product quality.

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 с пятиступенчатым выступом на боковой поверхности шнека в смешивающей секции, ступени расположены на равном расстоянии друг от друга, выступ имеет высоту и ширину, равную высоте гребня витка. При меньшей высоте и ширине пятиступенчатого выступа не обеспечивается равномерное перемешивание крупных фракций биологических материалов, а при большей высоте и ширине пятиступенчатого выступа не обеспечивается равномерное перемешивание мелких фракций материала, а также возможно создание застойных зон материала, что может привести к его деструкции. При переходе из барьерной секции 7, которая обеспечивает повышение давления, и секции декомпрессии 8 происходит уменьшение давления, что способствует эффективному удалению легколетучих соединений. Использование пятиступенчатого выступа на боковой поверхности шнека обеспечивает качественное смешивание биологической смеси за счет создания дополнительной разности давления между выступом и корпусом. При меньшем количестве ступеней не обеспечивается равномерное перемешивание биологического материала, а при большем количестве ступеней на боковой поверхности шнека возможно создание критических скоростей и деформаций сдвига материала, что может привести к его разрушению.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 gripper, a screw made of prefabricated, 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 a barrier section and a decompression section, and in the dosing zone the auger is made of two successively located conical and mixing sections with a five-stage protrusion on the side surface of the auger in the mixing section, the steps are located at an equal distance from each other, the protrusion has a height and width equal to the height of the ridge loop. At a lower height and width of the five-step protrusion, uniform mixing of large fractions of biological materials is not ensured, and with a greater height and width of the five-step protrusion, 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 its destruction. When passing from the barrier section 7, which provides an increase in pressure, and the decompression section 8, a decrease in pressure occurs, which contributes to the effective removal of highly volatile compounds. The use of a five-stage protrusion on the side surface of the screw ensures high-quality mixing of the biological mixture due to the creation of an additional pressure difference between the protrusion and the body. With a smaller number of stages, uniform mixing of the biological material is not ensured, and with a larger number of stages on the lateral surface of the screw, it is possible to create critical speeds and shear deformations of the material, which can lead to its destruction.

Общими с прототипом признаками являются: The features common to the prototype are:

корпус, состоящий из зоны питания, зоны сжатия, зоны дозирования, a body consisting of a feed zone, a compression zone, a dosing zone,

захватное устройство, gripper,

шнек, выполненный сборным, prefabricated auger,

в зоне питания шнек выполнен в виде конической секции,in the feeding area, the auger 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 sequentially located barrier section and a decompression section.

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

в зоне дозирования шнек выполнен из двух последовательно расположенных конической и смешивающей секции с пятиступенчатым выступом на боковой поверхности шнека,in the dosing zone, the auger is made of two successively located conical and mixing sections with a five-stage projection on the side surface of the auger,

ступени расположены на равном расстоянии друг от друга, the steps are equidistant from each other,

выступ имеет высоту и ширину, равную высоте гребня витка. the protrusion has a height and width equal to the height of the turn ridge.

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 coextrusion.

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

На фиг. 2 представлена смешивающая секция зоны дозирования с пятиступенчатым выступом на боковой поверхности шнека.FIG. 2 shows the mixing section of the metering zone with a five-stage projection on the side surface of the screw.

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 пятиступенчатым выступом на боковой поверхности шнека. На (фиг. 2) представлена смешивающая секция 10 с пятиступенчатым выступом 11 на боковой поверхности шнека, содержащая ступени 12, размещенные под углом 90° к витку 13 на поверхности шнека 3, при этом смесь биологических материалов переходит из входного канала с низкими сдвиговыми деформациями 14 между корпусом и внутренней частью выступа 11 по ходу вращения шнека, в выходной канал с высокими сдвиговыми деформациями 15 между корпусом и наружной частью выступа 11 по ходу вращения шнека, через зазор между максимально высокой частью выступа 11 и корпусом 16. Отверстие 17 выполнено в секции декомпрессии 8 зоны сжатия 5 для удаления легколетучих соединений, которые содержатся в биологических материалах.The extruder for processing biological materials (Fig. 1) contains a housing 1, a gripper 2, a screw 3, made in the form of a prefabricated structure. The body 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 arranged conical 9 and mixing 10 sections with a five-stage projection on the side surface of the auger. In (Fig. 2), a mixing section 10 with a five-stage projection 11 on the side surface of the screw is shown, containing steps 12 located at an angle of 90 ° to the turn 13 on the surface of the screw 3, while the mixture of biological materials passes from the inlet channel with low shear deformations 14 between the body and the inner part of the projection 11 in the direction of rotation of the auger, into the outlet channel with high shear deformations 15 between the body and the outer part of the projection 11 along the course of rotation of the screw, through the gap between the highest part of the projection 11 and the body 16. The hole 17 is made in the decompression section 8 compression zones 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 подаются отдельными дозаторами в захватное 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 и в барьерной секции 7 происходит создание давления, и продвижение биологической смеси в цилиндрической секции 8 зоны и сжатия 5, коническая секция 9 зоны дозирования 6 определяют величину и стабильность давления и производительности, которые развивает экструдер, смешивающая секция 10 зоны дозирования 6 с пятиступенчатым выступом на боковой поверхности шнека обеспечивает равномерное смешивание компонентов в расплавленном виде.Various biological materials are fed by separate dispensers into the gripper 2, captured by the screw 3, which rotates in the housing 1, transported in solid form, mixed, and compacted in the feed zone 4, then in the compression zone 5 and in the barrier section 7 pressure is generated, and the advancement of the biological mixture in the cylindrical section 8 of the zone and compression 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 a five-stage protrusion on the side surface of the screw ensures uniform mixing of the components in the molten form ...

Пример выполнения размеров гребня витка и пятиступенчатого выступа. При высоте гребня витка шнека в зоне питания 6 мм, пятиступенчатый выступ имеет высоту и ширину 6 мм. Конструктивные размеры шнека будут измеряться цифровым штангенциркулем с точностью измерения 0,01 мм (каким устройством?)An example of the dimensions of a turn ridge and a five-step protrusion. With the height of the ridge of the auger turn in the feed zone of 6 mm, the five-stage projection has a height and width of 6 mm. The design dimensions of the auger will be measured with a digital caliper with a measurement accuracy of 0.01 mm (which device?)

Пример реализации устройства.An example of device implementation.

В процессе переработки биологических смесей на основе метода экструзионного выдавливания использование в конструкции экструдера пятиступенчатого выступа на боковой поверхности шнека обеспечивает качественное смешивание биологического материала за счет увеличения сдвиговых деформаций, а также создания дополнительной разности давления между пятиступенчатым выступом и корпусом. Эта конструкция обеспечивает увеличение на 50% однородности перемешивания крупных фракций материала и увеличение на 10% однородности перемешивания мелких фракций материала по отношению к известным, за счет чего улучшается продвижение биологической смеси в 3,7 раза, а также исключается возможность создания застойных зон материалов, что приводит к ухудшению качества продукции в 3 раза. In the process of processing biological mixtures based on the method of extrusion extrusion, the use of a five-stage protrusion in the design of the extruder on the side surface of the screw ensures high-quality mixing of biological material by increasing shear deformations, as well as creating an additional pressure difference between the five-step protrusion and the body. This design provides a 50% increase in the homogeneity of mixing of coarse material fractions and a 10% increase in the homogeneity of mixing of fine material fractions in relation to known ones, thereby improving the advancement of the biological mixture by 3.7 times, and also eliminating the possibility of creating stagnant zones of materials, which leads to a deterioration in product quality by 3 times.

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 coextrusion.

Claims

Extruder for the processing of biological materials, containing a housing with a gripper, made with a feed zone, a compression zone and a dosing zone, and a collecting screw installed in the housing, made in the housing feed zone in the form of a conical section, in the housing compression zone - in the form of two sequentially located the barrier section and the decompression section, and in the dosing zone of the housing - in the form of two successively located conical and mixing sections, characterized in that the mixing section of the screw is made with a five-step protrusion on the lateral surface, the steps of which are located at an equal distance from each other, while the mentioned the protrusion has a height and width equal to the height of the ridge of the turn of the mixing section of the screw, and is located with the formation between its inner surface in the direction of rotation of the screw and the housing of the inlet channel, and between its outer surface in the direction of rotation of the screw and the housing of the outlet channel, made with the possibility of increasing shear deform ation in biological material when passing through the gap between the body and the highest part of the five-step protrusion.