RU2092318C1

RU2092318C1 - Granulating screw extruder

Info

Publication number: RU2092318C1
Application number: RU96105736A
Authority: RU
Inventors: В.Я. Логинов; Л.В. Равичев; А.В. Беспалов; Н.Г. Старостина
Original assignee: Российский химико-технологический университет им.Д.И.Менделеева
Priority date: 1996-03-26
Filing date: 1996-03-26
Publication date: 1997-10-10

Abstract

FIELD: used in processing of highly concentrated polydispersion materials with high viscosity, limited margin of shear stress, low adhesion ability in various industries, for instance, in chemical (production of catalysts), food and other industries. SUBSTANCE: granulating screw extruder includes body, bushing whose internal surface has screw wave riffles with periodically varying cross-section of depression of arbitrary shape, screw multichannel extruder. Wave depressions of riffles are displaced relative to one another so that sectional area of all riffles in any cross-section of body is the same. EFFECT: prevented tear-off of mass from riffles in axial cross-sections, particular, in gaps between screw flange and riffled bushing that results in higher output of extruder with preserved stability of molding process and extended range of composition and properties of treated filled compounds. 2 dwg

Description

Изобретение относится к переработке высококонцентрированных полидисперсных материалов с повышенной вязкостью, ограниченным запасом сдвиговой прочности, низкой адгезионной способностью и может быть использовано в различных отраслях промышленности, например, в химической (производство катализаторов), пищевой и других. The invention relates to the processing of highly concentrated polydisperse materials with increased viscosity, a limited margin of shear strength, low adhesive ability and can be used in various industries, for example, in the chemical (production of catalysts), food and others.

Известен гранулирующий шнековый пресс (см. а.с. СССР N 363593, Б.И. N 4, 1973), предназначенный для гранулирования материалов с повышенной вязкостью, который включает в себя корпус с рубашкой, шнек и тонкостенный формующий перфорированный диск. Гранулирующий шнековый пресс обладает рядом недостатков, к числу которых относятся: наличие "мертвых" зон перед формующей головкой; повышенное влияние пульсаций на формование массы; при перемещении формуемой массы, обладающей низкой адгезионной способностью, возможен проворот массы вместе со шнеком. Known granulating screw press (see AS USSR N 363593, B. I. N 4, 1973), designed for granulating materials with high viscosity, which 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: the presence of "dead" zones in front of the forming head; increased influence of pulsations on the molding of the mass; when moving the moldable mass with low adhesive ability, it is possible to rotate the mass together with the screw.

Известен гранулирующий шнековый, пресс (см. Шенкель Г. Шнековые прессы для пластмасс. Л. 1962. с. 65; прототип) для переработки высококонцентрированных полидисперсных материалов с повышенной вязкостью, ограниченным запасом сдвиговой прочности и низкой адгезионной способностью. Гранулирующий шнековый пресс состоит из корпуса, втулки корпуса, шнека и многоканального пресс-инструмента. На втулке корпуса изготовлены рифы. Перемещение формуемой массы, обладающей повышенной вязкостью, ограниченным запасом сдвиговой прочности и низкой адгезионной способностью шнеком из зоны загрузки к пресс-инструменту возможно только потому, что формуемая масса удерживается от проворота вместе со шнеком рифами, изготовленными на втулке, вставленной в корпус шнекового пресса. Known granulating screw press (see Shenkel G. Screw presses for plastics. L. 1962. p. 65; prototype) for processing highly concentrated polydisperse materials with high viscosity, limited margin of shear strength and low adhesive ability. A granular screw press consists of a housing, a housing sleeve, a screw and a multi-channel press tool. Reefs are made on the body sleeve. Moving a moldable mass with increased viscosity, a limited margin of shear strength and low adhesive ability by a screw from the loading zone to the press tool is possible only because the moldable mass is kept from turning with the screw reefs made on a sleeve inserted into the screw press housing.

Недостаток данного гранулирующего шнекового пресса следующий: уменьшение ограниченного запаса сдвиговой прочности массы в процессе перемещения ее к многоканальному пресс-инструменту до некоторого критического приводит к когезионному разрыву, иначе говоря, к срыву массы с рифов в наиболее напряженном аксиальном сечении: зазоре между ребордой шнека и рифленой втулкой. The disadvantage of this granulating screw press is the following: a decrease in the limited stock of shear strength of the mass in the process of moving it to the multichannel press tool to a certain critical value leads to a cohesive rupture, in other words, to disrupt the mass from the reefs in the most strained axial section: the gap between the screw flange and the corrugated sleeve.

Задачей настоящего изобретения является предотвращение срыва массы с рифов в аксиальных сечениях, а именно в зазорах между ребордой шнека и рифленой втулкой, что позволяет повысить производительность гранулирующего шнекового пресса при сохранении устойчивости процесса формования и расширения диапазона состава и свойств перерабатываемых наполненных композиций. The objective of the present invention is to prevent stalling from reefs in axial sections, namely, in the gaps between the screw flange and the corrugated sleeve, which improves the productivity of the granulating screw press while maintaining the stability of the molding process and expanding the range of composition and properties of processed filled compositions.

Поставленная задача в предлагаемом изобретении решается изготовлением на втулке корпуса гранулирующего шнекового пресса винтовых волнообразных рифов с периодически изменяющимся поперечным сечением впадины произвольной формы (например, сегмент круга, трапеция и т.д.). Переход от впадин рифов постоянного сечения в зоне загрузки гранулирующего шнекового пресса к переменному сечению в зоне дозирования выполняется плавно с постепенным возрастанием амплитуды периодических изменений поперечного сечения. Волнообразные впадины рифов при этом смещены друг относительно друга так, что площадь поперечного сечения всех рифов в любом произвольном поперечном сечении корпуса гранулирующего шнекового пресса одинакова. The problem in the present invention is solved by manufacturing on the sleeve of the body of a granulating screw press a spiral wave reef with a periodically changing cross-section of a hollow of arbitrary shape (for example, a circle segment, trapezoid, etc.). The transition from the hollows of reefs of constant cross section in the loading zone of the granulating screw press to a variable cross section in the metering zone is carried out smoothly with a gradual increase in the amplitude of periodic changes in the cross section. The wave-like depressions of the reefs are offset from each other so that the cross-sectional area of all reefs in any arbitrary cross-section of the housing of the granulating screw press is the same.

Изобретение поясняется фиг. 1-2. The invention is illustrated in FIG. 1-2.

Гранулирующий шнековый пресс (фиг 1.) состоит из корпуса 1. втулки корпуса с винтовыми волнообразными рифами 2, шнека 3 и многоканального пресс-инструмента 4. На фиг. 2 представлена втулка корпуса гранулирующего шнекового пресса с винтовыми волнообразными рифами. В сечении А-А (фиг.2) показано расположение волнообразных рифов на внутренней поверхности втулки, а в сечении В-В поверхность волнообразного рифа. Переход от впадин рифов постоянного сечения в зоне загрузки гранулирующего шнекового пресса к переменному сечению в зоне дозирования выполняется плавно с постепенным возрастанием амплитуды периодических изменений поперечного сечения (см. фиг. 2 сечения А-А и В-В). При этом волнообразные впадины рифов смещены друг относительно друга так, что площадь поперечного сечения всех рифов в любом произвольном поперечном сечении корпуса гранулирующего шнекового пресса одинакова. Устройство работает следующим образом. Формуемая масса, перемешается в корпусе пресса 1 со втулкой 2 шнеком 3 из зоны загрузки, где расположены рифы постоянного сечения к многоканальному пресс-инструменту 4 через зону дозирования, где рифы изготовлены с постепенным возрастанием амплитуды периодических изменений поперечного сечения. Масса, перемещаемая ребордой шнека 3 во впадине волнообразного рифа втулки корпуса 2 в сторону многоканального пресс-инструмента 4, периодически вытесняет из зазора массу, отработавшую свой ресурс прочности, в менее напряженную зону канала шнека, где она релаксирует, восстанавливая запас прочности. При выходе из каналов шнека 3 в предматричную зону поток массы закручивается вращающейся винтовой ребордой шнека и направляется на многоканальный пресс-инструмент 4. The granulating screw press (FIG. 1) consists of a housing 1. Housing bushings with spiral wave reefs 2, auger 3 and a multi-channel pressing tool 4. In FIG. 2 shows the sleeve body of a granulating auger press with spiral wave reefs. Section AA (FIG. 2) shows the location of the wave-like reefs on the inner surface of the sleeve, and section BB shows the surface of the wave-like reef. The transition from the hollows of reefs of constant cross section in the loading zone of the granulating screw press to the variable cross section in the metering zone is carried out smoothly with a gradual increase in the amplitude of periodic changes in the cross section (see Fig. 2, sections A-A and B-B). In this case, the wave-like depressions of the reefs are offset from each other so that the cross-sectional area of all reefs in any arbitrary cross-section of the housing of the granulating screw press is the same. The device operates as follows. The moldable mass is mixed in the press housing 1 with the sleeve 2 by the screw 3 from the loading zone, where reefs of constant cross section are located to the multi-channel press tool 4 through the dosing zone, where the reefs are made with a gradual increase in the amplitude of periodic changes in the cross section. The mass moved by the flange of the screw 3 in the cavity of the wave-like reef of the sleeve of the housing 2 towards the multichannel press tool 4 periodically displaces the mass, which has spent its durability, from the gap into the less stressed zone of the screw channel, where it relaxes, restoring the safety factor. When exiting from the channels of the screw 3 into the prematrix zone, the mass flow is twisted by a rotating screw flange of the screw and sent to the multi-channel press tool 4.

Изготовление волнообразных рифов на внутренней поверхности втулки корпуса повышает устойчивость процесса формования, так как увеличивается ресурс сдвиговой прочности массы за счет более интенсивного ее обновления в зазоре между ребордой шнека и винтовыми волнообразными рифами. Изготовление волнообразных рифов на втулке корпуса усиливает также эффект смещения в каналах шнека 3 и, следовательно, увеличивает структурную и температурную однородность массы и улучшает ее физико-механические свойства. Таким образом, наряду с повышением фактической прочности массы, уменьшается опасность локального перегрева массы за счет диссипации энергии в наиболее напряженном сечении, что особенно важно при переработке термореактивных материалов. The manufacture of wave-like reefs on the inner surface of the body sleeve increases the stability of the molding process, as the resource increases the shear strength of the mass due to its more intensive renewal in the gap between the auger flange and spiral wave-like reefs. The manufacture of wave-like reefs on the body sleeve also enhances the effect of displacement in the channels of the screw 3 and, therefore, increases the structural and temperature uniformity of the mass and improves its physical and mechanical properties. Thus, along with an increase in the actual strength of the mass, the risk of local overheating of the mass due to energy dissipation in the most stressed section is reduced, which is especially important when processing thermoset materials.

Использование предложенного гранулирующего пресса с втулкой, на внутренней поверхности которой изготовлены винтовые волнообразные рифы с периодически изменяющимся поперечным сечением впадины произвольной формы (например, сегмент круга, трапеция и т.д.) предотвращает срыв массы с рифов в наиболее напряженном аксиальном сечении зазоре между ребордой шнека 3 рифленой втулкой корпуса 2, что повышает устойчивость процесса формования и следовательно:
увеличивает производительность гранулирующего шнекового пресса;
уменьшает потери сырья и энергии.The use of the proposed granulating press with a sleeve, on the inner surface of which are made spiral wave-like reefs with a periodically changing cross section of a hollow of arbitrary shape (for example, a segment of a circle, a trapezoid, etc.) prevents weight loss from the reefs in the most strained axial section of the gap between the screw flange 3 corrugated sleeve housing 2, which increases the stability of the molding process and therefore:
increases productivity of the granulating screw press;
reduces the loss of raw materials and energy.

Claims

A granular screw press for the processing of highly concentrated polydisperse materials with increased viscosity, limited shear strength and low adhesive ability, containing a sleeve with reefs on its inner surface, a screw and a multi-channel press tool, characterized in that the reefs are made of wavy spiral waves with periodically a varying cross section of a hollow of arbitrary shape, and the wave-like hollows of the reefs are displaced one relative to another so that the area along the cross section of all reefs in any arbitrary section of the hull is the same.