Екструдер

Реферат: Екструдер містить корпус, привід, шнек з конічним наконечником, калібрувальну матрицю, на поверхні конічного наконечника шнека, який знаходиться у зоні матриці, виконані лопатки, розміщені по колам, причому до конічного наконечника приєднана циліндрична частина, розміщена у предматричній зоні, довжина якої складає 0,01-3 діаметра шнека, на циліндричній частині також виконані лопатки, всі лопатки у перерізі мають форму прямокутника, конічний наконечник має кут при вершині від 5 до 170°, матриця екструдера складається із конусоподібної частини і частини, перпендикулярній осі шнека, конусоподібна частина матриці повернута до шнека, при цьому кут при вершині конусоподібної частини матриці більше кута при вершині конічного наконечника на 0-20°, в матриці виконані формуючі канали, які розміщені паралельно осі шнека і складаються з двох частин: широкої і вузької різної довжини. UA 87166 U (12) UA 87166 U UA 87166 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до обладнання для обробки органічної сировини і може бути використана для виробництва гранул комбінованих кормів із поживної рослинної сировини, деревно-полімерних композитів і органовмісних композитних матеріалів. Відомий шнековий екструдер, що містить шнековий корпус, на внутрішній поверхні якого виконані направляючі канавки, всередині якого розташований шнек з гвинтовою нарізкою, головку у вигляді патрубка для установки матриці на кінці шнекового корпусу. На кінці шнека з боку матриці виконані направляючі канавки, а на внутрішній поверхні корпусу-гвинтова нарізка (Патент РФ № 2306775 "Шнековий екструдер", опубл. 27.09.2007р, бюл. № 27). До недоліків відомої конструкції слід віднести складність підтримання необхідних фізикохімічних перетворень основних компонентів (білків, жирів, ферментів) екструдату в предматричній зоні екструдера, обумовлене недостатнім регулюванням термомеханічного впливу на продукт. Найближчим аналогом даного технічного рішення є екструдер, що містить корпус, шнек з приводом, матрицю, на поверхні конусного наконечника шнека, який знаходиться у зоні матриці, виконані лопатки, які мають у поперечному розрізі форму паралелограма і розміщені по колам з висотою, яка поступово збільшується у кожному ряді, при цьому верхня поверхня парних лопаток у кожному ряді виконана пласкою, а верхня поверхня непарних - з пазоподібними вирізами, вигнутими у бік обертання, матриця екструдера складається з двох розбірних конусоподібних частин, між якими розміщена спіраль для нагріву, уздовж осі конусного наконечника шнека виконаний отвір з різьбою для кріплення радіально розміщеного ножа (Патент РФ № 2422274 "Екструдер", опубл. 27.06.2011, бюл. № 18). До недоліків найближчого аналога слід віднести те, що зона гомогенізації (зона матриці) є невеликою, через що в процесі обробки неможливо досягти необхідної глибини фізико-хімічних перетворень основних компонентів матеріалу, який підлягає обробці (білки, крохмаль, ферменти), що зумовлено недостатнім термомеханічним впливом на продукт. Крім цього матеріал, який отримують на виході, являє собою пластівці з малою насипною щільністю. Все вищенаведене зумовлює те, що даний аналог можна використовувати лише для переробки харчових продуктів. В основу корисної моделі поставлено технічну задачу створення такого екструдера, у якому за рахунок використання нової конструкції матриці і шнека вдалось би досягти необхідної глибини фізико-хімічних перетворень основних компонентів матеріалу, який підлягає обробці і, за рахунок цього, розширити сферу використання даного екструдера. Так, крім харчових продуктів, можна використовувати органічні композитні матеріали і деревно-полімерні композити. Технічний результат, який досягається в наслідок використання даної корисної моделі, полягає в розширенні сфери використання екструдера. Даний технічний результат досягається тим, що екструдер, що містить корпус, привід, шнек з конічним наконечником, калібрувальну матрицю, на поверхні конічного наконечника шнека, який знаходиться у зоні матриці, виконані лопатки, розміщені по колам, згідно з корисною моделлю, до конічного наконечника приєднана циліндрична частина, розміщена у предматрічній зоні, довжина якої складає 0,01-3 діаметра шнека, на циліндричній частині також виконані лопатки, всі лопатки у перерізі мають форму прямокутника, конічний наконечник має кут при вершині від 5 до 170°, матриця екструдера складається із конусоподібної частини і частини, перпендикулярній осі шнека, конусоподібна частина матриці повернута до шнека, при цьому кут при вершині конусоподібної частини матриці більше кута при вершині конічного наконечника на 0-20°, в матриці виконані формуючі канали, які розміщені паралельно осі шнека і складаються з двох частин: широкої і вузької різної довжини. Аналіз співставлення з найближчим аналогом свідчить, що до конічного наконечника приєднана циліндрична частина, розміщена у предматричній зоні, довжина якої складає 0,01-3 діаметру шнека, на циліндричній частині також виконані лопатки, всі лопатки у перерізі мають форму прямокутника, конічний наконечник має кут при вершині від 5 до 170, матриця екструдера складається із конусоподібної частини і частини, перпендикулярній осі шнека, конусоподібна частина матриці повернута до шнека, при цьому кут при вершині конусоподібної частини матриці більше кута при вершині конічного наконечника на 0-20°, в матриці виконані формуючі канали, які розміщені паралельно осі шнека і складаються з двох частин: широкої і вузької різної довжини. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак, що заявляються, та технічним результатом полягає в наступному. 1 UA 87166 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Наявність циліндричної частини шнека, на якій виконані лопатки, обумовлює збільшення зони гомогенізації. Збільшення зони гомогенізації забезпечує необхідну глибину фізико-хімічних перетворень, що дозволяє розширити сферу використання екструдера. Величина довжини циліндричної частини шнека встановлена експериментально і залежить від якості оброблюваного матеріалу. При необхідності поглибити фізико-хімічні перетворення вона збільшується. Присутність лопаток на поверхні конічного наконечника і циліндричної частини шнека забезпечує інтенсивне механічне перемішування продукту, фізико-хімічні перетворення, термомеханічну деструкцію і в подальшому доведення продукту до однорідності. Наявність в матриці формуючих каналів забезпечує вихід обробленого матеріалу у найбільш сприятний для подальшого використання формі. Що також забезпечує досягнення технічного результату. Величина кута при вершині конічного наконечника від 5 до 170°, а також величина кута при вершині конусоподібної частини матриці, який більше кута при вершині конічного наконечника на 0-20° встановлені експериментально і залежать від якості оброблюваного матеріалу. Для поживної рослинної сировини ці величини є невеликими, для деревно-полімерних композитів - достатньо великими і досягають максимуму. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де на фіг. 1 - зображений фронтальний вигляд екструдера; на фіг. 2 - матрична і предматрична зони екструдера. Екструдер містить патрубок завантаження 1, корпус 2, шнек 3 з конічним наконечником 4, калібрувальну матрицю 5. Шнек 3 обертається за рахунок приводу 6 через силову передачу 7. На поверхні вала 3 виконані витки 8 зі змінним шагом і товщиною витка. До конічного наконечника 4 приєднана циліндрична частина 9, довжина якої складає від 0,01 до 3 діаметрів D шнека 3. Конічний наконечник 4 має кут  при вершині, рівний від 5° до 170°(фіг. 2). На конічному наконечнику 4 і на циліндричній частині 9, які знаходяться у зоні матриці 5 і у предматричній зоні виконані лопатки 10, розміщені по колам. Матриця 5 екструдера складається із конусоподібної частини 11 і частини 12, перпендикулярній осі шнека 13. Конусоподібна частина 11 матриці 5 повернута до шнека 3, при цьому кут  при вершині конусоподібної частини 11 матриці 5 більше кута  при вершині конічного наконечника 4 на 0-20°. Екструдер працює наступним чином. Вихідний продукт із патрубка завантаження 1 надходить в зону витків 8 шнека 3 і захоплюється останнім за рахунок різниці сил тертя між продуктом і стінками корпусу 2 та витками 8 шнека 3. При цьому відбувається одночасне ущільнення продукту. У зазорі між циліндричною частиною 9 шнека 3 і корпусом 2, а також конічним наконечником 4 і матрицею 5 утворюються зони інтенсивного змішування з метою отримання однорідної суміші. Потім у зоні гомогенізації відбувається ущільнення і роздрібнювання продукту, що спричиняє утворення розплаву. Коли продукт попадає в зону циліндричної частини 9 (предматрична зона), він додатково підігрівається за рахунок підвищення сили тертя і тиску, що спричиняє інтенсивне механічне перемішування за допомогою лопаток 10, фізико-хімічні перетворення, термомеханічну деструкцію і в подальшому доведення продукту до однорідності. Однорідний продукт виходить із матриці крізь формуючі канали 14. Таким чином, використання даного технічного рішення дозволить підвищити якість гранул обробленого продукту за рахунок регулювання термомеханічного впливу і розширити технологічні можливості екструдера по виробництву продуктів різного полікомпонентного складу, тобто розширити сферу використання екструдера. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 55 60 Екструдер, що містить корпус, привід, шнек з конічним наконечником, калібрувальну матрицю, на поверхні конічного наконечника шнека, який знаходиться у зоні матриці, виконані лопатки, розміщені по колам, який відрізняється тим, що до конічного наконечника приєднана циліндрична частина, розміщена у предматричній зоні, довжина якої складає 0,01-3 діаметра шнека, на циліндричній частині також виконані лопатки, всі лопатки у перерізі мають форму прямокутника, конічний наконечник має кут при вершині від 5 до 170°, матриця екструдера складається із конусоподібної частини і частини, перпендикулярній осі шнека, конусоподібна 2 UA 87166 U частина матриці повернута до шнека, при цьому кут при вершині конусоподібної частини матриці більше кута при вершині конічного наконечника на 0-20°, в матриці виконані формуючі канали, які розміщені паралельно осі шнека і складаються з двох частин: широкої і вузької різної довжини. 3 UA 87166 U Комп’ютерна верстка С. Чулій Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4