СПОСОБ ЭКСТРУДИРОВАНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретения относятся к области экструдирования.

Известен способ экструдирования (1. Кукта Г.М. "Машины и оборудование для приготовления кормов." - М., "Агропромиздат", 1987 г., 303 с., ил., стр. 98-103. 2. Техническое описание и инструкция по эксплуатации 6289.00 000-1ТО экструдера КМЗ-2М. 3. А. И. Жушман, В.Г. Карпов, Е.К. Коптелова "Новое в технике и технологии производства пищевых продуктов экструзионным методом". Обзор информ. - М., "Информагротех", 1991 г., табл.12, ил. 14, библиогр. 22 назв. (Сер. Машины и оборудование для перерабатывающих отраслей АПК)), включающий следующие операции по ходу продвижения материала: загрузку, сжатие, гомогенизацию и экструзию. Поскольку обрабатываемый материал в данном способе выталкивается через отверстия носового корпуса напрямую по ходу продвижения с большой потерей энергии, то приходится завышать требования к исходному состоянию обрабатываемого материала, например влажности, насыпной массе и т. д., усложнять конструкцию экструдера для стабилизации процесса. Все это в конечном итоге повышает энергоемкость процесса экструдирования и усложняет его контроль.

Данный способ осуществляется в известном из тех же источников экструдере КМЗ-2М, содержащем корпус с канавками или ребрами на внутренней поверхности, шнек или шнеки, носовой корпус (иногда называют матрица) с регулируемыми отверстиями для выдавливания обрабатываемого материала.

Недостатками данного экструдера является то, что, поскольку обрабатываемый материал выдавливается напрямую по ходу перемещения обрабатываемого материала шнеком через отверстия на торце носового корпуса (матрицы) с большой потерей энергии, требуемое для создания давления гидравлическое сопротивление необходимо поддерживать, например, с помощью дросселирующих шайб или, как указано в источнике (3), планок, удерживающих винтов и т.д., завышаются требования по влажности и плотности обрабатываемого материала.

Перечисленные недостатки ведут к высокой энергоемкости получаемой продукции, усиленным износам в местах дросселирования, резкому снижению технологических возможностей экструдера.

Предлагаемыми изобретениями решается задача снижения энергоемкости продукции, расширения технологических возможностей переработки, повышения ресурса, упрощения конструкции и повышения технологичности самого экструдера.

Технический результат изобретений - более полное использование энергии привода в процессе переработки обрабатываемого материала, плавность изменения требуемого гидравлического сопротивления, что уменьшает износ корпусов и шнека, расширение пределов структурно-механических и физико-химических параметров обрабатываемых материалов и технологических процессов, упрощение конструкции и повышение технологичности изготовления экструдера.

Для получения такого технического результата в предлагаемом способе экструдирования, включающем загрузку, сжатие, гомогенизацию и экструзию, экструзия производится на обратном ходе обрабатываемого материала.

Отличительные признаки предлагаемого способа заключаются в использовании обратного хода обрабатываемого материала (о котором, например, упоминается в источнике (3) как об отрицательном явлении), при котором энергия тепла, давления и паров жидкости передается поступающему обрабатываемому материалу, что стабилизирует технологический процесс, расширяет его возможности, экономит энергию, снижает требования к перерабатываемому материалу и повышает качество полученной продукции.

Для достижения названного технического результата предлагается экструдер, который, как и известный экструдер, содержит корпус с канавками или ребрами на внутренней поверхности, шнек или шнеки, носовой корпус с регулируемыми отверстиями для выдавливания обрабатываемого материала. В отличие от известного в предлагаемом экструдере носовой корпус заглушен, а регулируемые отверстия для выхода обрабатываемого материала выполнены на боковой поверхности корпусов.

В предлагаемом экструдере в отличие от известного осуществлен обратный ход обрабатываемого материала, в процессе которого вновь поступающий материал подвергается дополнительному воздействию давления и тепла выходящего материала, а также паров жидкости, естественно входящей в материал или искусственно добавленной. Длительность воздействия, давление и температура регулируются открытием или закрытием отверстий на боковой поверхности корпусов.

Перечисленное в целом позволяет снизить энергозатраты на единицу продукции, расширить технологические возможности экструдера как по видам обрабатываемого материала, так и по его состоянию - плотности, влажности и т. д., добиться плавного изменения давления в экструдере в процессе переработки материала, что уменьшает износ и повышает ресурс экструдера (при этом упрощается конструкция и повышается технологичность изготовления самого экструдера) и что, в конечном итоге, решает поставленную техническую задачу и подтверждается серией исследовательских испытаний.

На чертеже показана принципиальная конструкторская схема предлагаемого экструдера, которая иллюстрирует предлагаемые изобретения.

Предлагаемый способ экструдирования осуществляется следующим образом. Обрабатываемый материал загружается, захватывается вращающимся шнеком, который продвигает его к носовому корпусу, при этом обрабатываемый материал сжимается, нагревается и пластифицируется. Отражаясь от торца носового корпуса, материал по периферийным зонам перемещается в обратном направлении, экструдируя в открытые отверстия. В процессе обратного движения энергия тепла, давления и паров жидкости передается вновь поступающему обрабатываемому материалу.

Предлагаемый экструдер содержит корпус 1 с продольными или спиральными канавками или ребрами на внутренней поверхности, шнек 2, носовой корпус 3, заглушенный с торца, на боковых поверхностях корпуса 1 и носового корпуса 3 выполнены регулируемые отверстия 4, например резьбовые.

Экструдер работает следующим образом.

Исходный материал подается в корпус 1 и шнеком 2 перемещается в зону носового корпуса 3, где под давлением шнека разогревается, подвергается воздействию давления и паров жидкости. Далее обрабатываемый материал отражается от торца носового корпуса 3 и по периферийной зоне поступает в обратном направлении и, воздействуя на вновь поступающий материал, выдавливается в открытые отверстия 4. Регулируя размер и количество отверстий 4, регулируют выход материала и, следовательно, давление, температуру, длительность обработки, иными словами, условия переработки материала.

Таким образом, предлагаемый экструдер более экономичен, так как в нем рациональнее используется потребляемая энергия, он имеет более широкие технологические возможности, небольшую себестоимость, обусловленную простотой конструкции и технологичностью в изготовлении, и повышенный ресурс.

Все изложенное подтверждено серией исследовательских испытаний. По их результатам можно судить о высокой эффективности использования предлагаемых изобретений во многих отраслях промышленности и сельского хозяйства, там, где требуется и может быть использована данная технология обработки материалов.