RU80395U1

RU80395U1 - SCREW PRESS

Info

Publication number: RU80395U1
Application number: RU2008113125/22U
Authority: RU
Inventors: Виктор Владимирович Гришин; Эдуард Васильевич Ольховский
Original assignee: ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "Утилизация отходов горно-добывающих предприятий"
Priority date: 2008-03-31
Filing date: 2008-03-31
Publication date: 2009-02-10

Abstract

Техническое решение относится к переработке отходов, преимущественно от карьерного производства в виде отсева. Обработка проводится путем использования отсева, например, гранитно-щебеночного, для производства продукции методом шнековой экструзии.The technical solution relates to waste processing, mainly from quarrying in the form of screenings. Processing is carried out by using screenings, for example, granite-gravel, for the production of products by screw extrusion.

Задачей заявляемого решения является предложение утилизации отходов горнодобывающих и горноперерабатывающих предприятий и улучшение экологии окружающей среды.The objective of the proposed solution is to propose the disposal of waste from mining and mining enterprises and improve the ecology of the environment.

Техническим результатом - использование шнек-пресса для приготовления смеси из отсевов (отходов), особенно в мобильном варианте, с возможностью заливки площади для размещения на них технологического оборудования в производственных целях, а также заполнения изготавливаемой смесью монолитных каркасов при строительстве многоэтажных сооружений.The technical result is the use of a screw press to prepare a mixture of screenings (waste), especially in the mobile version, with the possibility of filling the area for placement of technological equipment on them for production purposes, as well as filling monolithic frames made with a mixture during the construction of multi-story buildings.

Экструдирование в шнек-прессе основано на принципе непрерывной подачи формовочной массы вдоль оси пресса и возврате избыточной массы по зазору между наружной поверхностью шнека и внутренней поверхностью «рубашки». В зависимости от вязкости, пластичности и состава формовочной массы в зоне экструдирования устанавливается постоянное давление для конкретного состава массы. Изменение вязкости в сторону уменьшения, а пластичности массы в сторону увеличения в процессе экструдирования может привести к остановке процесса экструдирования.Extrusion in a screw press is based on the principle of continuous supply of molding material along the axis of the press and return of excess mass to the gap between the outer surface of the screw and the inner surface of the “shirt”. Depending on the viscosity, ductility and composition of the molding material, a constant pressure is set in the extrusion zone for the specific composition of the material. Changing the viscosity downward, and the plasticity of the mass upward during the extrusion process can lead to a halt in the extrusion process.

Предложен шнек-пресс, включающий корпус, вращающийся от привода вал, приемную емкость для исходного материала, смеситель, витки шнека и мундштук, характеризующийся тем, что корпус шнек-пресса выполнен с зазором между наружной поверхностью шнека и внутренней поверхностью рубашки, шнек выполнен с уменьшением шага винтовой поверхности шнека в направлении перемещения формовочной массы, причем пространство между витками образуют зоны обработки, рубашка выполнена с ребрами по всей длине для возврата формовочной массы при непрохождении ее через мундштук, мундштук выполнен съемным, в последней зоне обработки имеется источник УЗ.A screw press is proposed, including a housing, a shaft rotating from the drive, a receiving container for the starting material, a mixer, screw turns and a mouthpiece, characterized in that the screw press housing is made with a gap between the outer surface of the screw and the inner surface of the shirt, the screw is made with reduction step of the screw surface of the screw in the direction of movement of the molding material, and the space between the turns form the processing zone, the shirt is made with ribs along the entire length to return the molding material when it does not pass through cut the mouthpiece, the mouthpiece is removable, in the last processing zone there is a source of ultrasound.

На выходе из шнек-пресса в четвертой зоне на заготовку воздействуют ультразвуком для гомогенизации формовочной смеси в полуфабрикате.At the exit of the screw press in the fourth zone, the workpiece is subjected to ultrasound to homogenize the molding mixture in the semi-finished product.

Форма полуфабриката продукции в виде непрерывно выходящей из мундштука 6 шнек-пресса заготовки определяется контуром и размерами поперечного сечения самого мундштука, являющегося сменным элементом машины. 1 н.п.ф-лы, 3 илл.The shape of the semi-finished product in the form of a workpiece continuously emerging from the mouthpiece 6 of the screw press is determined by the contour and dimensions of the cross section of the mouthpiece itself, which is a replaceable element of the machine. 1 n.p.f., 3 ill.

Description

Через замену песка в производстве более дешевым отсевом можно изготавливать продукцию высокого качества по цене ниже рыночной. Гибкость производимой продукции обеспечивается использованием технологической смеси с использованием пластификатора «Лигнопан» для различных изделий и назначения (изделия архитектурно-строительного назначения, дорожные покрытия, технические смеси для монолитных многоэтажных зданий; строительство малоэтажных зданий из изделий, производимой без использования раствора).By replacing sand in production with cheaper screening, you can produce high-quality products at a price below the market. The flexibility of manufactured products is ensured by the use of technological mixtures using Lignopan plasticizer for various products and purposes (architectural and construction products, road surfaces, technical mixes for monolithic high-rise buildings; construction of low-rise buildings from products made without using mortar).

Переработка (утилизация) технологических отходов (отсевов) горнодобывающих и горноперерабатывающих предприятий одновременно с решением проблем по экологической безопасности районов их размещения позволяет получать продукцию строительного назначения, конкурентноспособной относительно традиционной строительной продукции по стоимости и технико-эксплуатационным показателям.Processing (utilization) of technological wastes (screenings) of mining and mining enterprises simultaneously with solving environmental safety problems of the areas of their location allows to obtain construction products that are competitive with respect to traditional construction products in terms of cost and technical and operational indicators.

Выбор данной технологии изготовления методом непрерывной шнековой экструзии имеет преимущество по сравнению с методом прямого прессования в формах в части энергоемкости производства, его производительности и сравнительной дешевизны по затратам на создание производства и его обслуживание. Подобное зарубежное технологическое оборудование стоит на порядок выше, чем заявляемое.The choice of this manufacturing technology by the method of continuous screw extrusion has an advantage over the direct compression method in the molds in terms of the energy intensity of production, its productivity and comparative low cost in terms of the cost of creating a production and its maintenance. Such foreign technological equipment costs an order of magnitude higher than what is claimed.

Известен патент РФ №2119504: изобретение относится к способам и устройствам для смешения и диспергирования гомогенных сред. Предложена трехзонная обработка полимерного материала, при этом в первой зоне загружаемый полимерный материал разогревают до 100-250°С за счет диссипации механической энергии при вращении ротора устройства со скоростью 200-2000 об/мин, в результате чего полимерный материал пластицируется в зазоре между цилиндрами трения; во второй зоне создают давление 10-80 кПа и поднимают температуру до 150-300°С, в результате чего происходит начальная фаза деструкции пластицированного полимерного материала; в третьей зоне осуществляют процесс собственно деструкции полимерного материала при температуре 200-350°С и давлении 10-90 кПа. Узкое молекулярно-массовое распределение (M_n/M_w<3,5) полимерного материала и незначительное содержание летучих обеспечивается конструкцией аппарата и кратковременным термическим Known RF patent No. 2119504: the invention relates to methods and devices for mixing and dispersing homogeneous media. Three-zone processing of the polymeric material is proposed, while in the first zone the loaded polymeric material is heated to 100-250 ° C due to dissipation of mechanical energy during rotation of the device rotor at a speed of 200-2000 rpm, as a result of which the polymeric material plasticizes in the gap between the friction cylinders ; in the second zone create a pressure of 10-80 kPa and raise the temperature to 150-300 ° C, as a result of which the initial phase of destruction of the plasticized polymeric material occurs; in the third zone, the actual destruction of the polymer material is carried out at a temperature of 200-350 ° C and a pressure of 10-90 kPa. A narrow molecular weight distribution (M _n / M _w <3.5) of the polymer material and a low volatile content is ensured by the design of the apparatus and short-term thermal

воздействием на полимер. Устройство содержит цилиндрический корпус с рубашками для охлаждения, загрузочный и разгрузочный патрубки, рабочий орган, выполненный в виде ротора с каскадом подшипников качения. Устройство снабжено по крайней мере двумя поверхностями трения, образующими между собой зазор и расположенными перед каскадом подшипников. Поверхности трения выполнены в виде внутренней и наружной конических поверхностей. Площадь проходного сечения, образованного поверхностями на входе обрабатываемого полимерного материала, относится к площади проходного сечения, образованного поверхностями на выходе обрабатываемого материала, как 1:1,5-1:2,5. (1).exposure to the polymer. The device comprises a cylindrical body with jackets for cooling, loading and unloading nozzles, a working body made in the form of a rotor with a cascade of rolling bearings. The device is equipped with at least two friction surfaces, forming a gap between themselves and located in front of the cascade of bearings. Friction surfaces are made in the form of internal and external conical surfaces. The area of the bore formed by the surfaces at the inlet of the processed polymer material, refers to the area of the bore formed by the surfaces at the outlet of the processed material, as 1: 1.5-1: 2.5. (one).

Наиболее близким решением относительно пресс-шнека является описанные в заявке РФ №2001129679: Шнек-пресс переработки полимерных отходов "ШПППО" предназначен, преимущественно, для раздельной переработки полимерных отходов в виде пакетов, пленочных упаковок, кусков пленок и им подобных в полимерные, преимущественно, трубчатые изделия и отличается от известных применением загрузочного короба с поворотной стенкой, образующей проем для подачи отходов, а также оснащенный упругим элементом, например, резиновым, который создает с крышкой короба герметичную полость с подачей в последнюю сжатого воздуха и снизу которой закреплена подпрессовочная плита принудительно подающая отходы в трубчатый корпус шнекового вала, снабженного в зоне подачи отходов зубчатыми ножами, закрепленными по винтовой линии между шнековыми витками, при этом корпус шнекового вала и его теплоизолированный кожух образуют полость насыщенного пара с температурой 110-120 град. С, сообщаемую со смежной кольцевой полостью острого пара температурой 130-150 град. С через отверстия диаметрами 0,002-0,005 м в разделительной стенке и обогревающую формовочный цилиндроконический мундштук, а получаемый расплав полимера, продавливаемый зазоры между мундштуком и цилиндроконическим концом шнекового вала, формируется в полимерное изделие преимущественно трубчатого типа, охлаждаемое на выходе из мундштука и снаружи подачи холодной воды "на проход", а из внутри - подачей сжатого воздуха вентилем через сквозное центральное отверстие в шнековом валу (2).The closest solution to the press screw is described in RF application No. 2001129679: The SHPPO polymer waste recycling screw press is mainly intended for separate processing of polymer waste in the form of bags, film packages, pieces of films and the like into polymer, mainly tubular products and differs from the known ones by the use of a loading box with a pivoting wall forming an opening for supplying waste, as well as equipped with an elastic element, for example, rubber, which creates an airtight cavity with compressed air supplied to the bottom and from the bottom of which a prepress plate is fixed, forcing waste into the tubular housing of the screw shaft, equipped with gear knives in the waste supply area, fixed along a helical line between the screw turns, while the screw shaft housing and its thermally insulated casing form a cavity saturated steam with a temperature of 110-120 degrees. C communicated with an adjacent annular cavity of sharp steam with a temperature of 130-150 degrees. Through holes with diameters of 0.002-0.005 m in the dividing wall and heating the molding cylinder-conical mouthpiece, and the resulting polymer melt, forced through the gaps between the mouthpiece and the cylinder-conical end of the screw shaft, is formed into a polymer product of predominantly tubular type, cooled at the outlet of the mouthpiece and outside the cold water supply “to the passage”, and from inside, by supplying compressed air with a valve through a through central hole in the auger shaft (2).

Приведенные аналоги не обеспечивают достаточного повышения адгезионной способности изготавливаемых изделий и их прочностных характеристик.The above analogues do not provide a sufficient increase in the adhesive ability of manufactured products and their strength characteristics.

Техническим результатом является повышение адгезионной способности изготавливаемых изделий и их прочностных характеристик за счет конструктивного выполнения шнек-пресса для приготовления смеси из отсевов (отходов), а также применения УЗ гомогенизатора формовочной смеси.The technical result is to increase the adhesion ability of manufactured products and their strength characteristics due to the structural design of the screw press for preparing the mixture from screenings (waste), as well as the use of ultrasonic homogenizer of the molding mixture.

Изготовление изделий с повышенной адгезионной способностью делает возможным производить кладку стен из свежеприготовленных изделий без применения растворов, что значительно улучшает качество кладки и снижает стоимость строительства.The manufacture of products with increased adhesive ability makes it possible to masonry walls from freshly prepared products without the use of solutions, which significantly improves the quality of the masonry and reduces the cost of construction.

Уплотнение формовочной массы в шнек-прессе обеспечивается за счет уменьшения шага винтовой поверхности шнека в направлении перемещения массы. Степень сжатия массы зависит от отношения начального и конечного объема межвиткового пространства шнека. Температура в зонах обработки зависит от диссипации механической энергии при вращении вала шнека и сжатия его витками формовочной массы.Compaction of the molding material in the screw press is ensured by reducing the pitch of the screw surface of the screw in the direction of movement of the mass. The degree of compression of the mass depends on the ratio of the initial and final volume of the inter-turn space of the screw. The temperature in the processing zones depends on the dissipation of mechanical energy during the rotation of the screw shaft and its compression by the turns of the molding material.

Перемещение формовочной массы вдоль оси шнека происходит при соблюдении следующих условий: коэффициент трения формовочной массы по винтовой плоскости шнек-пресса должен быть меньше, чем коэффициент трения формовочной массы относительно внутренней поверхности корпуса («рубашки») шнек-пресса (трубы, в которой размещается шнек). Винтовая поверхность шнека изготавливается с качеством обработки выше на несколько классов, чем «рубашка», внутренняя поверхность «рубашки» изготавливается с ребрами по всей длине.The molding material is moved along the screw axis under the following conditions: the coefficient of friction of the molding material along the screw plane of the screw press must be less than the coefficient of friction of the molding material relative to the inner surface of the housing (“shirt”) of the screw press (pipe in which the screw is placed ) The screw surface of the screw is made with a quality of processing several classes higher than the “shirt”, the inner surface of the “shirt” is made with ribs along the entire length.

Предусмотрен также мобильный вариант пресса, с возможностью заливки площади для размещения на них технологического оборудования в производственных целях, а также заполнения изготавливаемой смесью монолитных каркасов при строительстве многоэтажных сооружений.A mobile version of the press is also provided, with the possibility of filling the area to place technological equipment on them for industrial purposes, as well as filling the monolithic frames made with a mixture during the construction of multi-story buildings.

Для изготовления формовочной массы требуются портландцемент, в качестве заполнителя щебень гранитный (гранитные отсевы) горнодобывающих предприятий, при этом зерновой состав щебня - смесь фракций до 15 мм.For the manufacture of the molding mass, Portland cement is required, granite crushed stone (granite screenings) of mining enterprises as aggregate, while the crushed stone grain composition is a mixture of fractions up to 15 mm.

Для приготовления смеси для плит виды и объем (массу) вводимых добавок «Лигнопан» определяют опытным путем в зависимости от вида и качества отсевов. Для изготовления цветных плит применяют пигменты.To prepare the mixture for the plates, the types and volume (mass) of Lignopan additives added are determined empirically, depending on the type and quality of screenings. For the manufacture of colored plates, pigments are used.

В случае использования технологичных отсевов их объем в составе формовочной массы составляет 70-75% по сухому, цемента - не более 15%, пластификатора «Лигнопан» - до 1%.In the case of using technological screenings, their volume in the composition of the molding material is 70-75% on dry basis, cement - not more than 15%, plasticizer "Lignopan" - up to 1%.

Конкретный состав формовочной массы зависит от наличия исходных материалов и требований к цветовой гамме готового изделия.The specific composition of the molding material depends on the availability of raw materials and the requirements for the color scheme of the finished product.

Мощность производства переработки отходов определяется производительностью шнек-пресса.The production capacity of waste processing is determined by the capacity of the screw press.

Шнек-пресс иллюстрируется на фигурах: фиг.1 - схема шнек-пресса, фиг.2 - разрез фиг.1 по А-А, фиг.3 - поперечное сечение выпускаемых изделий.The screw press is illustrated in the figures: FIG. 1 is a schematic diagram of the screw press, FIG. 2 is a sectional view of FIG. 1 along AA, FIG. 3 is a cross-sectional view of manufactured products.

Цифрами на фигурах обозначено: 1 - корпус шнек-пресса, 2 - вал шнека, 3 - рабочий орган шнека - виток, 4 - источник УЗ, 5 - УЗ генератор, 6 - мундштук, 7 - редуктор, 8 - электродвигатель, 9 - смеситель, 10 - исходный материалThe numbers in the figures indicate: 1 - screw press housing, 2 - screw shaft, 3 - screw working element - coil, 4 - ultrasonic source, 5 - ultrasonic generator, 6 - mouthpiece, 7 - gearbox, 8 - electric motor, 9 - mixer , 10 - source material

Транспортирование формовочной массы в зонах обработки (между витками) производится с помощью ленточного конвейера непрерывно. Формовочная масса поступает в приемную емкость шнек-пресса, на котором производится ее уплотнение с одновременным дополнительным перемешиванием. В первой зоне температура равна температуре производственного помещения или площадки, во второй зоне температура - 15-25 град.С, давление - 2-3 атм, в третьей зоне температура - 20-25 град.С, давление 3-5 атм, в четвертой зоне температура 25-30 град.С, давление - 5-7 атм.The molding material is transported in the processing zones (between turns) continuously using a conveyor belt. The molding material enters the receiving capacity of the screw press, on which it is sealed with simultaneous additional mixing. In the first zone, the temperature is equal to the temperature of the production room or site, in the second zone the temperature is 15-25 degrees C, pressure is 2-3 atm, in the third zone the temperature is 20-25 degrees C, pressure 3-5 atm, in the fourth the zone temperature is 25-30 degrees C, pressure is 5-7 atm.

Экструдирование в шнек-прессе основано на принципе непрерывной подачи формовочной массы вдоль оси пресса и возврате избыточной массы по зазору (на фиг.1, 2 показан, но не обзначен) между наружной поверхностью шнека и внутренней поверхностью «рубашки». В зависимости от вязкости, пластичности и состава формовочной массы в зоне экструдирования устанавливается постоянное давление для конкретного состава массы. Изменение вязкости в сторону уменьшения, а пластичности массы в сторону увеличения в процессе экструдирования может привести к остановке процесса экструдирования.Extrusion in a screw press is based on the principle of continuous supply of molding material along the axis of the press and return of excess weight to the gap (shown in FIGS. 1, 2, but not indicated) between the outer surface of the screw and the inner surface of the “shirt”. Depending on the viscosity, ductility and composition of the molding material, a constant pressure is set in the extrusion zone for the specific composition of the material. Changing the viscosity downward, and the plasticity of the mass upward during the extrusion process can lead to a halt in the extrusion process.

На выходе из шнек-пресса в последней зоне обработки на заготовку воздействуют ультразвуком для гомогенизации формовочной смеси в полуфабрикате.At the exit of the screw press in the last processing zone, the workpiece is subjected to ultrasound to homogenize the molding mixture in the semi-finished product.

Скорость вращения вала шнека зависит от ряда факторов, одним из которых является качественные характеристики формовочной массы. Материал, из которого изготавливается шнек-пресс - высокопрочная сталь.The screw shaft rotation speed depends on a number of factors, one of which is the qualitative characteristics of the molding material. The material from which the screw press is made is high-strength steel.

«Рубашка» выполнена с ребрами по всей длине шнека для возврата формовочной массы при непрохождении ее через мундштук в связи с различными компонентами исходного материала.The “shirt” is made with ribs along the entire length of the screw for returning the molding material when it does not pass through the mouthpiece in connection with various components of the starting material.

Форма полуфабриката продукции в виде непрерывно выходящей из мундштука 6 шнек-пресса заготовки определяется контуром и размерами поперечного сечения самого мундштука 6, являющегося сменным элементом машины.The shape of the semi-finished product in the form of a workpiece continuously emerging from the mouthpiece 6 of the screw press is determined by the contour and dimensions of the cross section of the mouthpiece 6 itself, which is a replaceable element of the machine.

Обрезка полуфабриката производится на сушильных вагонетках, установленных в помещении с постоянной температурой воздуха, например, 15 град.С. Далее следует нарезание готовых изделий продукции.Semi-finished product is trimmed on drying trolleys installed in a room with a constant air temperature, for example, 15 degrees C. The following is the cutting of finished products.

Отходы резки в транспортном контейнере поступают на молотковую дробилку. После их измельчения они возвращаются на смеситель.Cutting waste in the shipping container goes to a hammer mill. After grinding, they return to the mixer.

В перечень изделий строительного назначения могут входить: блоки стеновые, труба фибробетонная, плитка облицовочная, брус отделочный, подоконник наружный или внутренний, сандрик выпуклый или вогнутый, ступени лестничные и т.д. Изменение номенклатуры выпускаемых изделий производится за счет смены формообразующего мундштука шнек-пресса практически без остановки производства.The list of construction products may include: wall blocks, fiber-reinforced concrete pipe, facing tile, finishing beam, external or internal windowsill, convex or concave sandrick, stair steps, etc. The change in the range of products is made by changing the shape-forming mouthpiece of the screw press with virtually no production stop.

По своим прочностным характеристикам предлагаемые строительные изделия соответствуют аналогичным используемым материалам с прочностью на сжатие не менее 240 кг/кв.см.According to their strength characteristics, the proposed building products correspond to similar materials used with a compressive strength of at least 240 kg / sq. Cm.

В случае изготовления стеновых блоков, собираемых без раствора, в их формовочный состав добавляют пластификатор для увеличения адгезии наружных поверхностей изделия.In the case of the manufacture of wall blocks assembled without mortar, a plasticizer is added to their molding composition to increase the adhesion of the outer surfaces of the product.

Создание производства переработки отходов горнодобывающих и горноперерабатывающих предприятий с выпуском изделий строительного назначения методом экструзионного формования имеет следующие преимущества перед традиционной технологией:The creation of a waste processing plant for mining and mining enterprises with the release of building products by extrusion molding has the following advantages over traditional technology:

- решается вопрос экологически чистого достаточно простого и непрерывного процесса создания замкнутого цикла производства, когда отходы основного производства являются сырьем для нового производства;- the issue of environmentally friendly rather simple and continuous process of creating a closed production cycle, when the waste of the main production is the raw material for a new production;

- вопрос утилизации отходов является способом получения конкурентоспособной продукции строительного назначения;- The issue of waste disposal is a way to obtain competitive construction products;

- представляется возможность разработки мобильного комплекса мини-завода, основным звеном которого является шнек-пресс, готового работать в местах накопления отходов или вблизи стройплощадки.- it is possible to develop a mobile complex of a mini-plant, the main link of which is a screw press, ready to work in places of accumulation of waste or near the construction site.

Источники информации.Information sources.

1. Патент РФ №2119504, 1998 г.1. RF patent No. 2119504, 1998

2. Заявка на изобретение РФ №2001129679, 2003 г.2. Application for the invention of the Russian Federation No. 2001129679, 2003

Claims

A screw press, comprising a housing, a shaft rotating from the drive, a receiving container for the starting material, a mixer, screw turns and a mouthpiece, characterized in that the screw press housing is made with a gap between the outer surface of the screw and the inner surface of the shirt, the screw is made with a decrease in pitch the screw surface of the screw in the direction of movement of the molding material, the space between the turns forming the processing zone, the shirt is made with ribs along the entire length to return the molding material when it does not pass through the mouthpiece, mu The nd piece is removable, in the last processing zone there is a source of ultrasound.