распределительная коробка двухшнекового экструдера, привод двухшнекового экструдера и двухшнековый экструдер

Формула изобретения

1. Распределительная коробка двухшнекового экструдера, содержащая зубчатый обод с наружным и внутренним зацеплением, два расположенных внутри зубчатого обода и находящихся в зацеплении с внутренним зацеплением зубчатого обода ведомых вала-шестерни и подшипниковые узлы, отличающаяся тем, что распределительная коробка содержит корпус и установленные внутри корпуса зубчатый обод с наружным и внутренним зацеплением, два ведомых вала-шестерни внутри зубчатого обода, находящихся в зацеплении с внутренним зацеплением зубчатого обода, подшипниковые узлы, а также выполненный с возможностью зацепления с наружным зацеплением зубчатого обода ведущий вал, при этом корпус содержит основание с неразъемно прикрепленными к нему боковыми и торцевыми стенками и устанавливаемую сверху съемную крышку, а в торцевых стенках корпуса выполнены сквозные отверстия, в которых размещены подшипниковые узлы ведущего вала и ведомых валов-шестерен.

2. Распределительная коробка по п.1, отличающаяся тем, что вкладыши с подшипниками ведомых валов-шестерен выполнены с возможностью установки на них подшипников зубчатого обода.

3. Распределительная коробка по п.2, отличающаяся тем, что подшипниковые узлы ведомых валов-шестерен содержат радиальные подшипники и расположенные в прикрепляемой к одному из вкладышей обойме упорные подшипники.

4. Распределительная коробка по п.1, отличающаяся тем, что корпус снабжен патрубками подвода масла к подшипниковым узлам и патрубком слива масла из корпуса.

5. Распределительная коробка по п.1, отличающаяся тем, что зубчатый обод и находящийся в зацеплении с ним ведущий вал содержат число зубьев, обеспечивающих требуемое передаточное отношение между ведущим валом и ведомыми валами-шестернями.

6. Распределительная коробка по п.1, отличающаяся тем, что подшипниковые узлы выполнены в виде установленных в сквозных отверстиях корпуса вкладышей с подшипниками ведущего вала и ведомых валов-шестерен и промежуточного вала.

7. Распределительная коробка по п.1, отличающаяся тем, что между наружным зацеплением зубчатого обода и ведущим валом дополнительно установлен находящийся в зацеплении с ними промежуточный вал, а в корпусе дополнительно установлены подшипниковые узлы промежуточного вала.

8. Распределительная коробка по п.7, отличающаяся тем, что подшипниковые узлы промежуточного вала выполнены в виде установленных в сквозных отверстиях корпуса вкладышей с подшипниками промежуточного вала.

9. Привод двухшнекового экструдера, содержащий двигатель и распределительную коробку, отличающийся тем, что распределительная коробка содержит корпус и установленные внутри корпуса зубчатый обод с наружным и внутренним зацеплением, два ведомых вала-шестерни внутри зубчатого обода, находящихся в зацеплении с внутренним зацеплением зубчатого обода, подшипниковые узлы и выполненный с возможностью зацепления с наружным зацеплением зубчатого обода ведущий вал, при этом корпус содержит основание с неразъемно прикрепленными к нему боковыми и торцевыми стенками и съемную крышку, в торцевых стенках корпуса выполнены сквозные отверстия, в которые установлены подшипниковые узлы ведущего вала и ведомых валов-шестерен, а ведущий вал соединен с двигателем посредством муфты.

10. Привод двухшнекового экструдера по п.9, отличающийся тем, что в распределительной коробке подшипниковые узлы выполнены в виде установленных в сквозных отверстиях корпуса вкладышей с подшипниками ведущего вала и ведомых валов-шестерен.

11. Привод двухшнекового экструдера по п.9, отличающийся тем, что в распределительной коробке вкладыши с подшипниками ведомых валов-шестерен выполнены с возможностью установки на них подшипников зубчатого обода.

12. Привод двухшнекового экструдера по п.9, отличающийся тем, что в распределительной коробке подшипниковые узлы ведомых валов-шестерен содержат радиальные подшипники и расположенные в прикрепляемой к одному из вкладышей обойме упорные подшипники.

13. Привод двухшнекового экструдера по п.9, отличающийся тем, что распределительная коробка снабжена патрубками подвода масла к подшипниковым узлам, патрубком слива масла из корпуса, трубопроводом подвода и отвода масла и насосом масла.

14. Привод двухшнекового экструдера по п.9, отличающийся тем, что в распределительной коробке между наружным зацеплением зубчатого обода и ведущим валом дополнительно установлен находящийся в зацеплении с ними промежуточный вал, а в корпусе дополнительно установлены подшипниковые узлы промежуточного вала, выполненные в виде установленных в сквозных отверстиях корпуса вкладышей с подшипниками промежуточного вала.

15. Двухшнековый экструдер, содержащий двигатель вращения, распределительную коробку и узел экструзии, отличающийся тем, что распределительная коробка содержит корпус и установленные внутри корпуса зубчатый обод с наружным и внутренним зацеплением, два ведомых вала-шестерни внутри зубчатого обода, находящихся в зацеплении с внутренним зацеплением зубчатого обода, подшипниковые узлы и выполненный с возможностью зацепления с наружным зацеплением зубчатого обода ведущий вал, при этом корпус содержит основание с неразъемно прикрепленными к нему боковыми и торцевыми стенками и съемную крышку, в торцевых стенках корпуса выполнены сквозные отверстия, в которые установлены подшипниковые узлы ведущего вала и ведомых валов-шестерен, а ведущий вал соединен с двигателем посредством муфты.

16. Двухшнековый экструдер по п.15, отличающийся тем, что в распределительной коробке между наружным зацеплением зубчатого обода и ведущим валом дополнительно установлен находящийся в зацеплении с ними промежуточный вал, а в корпусе дополнительно установлены подшипниковые узлы промежуточного вала, выполненные в виде установленных в сквозных отверстиях корпуса вкладышей с подшипниками промежуточного вала.

17. Двухшнековый экструдер по п.15, отличающийся тем, что экструдер содержит систему циркуляции масла в виде насоса масла, маслопровода, патрубка подвода масла к подшипниковым узлам распределительной коробки, патрубка слива масла из корпуса распределительной коробки и трубопровода подвода масла к распределительной коробке и отвода масла из распределительной коробки.

18. Двухшнековый экструдер по п.15, отличающийся тем, что экструдер содержит дозатор компонентов.

19. Двухшнековый экструдер по п.15, отличающийся тем, что экструдер содержит резистивный нагреватель для предварительного нагрева и регулирования температуры узла экструзии.

20. Двухшнековый экструдер по п.15, отличающийся тем, что экструзер дополнительно содержит начинконаполнитель.

21. Двухшнековый экструдер по п.15, отличающийся тем, что узел экструзии дополнительно содержит режущее устройство.

22. Двухшнековый экструдер по п.15, отличающийся тем, что узел экструзии содержит загрузочный корпус, рабочий корпус и матрицу придания формы экструзионным продуктам.

23. Двухшнековый экструдер по п.22, отличающийся тем, что рабочий корпус выполнен сборным по длине из элементов, содержит загрузочные, транспортирующие, сжимающие шнеки, смесительные элементы и систему охлаждения.

24. Двухшнековый экструдер по п.22, отличающийся тем, что рабочий корпус снабжен роликовыми опорами с возможностью отката рабочего корпуса по рельсовым направляющим без предварительной разборки элементов рабочего корпуса.

Описание изобретения к патенту

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к машиностроению, в частности к зубчатым передачам, и может быть использовано для передачи крутящего момента в установках с близко расположенными и нагруженными в осевом направлении рабочими органами, например, для привода шнеков двухшнекового экструдера и при изготовлении двухшнековых экструдеров средней и большой мощности (более 50 кВт по мощности приводного двигателя).

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известен привод двухшнекового экструдера, содержащий разъемный корпус, вставку, центральное колесо, радиальные и упорные подшипники, ведущий вал и ведомые валы-шестерни, причем вставка снабжена посадочными местами под подшипники центрального колеса, ведущего вала и ведомых валов-шестерен, что обуславливает необходимость наличия сложного по конструкции разъемного корпуса со специальной вставкой, в которой выполнены посадочные места под подшипники центрального колеса, и валом, представляющего собой массивную обычно литую конструкцию сложной формы, требующего большой точности обработки и имеющего большие габариты, связанные с наличием узлов упорных подшипников, расположенных в задней части привода, по одну сторону от центрального колеса [1].

Известен экструдер Р3-КЭД-88, в котором ведущий вал внешнего зацепления расположен ниже ведомых валов, что требует соблюдения точной соосности, причем внешнее зацепление повышает прочностные требования к ведущему валу, повышает стоимость его изготовления и снижает надежность функционирования [2].

Известен привод двухшнекового экструдера, содержащий соединенные между собой цельнолитой корпус и крышку в виде одной из боковых стенок, расположенное в корпусе центральное колесо с наружным и внутренним зубчатыми венцами, находящийся в зацеплении с наружным зубчатым венцом ведущий вал-шестерню, находящиеся в зацеплении с внутренним зубчатым венцом два ведомых вала-шестерни, соединенные со шнековыми валами муфтами, радиальные подшипники центрального колеса и упорные подшипники валов-шестерен, в котором с целью упрощения конструкции и уменьшения металлоемкости на внутренних поверхностях корпуса и крышки выполнены посадочные буртики под радиальные подшипники, на крышке выполнен центрирующий выступ, упорные подшипники установлены по разные стороны от центрального колеса и разнесены на противоположные концы своих валов-шестерен, один из шнековых валов выполнен гладким и опирается торцом на соответствующий ведомый вал-шестерню, на втором шнековом валу выполнен упорный бурт, а привод снабжен распорной втулкой, установленной на втором ведомом валу-шестерне между соответствующим упорным подшипником и муфтой второго шнекового вала [3].

Недостатками известных конструкций являются сложность в изготовлении, высокая материалоемкость и недостаточная надежность функционирования, особенно при повышенных мощностях, поскольку в прикрепляемой сбоку крышке установлены подшипники валов.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению (прототипом) являются разработанные ранее одним из авторов распределительная коробка двухшнекового экструдера, привод двухшнекового экструдера и двухшнековый экструдер полезной модели [4], в которых в распределительной коробке, содержащей зубчатый обод с внутренним зацеплением, два ведомых вала-шестерни, расположенных внутри зубчатого обода и находящихся в зацеплении с внутренним зацеплением зубчатого обода, подшипниковые узлы и средство фиксации положения зубчатого обода, ведомых валов-шестерен и подшипниковых узлов, средство фиксации положения зубчатого обода, ведомых валов-шестерен и подшипниковых узлов выполнено в виде расположенных с торцевых сторон зубчатого обода и соединенных друг с другом шпильками через распорные втулки передней и задней стенок, а на наружной поверхности зубчатого обода выполнено средство приведения зубчатого обода в движение, изготовленное, например, в виде звездочки цепной передачи, наружного зубчатого венца или шкива клиноременной передачи. При этом в передней и задней стенках выполнены соосные отверстия для подшипниковых узлов и соединяющих переднюю и заднюю стенки шпилек, внутри зубчатого обода распределительной коробки выполнен смазочный картер, а в передней и задней стенке выполнены отверстия для подвода масла в смазочный картер внутри зубчатого обода и отвода масла из смазочного картера внутри зубчатого обода.

Техническим достоинством конструкции по прототипу является оригинальная компоновка подшипниковых узлов, но техническим недостатком конструкций по прототипу являются ее недостаточно высокая надежность функционирования в экструдерах средней и большой мощности (более 50 кВт), а также сложность обеспечения необходимого передаточного отношения между приводным двигателем и шнековыми валами, поскольку это требует дополнительного применения наряду с цепной передачей мотор-редуктора, расположенного под раздаточной коробкой. При этом с ростом мощности экструдера обычно требуется увеличивать необходимое передаточное отношение, что обуславливает соответствующее увеличение габаритов мотор-редуктора и цепной передачи. В результате при средней и большой мощности (более 50 кВт по мощности приводного двигателя) применение конструкции коробки по прототипу и всего экструдера становится технически не целесообразным. Кроме того, клиноременная передача технически не может обеспечить передачу больших усилий, а цепная передача с быстро движущейся цепью в конструкции по прототипу требует установки отдельного смазочного картера и защитных кожухов, что в конечном итоге усложняет конструкцию, увеличивает трудоемкость сборки, снижает надежность функционирования и усложняет обслуживание экструдера.

ЗАДАЧА ИЗОБРЕТЕНИЯ И ТЕХНИЧЕСКИЙ РЕЗУЛЬТАТ

Общей задачей изобретения (требуемым техническим результатом, достигаемым при использовании изобретения) является упрощение конструкции, уменьшение металлоемкости, упрощение монтажа и эксплуатации, снижение стоимости привода шнеков двухшнекового экструдера и двухшнекового экструдера в целом при одновременном повышении надежности, долговечности и повышении качества функционирования экструдеров средней и большой мощности (более 50 кВт по мощности приводного двигателя).

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Требуемый технический результат при использовании изобретения достигается тем, что распределительная коробка двухшнекового экструдера, содержащая зубчатый обод с наружным и внутренним зацеплением, два расположенные внутри зубчатого обода и находящиеся в зацеплении с внутренним зацеплением зубчатого обода ведомые валы-шестерни, подшипниковые узлы, согласно изобретению содержит сварной корпус с верней накладной крышкой и установленные внутри корпуса зубчатый обод с наружным и внутренним зацеплением, два ведомых вала-шестерни внутри зубчатого обода, находящихся в зацеплении с внутренним зацеплением зубчатого обода, подшипниковые узлы и выполненный с возможностью зацепления с наружным зацеплением зубчатого обода ведущий вал, при этом корпус содержит основание с неразъемно прикрепленными к нему боковыми и торцевыми стенками и съемную крышку, а в торцевых стенках корпуса выполнены сквозные отверстия, в которые установлены подшипниковые узлы ведущего вала и ведомых валов-шестерен.

При этом подшипниковые узлы в распределительной коробке выполнены в виде установленных в сквозных отверстиях корпуса вкладышей с подшипниками ведущего вала и ведомых валов-шестерен, вкладыши с подшипниками ведомых валов-шестерен выполнены с возможностью установки на них подшипников зубчатого обода, а подшипниковые узлы ведомых валов-шестерен содержат радиальные подшипники и расположенные в прикрепляемой к одному из вкладышей обойме упорные подшипники.

Кроме этого, корпус распределительной коробки снабжен патрубками подвода масла к подшипниковым узлам и патрубком слива масла из корпуса, а зубчатый обод и находящийся в зацеплении с ним ведущий вал содержат число зубьев, обеспечивающих требуемое передаточное отношение между ведущим валом и ведомыми валами-шестернями.

Кроме этого, в случае необходимости для обеспечения повышенного передаточного отношения между ведущим валом и ведомыми валами-шестернями между наружным зацеплением зубчатого обода и ведущим валом может быть дополнительно установлен находящийся в зацеплении с ними промежуточный вал, а в корпусе соответственно дополнительно установлены подшипниковые узлы промежуточного вала в виде установленных в соответствующих сквозных отверстиях корпуса вкладышей с подшипниками промежуточного вала.

Поставленная цель и требуемый технический результат при использовании изобретения достигается также тем, что в приводе двухшнекового экструдера, содержащем двигатель и распределительную коробку, согласно изобретению распределительная коробка содержит корпус и установленные внутри корпуса зубчатый обод с наружным и внутренним зацеплением, два ведомых вала-шестерни внутри зубчатого обода, находящихся в зацеплении с внутренним зацеплением зубчатого обода, подшипниковые узлы и выполненный с возможностью зацепления с наружным зацеплением зубчатого обода ведущий вал, при этом корпус содержит основание с неразъемно прикрепленными к нему боковыми и торцевыми стенками и съемную крышку, в торцевых стенках корпуса выполнены сквозные отверстия, в которые установлены подшипниковые узлы ведущего вала и ведомых валов-шестерен, а ведущий вал соединен с двигателем посредством муфты.

При этом в распределительной коробке подшипниковые узлы выполнены в виде установленных в сквозных отверстиях корпуса вкладышей с подшипниками ведущего вала и ведомых валов-шестерен, вкладыши с подшипниками ведомых валов-шестерен выполнены с возможностью установки на них подшипников зубчатого обода, а подшипниковые узлы ведомых валов-шестерен содержат радиальные подшипники и расположенные в прикрепляемой к одному из вкладышей обойме упорные подшипники.

Кроме этого, распределительная коробка снабжена патрубками подвода масла к подшипниковым узлам, патрубком слива масла из корпуса, трубопроводом подвода и отвода масла и насосом масла.

Поставленная цель и требуемый технический результат при использовании изобретения достигаются также тем, что в двухшнековом экструдере, содержащем двигатель вращения, распределительную коробку и узел экструзии, согласно изобретению распределительная коробка содержит корпус и установленные внутри корпуса зубчатый обод с наружным и внутренним зацеплением, два ведомых вала-шестерни внутри зубчатого обода, находящихся в зацеплении с внутренним зацеплением зубчатого обода, подшипниковые узлы и выполненный с возможностью зацепления с наружным зацеплением зубчатого обода ведущий вал, при этом корпус содержит основание с неразъемно прикрепленными к нему боковыми и торцевыми стенками и съемную крышку, в торцевых стенках корпуса выполнены сквозные отверстия, в которые установлены подшипниковые узлы ведущего вала и ведомых валов-шестерен, а ведущий вал соединен с двигателем посредством муфты.

При этом двухшнековый экструдер содержит систему циркуляции масла в виде насоса масла, маслопровода, патрубка подвода масла к подшипниковым узлам распределительной коробки, патрубка слива масла из корпуса распределительной коробки и трубопроводом подвода масла к распределительной коробке и отвода масла из распределительной коробки.

Кроме этого, двухшнековый экструдер содержит дозатор компонентов, резистивный нагреватель для предварительного нагрева и регулирования температуры узла экструзии, причем узел экструзии содержит загрузочный корпус, рабочий корпус и матрицу придания формы экструзионным продуктам, начинконаполнитель и режущее устройство.

При этом рабочий корпус выполнен сборным по длине из элементов, содержит загрузочные, транспортирующие, сжимающие шнеки, смесительные элементы и систему охлаждения, а рабочий корпус оснащен устройством его отката на роликовых опорах по рельсовым направляющим без разборки элементов корпуса.

ПЕРЕЧЕНЬ ФИГУР ЧЕРТЕЖЕЙ

Раскрытие изобретения поясняется чертежами:

На фиг.1 изображен общий вид двухшнекового экструдера.

На фиг.2 изображен продольный разрез распределительной коробки.

На фиг.3 изображен поперечный разрез распределительной коробки по плоскости А-А.

Двухшнековый экструдер по изобретению включает (фиг.1) распределительную коробку 1, муфту 2, приводной электродвигатель 3, загрузочный корпус 4, рабочие элементы корпуса 5 с соединительными элементами 6, роликовые опоры 7, направляющие 8, станину 9, дозатор сухих продуктов 10, навесное режущее устройство 11, маслостанцию 12 в виде масляного насоса с трубопроводами масла.

Распределительная коробка 1 содержит (фиг.2, 3) установленные в едином сварном корпусе с верхней накладной крышкой ведущий вал 13, зубчатый обод 14 с наружным и внутренним зацеплением, ведомые валы-шестерни 15 и 16, подшипниковые узлы в виде вкладышей 17 и 18 с подшипниками, корпус 19, обойму 20 упорных подшипников ведомых валов-шестерен, патрубки подвода масла 21 и 22 в подшипниковые узлы, сливной патрубок масла 23.

Поставленная задача изобретения и достижение требуемого технического результата по сравнению с прототипом решаются за счет использования ведущего зубчатого вала, установленного с зубчатым ободом (фиг.2, 3) в общем корпусе и находящегося в зацеплении с внешним зацеплением зубчатого обода.

Такая схема компоновки при сохранении отдельных технических достоинств конструкции-прототипа, а именно оригинальная компоновка подшипниковых узлов, позволяет получить практически любое требуемое передаточное отношение внутри распределительной коробки и реализовать более рациональную «линейную» компоновку экструдера (фиг.1), обеспечивающую его удобную сборку и обслуживание. При этом привод экструдера при такой компоновке конструкции состоит только из соединительной муфты и обычного асинхронного электродвигателя.

Точность позиционирования зубчатого обода и ведомых валов-шестерен в конструкции по изобретению обеспечивается за счет установки их подшипников в двух одинаковых вкладышах, причем во внутренние отверстия вкладышей устанавливаются радиальные подшипники ведомых валов-шестерен, а наружные поверхности этих вкладышей служат для установки на них подшипников зубчатого обода. Упорные подшипники ведомых валов располагаются в обойме, установленной на одном из вкладышей, что также не только упрощает конструкцию, но и повышает точность позиционирования подшипников.

В целях повышения удобства обслуживания экструдера, что особенно важно для экструдеров средней и большой мощности, экструзионная зона оснащена простым устройством для ее отката без разборки элементов корпуса. На соединительных деталях элементов корпуса экструдера (хомутах) устанавливаются роликовые опоры, входящие в рельсовую направляющую на станине. При разборке направляющая наращивается съемным блоком, по которому осуществляется откат корпусов.

В конечном итоге использование предлагаемых технических решений позволяет применить рациональную компоновку экструдера с увеличенным ресурсом раздаточной коробки простой, но надежной конструкции.

Характерными особенностями конструкции распределительной коробки по изобретению, обеспечивающими достижение требуемого технического результата, являются:

- выполнение всей редукционной части в едином корпусе с обеспечением вращения от стандартного асинхронного электродвигателя посредством обычной соединительной муфты,

- полная герметичность распределительной коробки, обеспечиваемая устанавливаемой сверху съемной крышкой и всего тремя манжетами в подшипниковых узлах,

- наличие сварного корпуса с жесткими торцевыми стенками и несущими осевую рабочую нагрузку боковыми стенками без дополнительных стяжек как по прототипу,

- наружное зацепление зубчатого обода выполняет функцию косозубой редукционной передачи,

- вкладыши подшипниковых узлов ведомых валов-шестерен одновременно выполняют функции цапф вращения зубчатого колеса и крепления подшипников ведомых валов-шестерен и зубчатого обода,

- жесткое крепление вкладышей подшипниковых узлов к торцевым стекам корпуса обеспечивается посредством мощных шпилек, которыми крепится с одной стороны набор опорных блинов, а с другой стороны - переходник и фланец соединения распределительной коробки с загрузочным корпусом,

- замена радиальных подшипников и валов может осуществляться путем снятия вкладышей подшипниковых узлов без разборки всей распределительной коробки как в конструкциях-аналогах,

- установка распределительной коробки на станину экструдера может осуществляться без повышенных требований к точности обработки ее привалочных (установочных) поверхностей, где обычно в других конструкциях для сохранения взаимной геометрии посадочных мест подшипников требуется высокая точность обработки плиты станины экструдера,

- система смазки упорных и радиальных подшипников в подшипниковых узлах ведомых валов-шестерен обеспечивает смазку всех зацеплений и подшипников распределительной коробки и не требует отдельного смазочного картера для смазки зубчатого обода как в конструкциях-аналогах.

ПРИМЕРЫ РЕАЛИЗАЦИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сущность изобретений поясняется примерами реализации изобретений.

Двухшнековый экструдер по изобретению (фиг.1) состоит из распределительной коробки 1, муфты 2, приводного электродвигателя 3, зоны двухшнековой зоны экструзии, включающей загрузочный корпус 4, рабочие элементы корпуса 5 с соединительными элементами 6.

На соединительных элементах 6 рабочего корпуса установлены роликовые опоры 7, взаимодействующие с направляющими 8, установленными на станине 9.

Экструдер оснащен дозатором сухих продуктов 10, навесным режущим устройством 11, маслостанцией 12, обеспечивающей подачу масла к движущимся деталям в распределительной коробке 1, а также водяным насосом-дозатором для подачи воды в зону экструзии.

Распределительная коробка 1 по изобретению (фиг.2, 3) обеспечивает передачу вращения от ведущего вала 13 через зубчатый обод 14 на ведомые валы-шестерни 15, 16 с требуемым передаточным отношением, которые вращаются в одном направлении и приводят в движение шнековые валы экструдера.

Ведущий вал 13 получает вращение через муфту 2 (фиг.1) непосредственно от приводного электродвигателя 3, так как конструкция распределительной коробки 1 обеспечивает необходимое передаточное отношение между электродвигателем 3 и соединенными со шнековыми валами ведомыми валами-шестернями 15 и 16 за счет подбора соответствующего необходимого числа зубьев ведущего вала 13 и наружного венца зубчатого обода 14.

Кроме этого, в случае необходимости для обеспечения повышенного передаточного отношения между ведущим валом 13 и ведомыми валами-шестернями 15 и 16 между наружным зацеплением зубчатого обода 14 и ведущим валом 13 может быть дополнительно установлен находящийся в зацеплении с ними промежуточный вал, а в корпусе дополнительно установлены подшипниковые узлы промежуточного вала, выполненные в виде установленных в сквозных отверстиях корпуса вкладышей с подшипниками промежуточного вала.

Радиальные подшипники ведомых валов-шестерен 15, 16 и зубчатого обода 14 установлены в двух вкладышах 17 и 18, которые закрепляются в расточке торцевых стенок неразъемного сварного корпуса 19. Упорные подшипники ведомых валов-шестерен установлены в обойме 20, закрепленной на заднем вкладыше.

Описанная конструкция обеспечивает удобную сборку распределительной коробки при использовании неразъемного жесткого сварного корпуса, содержащего боковые и торцевые стенки со средствами фиксации подшипников в виде вкладышей, что упрощает изготовление, сборку и эксплуатацию.

Маслостанция 12 посредством масляного насоса и трубопровода масла выполняет функцию подачи масла в патрубки подачи масла 21 и 22 для смазывания опорных и радиальных подшипников ведомых валов-шестерен 15 и 16, подшипников зубчатого обода 14 и внутреннего зубчатого зацепления. Далее масло стекает внутрь распределительной коробки, автоматически обеспечивая смазку шестерни ведущего вала 13 и его подшипников, и через сливной патрубок 23 возвращается в маслостанцию 12.

Узел экструзии обычно состоит из двух секционных наборных шнеков и сборных по длине элементов корпуса с каналами под два шнека. Секционные наборные шнеки выполняют с различным шагом и количеством заходов, а также с разным направлением нарезки, набранных на шнековых валах по принципу увеличения компрессии и связанных с валами при помощи шпоночного соединения.

Корпус узла экструзии обычно выполняют составным из загрузочного элемента с отверстием под сырье и ряда рабочих элементов, сборных по длине корпуса, которые связаны между собой либо съемными фланцами, либо бугельными хомутами.

Узел экструзии предназначен для преобразования механической энергии вращающихся совместно в попутном направлении шнеков в тепловую энергию, образующуюся в сырье в результате внутреннего трения внутри перемещающегося к матрице вязкого продукта. В результате образовавшегося тепла происходит варка крахмального продукта, испарение находящейся в продукте влаги, повышение давления в рабочей зоне экструдера и вскипание влаги в продукте на срезе матрицы в результате сильного перепада давлений и температур выходящего продукта и окружающей среды.

Дозатор сухих компонентов предназначен для непрерывной и равномерной подачи смеси крахмальных компонентов в загрузочный корпус зоны экструзии.

Дозатор обычно состоит из привода и двухшнекового подавателя.

Распределительная коробка 1 двухшнекового экструдера по изобретению предназначена для передачи вращения от зубчатого обода внутреннего зацепления двум выходным валам-шестерням, зафиксированным в осевом направлении специальными опорными узлами, предназначенными для восприятия осевого усилия от шнековых валов, возникающего в результате воздействия высокого давления в зоне экструзии.

Привод ведущего вала экструдера осуществляется непосредственно от асинхронного электродвигателя посредством обычной муфты.

Матрица, представляющая собой деталь с формовочными отверстиями, закреплена на выходном рабочем элементе корпуса экструдера и предназначена для предания формы выходящему жгуту продукта.

Режущее устройство предназначено для отрезки продукта и может быть выполнено как навесным на матрице, так и напольным.

Система терморегулирования узла экструзии состоит из системы охлаждения и нагрева, а также приборов управления процессом и предназначена для поддержания заданных температур в узле экструзии.

Работа экструдера основана на глубокой термомеханической переработке сырья в корпусе экструдера за счет его взаимодействия с вращающимися шнековыми валами.

Работа экструдера происходит следующим образом. Сырье из загрузочного бункера подается в загрузочный корпус экструдера. Шнеки дозатора сухих компонентов захватывают сырье и с заданной производительностью перемещают его в загрузочную воронку корпуса экструдера. С помощью насоса-дозатора, подающего воду в загрузочный корпус экструдера, сырье увлажняется.

Далее сырье шнеками и валами передается в рабочий корпус, где смешивается с водой и за счет интенсивного перемешивания разогревается. В ходе перемещения к матрице сырье испытывает фазовое превращение (клейстеризуется), превращаясь в однородную массу, обладающую свойствами текучести. Наиболее интенсивный разогрев обеспечивается с помощью обратных смесителей, входящих в состав шнековых элементов. Перед матрицей температура сырья достигает 150-180 градусов, а давление 80-200 бар. За счет высокого давления находящаяся в сырье влага остается в жидком состоянии. При продавливании через матрицу сырье приобретает необходимую форму. На срезе матрицы при резком падении давления перегретая влага мгновенно вскипает, придавая продукту характерную пористую структуру, а его объем резко увеличивается.

Резка продукта производится непосредственно у матрицы с помощью навесного режущего устройства.

За счет интенсивной термомеханической обработки сырье за время нахождения в корпусе экструдера (десятки секунд) получает необходимую термомеханическую обработку.

Характерной особенностью конструкции распределительной коробки 1 по изобретению по сравнению с экструдерами-аналогами и экструдером-прототипом является использование зубчатого ведущего вала 13 и ведомых валов-шестерен 15 и 16, расположенных совместно с зубчатым ободом 14 (фиг.2) в общем корпусе и находящихся в зацеплении с внешним венцом зубчатого обода 14.

Такая кинематическая схема в совокупности с возможной установкой промежуточного вала между наружным зацеплением зубчатого обода и ведущим валом позволяет получить практически любое необходимое передаточное отношение внутри распределительной коробки 1 и перейти к более рациональной «линейной» компоновке экструдера (фиг.1), обеспечивающей его удобную сборку и простое обслуживание, поскольку при этом привод экструдера состоит только из соединительной муфты и обычного асинхронного электродвигателя.

Точность позиционирования зубчатого обода и ведомых валов-шетерен в распределительной коробке 1 обеспечивается за счет установки их подшипников в двух одинаковых вкладышах 17 и 18, причем во внутренние отверстия вкладышей 17 и 18 устанавливаются радиальные подшипники ведомых валов-шестерен 15 и 16, а наружные поверхности вкладышей 17 и 18 служат для установки на них подшипников зубчатого обода 14. Упорные подшипники ведомых валов-шестерен 15 и 16 располагаются в обойме, установленной на заднем вкладыше, что также повышает точность позиционирования подшипников.

В целом, предлагаемые технические решения позволяют применить рациональную компоновку экструдера с увеличенным ресурсом передаточной коробки простой конструкции, что значительно упрощает конструкцию двухшнекогого экструдера в целом, снижает его материалоемкость, существенно упрощает изготовление, эксплуатацию и ремонт, а также повышает надежность и долговечность функционирования двухшнекового экструдера средней и большой мощности (более 50 кВт по мощности приводного двигателя).

Благодаря применению внутреннего зубчатого зацепления, оригинальной конструкции сварного корпуса и оригинальной компоновке подшипниковых узлов в торцевых стенках существенно снижается материалоемкость и суммарная стоимость экструдера в целом, а также отдельных деталей - ведомых валов-шестерней и зубчатого обода внутреннего зацепления распределительной коробки, так как для обеспечения равнопрочности в паре можно применять менее дорогостоящую термохимическую обработку типа азотирования. Все это позволяет организовать производство отдельных деталей и всего экструдера по изобретению в целом промышленным способом в условиях серийного производства.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

Для подтверждения возможности реализации изобретения промышленным способом и экспериментального подтверждения возможности достижения требуемого технического результата был изготовлен и испытан экструдер по изобретению.

Экструдер по изобретению позволяет выпускать сухие завтраки типа кукурузных палочек и др., подушечки и батончики с начинкой, хрустящие хлебцы, полуфабрикаты для производства чипсов, хлопья, модифицированный экструзионный крахмал, набухающую муку, крахмалсодержащий реагент, соевый текстурат, крахмальную составляющую детского питания и другие аналогичные пищевые продукты.

Пищевые продукты изготавливаются на экструдере по изобретению следующим образом. Подготовленную смесь крахмалсодержащих составляющих, соли, сахара и др. засыпают в непрерывный дозатор сухих компонентов. Для скорейшего выхода экструдера на режим варки зона экструзии (рабочие корпуса) могут предварительно нагреваться при помощи нагревателей различного типа (резистивных, индукционных, паровых, масляных). На приводной электродвигатель подается напряжение. Выходной вал двигателя начинает вращаться и через зубчатую передачу ведущего вала вращательное движение передается на зубчатый обод внутреннего зацепления.

Вращательное движение зубчатого обода внутренним зацеплением передается на два ведомых вала-шестерни. Ведомые валы-шестерни через шпоночные муфты связаны со шнековыми валами. На шнековые валы посредством шпоночного соединения надеты шнековые элементы с разными шагами и направлением винтовой нарезки. Два шнековых вала постоянно находятся в зацеплении и расположены внутри цилиндрических каналов рабочих корпусов узла экструзии. Вращательное движение с ведомых валов-шестерней распределительной коробки передается на шнековые валы. При подаче сухой смеси крахмалопродуктов через загрузочное отверстие в рабочих корпусах в рабочую зоны и дозированной подаче воды в узле экструзии в результате внутреннего трения в смеси сырья вырабатывается тепловая энергия, в результате чего происходит тепловая обработка крахмальных составляющих. Для ограничения температуры термообработки сырья узел экструзии содержит резистивный нагреватель для предварительного нагрева и регулирования температуры и систему охлаждения.

Вода внутри продукта испаряется, в результате чего повышается давление внутри рабочей зоны. Под воздействием продвижения сырья к матрице и повышенного давления сваренная смесь сырья и воды выходит из отверстий матрицы. Вода внутри продукта вскипает на срезе матрицы и мгновенно испаряется. В результате из отверстия матрицы выходит сваренный сформированный и практически почти сухой продукт, готовый к употреблению. Возможна еще некоторая обработка продукта для придания ему лучших вкусовых качеств.

СООТВЕТСТВИЕ КРИТЕРИЯМ ОХРАНОСПОСОБНОСТИ

В целом, учитывая новизну и неочевидность изобретения (доказанную в разделе «Уровень техники» и «Сущность изобретения»), существенность всех общих и частных признаков изобретений (доказанную в разделе «Сущность изобретения»), а также показанную в разделах «Примеры реализации изобретений» и «Промышленная применимость» осуществимость изобретения и достижение поставленных изобретением задач, по нашему мнению заявленная группа изобретений удовлетворяет всем требованиям охраноспособности, предъявляемым к изобретениям.

Таким образом, есть все основания утверждать, что изобретения группы соответствуют требованиям критерия охраноспособности "изобретательского уровня", а проведенный анализ показывает также, что все общие и частные признаки изобретений являются существенными, так как каждый из них необходим, а все вместе они не только достаточны для достижения цели изобретений и требуемого технического результата, но и позволяют реализовать изобретения промышленным способом.

Кроме этого, анализ совокупности существенных признаков изобретений группы и достигаемого при их использовании технического результата показывает наличие единого изобретательского замысла, тесную и неразрывную связь между изобретениями группы и предназначенность распределительной коробки и привода непосредственно для двухшнекового экструдера, что позволяет объединить три изобретения в одной заявке.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Патент ФРГ №3601766, F16Н 1/22, 1987.

2. Техническое описание экструдера двухшнекового Р3-КЭД-88.

3. Патент РФ №2016287, F16Н 1/22, опубл. 1994.07.15.

4. Патент РФ на полезную модель №44775, заявка №2004134139/22, F16Н 1/22, опубл. 27.03.2005, бюл. №9 (прототип)