Екструдер для приготування кормів

Изобретение относится к эструдерам для приготовления кормов, в частности, к экструдерам для переработки фуражного зерна и зерносмесей. Известен экструдер для приготовления кормов, содержащий загрузочный бункер, секционный корпусе расположенными между секциями корпуса кольцами, смонтированный на штанге секционный шнек с установленными между секциями шайбами, а также головку с формующей втулкой [1]. В экструдере продукт, поступающий из бункера, перемещаясь вдоль шнека, уплотняется, проходя через кольцевые зазоры между кольцами и шайбами разогревается, подвергается тепловой обработке под давлением в присутствии вла ги, перемешивается, гомогенизируется. Влага, содержащаяся в продукте, под воздействием температуры и давления переходит в состояние перегретой жидкости и при выходе продукта из головки мгновенно испаряется. За счет высвобождающейся со скоростью взрыва энергии в продукте происходят глубокие структурные преобразования, которые повышают его усвояемость и питательную ценность. Известен также наиболее близкий по технической сущности и дости гаемому результату экструдер для приготовления кормов, содержащий загрузочный бункер, секционный корпус с расположенными между секциями корпуса перепускными кольцами, смонтированный на штанге секционный шнек, имеющий зоны транспортирования, платификации, выдавливания с дроссельными шайбами, установленными между секциями шнека в каждой из зон, головку с формующей втулкой, причем между наружной поверхностью витков шнека и внутренней поверхностью корпуса, а также между наружными поверхностями дроссельных шайб и внутренними поверхностями перепускных колец образованы кольцевые зазоры [2]. Недостатками известных экструдеров являются нестабильность работы и, как следствие, снижение производительности экструдера и качества получаемого продукта. Указанные недостатки обусловлены неоптимальными рабочими зазорами между наружной поверхностью витков шнека и внутренней поверхностью корпуса, а также между наружными поверхностями дроссельных шайб и внутренними поверхностями перепускных колец. Так, при малых зазорах между витками шнека и корпусом, а также между наружными поверхностями дроссельных шайб и внутренними поверхностями перепускных колец: - создается большое сопротивление движению продукта вдоль шнека; - практически отсутствуют в зонах пластификации и выдавливания обратные токи продукта через зазоры между шайбами и кольцами и в межвитковом пространстве шнека вследствие чего продукт недостаточно перемешивается; - продукт в межвитковом пространстве резко уплотняется, что часто приводит к напрессовке продукта и остановке экструдера; - происходит неравномерный интенсивный рост температуры продукта в межвитковом пространстве, т.е. возникают местные перегревы продукта! сопровождающиеся ростом и пульсацией токовой нагрузки на двигатель привода, перерасходом потребляемой энергии и снижением производительности и качества получаемого продукта. При больших зазорах между витками шнека и корпусом, а также между наружными поверхностями дроссельных шайб и внутренними поверхностями перепускных колец: - в связи с уменьшением высоты витка уменьшается транспортирующая способность шнека; - уменьшается сопротивление движению продукта вдоль шнека, т.е. продукт недостаточно уплотняется; - температура продукта при перемещении его в межвитковом пространстве растет медленно и вследствие недостаточного разогрева ухудшается его переработка (перемешивание, пластификация); - создаваемое шнеком давление и температура продукта недостаточны, для перехода влаги, содержащейся в продукте, в состояние перегретой жидкости, структурных преобразований при выходе продукта из головки не происходит. Следствием перечисленных факторов является снижение производительности экструдера и качества экструдируемого продукта. В результате проведенных авторами экспериментальных работ было установлено, что известные экструдеры требуют усо вершенствования параметрических данных рабочих органов. Это обусловлено тем, что перевод зерна в вязкотекучее состояние требует создания в экструдере специфических условий диспергирования зерна, выделения из его объема природных пластификаторов и обеспечение их баротермического гидролиза и декстринизации. Такие условия достигаются в основном соответствующими соотношениями параметров рабочих органов. В основу изобретения положено решение следующей те хнической задачи - создание экструдера для приготовления кормов, который обеспечивает стабильный процесс экструзии и высокую производительность при достижении требуемого ГОСТом качества получаемого продукта. Поставленная техническая задача достигается за счет того, что в экструдере для приготовления кормов, содержащем загрузочный бункер, секционный корпус с расположенными между секциями корпуса перепускными кольцами, смонтированный на штанге секционный шнек, имеющий зоны транспортирования, пластификации, выдавливания с дроссельными шайбами, установленными в каждой из зон между секциями шнека, головку с формующей втулкой, причем между наружной поверхностью витков шнека и внутренней поверхностью корпуса, а также между наружными поверхностями дроссельных шайб и внутренними поверхностями перепускных колец образованы радиальные зазоры, согласно изобретению радиальный зазор между наружной поверхностью витков шнека и внутренней поверхностью корпуса выбирается постоянным в пределах 0,012-0,020 от номинального диаметра шнека, а радиальные зазоры между дроссельными шайбами и перепускными: кольцами уменьшаются к выходу и выбираются в зоне транспортирования в пределах 1,31,6 от величины зазора в зоне выдавливания, в зоне выдавливания в пределах 0,020-0,028 от номинального диаметра шнека, а в зоне пластификации как среднее арифметическое величин зазоров в зонах транспортирования и выдавливания. Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид экструдера для приготовления кормов, на фиг. 2 - рабочие органы экструдера. Экструдер состоит из загрузочного бункера 1, снабженного подающим шнек 2 с приводом от моторредуктора 3, загрузочной горловины 4, корпуса 5, с установленным в нем шнеком 6 (см. фиг. 2) приводимого во вращение электродвигателем 7 через редуктор 8 и головки 9 с фильерой 10. Корпус 5 и шнек 6 выполнены секционными. Внутренняя поверхность корпуса 5 и наружная поверхность витков шнека 6 образуют рабочий зазор h1. В зонах транспортирования (А), пластификации (В), выдавливания (С) расположены между секциями шнека 6 - дроссельные шайбы 11, а между секциями корпуса 5 - перепускные кольца 12. Между наружными поверхностями дроссельных шайб 11 и внутренними поверхностями перепускных колец 12 образованы радиальные рабочие зазоры - соответственно h2.1 в зоне транспортирования, h2.2 в зоне пластификации, h2.3 в зоне выдавливания. Работа экструдера осуществляется следующим образом. Исходный продукт подается из загрузочного бункера 1 подающим шнеком 2 в загрузочную горловину 4 корпуса 5. Продукт захватывается витками шнека 6, и перемещаясь вдоль корпуса 5, продавливается через зазоры h2.1, h2.2, h2.3 между дроссельными шайбами 11 и перепускными кольцами 12. Продукт разогревается, подвергается фазовым превращениям, переходя последовательно из твердого состояния в зоне транспортирования (А) в вязкопластичное в зоне пластификации (В) и вязкотекучее в зоне выдавливания (С). Зазоры h2.1, h2.2, h2.3, образованные дроссельными шайбами 11 и перепускными кольцами 12, создают сопротивление потоку продукта и вызывают обратные токи через рабочие зазоры h1 между шнеком 6 и корпусом 5, что способствует лучшему перемешиванию, усреднению и достижению однородности продукта в межвитковом пространстве. Продукт, пройдя зоны (А), (В), (С) экструдера, разогревается до заданной температуры и продавливается под давлением через фильеру 10 головки 9 в виде непрерывного жгута. Изготовленный в соответствии с сущностью изобретения экспериментальный экструдер, на котором проведены работы по переработке фуражного зерна, имеет номинальный диаметр секций шнека d 125 мм и установленную мощность привода шнека 55 кВт. Экспериментальный экструдер снабжен сменными комплектами: 1) секций шнека, наружный диаметр витков которого с внутренней поверхностью корпуса образует радиальный рабочий зазор h1 в пределах от 0,010 до 0,022 от номинального диаметра шнека d соответственно от 1,25 мм до 2,75 мм (см. табл. 1,2, 3, 4, 5); 2) дроссельных шайб и перепускных колец, образующих радиальные зазоры: - в зоне транспортирования h2.1 в пределах от 1,2 до 1,7 от величины зазора в зоне выдавливания h2.3; - в зоне выдавливания h2.3 в пределах от 0,018 до 0,030 от номинального диаметра шнека d соответственно от 2,25мм до 3,75 мм; - в зоне пластификации h2.2 - как среднее арифметическое зазоров в зоне транспортирования h2.1 и в зоне выдавливания h2.3 При проведении экспериментальных работ при каждом фиксированном значении рабочего зазора h1 между шнеком и корпусом и фиксированных соотношениях зазоров между дроссельными шайбами и кольцами в зонах транспортирования h2.1, пластификации h2.2, выдавливания h2,3 при достижении стабильного режима работы определялась средняя производительность экструдера. Испытания проводились при переработке гороха. Результаты экспериментальных работ представлены в табл. №1-5, где показано изменение средней производительности экструдера с номинальным диаметром шнека d 125 мм при переработке гороха в зависимости от величины фиксированного радиального рабочего зазора h1 выбранного в пределах от 0,010 до 0,022 от номинального диаметра шнека d - соответственно от 1,25 мм до 2,75 мм и изменяемых в порядке возрастания фиксированных соотношений зазоров между дроссельными шайбами и кольцами от h2.1=1,2.h2.3 (табл. 1) до h2.1=1,7.h2.3 (табл. 5). Данные таблиц показывают, что использование предлагаемого экструдера для приготовления зерна в сравнении с известными экструдерами обеспечивает стабилизацию процесса экструзии фуражного зерна и повышение производительности в 1,4-1,7 раза при достижении качества экструдированного фуражного зерна в соответствии с ТУ 8 УССР 45-88 "Компоненты зерновые экструдированные".