Библиотека
Принцип действия и конструкция экструдеров
За более чем 60 - летнее существование экструзионных технологий появилось большое разнообразие конструкций машин для их реализации.
Экструзия - кратковременный высокотемпературный процесс, который с успехом применяется как в пищевой так и в комбикормовой промышленностях.
Принцип действия экструдеров определяется самой сутью технологического процесса экструзии.
Экструзия сложный физико-химический процесс, который протекает под действием механических усилий при условии присутствия влаги и высокотемпературного воздействия.
Перерабатываемый продукт нагревается за счет превращения механической энергии в тепло, которое выделяется при преодолении внутреннего трения и пластической деформации продукта ( автогенный режим работы ) или за счет внешнего нагрева ( политронный режим работы ).
Сменными параметрами процесса экструзионной обработки есть состав сырья, его природа, влажность.
В процессе экструзии возможны изменения температуры, давления, продолжительности и интенсивности воздействия на сырье.
Известны три основных метода экструзии - это холодная формовка, тепловая обработка и формовка и так называемая "горячая" экструзия.
В последнее время широкое распространение получил метод "горячей" экструзии, который осуществляется при высоких скоростях и давлении, при значительном переходе механической энергии в тепловую.
Для реализации процесса экструзии применяется шнековый экструдер, основным рабочим органом которого является шнек специальной конструкции вращающийся в цилиндрическом корпусе. На выходе из корпуса установлена формообразующая матрица.
Характерными особенностями конструкции рабочей части экструдера есть то, что камеры и шнеки смонтированы в соответствии с поставленными технологическими задачами. Отличают загрузочную камеру, в которую вводится сырье и различные добавки, закрытые камеры с отверстиями для измерения температуры и давления, а также для ввода жидких добавок и отбора проб. На шнеки могут устанавливаться различные элементы, что дает возможность создавать дополнительное сопротивление перемещению продукта и перемешивать его в процессе перемещения.
Рабочую часть экструдера с учетом стадий процесса обработки можно условно разделить на три зоны: I - зона приема сырья; II - зона пластификации и сжатия ; III - зона выпрессовывания продукта .
Существует целый ряд конструкций рабочей части шнековых экструдеров.
1. Одинарные шнеки, в т.ч.:
- цилиндрический шнек с постоянным шагом;
- цилиндрический шнек с переменным шагом;
- наличие винтовой линии в кожухе шнека;
- конический шнек;
- конический шнек с шагом, что уменьшается к выходу из экструдера.
2. Сдвоенные шнеки, что не входят в зацепление в т.ч.:
- шнеки, что вращаются в одном направлении;
- шнеки, что вращаются в разные направления.
3. Сдвоенные шнеки, что входят в зацепление в т.ч.:
- шнеки, что вращаются в одном направлении и самоочищаются;
- шнеки, что вращаются в разные направления и частично самоочищаются.
Принцип действия экструдеров состоит в том, что в частицах зерна, размещенных в закрытой камере, при нагревании за счет испарений влаги, что имеется в них, возрастает внутренне давление. Мгновенная разгерметизация камеры приводит к расширению паровоздушной смеси и вызывает увеличение объема частиц зерна.
В комбикормовой промышленности, в основном, нашли применение одношнековые экструдеры с цилиндрической формой шнека с постоянным шагом.
Рабочая часть указанных экструдеров состоит из набора шнеков, между которыми в определенной последовательности размещены подпорные шайбы, набор шнеков и шайб крепится на шпильке с помощью болта с конусной головкой. Внутренняя поверхность кожуха рабочей части имеет продольные каналы, исключающие вращение продукта в процессе его перемещения. На выходе кожуха встроена обычно конусная гайка с отверстием. Температура перерабатываемого продукта регулируется изменением зазора между конусами болта крепления шнеков и выходной гайки, или изменением диаметра выходного отверстия.
Различные модели экструдеров отличаются конструктивным исполнением элементов, входящих в рабочую часть, количеством рабочих камер, наличием дополнительных систем расширяющих технологические возможности экструдеров, конструкцией питателей, приводов и т.д.
Цилиндрическая форма рабочей части является наиболее технологичной в изготовлении, и следовательно, имеет более низкую себестоимость.
Ранее отечественной промышленностью для производства комбикормов выпускались две основные модели экструдеров - это ПЭК-125х8 производительностью до 600 кг/ч и КМЗ-2М производительностью до 500 кг/ч. Экструдер ПЭК-125х8 был также оснащен электронагревателем рабочей части.
Современные конструкции экструдеров реализуют как технологию сухой экструзии, именуемую так тому, что экструдирование происходит при помощи тепла, которое выделяется в процессе прохождения продукта через рабочую часть экструдера, так и возможность использования при экструдировании пара. Для этого экструдер оснащается камерой предварительной обработки сырья паром (кондиционером ). Использование пара удваивает производительность и уменьшает износ рабочих частей экструдера.
Процесс сухой экструзии занимает менее 30 секунд. За это время сырье успевает пройти измельчение, смешивание, тепловую обработку, обеззараживание, обезвоживание, стабилизацию и увеличение объема.
В конструкции экструдеров, выпускаемых ЗАО "Черкассыэлеватормаш", реализована технология сухой экструзии.
В настоящее время объединением освоено производство 4-х моделей: Е-150, Е-250, Е-500, Е-1000, производительностью соответственно до 150, 250, 500, 1000 кг/ч.
Е-150 - предназначен для экструдирования зерновых и гороха;
Е-250, Е-500 и Е-1000 - три исполнения - для экструдирования зерновых и гороха, для экструдирования сои и универсальный.
Освоение производства такого модельного ряда экструдеров позволило расширить круг потребителей оборудования от мелких фермеров хозяйств до комбикормовых заводов.
Конструкция рабочей части указанных экструдеров - одношнековая с цилиндрической формой шнека с постоянным шагом. "Конфигурация" рабочей части каждой из моделей индивидуальна. Каждая из моделей экструдеров снабжена датчиками температуры перерабатываемого продукта. Причем в экструдере Е-1000 температура контролируется в двух зонах - в зоне смешивания и в зоне сжатия.
Отличием экструдеров серии Е является, в первую очередь, является удобство в обслуживании. Так конструкция рабочей части позволяет с минимальными затратами времени производить очистку и замену всех ее элементов. Стаканы цилиндрической части имеют встроенные рабочие гильзы, что повышает ремонтопригодность экструдера. Быстроизнашиваемые детали рабочей части изготовляются из специального износостойкого чугуна.
Экструдеры Е-500 и Е-1000 оборудованы системой подачи воды, что упрощает запуск экструдера при переработке зерновых и гороха, а также улучшает режим работы, в часности при экструдировании дробленого зерна.
Все модели оборудованы специальными устройствами для дробления экструдата.
Переналадка экструдеров Е-250, Е-500 на экструдирование сои заключается в изменении "конфигурации" рабочей части и повышенных оборотов шнека за счет замены ведущего шкива клиноременной передачи.
По сравнению с моделями Е-150,250,500, в которых питатель выполнен в виде вибролотка, экструдер Е-1000 оснащен шнековым питателем, электропривод которого имеет частотное регулирование числа оборотов.
Экструзия - кратковременный высокотемпературный процесс, который с успехом применяется как в пищевой так и в комбикормовой промышленностях.
Принцип действия экструдеров определяется самой сутью технологического процесса экструзии.
Экструзия сложный физико-химический процесс, который протекает под действием механических усилий при условии присутствия влаги и высокотемпературного воздействия.
Перерабатываемый продукт нагревается за счет превращения механической энергии в тепло, которое выделяется при преодолении внутреннего трения и пластической деформации продукта ( автогенный режим работы ) или за счет внешнего нагрева ( политронный режим работы ).
Сменными параметрами процесса экструзионной обработки есть состав сырья, его природа, влажность.
В процессе экструзии возможны изменения температуры, давления, продолжительности и интенсивности воздействия на сырье.
Известны три основных метода экструзии - это холодная формовка, тепловая обработка и формовка и так называемая "горячая" экструзия.
В последнее время широкое распространение получил метод "горячей" экструзии, который осуществляется при высоких скоростях и давлении, при значительном переходе механической энергии в тепловую.
Для реализации процесса экструзии применяется шнековый экструдер, основным рабочим органом которого является шнек специальной конструкции вращающийся в цилиндрическом корпусе. На выходе из корпуса установлена формообразующая матрица.
Характерными особенностями конструкции рабочей части экструдера есть то, что камеры и шнеки смонтированы в соответствии с поставленными технологическими задачами. Отличают загрузочную камеру, в которую вводится сырье и различные добавки, закрытые камеры с отверстиями для измерения температуры и давления, а также для ввода жидких добавок и отбора проб. На шнеки могут устанавливаться различные элементы, что дает возможность создавать дополнительное сопротивление перемещению продукта и перемешивать его в процессе перемещения.
Рабочую часть экструдера с учетом стадий процесса обработки можно условно разделить на три зоны: I - зона приема сырья; II - зона пластификации и сжатия ; III - зона выпрессовывания продукта .
Существует целый ряд конструкций рабочей части шнековых экструдеров.
1. Одинарные шнеки, в т.ч.:
- цилиндрический шнек с постоянным шагом;
- цилиндрический шнек с переменным шагом;
- наличие винтовой линии в кожухе шнека;
- конический шнек;
- конический шнек с шагом, что уменьшается к выходу из экструдера.
2. Сдвоенные шнеки, что не входят в зацепление в т.ч.:
- шнеки, что вращаются в одном направлении;
- шнеки, что вращаются в разные направления.
3. Сдвоенные шнеки, что входят в зацепление в т.ч.:
- шнеки, что вращаются в одном направлении и самоочищаются;
- шнеки, что вращаются в разные направления и частично самоочищаются.
Принцип действия экструдеров состоит в том, что в частицах зерна, размещенных в закрытой камере, при нагревании за счет испарений влаги, что имеется в них, возрастает внутренне давление. Мгновенная разгерметизация камеры приводит к расширению паровоздушной смеси и вызывает увеличение объема частиц зерна.
В комбикормовой промышленности, в основном, нашли применение одношнековые экструдеры с цилиндрической формой шнека с постоянным шагом.
Рабочая часть указанных экструдеров состоит из набора шнеков, между которыми в определенной последовательности размещены подпорные шайбы, набор шнеков и шайб крепится на шпильке с помощью болта с конусной головкой. Внутренняя поверхность кожуха рабочей части имеет продольные каналы, исключающие вращение продукта в процессе его перемещения. На выходе кожуха встроена обычно конусная гайка с отверстием. Температура перерабатываемого продукта регулируется изменением зазора между конусами болта крепления шнеков и выходной гайки, или изменением диаметра выходного отверстия.
Различные модели экструдеров отличаются конструктивным исполнением элементов, входящих в рабочую часть, количеством рабочих камер, наличием дополнительных систем расширяющих технологические возможности экструдеров, конструкцией питателей, приводов и т.д.
Цилиндрическая форма рабочей части является наиболее технологичной в изготовлении, и следовательно, имеет более низкую себестоимость.
Ранее отечественной промышленностью для производства комбикормов выпускались две основные модели экструдеров - это ПЭК-125х8 производительностью до 600 кг/ч и КМЗ-2М производительностью до 500 кг/ч. Экструдер ПЭК-125х8 был также оснащен электронагревателем рабочей части.
Современные конструкции экструдеров реализуют как технологию сухой экструзии, именуемую так тому, что экструдирование происходит при помощи тепла, которое выделяется в процессе прохождения продукта через рабочую часть экструдера, так и возможность использования при экструдировании пара. Для этого экструдер оснащается камерой предварительной обработки сырья паром (кондиционером ). Использование пара удваивает производительность и уменьшает износ рабочих частей экструдера.
Процесс сухой экструзии занимает менее 30 секунд. За это время сырье успевает пройти измельчение, смешивание, тепловую обработку, обеззараживание, обезвоживание, стабилизацию и увеличение объема.
В конструкции экструдеров, выпускаемых ЗАО "Черкассыэлеватормаш", реализована технология сухой экструзии.
В настоящее время объединением освоено производство 4-х моделей: Е-150, Е-250, Е-500, Е-1000, производительностью соответственно до 150, 250, 500, 1000 кг/ч.
Е-150 - предназначен для экструдирования зерновых и гороха;
Е-250, Е-500 и Е-1000 - три исполнения - для экструдирования зерновых и гороха, для экструдирования сои и универсальный.
Освоение производства такого модельного ряда экструдеров позволило расширить круг потребителей оборудования от мелких фермеров хозяйств до комбикормовых заводов.
Конструкция рабочей части указанных экструдеров - одношнековая с цилиндрической формой шнека с постоянным шагом. "Конфигурация" рабочей части каждой из моделей индивидуальна. Каждая из моделей экструдеров снабжена датчиками температуры перерабатываемого продукта. Причем в экструдере Е-1000 температура контролируется в двух зонах - в зоне смешивания и в зоне сжатия.
Отличием экструдеров серии Е является, в первую очередь, является удобство в обслуживании. Так конструкция рабочей части позволяет с минимальными затратами времени производить очистку и замену всех ее элементов. Стаканы цилиндрической части имеют встроенные рабочие гильзы, что повышает ремонтопригодность экструдера. Быстроизнашиваемые детали рабочей части изготовляются из специального износостойкого чугуна.
Экструдеры Е-500 и Е-1000 оборудованы системой подачи воды, что упрощает запуск экструдера при переработке зерновых и гороха, а также улучшает режим работы, в часности при экструдировании дробленого зерна.
Все модели оборудованы специальными устройствами для дробления экструдата.
Переналадка экструдеров Е-250, Е-500 на экструдирование сои заключается в изменении "конфигурации" рабочей части и повышенных оборотов шнека за счет замены ведущего шкива клиноременной передачи.
По сравнению с моделями Е-150,250,500, в которых питатель выполнен в виде вибролотка, экструдер Е-1000 оснащен шнековым питателем, электропривод которого имеет частотное регулирование числа оборотов.
