Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Повышение эффективности приготовления экструдированного корма с обоснованием параметров матрицы пресс-экструдера Мишанин Александр Леонидович

Повышение эффективности приготовления экструдированного корма с обоснованием параметров матрицы пресс-экструдера
<
Повышение эффективности приготовления экструдированного корма с обоснованием параметров матрицы пресс-экструдера Повышение эффективности приготовления экструдированного корма с обоснованием параметров матрицы пресс-экструдера Повышение эффективности приготовления экструдированного корма с обоснованием параметров матрицы пресс-экструдера Повышение эффективности приготовления экструдированного корма с обоснованием параметров матрицы пресс-экструдера Повышение эффективности приготовления экструдированного корма с обоснованием параметров матрицы пресс-экструдера Повышение эффективности приготовления экструдированного корма с обоснованием параметров матрицы пресс-экструдера Повышение эффективности приготовления экструдированного корма с обоснованием параметров матрицы пресс-экструдера Повышение эффективности приготовления экструдированного корма с обоснованием параметров матрицы пресс-экструдера Повышение эффективности приготовления экструдированного корма с обоснованием параметров матрицы пресс-экструдера Повышение эффективности приготовления экструдированного корма с обоснованием параметров матрицы пресс-экструдера Повышение эффективности приготовления экструдированного корма с обоснованием параметров матрицы пресс-экструдера Повышение эффективности приготовления экструдированного корма с обоснованием параметров матрицы пресс-экструдера
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Мишанин Александр Леонидович. Повышение эффективности приготовления экструдированного корма с обоснованием параметров матрицы пресс-экструдера : диссертация ... кандидата технических наук : 05.20.01 / Мишанин Александр Леонидович; [Место защиты: Пенз. гос. с.-х. акад.].- Пенза, 2010.- 158 с.: ил. РГБ ОД, 61 10-5/2105

Содержание к диссертации

Введение

1 Состояние развития и исследования процесса экструдирования зерновых кормов 10

1.1 Технология и технологические требования экструдирования кормов растительного происхождения 10

1.2 Анализ конструкций матриц пресс-экструдеров, их классификация 19

1.3 Обзор исследований дозирующих зон и матриц пресс-экструдеров 25

1.4 Анализ литературного обзора, цель и задачи исследований 40

2 Теоретические исследования процесса работы матрицы пресс-экструдера 42

2.1 Обоснование конструктивно-технологической схемы устройства. Схема проведения исследований 42

2.2 Определение давления смеси в выходном сечении шнека 49

2.3 Обоснование угла при вершине конуса 52

2.4 Определение расхода материала через кольцевое отверстие матрицы экструдера 59

2.5 Обоснование параметров пружины сжатия 66

Выводы 70

3 Программа и методика экспериментальных исследований 71

3.1 Программа и общая методика экспериментальных исследований 71

3.2 Описание лабораторной установки. Факторы, определяющие технологический процесс и уровни их варьирования 74

3.3 Методика экспериментальных исследований 79

3.3.1 Сырьё, используемое в исследованиях, его свойства и подготовка 79

3.3.2 Определение производительности пресс-экструдера 79

3.3.3 Определение параметров экструдирования 80

3.3.4 Определение затрачиваемой мощности и энергоёмкости экструдирования 87

3.4 Методика обработки результатов 88

Выводы 89

4 Результаты и анализ экспериментальных исследований 90

4.1 Результаты экспериментальных исследований производительности пресс-экструдера с разработанной матрицей 90

4.2 Неравномерность давления экструдирования 100

4.3 Энергоёмкость экструдирования 109

4.4 Определение оптимальных параметров матрицы 116

Выводы 119

5 Исследования пресс-экструдера с разработанной матрицей в производственных условиях. экономическая оценка результатов исследований 120

5.1 Исследования в производственных условиях 120

5.1.1 Описание производственной установки 120

5.1.2 Описание технологической линии 121

5.1.3 Результаты исследований в производственных условиях 122

5.2 Экономическая оценка результатов исследования 124

Выводы 129

Выводы общие 130

Список используемых источников 131

Приложения 148

Введение к работе

Актуальность темы. Для хранения минеральных удобрений, компонентов кормовых смесей и готовых комбикормов хранилища минеральных удобрений, кормоцеха и комбикормовые заводы оснащены различными бункерами и силосами. Силосно-бункерное хранение позволяет повысить поточность производства, значительно снизить потери сырья и улучшить санитарно-гигиеническую обстановку. Используемые конструкции ёмкостей не удовлетворяют требованиям стабильной выгрузки по причине слёживаемости и сводообразования материала. По этой причине регламентируется НТП-АПК 1.10.16.002.-03 для сухих концентрированных кормов перекачка материала через 170 ч. Это существенно увеличивает энергоемкость производства и материалоемкость хранилищ (за счет дополнительных бункеров). Использование бункеров с принудительной системой разрыхления материала и выгрузки продукта позволяет увеличить сроки хранения материалов без дополнительной перекачки, а также предотвратить несанкционированные силовые воздействия на бункера в случае статического сводообразования слежавшегося материала. Разработка и совершенствование технических средств и способов выгрузки слёживающихся трудносыпучих материалов является актуальной задачей, представляющей научный и практический интерес при хранении и транспортировке компонентов комбикормов и минеральных удобрений.

Работа проводилась в соответствии с планами НИР ФГОУ ВПО «Самарская ГСХА» по теме «Исследование вопросов повышения эффективности процессов в животноводстве».

Цель исследований. Повышение эффективности выгрузки трудносыпучих компонентов кормовых смесей и минеральных удобрений из бункеров за счёт использования разработанного выгрузного устройства в виде рыхлящей крышки-затвора для слёживающихся сыпучих материалов.

Объект исследований. Технологический процесс выгрузки трудносыпучих сельскохозяйственных материалов из бункеров с выгрузным устройством для слёживающихся сыпучих материалов.

Предмет исследований. Закономерности, условия и режимы выгрузки слёживающихся сыпучих материалов из бункеров с выгрузным устройством в виде рыхлящей крышки-затвора.

Методика исследований. Системный и структурный анализ и синтез, численные исследования, математическая статистика и сравнительный эксперимент. Теоретические исследования выполнялись с использованием основных положений, законов и методов классической механики и математики. Экспериментальные исследования проводились в лабораторных и производственных условиях в соответствии с РД, ОСТ и разработанными частными методиками, а также с использованием теории планирования многофакторного эксперимента. Обработка результатов экспериментальных исследований осуществлялась на ПЭВМ с использованием программ Statistica, MathCAD, Excel.

Научную новизну составляют:

конструктивно-технологическая схема и конструкция бункерного выгрузного устройства в виде рыхлящей крышки-затвора, разрушающей образующиеся своды и рыхлящей слежавшийся материал крепящимися к затвору стержнями с пластинами;

экспериментальные поправочные коэффициенты, вводимые в аналитические выражения расхода материала и мощности привода выгрузного устройства;

конструктивные параметры предлагаемого выгрузного устройства для слёживающихся сыпучих материалов, комплексно влияющие на длительность выгрузки материалов с разными физико-механическими свойствами, средний расход материала, усилие открытия крышки-затвора и потребную мощность ее привода, их рациональные значения.

Новизна технического решения подтверждена патентом Российской Федерации на изобретение №2343425 «Бункерный дозатор для слёживающихся сыпучих материалов».

Практическая ценность. Разработанное устройство в виде рыхлящей крышки-затвора позволяет при выгрузке из бункера объемом 4 м3 аммиачной селитры повысить пропускную способность выгрузного устройства (средний расход) с 30-50 до 150-319 т/ч.

Опытный образец бункерного выгрузного устройства прошёл производственную проверку при выгрузке подсолнечного шрота в ЗАО «Поволжское Агропромышленное объединение» на маслоэкстракционном заводе с. Богатое Самарской области и рекомендован актом хозяйственной комиссии к использованию. В результате изменения технологической линии по отгрузке шрота и замены ленточного конвейера ЛК-500 были снижены удельные затраты энергии на 1520 Дж на каждую тонну материала.

Апробация. Результаты исследований доложены и одобрены в 2005-2009 гг. на научно-технических конференциях Самарской ГСХА; в 2006 г. – на международной научно-практической конференции Самарской ГАПС; в 2007 г. – на научно-технической конференции Пензенской ГСХА.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 6 печатных работах, из них 1 – в издании, указанном в «Перечне … ВАК», 1 патент РФ на изобретение и 4 статьи без соавторов. Общий объём публикаций составляет 1,36 п.л., из них 1,03 п.л. принадлежит автору.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 разделов, общих выводов, списка использованных источников и приложения. Список литературы включает в себя 125 наименований, в том числе 10 на иностранных языках. Работа представлена на 137 с., содержит 40 илл. и 7 табл.

Научные положения и результаты исследований, выносимые на защиту:

  1. Конструктивно-технологическая схема и конструкция бункерного выгрузного устройства в виде рыхлящей крышки-затвора.

  2. Теоретические выражения по определению расхода материала и мощности привода крышки-затвора, количества стержней, пластин и их расположения в зависимости от физико-механических свойств хранящихся материалов.

  3. Эмпирические зависимости влияния количества стержней, пластин и их взаимного расположения на длительность выгрузки материалов с разными физико-механическими свойствами, средний расход материала, усилие открытия крышки-затвора и потребную мощность её привода.

  4. Данные экспериментальных исследований бункерного выгрузного устройства, полученные в лабораторных и производственных условиях, и установленные рациональные значения конструктивных и режимных параметров (угол открытия затвора, расстояние между рыхлящими пластинами на стержне, расстояние между стержнями в ряду) выгрузного устройства с рыхлящей крышкой-затвором.

Технология и технологические требования экструдирования кормов растительного происхождения

Впервые метод обработки давлением был применён в 1797 году в Англии при производстве бесшовных труб. Эта технология, позволившая изготовить трубы с использованием давления и применения кольцевых насадок, получила широкое распространение. По такому же принципу вскоре были сделаны другие изделия — кирпич, мыло, плёнки, искусственные волокна, кабельные изделия и т.д. [67].

Первый известный червячный экструдер был создан в Англии фирмой «Follows&Bate» в 1869 г. для изготовления колбас, а первый патент на экс-трузионную машину с архимедовым винтом был выдан М. Грею в 1879 г. Одним из первых промышленных червячных экструдеров, предназначенных для переработки термопластичных материалов, был сконструирован Паулем Треетером в 1935 г. [67].

Процесс экструзии материалов органического происхождения появился в тридцатых годах прошлого столетия, когда Чарльз Е. Люк (США) впервые получил продукт на основе взорванного риса, напоминающий выпускаемые сегодня рисовые палочки. Это стало громадным достижением в развитии технологических процессов наравне с разработанными позже процессами изготовления хрустящей пшеницы, кукурузных палочек, амидоконцентратных добавок для крупного рогатого скота [38].

Период наиболее стремительного развития техники и технологии экструдирования пришёлся на 60-е ... 70-е гг. К разработке научных основ процесса экструзии подключились крупные научные центры, такие, как Технический университет Берлина (Германия), Ноттингемский университет в Англии, центр исследований сельскохозяйственных проблем в Нанте (Франция), Канзасский университет (США). Результатом этого стало создание технологии «горячего» экструдирования. Также были разработаны теоретические основы холодной, тёплой и горячей (варочной) экструзии (таблица 1.1) [28, 38, 55, 67].

Исторически первым, появилось холодное экструдирование с температурой продукта на выходе из экструдера до 60 С. При холодной экструзии происходят только механические изменения в материале вследствие медленного перемещения его под давлением и формирование этого продукта с образованием заданных форм. Такая технология используется и для производства макаронных изделий. В этом же режиме гранулируют корма по «влажной» технологии с использованием шнековых прессующих механизмов. При этой технологии гранулы вырабатываются из рассыпного корма влажностью от 32 % и выше. Однако эта технология не получила распространения из-за больших затрат энергии на сушку экструдированных гранул [22].

Наряду с холодной экструзией существует «тёплая» экструзия, при которой наряду с механическим воздействием осуществляется тепловое воздействие на обрабатываемый продукт. На выходе температура конечного продукта обычно не превышает 90 С [22].

Одним из перспективных направлений в экструзионной технологии стало создание технологии «горячего» экструдирования с температурой процесса от 120 С до 170 С [22].

Первые публикации о результатах исследования процесса экструзии кормов появились за рубежом в период 1975...1977 гг. Авторы этих работ приводят данные по оптимальным режимам работы пресс-экструдеров зарубежных фирм в зависимости от вида приготовляемых кормов. Кроме того, в этих работах описан процесс движения корма в каналах рабочего органа пресс-экструдера [13, 14, 55].

Процесс экструдирования осуществляется следующим образом. Подготовленное исходное сырьё через загрузочное отверстие поступает в рабочую камеру, где шнеком перемещается вдоль неё. Продукт внутри рабочей камеры движется по сложной траектории, при этом увеличивается степень сжатия, которая определяется отношением площади рабочего канала к суммарной площади фильер на выходе продукта из профилирующей матрицы [13, 14].

В ходе экструдирования исходный материал, подвергнувшись термомеханической деструкции, переходит из сыпучего дисперсного состояния в упруго-вязкопластичную массу (гель), характерную для крахмальных клей-стеров высоких концентраций и денатурированных белков. Эти превращения происходят при действии на сырьё с необходимым количеством влаги (до 40 %), высоких температур (до 200 С) и давления (до 25 МПа) [13, 14, 55].

Если продукт, уплотняясь, прогревается за счёт сил трения частиц о поверхности вращающихся рабочих органов и деформаций сдвига, то такой режим работы называется автогенным; если же присутствует дополнительный регулируемый нагрев от внешнего источника тепла, то режим работы -политропный. Образующаяся масса перемещается шнеком к матрице и при определённом давлении выпрессовывается через её отверстия [13, 14, 55].

После выхода продукта из отверстий матрицы, в результате резкого перепада температуры и давления (между зонами высокого и атмосферного давления (3...6 МПа)), происходит мгновенное испарение влаги, аккумулированная продуктом энергия высвобождается со скоростью примерно равной скорости взрыва, что приводит к образованию пористой структуры и увеличению объёма экструдата (расширению). При этом в результате «взрыва» продукта (или «декомпрессионного шока») происходят глубокие преобразования его структуры: взрыв клеточных стенок, деструкция. Под воздействием давления пара в продукте образуются поры, а оставшиеся целыми крахмальные зёрна разрываются. Резкое понижение температуры обеспечивает затвердение крахмала и фиксирует альвеолярную структуру, образовавшуюся под воздействием водяного пара (таблица 1.2) [13].

Обоснование конструктивно-технологической схемы устройства. Схема проведения исследований

Одной из важных задач стоящих перед отечественным животноводством является снижение расхода кормов на получение животноводческой продукции. Повышение питательности имеющихся кормов возможно за счёт использования перспективных способов их обработки, изменяющих внутреннюю структуру корма в направлении разложения клетчатки и крахмала корма на более простые составляющие, эффективно усваиваемые животными. Примером подобных способов обработки кормов является экструдирова-ние [10, 11, 19, 34, 35, 37, 131, 43, 47, 48, 49, 50, 53, 56, 68, 82, 126, 127].

Производство кормов методом экструзии на шнековых прессах представляет собой сложный многопараметрический процесс. Качество переработки зерна в пресс-экструдерах на корм животным должно соответствовать предъявляемым требованиям (например, степени декстринизации зерна и степени взрыва).

Процесс экструдирования зерна должен иметь надёжный способ быстрого регулирования качества продукта на выходе. Такими регуляторами являются расход продукта и изменение сопротивления на выходе. В большинстве случаев на выходе продукта из цилиндра пресс-экструдера устанавливается устройство с изменяемым сопротивлением, реже в комплект машины вводится набор сменных элементов (фильер), которые меняются в зависимости от вида перерабатываемого материала. Однако эти способы не обеспечивают быстрого и надёжного регулирования процесса, так как разность давлений в тракте экструдера и на выходе из установки зависит от реологических свойств материала, влажности и других параметров, которые непрерывно изменяются [12]. Для достижения технологических требований необходимы практически осуществимые и надёжные способы быстрого регулирования качества взорванного продукта за счёт изменения сопротивления на выходе из цилиндра пресс-экструдера. Как отмечалось ранее, для повышения эффективности процесса экс-трудирования и минимизации затрат необходимо оптимизировать работу экструдера, в частности, за счёт снижения пиковых нагрузок на привод путём стабилизации давления внутри экструдера. Достичь этого можно путём модернизации дозирующей зоны экструдера — матрицы [131, 65]. Для обеспечения такого технологического процесса нами была разработана конструктивно-технологическая схема матрицы пресс-экструдера представленная на рисунке 2.1, новизна которой подтверждена патентом РФ №2348335 (приложение А) [108]. Матрица (рисунок 2.1) выполнена в виде фильеры 3, установленной в корпусе 1 с возможностью осевого перемещения относительно переднего конца 4 прессующего шнека 2, сопряжена с корпусом 1. Фильера 3 соединена с гайкой 6. Гайка 6 навёрнута на стакан 7, имеющий внутреннее заплечеко 8, которым стакан охватывает корпус 1 с возможностью продольного перемещения относительно последнего. На переднем конце корпуса 1 выполнен наружный венец 9, на который опирается пружина сжатия 10, опирающаяся вторым концом на внутреннее заплечеко 8 стакана 7.

При незаполненном экструдере под действием пружины сжатия 10 фильера 3 опирается на торец корпуса 1 в положении, при котором кольцевой канал 11 между втулкой и передним концом 4 прессующего шнека практически отсутствует, т.е. фильера относительно последнего образует гарантированный зазор [131, 65].

При установившемся режиме работы экструдера давление в передней части корпуса соответствует усилию пружины сжатия. При повышении давления, в результате возросшей плотности экструдируемого продукта, подаваемого в переднюю часть корпуса, втулка преодолевает усилие пружины сжатия и смещается вперёд относительно прессующего шнека.

В результате площадь поперечного сечения кольцевого канала между втулкой и передним концом прессующего шнека увеличивается, повышая выход переработанного кормового продукта в виде экструдата, пока его масса не сбалансируется с возросшей перед этим массой экструдируемого продукта, подаваемого в переднюю часть корпуса передним витком прессующего шнека. А при падении давления между передним витком прессующего шнека и втулкой, последняя под действием пружины сжатия смещается внутрь корпуса, пока уменьшение площади поперечного сечения упомянутого у кольцевого канала не сбалансирует уменьшающуюся при этом массу экструдата на выходе с уменьшившейся перед этим массой экструдируемого продукта, поступающего в переднюю часть корпуса. Такое реагирование втулки на изменение в передней части корпуса давления ограничивает его чрезмерное нарастание или падение, выдерживая отклонения давления в заданных нормативных (расчётных, опытных) пределах, поскольку при смещениях втулки вперёд или назад, давление повышается или понижается ограниченно — в той степени, которая сбалансирует изменение массы экструдата.

При правильном выборе и согласованности характеристики пружины 10, геометрии кольцевого канала 11 и объёма камеры стабилизируется процесс экструдирования — ограничиваются колебания давления и температуры в цилиндре пресс-экструдера в заданных пределах. Таким образом, обеспечивается стабилизация процесса экструдирования [131, 65].

Так как разработанная конструктивно-технологическая схема матрицы имеет ряд особенностей, то необходимо провести теоретические исследования с целью обоснования основных параметров, и экспериментальные исследования устройства, разработанного на основании результатов аналитических исследований с целью определения оптимальных и рациональных конструктивно-режимных параметров.

На основании анализа структурной функциональной схемы пресс-экструдера с матрицей, компенсирующей скачки давления, можно сказать, что основными оценочными критериями работы являются (рисунок 2.2): уь У2, уз — производительность устройства, неравномерность давления экструдирования и энергоёмкость экструдирования [6, 139].

Описание лабораторной установки. Факторы, определяющие технологический процесс и уровни их варьирования

Исследования в производственных условиях модернизированного экструдера показали высокую эффективность предложенного решения: за счёт сглаживания пиковых нагрузок на привод пресс-экструдера уменьшилась энергоёмкость производства корма.

Расчёт показателей экономической эффективности предложенного решения показал экономическую целесообразность применения разработанной фильеры в серийных моделях экструдеров. Годовой экономический эффект от внедрения составил 31463,76 руб., срок окупаемости инвестиций - 0,5 года.

Разработана конструктивно-технологическая схема матрицы пресс-экструдера, которая за счёт сглаживания колебаний давления в предматрич-ной зоне пресс-экструдера позволяет снизить энергоёмкость экструдирова-ния до 54 кВт-ч/т (на 15%), новизна подтверждена патентом РФ № 2348335.

2. Аналитические исследования разработанной схемы матрицы пресс-экструдера позволили определить её конструктивные параметры исходя из условий работы и налагаемых ограничений: расчётное значение угла конуса составило 105 . Получены зависимости коэффициента сопротивления матрицы от конструктивных параметров, введён коэффициент, учитывающий вязкость продукта, что позволило уточнить зависимость для производительности пресс-экструдера.

3. Экспериментальные исследования матрицы, изготовленной согласно предложенной схемы показали эффективность и надёжность данного решения, позволили уточнить конструктивные параметры устройства исходя из позиции универсальности пресс-экструдера и оптимальных режимных параметров: диаметр фильеры 50 мм; жёсткость пружины — 45 кН/мм и угол конуса — 103 градуса. Минимальная энергоёмкость для рассматриваемых кормов находилась в пределах 24...54 кВт-ч/т, при этом минимальный уровень соответствует сое, а максимальный — кукурузе, для пшеницы энергоёмкость составила 41 кВт-ч/т. Неравномерность давления экструдирования колебалась в пределах 2,7...3,7 %, минимальный уровень соответствует сое, а максимальный — кукурузе.

4. Исследования в производственных условиях показали высокую эффективность предложенного решения: за счёт сглаживания пиковых нагрузок на привод пресс-экструдера сократилась на 10,6 % энергоёмкость обработки корма. Расчёт показателей экономической эффективности показал экономическую целесообразность применения разработанной матрицы в серийных моделях экструдеров: годовой экономический эффект составил 31463,76 руб., срок окупаемости инвестиций - 0,5 года.

Результаты экспериментальных исследований производительности пресс-экструдера с разработанной матрицей

Производство кормов методом экструзии на шнековых прессах представляет собой сложный многопараметрический процесс. Качество переработки зерна в пресс-экструдерах на корм животным должно соответствовать предъявляемым требованиям (например, степени декстринизации зерна и степени взрыва).

Процесс экструдирования зерна должен иметь надёжный способ быстрого регулирования качества продукта на выходе. Такими регуляторами являются расход продукта и изменение сопротивления на выходе. В большинстве случаев на выходе продукта из цилиндра пресс-экструдера устанавливается устройство с изменяемым сопротивлением, реже в комплект машины вводится набор сменных элементов (фильер), которые меняются в зависимости от вида перерабатываемого материала. Однако эти способы не обеспечивают быстрого и надёжного регулирования процесса, так как разность давлений в тракте экструдера и на выходе из установки зависит от реологических свойств материала, влажности и других параметров, которые непрерывно изменяются [12]. Для достижения технологических требований необходимы практически осуществимые и надёжные способы быстрого регулирования качества взорванного продукта за счёт изменения сопротивления на выходе из цилиндра пресс-экструдера. Как отмечалось ранее, для повышения эффективности процесса экс-трудирования и минимизации затрат необходимо оптимизировать работу экструдера, в частности, за счёт снижения пиковых нагрузок на привод путём стабилизации давления внутри экструдера. Достичь этого можно путём модернизации дозирующей зоны экструдера — матрицы [131, 65]. Для обеспечения такого технологического процесса нами была разработана конструктивно-технологическая схема матрицы пресс-экструдера представленная на рисунке 2.1, новизна которой подтверждена патентом РФ №2348335 (приложение А) [108]. Матрица (рисунок 2.1) выполнена в виде фильеры 3, установленной в корпусе 1 с возможностью осевого перемещения относительно переднего конца 4 прессующего шнека 2, сопряжена с корпусом 1. Фильера 3 соединена с гайкой 6. Гайка 6 навёрнута на стакан 7, имеющий внутреннее заплечеко 8, которым стакан охватывает корпус 1 с возможностью продольного перемещения относительно последнего. На переднем конце корпуса 1 выполнен наружный венец 9, на который опирается пружина сжатия 10, опирающаяся вторым концом на внутреннее заплечеко 8 стакана 7.

При незаполненном экструдере под действием пружины сжатия 10 фильера 3 опирается на торец корпуса 1 в положении, при котором кольцевой канал 11 между втулкой и передним концом 4 прессующего шнека практически отсутствует, т.е. фильера относительно последнего образует гарантированный зазор [131, 65].

При установившемся режиме работы экструдера давление в передней части корпуса соответствует усилию пружины сжатия. При повышении давления, в результате возросшей плотности экструдируемого продукта, подаваемого в переднюю часть корпуса, втулка преодолевает усилие пружины сжатия и смещается вперёд относительно прессующего шнека.

В результате площадь поперечного сечения кольцевого канала между втулкой и передним концом прессующего шнека увеличивается, повышая выход переработанного кормового продукта в виде экструдата, пока его масса не сбалансируется с возросшей перед этим массой экструдируемого продукта, подаваемого в переднюю часть корпуса передним витком прессующего шнека. А при падении давления между передним витком прессующего шнека и втулкой, последняя под действием пружины сжатия смещается внутрь корпуса, пока уменьшение площади поперечного сечения упомянутого у кольцевого канала не сбалансирует уменьшающуюся при этом массу экструдата на выходе с уменьшившейся перед этим массой экструдируемого продукта, поступающего в переднюю часть корпуса. Такое реагирование втулки на изменение в передней части корпуса давления ограничивает его чрезмерное нарастание или падение, выдерживая отклонения давления в заданных нормативных (расчётных, опытных) пределах, поскольку при смещениях втулки вперёд или назад, давление повышается или понижается ограниченно — в той степени, которая сбалансирует изменение массы экструдата.

При правильном выборе и согласованности характеристики пружины 10, геометрии кольцевого канала 11 и объёма камеры стабилизируется процесс экструдирования — ограничиваются колебания давления и температуры в цилиндре пресс-экструдера в заданных пределах. Таким образом, обеспечивается стабилизация процесса экструдирования [131, 65].

Так как разработанная конструктивно-технологическая схема матрицы имеет ряд особенностей, то необходимо провести теоретические исследования с целью обоснования основных параметров, и экспериментальные исследования устройства, разработанного на основании результатов аналитических исследований с целью определения оптимальных и рациональных конструктивно-режимных параметров.

Похожие диссертации на Повышение эффективности приготовления экструдированного корма с обоснованием параметров матрицы пресс-экструдера