ЭКСТРУДЕР ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КОМБИКОРМОВ
EXTRUDER FOR PREPARATION OF MIXED FODDERS

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к устройствам экструдирования компонентов комбикормов, и может быть использовано в животноводстве, а именно на птицефабриках, свинофермах, фермах крупного рогатого скота и т.п.
Известен «Пресс-экструдер» (RU №2417892; C1; МПК B30B 11/24; опубл. 2011), содержащий корпус, установленный в нем шнек, выполненный заодно с наконечником, на котором зафиксирован подшипник с установленной в корпусе матрицей, в которую вставлен наконечник с подшипником для фиксации оси шнека, и на внутренней поверхности матрицы, вдоль образующих, выполнены каналы для вывода продукта из зоны прессования, частично перекрытые подшипником, матрица установлена с возможностью перемещения относительно корпуса и подшипника для регулировки выходных сечений каналов.
Недостатком известного устройства является перегрев подшипника, так как он находится в рабочей зоне экструдера, в результате перегрева подшипник быстро выходит из строя.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является выбранный в качестве прототипа «Экструдер для приготовления комбикормов из зерновой смеси» (RU №2133102; C1; МПК A23N 17/00; опубл. 1999), содержащий корпус с загрузочным патрубком и температурной камерой. Внутри корпуса на приводном валу, начиная от участка загрузочного патрубка, последовательно смонтированы втулка с подающей лопастью шнека, эксцентриковая втулка с размалывающим конусом, вторая втулка с подающей лопастью шнека, эксцентриковая втулка с подающей лопастью шнека, эксцентриковая втулка с пластификатором, втулка с прессующей лопастью шнека и температурная шайба. Шайба установлена на конце вала с образованием между ней и корпусом кольцевого зазора для выгрузки экструдата и с возможностью регулирования этого зазора. Пластификатор выполнен с рифленой поверхностью, контактирующей с обкатываемой им внутренней поверхностью корпуса.
Недостатками известного устройства являются нестабильные подача и уплотнение смеси в зонах размалывающего конуса и пластификатора и низкое качество перемешивания, что отрицательно влияет на качество экструдата и надежность работы.
Цель изобретения - повышение эффективности процесса экструдирования сыпучих компонентов комбикормов за счет более интенсивного перемешивания, пластификации, непрерывного транспортирования и уплотнения смеси, а также повышение надежности работы экструдера.
Указанная цель достигается тем, что экструдер для приготовления комбикормов содержит корпус с загрузочной воронкой и температурной камерой, размещенный внутри корпуса приводной вал, на котором жестко закреплен шнек с подающими, прессующими лопастями, и эксцентриковый элемент, но в отличие от прототипа на выходе из корпуса соосно с приводным валом установлено устройство для выгрузки экструдата, включающее подшипниковый узел, фланец, гайку. Эксцентриковый элемент выполнен из не менее двух участков шнека с эксцентричной нарезкой лопастей, при которой эксцентриситеты лопастей каждого участка шнека расположены под углом друг к другу, а конец приводного вала снабжен наконечником, размещенным вне корпуса в подшипниковом узле устройства для выгрузки экструдата, причем наконечник установлен с радиальным зазором относительно гайки. Кроме того, внутренняя поверхность корпуса выполнена рифленой.
Установка нескольких участков шнека с эксцентричной нарезкой лопастей обеспечивает интенсивную пластификацию и перемешивание смеси, а расположение лопастей шнека по всей длине приводного вала в корпусе - постоянное движение смеси в экструдере.
Расположение эксцентриситетов лопастей каждого из участков шнека с эксцентричной нарезкой лопастей под углом друг к другу позволяет добиться более эффективного воздействия шнека на смесь, при котором увеличивается скорость пластификации смеси.
Установка наконечника в подшипниковый узел устройства для выгрузки экструдата обеспечивает постоянный зазор между шнеком и корпусом экструдера, что положительно сказывается на качестве экструдата и уменьшает износ деталей экструдера в процессе работы.
Установка подшипникового узла вне корпуса экструдера также позволяет избежать перегрева подшипника, тем самым увеличивая срок его службы и надежность работы.
Кроме того, выполнение внутренней поверхности корпуса рифленой также способствует повышению эффективности пластификации и перемешивания смеси.
Сущность заявляемого решения поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображен общий вид экструдера.
На фиг. 2 изображен разрез А-А первого участка эксцентрикового элемента.
На фиг. 3 изображен разрез Б-Б второго участка эксцентрикового элемента.
На фиг. 4 изображен разрез В-В третьего участка эксцентрикового элемента.
На фиг. 5 изображена схема расположения эксцентриситетов нарезки лопастей эксцентрикового элемента.
Экструдер для приготовления комбикормов (см. фиг. 1) состоит из корпуса 1 с загрузочной воронкой 2, температурной камеры 3 для дополнительного подогрева смеси. Внутри корпуса 1 на приводном валу 4 жестко закреплены (например, шпонками) участки шнека с подающими лопастями 5, с прессующими лопастями 7 и эксцентриковый элемент 6, состоящий из нескольких участков (например, три участка) с эксцентричной нарезкой лопастей, эксцентриситеты расположены под углом друг к другу (например, расположены под углом φ=120° для трех участков эксцентрикового элемента 6). На конце приводного вала 4 установлен наконечник 8 (например, посредством резьбового соединения). Наконечник 8 выполнен в виде продолжения вала с диаметром, равным диаметру вала 4. Конец наконечника 8 находится вне корпуса 1. Наконечник 8 зажимает участки шнека 5, 6, 7 на приводном валу 4. На выходе из корпуса 1 закреплено устройство для выгрузки экструдата, включающее фланец 9, гайку 10, подшипниковый узел 11, подшипник 12, крышку 13. На внутренней поверхности фланца 9 нарезана резьба, в которую вкручена гайка 10. Гайка 10 имеет отверстие, в которое вставлен наконечник 8, тем самым образован радиальный зазор для выхода экструата. Зазор между гайкой 10 и наконечником 8 регулируют вращением гайки 10. В подшипниковый узел 11 устанавливают подшипник 12, в который вставляют наконечник шнека 8. Подшипник 12 закрывают в подшипниковом корпусе 11 с помощью крышки 13.
Внутренняя поверхность корпуса 1 может быть выполнена с рифлями с различной геометрией (например, винтовые рифли) для увеличения скорости пластификации смеси.
Экструдер для приготовления комбикормов работает следующим образом.
Многокомпонентная сыпучая смесь (пшеница, ячмень, горох, жмых, мелкоизмельченная солома и т.п.) подается в загрузочную воронку 2 и попадает внутрь корпуса 1. Смесь захватывается подающими лопастями 5 и транспортируется на эксцентриковый элемент 6, где происходит интенсивное размалывание, перемешивание, повышение давления, нагрев, пластификация. Это происходит за счет того, что эксцентриситеты лопастей участков шнека с эксцентричной нарезкой лопастей расположены под углом друг к другу. Далее смесь поступает на прессующие лопасти 7 и выходит через устройство для выгрузки экструдата в зазор между гайкой 10 и наконечником 8.
Во время движения смеси в экструдере происходит ее дополнительный подогрев посредством температурной камеры 3, что снижает время приготовления экструдата и выхода экструдера на рабочий режим.
Использование нескольких участков с эксцентричной нарезкой лопастей (см. фиг. 5) позволяет создать периодически изменяющуюся по величине нагрузку на смесь. При повороте шнека часть смеси попадает в зону эксцентрика, где происходит сжатие смеси. При дальнейшем повороте шнека силы сжатия уменьшаются. Лопасти шнека проталкивают смесь на следующий его участок с эксцентриковой нарезкой лопастей, где процесс продолжается. Многократное повторение процесса «сжатия-разжатия» обеспечивает интенсивную пластификацию и перемешивания смеси.
Кроме того, при расположении эксцентриситетов лопастей участков эксцентрикового элемента под равными углами (например, это угол φ=120° при наличии трех участков эксцентрикового элемента) уменьшается вредное воздействие от эксцентрично вращающихся масс.
Благодаря условиям, создаваемым в экструдере, в смеси для комбикорма происходит распад крахмала на простые сахара, денатурация белков, что способствует лучшему усвоению корма животными. За счет нагрева до высокой температуры в процессе экструзии происходит варка смеси, уничтожаются вредоносные бактерии, кишечные палочки, плесневые грибки, что обеспечивает требования санитарной безопасности корма. Высокое сжатие сыпучей смеси под воздействием эксцентрикового элемента сокращает время обработки, тем самым сохраняя витамины и аминокислоты почти полностью.
При выходе экструдата происходит резкое снижение давление до атмосферного, жидкость, мгновенно испаряясь, вызывает разбухание продукта, делая его более доступным для ферментов желудка животного.
За счет повышения интенсивности перемешивания, пластификации, непрерывного транспортирования, переменно изменяющейся по величине нагрузки и уплотнения смеси, повышается качество комбикормов и надежность работы экструдера.