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擠壓膨化設備簡介

發布時間:2019年09月17日

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(1)單螺桿擠壓膨化機

主要由喂料器(調質器)、擠壓螺桿、成型模板、切刀裝置和傳動等部分組成。

1)喂料器

喂料器是保證提高均勻穩定的料流并根據擠壓膨化機電動機的額定電流值調整喂料量,常用螺旋喂料器。

2)擠壓螺桿

擠壓螺桿是膨化機的主要構件,它的結構參數與工作參數直接影響膨化機的工作性能,螺桿的主要構造參數是長徑比L/D、螺槽深度h、螺距s、螺旋角φ、螺寬度e和螺紋頭數n由多段螺桿組合而成,一般由進料輸送段、加熱加壓段和高壓出料段組成。采用高強度、耐磨、較小的熱漲冷縮系數材料和較高的加工精度制造。一根花鍵軸把各種結構的螺桿單元連接組成為完整的螺桿。其結構特點是:螺桿變齒槽深度(變螺距)結構;單端懸臂支撐。

進料輸送段進料輸送段螺距較大,占螺桿總長(1025)%,主要將物料進行輸送和壓縮,使物料充滿螺旋槽內。

加熱加壓段加熱加壓段約占螺桿總長50%,螺槽沿物料移動方向逐漸由深變淺,對物料進行壓縮。壓縮比快速增大,機械能大部分消耗在此區域,此時物料的溫度急劇上升,造成物料從松散狀態轉變成連續可塑的面團狀。

高壓出料段高壓出料段占螺桿總長的(1530%,螺槽更淺,螺距逐漸變小。擠壓力可達(3.010)MPa,此段壓力最大、溫度最高、所以螺桿、機筒的磨損最嚴重。

高壓出料段可以設計泄壓孔,可以調節物料在出模孔前壓力的大小,從而達到控制顆粒容重的目的。水產膨化機上通常設置泄壓孔,可根據飼料沉浮性的要求,調節泄壓孔的開啟度以調節壓力大小達到控制顆粒密度的目的。

高壓出料段的出口為模板.模板孔形及大小根據不同飼料的需要設計而成.物料從模板的模孔中擠出,進大氣,壓力和溫度驟降,使其體積迅速膨脹,水分快速蒸發脫水凝固,物料膨化后體積增大913倍。

3)機筒

機筒為水汽夾層結構。在膨化系統的擠壓過程中,機筒的夾層之間也要通入一定壓力的蒸汽或冷水對物料進行保溫或冷卻,防止溫度太低達不到膨化要求或溫度過高出現物料燒焦現象。

4)模板

模板安裝在擠壓螺桿懸臂端機筒上,模孔的多樣化,可加工各種形狀的膨化顆粒飼料,滿足寵物、魚類等的需要,由于模板模孔數量較少,所以膨化機產量較低。

5)切刀裝置

膨化機的切刀裝置是擠壓膨化產品最終成型的重要構件,它應當能夠將膨化顆粒料切割成長度一致,外表美觀的產品。

切刀裝置由切刀、切刀架、傳動部分和支架組成。一般在切刀架上安裝16片切刀(刀片),切刀刃口鋒利。切刀傳動部分一般采用變頻調速電機(無級變速),調整變頻控制器的輸出頻率即可調整其轉速通常為(500600)r/min。改變切刀轉速和模板便可加工不同形狀、大小的膨化顆粒飼料。切刀、切刀架、傳動部分安裝在可移動的支架上,以方便調整切刀位置及膨化機的操作維修(護)。

在其它條件不變的情況下,切刀的速度決定產品的長度,切刀速度越快,長度越短,反之亦然。完好的切刀性能,主要取決于切刀與模板的間隙,工作時該間隙一般為(0.10.2)mm,維修(護)或更換模板時切刀應遠離模板。

6)主軸傳動裝置

主軸傳動裝置由主電動機通過皮帶(平皮帶或三角帶)驅動主軸皮帶輪,帶動主軸(擠壓螺桿)轉動。主軸轉速大功率為(450550)rmin,小功率在400 rmin以下。

生產濕法膨化顆粒飼料時,將含有一定量淀粉(≥20%)的物料細粉經調質物料調質后水分要達到(2630)%,調質溫度超過100 ℃;調制后的物料送入螺桿擠壓腔內,在穩定的螺桿轉速下,物料所受的擠壓力逐漸增大(壓縮比410),并經蒸汽加熱、加壓和伴有物料的摩擦和強烈的剪切作用,物料溫度急驟升高、充分糊化,在物料到達模板被擠出的瞬間,壓強驟降,水分迅速變成過熱蒸汽,物料的體積迅速增大、膨脹、成形,膨化程度及水中沉浮性由蒸汽添加量、溫度高低和機內壓力等控制。生產干法膨化飼料時,無需對粉狀原料進行調質,其它過程與濕法膨化顆粒料的加工相似。

單螺桿的工作特性取決于模板的背壓。螺桿充滿物料的程度與喂料速度、螺桿轉速物料在水分和溫度變化時的融化特性有關。對機筒溫度和螺桿槽內的壓力影響忽略不計,這些因素的互相影響限制了單螺桿膨化機的工作范圍和靈活性。

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(2)雙螺桿擠壓膨化機

雙螺桿擠壓膨化機是在單螺桿擠壓膨化機的基礎上發展起來的,在雙螺桿擠壓膨化機的機筒中,并排放置兩根螺桿,按螺桿相互位置可以分為相互嚙合型和非嚙合型;按照兩根螺桿轉軸的旋轉方向可以分為反向旋轉型和同向旋轉型

1)雙螺桿的嚙合方式

物料所需要的熱量來源,除了與單螺桿相同的部分外,大部分來自雙螺桿之間齒、槽的嚙合。受嚙合螺紋的剪切、擠壓和混合,產生熱量,并使熱量均勻化。嚙合間隙的大小對膨化質量影響很大。間隙小,剪切力大,但通過的物料量減少;間隙大,通過的物料量增加了,而剪切力減小。雙螺桿強制輸送和自潔的特性,使物料在機筒中停留時間短而均勻。雙螺桿良好的混合性能、使物料得到的熱量及時均化。加快了物料的熟化程度,減少了料溫的波動,提高了膨化的產量和質量。

嚙合型雙螺桿嚙合型雙螺桿根據嚙合程度分為完全嚙合和部分嚙合兩種,即在螺桿的嚙合處,螺桿之一的螺紋全部或部分插入另一螺桿的螺槽中,使連續的螺槽被分成相互間隔的“C”形小室。螺桿旋轉時,隨著嚙合部位的軸向向前移動,“C”形小室也作軸向向前移動。螺桿每轉一周,“C”形小室就向前移動一個導程。“C”形小室中的物料,由于受嚙合螺紋的推力,使物料抱住螺桿旋轉的趨勢受到阻礙,從而被螺紋推向前進。由于嚙合型的螺桿的嚙合處間隙很小,對物料具有強制輸送的能力,不易產生倒流、漏流現象,它能在較短的時間內建立起高壓,推送物料經過螺桿的各個部位。這種配合方式,料流穩定,輸送效果較好.

非嚙合型雙螺桿非嚙合型的雙螺桿是指兩螺桿在周向空間上無重合部分,各螺桿的轉動互不干擾。因為非嚙合型的雙螺桿不嚙合,其間的間隙較大,不同的“C”形小室中的物料各自混合效果好,但螺桿的輸送能力較嚙合型的差,易產生漏流、倒流和料流不穩定現象,難于達到強制輸送效果。

2)雙螺桿的旋轉方向

反向旋轉型雙螺桿反向旋轉型兩螺桿相向或相背轉動。在反向旋轉型雙螺桿中,物料進入擠壓螺桿后,首先在兩螺桿之間產生壓力,此壓力易造成兩螺桿分離和偏心,因而套筒和螺桿之間易產生摩擦,造成設備磨損。因此,反向旋轉的雙螺桿擠壓機轉速不宜太高,一般控制在50 rmin以下。反向旋轉的螺桿嚙合處,螺紋和螺槽之間存在速度差,能夠產生一定的剪切速度,旋轉過程中會相互剝離粘在螺桿上的物料,使螺桿得到自潔。

同向旋轉的雙螺桿同向旋轉的雙螺桿以相同方向轉動,嚙合處螺紋和螺槽間的旋轉方向相反,因此被螺紋帶入嚙合間隙的物料也會受到螺桿和螺槽間的擠壓、剪切和研磨作用,同時由于相對速度比反向旋轉的大,嚙合處物料所受的剪切力也大,有助于粘附物料的剝離,自潔效果更好。同向旋轉的兩根螺桿對物料所起的作用也不大相同,一根螺桿要把物料拉入嚙合間隙,而另一根螺桿則要把物料從間隙中推出,結果使物料由一根螺桿轉移到另一根螺桿,物料呈圖4所示方向運動,即物料從A-B-C-D-A,運動方向改變了一次,軸向移動前進了一個導程。料流方向的改變,更有助于物料相互間的均勻混合。

同向旋轉的雙螺桿擠壓膨化機,由于不會產生使螺桿相互分離的壓力,對磨損的敏感性較小,它可在較高轉速(300 rmin)的情況下工作。

3)雙螺桿擠壓膨化機的結構特點

雙螺桿擠壓膨化機雖然和單螺桿擠壓膨化機結構十分相似,但在工作原理上,它們之間存在較大的差異。與單螺桿相比,雙螺桿具有以下特點:

強制輸送作用由于雙螺桿具有強制輸送的特點,不論其螺槽是否填滿,輸送速度基本保持不變,不易產生局部積料,焦料和堵機等現象。

混合作用雙螺桿擠壓膨化機工作時,一個螺桿的螺旋與相鄰螺桿的螺旋齒槽存在著相互作用,因而機筒筒壁不需提供物料的防轉機構,對物料有良好的混合效果。確切地講,物料在擠壓膨化機中發生的混合作用稱之為混煉,其主要作用是物料之間水分的轉移,不同物料之間的細微混合,以及不同物料之間不同成分的重新組織化等作用。

自潔作用粘附在螺桿螺紋和螺槽上的積料,如果滯留時間太長,將引起物料受熱時間過長,產生焦料,嚴重時會增加螺桿旋轉阻力,使能量消耗增大,甚至會產生堵機、停機等現象。若能及時清除粘附的積料,將有助于生產的正常進行與產品質量的穩定與提高。無論是反向旋轉的螺桿還是同向旋轉的螺桿均有自潔作用,其中同向旋轉的螺桿自潔效果更好

壓延作用物料進入雙螺桿擠壓膨化機后,被很快拉入嚙合間隙。由于螺紋和螺槽之間存在速度差,所以物料立即受到研磨、擠壓的作用,此作用與壓延機上的壓延作用相似,故稱壓延作用

近幾年,在膨化顆粒飼料和食品加工中,雙螺桿擠壓膨化機的使用日益增多。

雙螺桿擠壓膨化機由兩根相互嚙合的螺桿組成,兩螺桿緊密嚙合或部分嚙合,同步同向旋轉或反向旋轉。工作時將按配方混合好的飼料定量均勻地加入進料斗內,互相嚙合旋轉著的雙螺桿將這些物料在橫截面上投影呈“8”字形外邊緣流向向前推進,在這一過程中物料受熱、受壓、摩擦、剪切及混合,再從模板出口噴出,工況突變到常溫常壓下,使內部淀粉a化,纖維組織化,結構膨松化,出來的條狀料再經無級調速旋轉切刀切成所需長度即為膨化顆粒飼料。 

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