CN111657521A - 一种棉籽熟化膨化机的螺旋杆和螺旋套组件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种棉籽熟化膨化机的螺旋杆和螺旋套组件。包括两节或多节螺旋杆和螺旋套，螺旋杆设置在螺旋套中，螺旋杆中固定有动力主轴，最后一节螺旋套外端安装有带出料孔的模头，螺旋杆上设置有右旋单导程的梯形外螺纹，螺旋套上设置有左旋两导程或三导程的梯形内螺纹；从进料区到高温高压区，多节螺旋杆的螺距逐渐减小，并且，多节螺旋杆的螺旋槽深度逐渐减小；位于高温高压区的最后一节螺旋套的螺旋槽向出料端方向逐渐变浅，且到终端时槽深存在，同时，最后一节螺旋套的螺旋线的顶宽向出料端方向逐渐变宽。本发明可明显提高膨化机的生产能力和产品质量，节约能耗，降低整机造价，节约生产成本，减少机器维护，减轻劳动强度。
Description
技术领域
本发明涉及物料加工机械装置，具体是一种棉籽熟化膨化机的螺旋杆和螺旋套组件。
背景技术
膨化机是加工膨化产品的机械设备，从构造上分有单螺旋杆、双螺旋杆或多螺旋杆，从加工方式上主要分为湿式、干式两大类，整机主要由机架、主轴、螺旋杆和螺旋套、模头、电机等几部分构成，螺旋杆和螺旋套是膨化机的关键部件，现有膨化机的螺旋杆和螺旋套都为普通标准组合，螺旋杆设置在螺旋套中，二者配合完成被膨化物的送料、压缩、胶化、糊化、闪蒸工艺过程，现有膨化机结构简单，加工普通物料的工艺成熟，尤其已经成为养殖业饲料加工不可缺少的膨化加工设备，膨化机螺旋杆和螺旋套的构造与二者的机械配合决定了整机的性能优劣，直接影响膨化饲料的各项产品指标。人们在实践中认识到，棉籽膨化后是品质优良的养殖业饲料，但是，对于棉籽的熟化膨化技术，却在饲料膨化加工领域一直被视为老大难，经过20年的探索仍然收效甚微，存在的主要缺陷是，由于棉籽特有的高纤维、高木质素的原料特点，加工破碎难度大；同时受现有膨化机的螺旋杆、螺旋套构造及其二者常规的标准方式组合的限制，螺旋杆、螺旋套磨损严重，螺旋杆和螺旋套工作面磨损最严重的部位，以120型棉籽膨化机（120毫米的螺旋杆直径）为例，长径比（螺旋杆总长度L/螺旋杆直径D）一般为5:1至10:1，严重磨损段总长达500以上毫米，物料在此段停留的时间长，所以此段的螺旋杆和螺旋套很容易产生二次或三次产压，受磨损的部位长，磨损最严重，不仅设备造价以及生产成本较高，机器故障率高，尤其是这种长径比的膨化机的挤压时间过长，散热面积大，不能充分利用动力转化的热能，因而膨化的棉籽很难达到饲料标准要求，现市场膨化机，调整膨化机的压力，是采用摸头孔径大小进行调整压力，这样物料水分的大小，脂肪的高低，纤维和木质素的多少，会造成膨化出的产品质量不均匀或焦化，也很容易造成膨化机堵眼儿，，所以市场上的一级棉籽、二级棉籽只能加工成棉粕进入市场，三级棉籽、等外棉籽和落地棉籽则被农民抛弃田间作为肥料。
发明内容
本发明是为克服膨化加工效率低、加工成本高、棉籽熟化膨化时的螺旋杆和螺旋套磨损严重，棉籽膨化产品品质不高的缺陷，从而提供一种提高膨化效率和加工质量，提升棉籽膨化产品的品质，节约生产成本的棉籽熟化膨化机的螺旋杆和螺旋套组件。
本发明解决所述问题，采用的技术方案是：
一种棉籽熟化膨化机的螺旋杆和螺旋套组件，包括有两节或多节螺旋杆和螺旋套，螺旋杆设置在螺旋套中，螺旋套对接后通过法兰连接，螺旋杆中固定有动力主轴，最后一节螺旋套外端安装有带出料孔的模头，螺旋杆上设置有右旋单导程的梯形外螺纹，螺旋套上设置有左旋两导程或三导程的梯形内螺纹；螺旋杆内从进料端到出来端分为进料区、推料压缩区、高温高压区；从进料区到高温高压区，前一节螺旋杆的螺距大于其后一节螺旋杆的螺距，多节螺旋杆的螺距逐渐减小，并且，前一节螺旋杆的螺旋槽比其后一节螺旋杆的螺旋槽深，多节螺旋杆的螺旋槽深度逐渐减小；位于高温高压区的最后一节螺旋套的螺旋槽向出料端方向逐渐变浅，且到终端时槽深存在，同时，最后一节螺旋套的螺旋线的顶宽向出料端方向逐渐变宽。
采用上述技术方案的本发明，与现有技术相比，其突出的特点是：
①通过本发明的螺旋杆与螺旋套的相互配合，螺旋杆与螺旋套的摩擦系数和剪切系数得到明显优化，提高了棉籽的破碎剪切能力，揉搓均匀；
②本发明的螺旋杆与螺旋套的相互配合，增大了物料的有效输送面积，使物料推进速度加快，升温迅速，棉籽在膨化机腔内，经过8—15mpa压力，产生150—200度的温度，使物料瞬间熟化经过缓冲被挤压出膨化机，压力迅速释放，棉籽中的细菌，黄曲霉完全被杀死或分解，棉酚含量降低70%，熟化膨化棉籽保质期是市场膨化机膨化出的棉籽饲料保质期的6—10倍，熟化膨化出的棉籽不焦化，膨化度高，新鲜度高，适口性强，木质素和粗纤维以及蛋白很容易被牛羊吸收，膨化后脂肪利用率可达到99.8%；牛羊饲喂后不长膘，瘦肉率高，生长快，肉质鲜嫩，在同等条件下可提前2~3个月出栏。
③实施本发明，在相同的机型（120型）、相同生产能力的情况下，动力只需背景技术的三分之一，整机体积比市场膨化机缩小三分之二。
④可明显提高膨化机的生产能力和产品质量，节约能耗，降低整机造价，节约生产成本，减少机器维护，减轻劳动强度。
作为优选，本发明更进一步的技术方案是：
螺旋杆顶端到模头出料孔位置设置有用于原料整形的缓冲区，能提高膨化机温度和压力的稳定性，能适应膨化时原料的不确定性，改变了市场膨化机利用模头出料孔控制压力和温度的原理。
位于高温高压区的螺旋杆的长径比L/D为1.3 :1-2.3:1，螺旋杆和螺旋套的磨损段大大缩短，严重磨损段总长只有120毫米，磨损程度也明显降低，故可以提高螺旋杆和螺旋套的使用寿命15—20倍，降低2—3倍生产成本，且机器运行平稳。
还包括包覆着螺旋套的金属外套，金属外套分别对应套装在每一节螺旋套上，较之现有膨化棉籽的膨化机寿命提高8—10倍，故障率明显降低。
螺旋杆的螺旋槽内设置有阻尼块，能提高膨化机温度和压力的稳定性，能适应膨化时原料的不确定性。
阻尼块为与螺旋杆的螺旋槽宽度相适应的金属块，用于调整膨化机螺旋套内末端的压力，按压力需要在螺旋杆末端的螺旋槽内均布焊接1-3块。
附图说明
图1 是本发明实施例螺旋杆结构示意图；
图中：螺旋杆1；第一节螺旋杆1-1；第二节螺旋杆1-2；最后一节螺旋杆1-3；
图2是本发明实施例螺旋杆、螺旋套装配及工作结构示意图；
图中：进料区a；推料压缩区b；高温高压区c；螺旋杆1；第一节螺旋杆1-1；第二节螺旋杆1-2；最后一节螺旋杆1-3；螺旋套2；第一节螺旋套2-1；第二节螺旋套2-2；最后一节螺旋套2-3；出料孔3；模头4；进料口5；动力主轴6；金属外套7；阻尼块8。
具体实施方式：
下面结合实施例对本发明作进一步说明，目的仅在于更好地理解本发明内容，因此，所举之例并不限制本发明的保护范围。
参见图1、图2，一种棉籽熟化膨化机的螺旋杆和螺旋套组件，包括有两节或多节螺旋杆1和螺旋套2，螺旋杆1设置在螺旋套2中，螺旋套2对接后通过法兰连接，螺旋杆1中固定有动力主轴6，最后一节螺旋套2-3外端安装有带出料孔3的模头4，螺旋杆1上设置有右旋单导程的梯形外螺纹，螺旋套2上设置有左旋两导程或三导程的梯形内螺纹；螺旋,1内从进料端到出来端分为进料区a、推料压缩区b、高温高压区c；从进料区a到高温高压区c，前一节螺旋杆1的螺距大于其后一节螺旋杆1的螺距，多节螺旋杆的螺距逐渐减小，即进料区a的第一节螺旋杆1-1的螺距大于第二节螺旋杆1-2的螺距，高温高压区c的最后一节螺旋杆1-3的螺距最小，并且，前一节螺旋杆的螺旋槽比其后一节螺旋杆1-3的螺旋槽略深，多节螺旋杆的螺旋槽深度逐渐减小，即进料区a的第一节螺旋杆1-1的螺旋槽比第二节螺旋杆1-2的螺旋槽略深，高温高压区c的最后一节螺旋杆1-3的螺旋槽最浅；位于高温高压区c的最后一节螺旋套2-3的螺旋槽向出料端方向逐渐变浅，但是到终端时槽深并不消失，同时，最后一节螺旋套2-3的螺旋线的顶宽向出料端方向逐渐变宽。
螺旋杆1顶端到模头4的出料孔3位置设置有缓冲区（根据机型大小设定），缓冲区作用，主要用于原料整形，模头4的出料孔3每个为φ12mm（120型12孔，180型24孔）根据机型设定数量，因此，改变了市场膨化机利用模头出料孔控制压力和温度的原理。
位于高温高压区的螺旋杆1的长径比L/D为1.3 :1-2.3:1，螺旋杆1和螺旋套2的磨损段大大缩短，严重磨损段总长只有120毫米，磨损程度也明显降低，故可以提高螺旋杆1和螺旋套2的使用寿命15—20倍，降低2—3倍生产成本，且机器运行平稳。
螺旋套2采用耐磨硬质合金钢材，超JB/TI0289-2013标准十倍以上，还包括包覆着螺旋套2的金属外套7，金属外套7分别对应套装在每一节螺旋套2上，较之现有膨化棉籽的膨化机寿命提高8—10倍，故障率明显降低。
螺旋杆1的螺旋槽内设置有阻尼块8，阻尼块8为与螺旋杆1的螺旋槽宽度相适应的金属块，用于调整膨化机螺旋套2内末端的压力，按压力需要在螺旋杆1末端的螺旋槽内均布焊接1-3块。
膨化机螺旋杆1的阻尼块8和缓冲区的设定，能提高膨化机温度和压力的稳定性，能适应膨化时原料的不确定性。
装配：本实施例以三节螺旋杆1和螺旋套2构成的棉籽熟化膨化机为例，三节螺旋杆1设置在三节螺旋套2中，每节螺旋杆1和此节的螺旋套2相对应，三节螺旋套2对接后由法兰连接固定，螺旋杆1中固定有动力主轴6，完成安装的螺旋杆1和螺旋套2的顺序依次是，位于进料区a的第一节螺旋杆1-1和第一节螺旋套2-1，其后是位于推料压缩区b的第二节螺旋杆1-2和第二节螺旋套2-2、位于高温高压区c的最后一节螺旋杆1-3和最后一节螺旋套2-3也是第三节螺旋杆和螺旋套，在最后一节螺旋套2-3外端安装带有出料孔3的模头4。
工作：电机启动使螺旋杆1在螺旋套2内旋转，棉籽从进料口5进入第一节螺旋套2-1内，被旋转的第一节螺旋杆1-1沿螺旋推向推送压缩区b，继续由螺距变小、螺旋槽变浅的第二节螺旋杆1-2向出料方推送压缩，棉籽在螺旋杆1和螺旋套2的强烈搅拌、混合、剪切下，不断挤压向前，当物料进入高温高压区c的最后一节螺旋套2-3时，在螺距更小、螺旋槽更浅的最后一节螺旋杆1-3，以及具有变化的螺旋槽深度和螺旋顶宽的最后一节螺旋套2-3的相对旋转配合下，压力迅速增加，温度不断上升，物料充分搅拌胶化、剪切糊化、揉合熟化，当温度升至150-200℃，压力达到8—15 Mpa时，棉籽料经过缓冲区从出料孔3瞬间释放成为膨化饲料产品。
由两节（第一节和第二节即最后一节）螺旋杆和螺旋套构成的棉籽熟化膨化机与三节螺旋杆和螺旋套构成的棉籽熟化膨化机的工艺流程和工作原理相同，不再赘述。
本发明与现有棉籽熟化膨化机的螺旋杆和螺旋套结构区别主要为以下几点：
一是螺旋杆1的外螺旋的旋转方向与螺旋套2的内螺旋的旋转方向相反，二者采取异向螺旋相配合的非标准工作方式；
二是变化的螺旋杆螺距，每节螺旋杆的螺距都不一样；
三是变化的螺旋杆1的螺旋槽的深度，每节螺旋杆1的螺旋槽的深度都不一样；
四是变化的最后一节螺旋套的螺旋槽深度，以及变化的最后一节螺旋套的螺旋顶宽。
①通过本发明的螺旋杆1与螺旋套2的相互配合，螺旋杆1与螺旋套2的摩擦系数和剪切系数得到明显优化，提高了棉籽的破碎剪切能力，揉搓均匀；
②本发明的螺旋杆1与螺旋套2的相互配合，增大了物料的有效输送面积，使物料推进速度加快，升温迅速，棉籽在膨化机腔内，经过8—15mpa压力，产生150—200度的温度，使物料瞬间熟化经过缓冲被挤压出膨化机，压力迅速释放，棉籽中的细菌，黄曲霉完全被杀死或分解，棉酚含量降低70%，熟化膨化棉籽保质期是市场膨化机膨化出的棉籽饲料保质期的6—10倍，熟化膨化出的棉籽不焦化，膨化度高，新鲜度高，适口性强，木质素和粗纤维以及蛋白很容易被牛羊吸收，膨化后脂肪利用率可达到99.8%；牛羊饲喂后不长膘，瘦肉率高，生长快，肉质鲜嫩，在同等条件下可提前2~3个月出栏。
③实施本发明，在相同的机型（120型）、相同生产能力的情况下，动力只需背景技术的三分之一，整机体积比市场膨化机缩小三分之二。
综上所述，本发明可明显提高膨化机的生产能力和产品质量，节约能耗，降低整机造价，节约生产成本，减少机器维护，减轻劳动强度。
以上所述仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及其附图内容所作的等效变化，均包含于本发明的权利范围之内。
Claims (6)
1.一种棉籽熟化膨化机的螺旋杆和螺旋套组件，包括有两节或多节螺旋杆（1）和螺旋套（2），螺旋杆（1）设置在螺旋套（2）中，螺旋套（2）对接后通过法兰连接，螺旋杆（1）中固定有动力主轴（6），最后一节螺旋套（2-3）外端安装有带出料孔（3）的模头（4），其特征在于：螺旋杆上设置有右旋单导程的梯形外螺纹，螺旋套上设置有左旋两导程或三导程的梯形内螺纹；螺旋杆内从进料端到出来端分为进料区（a）、推料压缩区（b）、高温高压区（c）；从进料区（a）到高温高压区（c），前一节螺旋杆的螺距大于其后一节螺旋杆的螺距，多节螺旋杆的螺距逐渐减小，并且，前一节螺旋杆的螺旋槽比其后一节螺旋杆（1-3）的螺旋槽深，多节螺旋杆的螺旋槽深度逐渐减小；位于高温高压区（c）的最后一节螺旋套（2-3）的螺旋槽向出料端方向逐渐变浅，且到终端时槽深存在，同时，最后一节螺旋套（2-3）的螺旋线的顶宽向出料端方向逐渐变宽。
2.根据权利要求1所述的棉籽熟化膨化机的螺旋杆和螺旋套组件，其特征在于：螺旋杆（1）顶端到模头（4）出料孔（3）位置设置有用于原料整形的缓冲区。
3.根据权利要求1所述的棉籽熟化膨化机的螺旋杆和螺旋套组件，其特征在于：位于高温高压区（c）的螺旋杆的长径比L/D为1.3 :1-2.3:1。
4.根据权利要求1所述的棉籽熟化膨化机的螺旋杆和螺旋套组件，其特征在于：还包括包覆着螺旋套（2）的金属外套（7），金属外套（7）分别对应套装在每一节螺旋套（2）上。
5.根据权利要求1所述的棉籽熟化膨化机的螺旋杆和螺旋套组件，其特征在于：螺旋杆（1）的螺旋槽内设置有阻尼块（8）。
6.根据权利要求5所述的棉籽熟化膨化机的螺旋杆和螺旋套组件，其特征在于：阻尼块（8）为与螺旋杆（1）的螺旋槽宽度相适应的金属块，用于调整膨化机螺旋套（2）内末端的压力，按压力需要在螺旋杆（1）末端的螺旋槽内均布焊接1-3块。
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