CN202819584U - 干法单螺杆膨化机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及食品机械领域内一种干法单螺杆膨化机，包括机体和膨化腔，膨化腔内设有主轴，主轴上固定设有挤压螺杆，主轴一端伸出膨化腔外并经第一轴承与轴承座连接，轴承座与机体固定连接，膨化腔靠近轴承座一端的侧面设有喂料装置，膨化腔另一端连接有出料腔，出料腔的径向侧面设有出料口，出料口连接有出料模板，主轴另一端穿过出料腔，主轴另一端的轴端通过第二承轴与主轴前端支撑座可转动地相连接，主轴前端支撑座与出料腔腔体一体连接，并且外周与机体固定连接，出料腔腔体与主轴前端支撑座之间设有物料隔离环。本实用新型通过改变膨化腔的出料方向以改变主轴的支撑方式，增加主轴的支撑强度，延长各部件使用寿命，提高膨化机产能水平。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种食品机械领域内膨化机，特别涉及一种干法单螺杆膨化机。
背景技术
现有食品、饲料领域内使用的膨化机主要分为湿法膨化机和干法膨化机。干法膨化机由于省去了调质器和蒸汽系统，大大降低了膨化阶段的成本，深受广大饲料生产厂家欢迎。但是现有干法膨化机一般都存在以下问题：
1.基本上属于自热型膨化机：通过螺杆、膨化腔与物料的摩擦发热及螺杆高速旋转剪切产生热能使物料熟化、脱水、并从出料端挤出成形，这就造成了膨化腔内的温度难以控制，并且腔内温度分布不均，经常出现烧料的情况，影响物料膨化的质量；
2.螺杆主轴经常断裂：由于干法膨化去除了蒸汽调质过程，这就需要膨化机本身提供物料膨化所需要的大量热能，因此干法膨化机转速高，主轴及螺杆在工作中须承受高速高剪切力。而现有干法膨化机的出料端设有挤压出料模板，使主轴和螺杆的出料端只能采用悬臂式设计，在高扭矩和轴向高压力的作用下膨化机主轴易发生弯曲变形并与膨化腔体内壁刮磨，长期使用易出现断裂，同时限制了开发更大长径比的大型高产能的膨化机；
3.用于转动支撑主轴的轴承选型大而寿命偏低，由于膨化机出料端出料模板前的腔内压力很高（最高12MPa），使支撑轴承工作中长期承受很高的轴向力，严重影响轴承的使用寿命。
4.产能偏低：膨化过程需要一定的时间和热能，而干法膨化机完全依靠摩擦产生热能，需消耗大量机械能，而且由于主轴悬壁支撑的强度差，限制了膨化机的转速提高从而限制了产能的提升。
实用新型内容
本实用新型针对现有干法膨化机存在的上述问题，提供一种干法单螺杆膨化机，旨在通过改变膨化腔的出料方向以改变主轴的支撑方式，增加主轴的支撑强度，延长主轴及支撑轴承的使用寿命，提高膨化机的产能水平。
本实用新型的目的是这样实现的，一种干法单螺杆膨化机，包括机体和膨化腔，所述膨化腔内设有主轴，所述主轴上固定设有挤压螺杆，主轴一端伸出膨化腔外并经第一轴承与轴承座转动连接，所述轴承座与机体固定连接，所述膨化腔靠近轴承座一端的侧面设有喂料装置，所述膨化腔另一端连接有出料腔，其特征在于， 所述出料腔的径向侧面设有出料口，出料口连接有出料模板，主轴另一端穿过出料腔，所述主轴另一端的轴端通过第二承轴与主轴前端支撑座可转动地相连接，所述主轴前端支撑座与出料腔腔体一体连接，并且外周与机体固定连接，所述出料腔腔体与主轴前端支撑座之间设有物料隔离环。
采用本实用新型的膨化机的有益效果是：出料方向改成与主轴垂直的方向侧向出料，方便在主轴前端设置支撑，以加强主轴的支撑强度，并且提高主轴抗弯曲变形和抗剪切变形的能力，有效防止螺杆因弯曲变形而与膨化腔内壁刮磨；并且主轴双向支撑提升了膨化机在高速运转情况下的稳定性，也便于增加设备主轴长径比以提高设备产能；同时，侧向出料，减少了螺杆前端由于膨化腔内高压产生的轴向压力，使支撑轴承的轴向受力降低从而提高承轴的使用寿命；同时也提高了整机各部件的使用寿命，降低维护成本。
为便于出料腔轴端的固定连接，所述膨化腔与出料腔之间的主轴上固定设有保压环，所述出料腔外端的主轴芯部设有内螺纹，物料隔离环套装在主轴外端并且端部抵靠挤压螺杆端部，主轴外端设有端轴，所述端轴与主轴连接端设有与主轴内螺纹连接的螺杆段，端轴上设有用于抵靠物料隔离环的外台阶，端轴外台阶与主轴前端支撑座内壁之间设有密封圈，台阶外侧的端轴上设有与主轴前端支撑座连接的轴承，所述轴承外端设有挡圈，所述主轴前端支撑座的外端面固定连接有用于压紧轴承外圈的压盖。本结构中，保压环将出料腔与膨化腔隔离，有利于膨化腔内压力的保持，防止因出料而泄压；物料隔离环通过端轴的台阶端抵靠螺杆，一方面将螺杆与主轴固定，另一方面防止物料被挤压到主轴前端支撑座内，端轴台阶外周的密封圈有效防止出料腔漏汽泄压。
作为本实用新型的另一改进，所述膨化腔体外周设有发热圈，所述发热圈外设有冷却风道，所述主轴芯部设有冷却循环管道，所述冷却循环管道通过旋转接头与主轴后端转动连接。本结构中，腔体外设置加热圈、冷却风道，主轴轴芯内设置冷却循环管道，方便对膨化腔内温度的控制，并且可使膨化腔内实现快速升温或均匀降温，提高膨化物料的质量，并可进一步提高膨化机的产能。
附图说明
图1为实用新型的干法单螺杆膨化机主视图。
图2为图1的A—A向剖面图。
图3为图2中Ⅰ处的局部放大图。
其中，1 螺栓；2出料模板；3节割装置；4机体；5膨化腔；6发热圈；7冷却风道；8主轴；9挤压螺杆；10喂料装置；11轴承座；12第一轴承；13冷却循环管道；14保压环；15出料腔；16物料隔离环；17密封圈；18主轴前端支撑座；19第二轴承；20端轴；21压盖。
具体实施方式
如图1、图2和图3所示为本实用新型的干法单螺杆膨化机，包括机体4和膨化腔5，膨化腔5内设有主轴8，主轴8上固定设有挤压螺杆9，主轴8一端伸出膨化腔5外并经第一轴承12与轴承座转动连接，轴承座与机体4固定连接，主轴8伸出轴承座的外端与传动装置12连接，膨化腔5靠近轴承座一端的侧面设有喂料装置10，膨化腔5另一端连接有出料腔15，出料腔15的径向侧面设有出料口，出料口连接有出料模板2，出料模板2的出料侧连接有物料切割装置，主轴8另一端穿过出料腔15，主轴8另一端的轴端通过第二承轴19与主轴前端支撑座可转动地相连接，主轴前端支撑座19与出料腔15腔体一体连接，并且外周与机体4固定连接，出料腔5腔体与主轴前端支撑座19之间设有物料隔离环16。
本实用新型中，出料方向改成与主轴8垂直的方向侧向出料，并在主端8前端设置支撑，以加强主轴8的支撑强度，并提高了主轴8抗弯曲变形和抗剪切变形的能力，有效防止螺杆9因弯曲变形而与膨化腔5内壁刮磨；并且主轴8双向支撑提升了膨化机在高速运转情况下的稳定性，也便于增加设备主轴长径比以提高设备产能；同时，侧向出料，减少了螺杆9前端由于膨化腔内高压产生的轴向压力，使支撑轴承轴向受力降低从而提高承轴的使用寿命。同时也提高了整机各部件的使用寿命，降低维护成本。
为便于出料腔轴端的固定连接，膨化腔5与出料腔15之间的主轴上固定设有防止膨化腔5泄压的保压环14，出料腔15外端的主轴8芯部设有内螺纹，物料隔离环1套6装在主轴8外端并且端部抵靠挤压螺杆9端部，该物料隔离环16有效的将出料腔15内的物料与主端前端支撑座18内腔隔离开来，防止物料泄漏，物料隔离环16一端抵靠挤压螺杆9端部，主轴8外端设有端轴20，端轴20与主轴8的连接端设有与主轴8内螺纹连接的螺杆段，端轴20上设有用于抵靠压紧物料隔离环16的外台阶，端轴外台阶与主轴前端支撑座18内壁之间设有密封圈17，该密封圈17可以防止出料腔15和膨化腔5泄压而影响物料膨化效果，台阶外侧的端轴20上设有与主轴端前端支撑座18连接的第二轴承19，第二轴承19外端的主轴8上设有挡圈，主轴前端支撑座18的外端面通过若干螺栓1固定连接有用于压紧第二轴承19外圈的压盖21。
为便于对膨化腔内温度有效控制，提高物料膨化质量和提高设备产能，膨化腔5体外周设有发热圈6，发热圈6外设有冷却风道7，该冷却风道7与冷却风机或冷却系统相连通，主轴8芯部设有冷却循环管道13，该冷却循环管道13通过旋转接头与主轴8后端部转动连接，冷却循环管道13外部与冷却循环系统连接。本结构中，在腔体外同时设置发热圈7、冷却风道7，主轴8内设置冷却循环管道13，方便膨化腔内温度的控制，并且使膨化腔实现快速升温或均匀降温，提高膨化物料的质量，并可进一步提高膨化机的产能。
以下为采用现有技术中的单螺杆膨化机和本实用新型的干法单螺杆膨化机进行的对比实验。
为方便对比，以下各试验中，所用物料配方相同，均为玉米，物料的粉碎细度为95%通过80目筛，99.5%过60目筛，100%过50目筛，物料的水分为5%。为方便对膨化腔内温度的分布的对比，各表中膨化腔温度值为沿膨化腔从进料端向出料端方向设置的三个测温点的温度值。
试验1
利用现有技术中的干法单螺杆膨化机对物料进行挤压膨化，其中膨化机的主电机功率250Kw, 螺杆直径260mm，螺杆的长径比为13:1，出料模板的出料模孔径为Φ8。
试验结果如表1所示，经检测物料经膨化加工后符合要求，但是此设备使用360小时后主轴断裂。
表1
| 开机至稳定生产时间 | 30min |
| 空载电流 | 20A |
| 喂料频率 | 8.5Hz |
| 螺杆转速 | 580r/min |
| 主机电流 | 280-300A |
| 产量 | 2吨/小时 |
| 成品容重 | 310kg/m3 |
| 膨化腔温度℃ | 表测，不能控制温度 |
试验2
利用本实用新型的干法单螺杆膨化机进行膨化试验，其中，膨化机的主电机功率250Kw, 螺杆直径260mm，螺杆的长径比为13:1，出料模板的出料模孔径为Φ8mm；试验结果如表2所示，
表2
| 开机至稳定生产时间 | 20min |
| 空载电流 | 15A |
| 喂料频率 | 10.6Hz |
| 螺杆转速 | 580r/min |
| 主机电流 | 220-230A |
| 产量 | 2.5吨/小时 |
| 成品容重 | 315 kg/m3 |
| 膨化腔温度℃ | 125，145，160 |
对比表1表和表2数据可见，本实用新型可明显增加膨化机产能，降低生产成本，提高生产效率。并且在使用1000小时后检测主轴没有断裂，主机电流稳定，整机运行稳定。
试验3
利用本实用新型的干法单螺杆膨化机进行膨化试验，其中，膨化机的主电机功率250Kw, 螺杆直径260mm，螺杆的长径比为15:1，出料模板的出料孔径同为Φ8mm；试验结果如表3所示。
表3
| 开机至稳定生产时间 | 20min |
| 空载电流 | 18A |
| 喂料频率 | 12.5Hz |
| 螺杆转速 | 650r/min |
| 主机电流 | 230-242A |
| 产量 | 2.95吨/小时 |
| 成品容重 | 315 kg/m3 |
| 膨化腔温度℃ | 125，145，160 |
对比表1和表3数据可见，在同等条件下增大螺杆长径比和提升螺杆转速显著提升了机器的产能，降低了吨料电耗。
并且在使用1000小时后主轴经检测没有断裂，整机运行稳定。
试验4
利用本实用新型的干法单螺杆膨化机进行膨化试验，其中，膨化机主电机功率250Kw, 螺杆直径260mm，螺杆的长径比为15:1；，出料模板的出料孔径同为Φ8mm；试验结构如表4所示。
表4
| 开机至稳定生产时间 | 20min |
| 空载电流 | 18A |
| 喂料频率 | 13.2Hz |
| 螺杆转速 | 700r/min |
| 主机电流 | 250-265A |
| 产量 | 3.15吨/小时 |
| 成品容重 | 314 kg/m3 |
| 膨化腔温度℃ | 125，145，160 |
对比表1和表4数据可见，进一步提升螺杆转速显著提升了机器的产能，降低了吨料电耗。并且在使用1000小时主轴没有断裂，整机运行稳定。
比较以上试验结果表明，采用本实用新型的干法单螺杆膨化机，由于螺杆主轴支撑强度提高，主轴的抗弯曲变形和抗剪切变形能力明显提高，主轴的使用寿命大大延长，并且通过提高转速增加主轴长径比，显著提高了膨化机的产能，大大提高生产效率。同时膨化腔内温度分布合理，有效防止物料在挤压膨化中过热烧焦，膨化后物料的质量得到改善。
本实用新型并不局限于上述实施例，凡是在本实用新型公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本实用新型的范围内。
Claims (3)
1.一种干法单螺杆膨化机，包括机体和膨化腔，所述膨化腔内设有主轴，所述主轴上固定设有挤压螺杆，主轴一端伸出膨化腔外并经第一轴承与轴承座转动连接，所述轴承座与机体固定连接，所述膨化腔靠近轴承座一端的侧面设有喂料装置，所述膨化腔另一端连接有出料腔，其特征在于， 所述出料腔的径向侧面设有出料口，出料口连接有出料模板，主轴另一端穿过出料腔，所述主轴另一端的轴端通过第二承轴与主轴前端支撑座可转动地相连接，所述主轴前端支撑座与出料腔腔体一体连接，并且外周与机体固定连接，所述出料腔腔体与主轴前端支撑座之间设有物料隔离环。
2.根据权利要求1所述的干法单螺杆膨化机，其特征在于，所述膨化腔与出料腔之间的主轴上固定设有保压环，所述出料腔外端的主轴芯部设有内螺纹，物料隔离环套装在主轴外端并且端部抵靠挤压螺杆端部，主轴外端设有端轴，所述端轴与主轴连接端设有与主轴内螺纹连接的螺杆段，端轴上设有用于抵靠物料隔离环的外台阶，端轴外台阶与主轴前端支撑座内壁之间设有密封圈，台阶外侧的端轴上设有与主轴前端支撑座连接的轴承，所述轴承外端设有挡圈，所述主轴前端支撑座的外端面固定连接有用于压紧轴承外圈的压盖。
3.根据权利要求1或2所述的干法单螺杆膨化机，其特征在于，所述膨化腔体外周设有发热圈，所述发热圈外设有冷却风道，所述主轴芯部设有冷却循环管道，所述冷却循环管道通过旋转接头与主轴后端转动连接。
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