RU204880U1 - Экструдер для переработки влажной массы в виде птичьего помета или навоза - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к сельскому хозяйству, в частности к устройствам для экструдирования птичьего помета или навозной массы, и может быть использована в птицеводстве и животноводстве.Экструдер для переработки влажной массы в виде птичьего помета или навоза состоит из загрузочной камеры, шнека, корпуса, фильеры матрицы, воздушной камеры, двух шлюзовых затворов, вакуумной камеры, вакуум-баллона, вакуум-регулятора, вакуумметра, вакуумного насоса, конвейера, вентилятора и ТЭНов. Воздушная камера экструдера расположена соосно шнеку и фильере матрицы. Вакуумная камера с обеих сторон ограничена шлюзовыми затворами и с помощью трубопровода соединена с вакуумным насосом. Воздушная и вакуумная камера, а также трубопроводы, соединяющие их с вентилятором и вакуум-баллоном, с внешней стороны покрыты теплоизоляционным материалом. В верхней части экструдера смонтирован конвейер, выполненный в виде сетчатой ленты, перемещаемой с помощью приводного и ведомого валов. Между конвейером и экструдером находятся воздушные ТЭНы и вентилятор, соединенный с воздушной камерой посредством воздуховода. Использование полезной модели позволит снизить энергозатраты на выполнение рабочего процесса экструдера и обрабатывать сырье без применения сорбентов.

Description

Полезная модель относится к сельскому хозяйству, в частности к устройствам для экструдирования птичьего помета или навозной массы, и может быть использована в птицеводстве и животноводстве.

Известен экструдер с вакуумной камерой, состоящий из загрузочной камеры, корпуса, шнека, фильеры, вакуумной камеры, шлюзового затвора и вакуум-насоса. Вакуумная камера экструдера расположена соосно шнеку и фильере матрицы. Боковые стенки камеры выполнены под углом, меньшим угла трения экструдата о материал стенки камеры. Камера включает в себя режущее устройство и систему отвода и конденсации влаги, состоящую из вакуум-баллона и вакуум-регулятора. Для удаления конденсата из системы вакуум-баллон оснащен шарнирно закрепленной крышкой с уплотняющим элементом. Объем вакуум-баллона примерно равен объему вакуумной камеры. Вакуум-регулятор расположен между вакуум-баллоном и вакуумным насосом [1].

Принцип работы данного экструдера заключается в следующем. Исходное сырье из загрузочной камеры поступает в шнековую часть экструдера, откуда посредством шнека последовательно перемещается через зоны прессования и дозирования машины, а затем выводится через фильеру матрицы в вакуумную камеру.

В условиях быстрого перехода экструдата из области высоких давлений в условия пониженного давления, происходит декомпрессионный взрыв: вода, находящаяся в продукте, переходит в парообразное состояние с выделением значительного количества энергии, что приводит к деструкции клеточных структур обрабатываемого сырья и увеличению линейных размеров получаемого продукта. Содержание влаги в экструдированном продукте регулируется путем изменения давления воздуха в вакуумной камере с помощью вакуум-регулятора. К недостаткам такого экструдера можно отнести следующее.

1. Теплота выделяющегося в процессе декомпрессионного взрыва водяного пара полезно не используется. Более того, в процессе соприкосновения этого пара с внутренней стороной стенки вакуумной камеры экструдера пар конденсируется, и образующийся при этом конденсат снижает эффективность обезвоживания получаемого экструдата.

2. Эффективность технологического процесса экструдера существенно снижается при обработке сырья с влажностью более 30%.

Известен экструдер для переработки влажной массы в виде птичьего помета или навоза, который имеет три рабочие зоны: сорбционной сушки, экструзионной обработки и вакуумного досушивания.

В зоне сорбционной сушки размещены дозирующее устройство, вертикально расположенный шнек и рабочая камера с мешалкой. Дозирующее устройство установлено перед шнеком и служит для подачи в рабочую камеру сорбента, в качестве которого используется солома, отходы деревообработки или сухой экструдированный помет, нереализованный в установленные сроки.

Зона экструзионной обработки представлена горизонтально расположенным шнеком и фильерой.

Зона вакуумного досушивания размещена после зоны экструзионной обработки и в ней установлены конденсатор, вакуумный насос и шлюзовой затвор [2].

Данный экструдер выбран в качестве прототипа и работает следующим образом.

Поступающая для переработки влажная масса подается в рабочую камеру посредством шнека, где с помощью мешалки интенсивно перемешивается с сорбентом и снижает свою влажность. Объем поступающего в экструдер с помощью дозирующего устройства сорбента регулируется исходя из влажности обрабатываемого сырья. Начавшийся в блоке сорбционной сушки процесс влагопереноса между сорбирующим материалом и пометом завершается в зоне экструзионной обработки, где реализуется термопластическое воздействие на сырье. При продавливании обрабатываемого сырья шнеком экструдера через его фильеру в зону вакуумного досушивания, происходит резкий сброс давления, что приведет к взрывному испарению воды и снижению влажности готового продукта. Для интенсификации процесса экструзионного обезвоживания взрывное испарение будет выполняться в вакуумной камере. Пониженное давление в вакуумной камере будет обеспечиваться конденсатором и вакуумным насосом.

Недостатки прототипа.

1. Теплота выделяющегося в процессе декомпрессионного взрыва водяного пара полезно не используется.

2. Сложность регулировки влажности готового продукта, обусловленная обязательным применением сорбента. В прототипе этот важнейший технологический параметр экструдированного помета зависит от количества добавляемого к обрабатываемому сырью сорбента и их влажности, а также давления воздуха в вакуумной камере, регулировка которого конструкцией прототипа не предусмотрена. При этом в случае недостаточно высокой влажности помета или навоза (например, в случае использования подстилки) применение прототипа не представляется возможным без предварительного увлажнения обрабатываемого сырья.

Целью предлагаемой полезной модели является энергоэффективная обработка влажной массы в виде птичьего помета или навоза с целью получения органического удобрения с заданной влажностью.

Заявленный результат достигается за счет использования теплоты водяного пара, выделяющегося в момент декомпрессионного взрыва, на предварительный нагрев обрабатываемого сырья, а также регулирования содержание влаги обрабатываемого сырья и готового продукта без применения сорбентов.

Известно, что рабочий процесс одношнекового экструдера, с позиции термодинамической характеристики, осуществляется с использованием теплоты, генерируемой непосредственно в тракте машины за счет диссипации энергии электрического тока привода. В качестве промежуточного звена этого процесса выступает механическая энергия сил сдвига и трения обрабатываемого сырья. Как следствие этого факта, обработка сырья с помощью автогенных экструдеров относится к чрезвычайно энергоемким процессам.

В заявляемом экструдере часть энергии привода, необходимой для реализации рабочего процесса машины, предлагается заместить энергией (теплотой) горячего пара, выделяющегося из экструдата в процессе его интенсивного обезвоживания. Для этого обрабатываемое сырье перед поступлением в экструдер предварительно нагревается с помощью горячего пара, поступающего из воздушной камеры машины.

Регулирование влажности обрабатываемого сырья предлагается путем продувки через его слой горячего влажного водяного пара или горячего подсушенного водяного пара (при включенных ТЭНах).

Регулирование влажности готового продукта может быть выполнено за счет изменения давления в вакуумной камере экструдера с помощью вакуум-регулятора, а также путем изменения влажности обрабатываемого сырья.

На фиг. 1 изображен общий вид заявляемой полезной модели экструдера для переработки влажной массы в виде птичьего помета или навоза.

Экструдер состоит из загрузочной камеры 1, шнека 2, корпуса 3, фильеры матрицы 4, воздушной камеры 5, двух шлюзовых затворов 6 и 8, вакуумной камеры 7, вакуум-баллона 9, вакуум-регулятора 10, вакуумметра 11 и вакуумного насоса 12.

Воздушная камера 5 экструдера расположена соосно шнеку 2 и фильере матрицы 4.

Вакуумная камера 7 с обеих сторон ограничена шлюзовыми затворами 6 и 8 и с помощью трубопровода соединена с вакуум-баллоном 9.

Воздушная и вакуумная камера, а также трубопроводы, соединяющие их с вентилятором и вакуум-баллоном, с внешней стороны покрыты теплоизоляционным материалом (например, напыляемый утеплитель PENOPLEX).

В верхней части экструдера смонтирован конвейер, выполненный в виде сетчатой ленты 16, перемещаемой с помощью приводного вала 17 и ведомого вала 15. Между конвейером и экструдером находятся воздушные ТЭНы 14 и вентилятор 13, соединенный с воздушной камерой 5 посредством воздуховода.

Шлюзовой затвор 6 обеспечивает необходимое рабочее давление в воздушной и вакуумной камерах экструдера при перемещении обработанного сырья по их объемам. Шлюзовой затвор 8 служит для выгрузки готового продукта без разгерметизации вакуумной камеры экструдера. Каждый из них представляет собой корпус цилиндрической формы и вращающуюся в нем многолопастную (4-12 шт.) крыльчатку (ротор) на шариковых подшипниках.

Вакуумный насос 12 служит для создания в вакуумной камере экструдера пониженного давления (давления ниже атмосферного).

Вакуум-регулятор 10 необходим для поддержания пониженного давления в вакуумной камере экструдера в заданных пределах при требуемой влажности готового продукта. Для контроля давления в вакуумной камере экструдера служит вакуумметр 11. Вакуум-баллон 9 служит для выравнивания давления воздуха в системе и сбора конденсата.

Подача горячего водяного пара из воздушной камеры на сетчатый конвейер осуществляется с помощью вентилятора 13. При включенных ТЭНах температура воздушного потока, перемещаемого вентилятором, повышается, а его влажность - снижается.

Рабочий процесс заявляемого экструдера для переработки влажной массы в виде птичьего помета или навоза осуществляется следующим образом.

Обрабатываемое сырье с помощью конвейера поступает в загрузочную камеру экструдера, а затем - в его шнековую часть.

Захваченное шнеком сырье последовательно проходит зоны прессования и дозирования машины, нагреваясь до температуры 130-150°С, а затем выводится через фильеру матрицы в воздушную камеру.

Попадая из области высокого давления (во внутреннем тракте экструдера) в зону давления, близкого к атмосферному (в воздушную камеру), сырье подвергается декомпрессионному взрыву, который представляет собой процесс мгновенного перехода воды, находящейся в сырье, в пар.

Образующийся горячий пар температурой 120-140°C с помощью вентилятора перемещается в зону сетчатого конвейера. При обработке сырья с повышенной влажностью (более 30%), включаются один, два или три воздушных ТЭНа. При этом удаляемый из воздушной камеры горячий водяной пар не только дополнительно нагревается, но и существенно снижает свою влажность.

В том случае, если обработке подвергается помет или навоз с влажностью 20-25%, он может дополнительно увлажняться за счет влажного горячего водяного пара, поступающего из воздушной камеры экструдера при выключенных ТЭНах.

Из воздушной камеры обрабатываемое сырье с температурой 100-110°C с помощью шлюзового затвора 6 перемещается в вакуумную камеру, где при пониженном давлении величиной 40-50 кПа повторно подвергается декомпрессионному взрыву. При этом вновь выделяется горячий водяной пар, а у готового продукта снижается влажность и температура. Образующийся пар с помощью вакуумного насоса перемещается в вакуум-баллон, где часть его конденсируется и в виде жидкости стекает в его нижнюю часть. Оставшаяся часть пара удаляется вакуумным насосом в атмосферу (ротационный насос) или поглощается рабочей жидкостью (водокольцевой насос).

Готовый продукт с помощью шлюзового затвора выводится за пределы машины и подается на фасование.

Таким образом, снижение энергозатрат на выполнение рабочего процесса заявляемого экструдера (повышение его энергоэффективности) обеспечивается за счет замещения части энергии электрического привода машины энергией (теплотой) горячего пара, выделяющегося из экструдата в процессе его интенсивного обезвоживания в воздушной камере экструдера. При этом регулирование влажности обрабатываемого сырья осуществляется включением или отключением ТЭНов, а влажность готового продукта обеспечивается с помощью вакуум-регулятора экструдера. Все это свидетельствует о том, что цель предлагаемой полезной модели в полной мере решается посредством обоснованных и перечисленных в материалах заявки технических решений.

Claims (1)

1. Экструдер для переработки влажной массы в виде птичьего помета или навоза, характеризующийся тем, что он имеет загрузочную камеру, шнек, корпус, фильеру матрицы, воздушную камеру, расположенную соосно шнеку и фильере матрицы, два шлюзовых затвора, вакуумную камеру, ограниченную шлюзовыми затворами и с помощью трубопровода соединенную с вакуум-баллоном, вакуум-регулятор, вакуумметр для контроля давления в вакуумной камере, вакуумный насос для удаления части пара в атмосферу, конвейер, с помощью которого обрабатываемое сырье поступает в загрузочную камеру экструдера, а затем - в его шнековую часть, вентилятор и воздушные ТЭНы, причем конвейер, выполненный в виде сетчатой ленты, перемещаемой с помощью приводного и ведомого валов, расположен в верхней части экструдера, а между конвейером и экструдером находятся воздушные ТЭНы и вентилятор, соединенный с воздушной камерой экструдера воздуховодом, при этом предварительный подогрев перерабатываемого сырья осуществляется подачей горячего водяного пара из воздушной камеры на конвейер, а в случае нагрева сырья с одновременным снижением его влажности включаются в работу воздушные ТЭНы, при этом регулирование влажности готового продукта обеспечивается изменением давления воздуха в вакуумной камере экструдера с помощью вакуум-регулятора.

Images