RU2317891C1

RU2317891C1 - Extruder's forming head

Info

Publication number: RU2317891C1
Application number: RU2006122133/12A
Authority: RU
Inventors: Александр Николаевич Остриков (RU); Александр Николаевич Остриков; Виталий Николаевич Василенко (RU); Виталий Николаевич Василенко
Priority date: 2006-06-20
Filing date: 2006-06-20
Publication date: 2008-02-27

Abstract

FIELD: the invention refers to equipment for extrusion processing of mixed fodder on mixed fodder plants and also for production of extrusion food products in different fields of food industry.

SUBSTANCE: the extruder's forming head has a body, a flange connected to it, a calibrating matrix, a shaft connected with a screw and a knife. A chamber with sockets for removal water steams and unloading ready product is fastened to a matrix. Inside the chamber there is a perforated conical drum. Vertical holders are installed on the shaft. On the spherical ends of the vertical holders there are fixed sectional strings. The strings are fulfilled with possibility of turning them relatively to the shaft with following fixation with bolts for measuring of a lead angle. On the external surface of the strings there are longitudinal notches.

EFFECT: reduces power inputs on production of well-milled extruders.

4 dwg

Description

Изобретение относится к оборудованию для экструзионной обработки комбикормов на комбикормовых заводах, а также для производства экструдированных пищевых продуктов в различных отраслях пищевой промышленности.The invention relates to equipment for the extrusion processing of animal feed in feed mills, as well as for the production of extruded food in various sectors of the food industry.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту является экструдер для производства профильных изделий с регулируемым сечением формующего канала, содержащий корпус, соединенный с ним формующий фланец, шнек и калибрующую матрицу [а. с. СССР № 716851, кл.² В 29 F 3/04, 25.02.80. Бюл. № 7].The closest in technical essence and the achieved effect is an extruder for the production of shaped products with an adjustable section of the forming channel, comprising a housing, a forming flange, a screw and a calibrating matrix connected to it [a. from. USSR No. 716851, class ² B 29 F 3/04, 02.25.80. Bull. No. 7].

Недостатком известной конструкции экструдера является необходимость применения дополнительного оборудования для измельчения и просеивания комбикормов и, как следствие, повышение удельных энергозатрат на производство.A disadvantage of the known extruder design is the need to use additional equipment for grinding and sieving compound feeds and, as a result, an increase in specific energy consumption for production.

Технической задачей изобретения является разработка конструкции экструдера, позволяющей осуществлять операции измельчения и просеивания продукта.An object of the invention is to develop the design of the extruder, allowing the operation of grinding and sieving of the product.

Поставленная задача достигается тем, что в формующей головке экструдера, содержащей корпус, соединенный с ним фланец, калибрующую матрицу, вал, соединенный со шнеком, нож, новым является то, что к матрице прикреплена камера с патрубками для удаления водяных паров и выгрузки готового продукта, внутри которой установлен перфорированный конический барабан, на валу дополнительно установлены вертикальные держатели, на сферических концах которых закреплены разъемные бичи, выполненные с возможностью поворота их относительно вала с последующей фиксацией болтами для изменения угла опережения, причем на наружной поверхности бичей нанесены продольные насечки.The task is achieved by the fact that in the forming head of the extruder containing a housing, a flange connected to it, a gauge matrix, a shaft connected to the screw, a knife, new is that a chamber with nozzles is attached to the matrix to remove water vapor and unload the finished product, inside of which there is a perforated conical drum, vertical holders are additionally mounted on the shaft, on the spherical ends of which detachable whips are fixed, made with the possibility of their rotation relative to the shaft with subsequent by fixing with bolts to change the lead angle, and longitudinal incisions are applied on the outer surface of the scourges.

На фиг.1 изображен продольный разрез формующей головки экструдера, на фиг.2 - поперечное сечение А-А на фиг.1, на фиг.3 - объемное изображение вала, держателей и бичей, на фиг.4 - поперечное сечение держателя.Figure 1 shows a longitudinal section of the forming head of the extruder, figure 2 is a cross section aa in figure 1, figure 3 is a three-dimensional image of the shaft, holders and pests, figure 4 is a cross section of the holder.

Формующая головка экструдера (фиг.1, 2, 3), соединенная с корпусом 13 и шнеком 12, содержит фланец 2, матрицу 1 и камеру 7, в которой расположен перфорированный конический барабан 3. В матрице 1 выполнены отверстия 11.The forming head of the extruder (Figs. 1, 2, 3), connected to the housing 13 and the screw 12, comprises a flange 2, a matrix 1 and a chamber 7, in which a perforated conical drum 3 is located. In the matrix 1, holes 11 are made.

Внутри барабана 3 установлен вал 4, соединенный со шнеком 12. На валу 4 установлен нож 10 и вертикальные держатели 5, на которых закреплены разъемные бичи 6, выполненные с возможностью их поворота относительно вала с последующей фиксацией болтами для изменения угла опережения. Бичи 6 состоят из двух частей: наружной 16 и внутренней 17, которые соединяются между собой винтами 18. На поверхности наружной части 16 бичей 6 нанесены продольные насечки по всей их длине.Inside the drum 3, a shaft 4 is mounted, connected to the screw 12. A knife 10 and vertical holders 5 are mounted on the shaft 4, on which detachable whips 6 are mounted, which can be rotated relative to the shaft with subsequent fixing by bolts to change the lead angle. Pests 6 consist of two parts: outer 16 and inner 17, which are connected by screws 18. On the surface of the outer part 16 of pests 6 longitudinal notches are applied along their entire length.

Вертикальный держатель 5 (фиг.4) представляет собой цилиндрический стержень, на одном конце которого нарезана резьба для завинчивания его в ступицу 15, находящуюся на валу 4. На другом конце держателя 5 выточена шаровая опора. В бичах 6 выполнено два цилиндрических канала 19, в которых помещаются шаровые опоры держателей 5. Для регулировки положения шаровой опоры держателя 5 в канале 19 сбоку в месте сочленения наружной 16 и внутренней 17 частей бичей установлена втулка 22 с внутренней резьбой. Во втулку 22 вворачивается болт 21, который обеспечивает перемещение шаровой опоры в канале 19. С противоположной стороны канала 19 установлен фиксатор 23, на который надета пружина 20. Пружина 20 другим концом входит в отверстие 24 в шаровой опоре держателя 5. Каждый бич 6 имеет два цилиндрических канала 19: в первом канале (по отношению к матрице экструдера) болт 21 и втулка 22 расположены на передней стенке бича, а фиксатор 23 и пружина 20 - на задней стенке бича, то во втором канале они находятся с противоположной стороны (фиг.3).The vertical holder 5 (Fig. 4) is a cylindrical rod, at one end of which a thread is cut to screw it into the hub 15 located on the shaft 4. A ball bearing is machined at the other end of the holder 5. In the pests 6 there are two cylindrical channels 19 in which the ball bearings of the holders 5 are placed. To adjust the position of the ball bearings of the holder 5 in the channel 19, a sleeve 22 with an internal thread is installed on the side at the junction of the outer 16 and inner 17 parts of the pests. A bolt 21 is screwed into the sleeve 22, which provides movement of the ball bearing in the channel 19. On the opposite side of the channel 19, a latch 23 is mounted, on which the spring 20 is mounted. The spring 20, the other end, enters the hole 24 in the ball bearing of the holder 5. Each scourge 6 has two cylindrical channel 19: in the first channel (with respect to the extruder matrix), the bolt 21 and sleeve 22 are located on the front wall of the scourge, and the latch 23 and spring 20 are located on the rear wall of the scourge, then they are in the second channel on the opposite side (Fig. 3 )

Таким образом, путем перемещения шаровых опор держателей 5 с помощью противоположно расположенных болтов 21 регулируется угол опережения. Это необходимо для обеспечения лучшего захвата экструдированных палочек и их измельчения в зазоре между рифленой поверхностью бичей 6 и перфорированной поверхностью барабана 3.Thus, by moving the ball bearings of the holders 5 with the help of oppositely located bolts 21, the advance angle is adjusted. This is necessary to ensure better capture of the extruded sticks and their grinding in the gap between the corrugated surface of the whips 6 and the perforated surface of the drum 3.

Нижняя часть перфорированного конического барабана 3, установленного внутри камеры 7, соединяется со сборником 8, в нижней части которого имеется патрубок 9 для отвода измельченного экструдата. В торцовой части камеры 7 установлен патрубок 14 для соединения с вакуум-насосом для поддержания разряжения и обеспечения удаления образующихся водяных паров при взрывании экструдата на выходе из матрицы.The lower part of the perforated conical drum 3, mounted inside the chamber 7, is connected to the collector 8, in the lower part of which there is a pipe 9 for draining the crushed extrudate. In the end part of the chamber 7, a pipe 14 is installed for connection with a vacuum pump to maintain vacuum and ensure the removal of water vapor generated when the extrudate is blown out of the matrix.

Предлагаемый экструдер работает следующим образом.The proposed extruder operates as follows.

Вначале необходимо выставить заданный угол опережения бичей 6 для обеспечения лучшего захвата экструдированных палочек и их измельчения в зазоре между рифленой поверхностью бичей 6 и перфорированной поверхностью барабана 3. Угол опережения бичей устанавливается в зависимости от диаметра получаемых экструдированных гранул и изменяется в пределах 2...8^°(угол α на фиг.3). Для этого регулируем положение шаровых опор держателя 5 в каналах 19 путем вворачивания болтов 21 во втулки 22, обеспечивая при этом перемещение шаровых опор переднего и заднего держателей в каналах 19. Наличие с противоположной стороны канала 19 фиксатора 23 и пружины 20 позволяет демпфировать чрезмерные нагрузки и избежать поломки бичей 6. В связи с тем, что каждый бич 6 имеет два цилиндрических канала 19, то, перемещая с помощью болтов 21 шаровые опоры в противоположных направлениях, регулируем угол опережения.First, it is necessary to set a predetermined angle of advancement of the whips 6 to ensure better capture of the extruded sticks and their grinding in the gap between the corrugated surface of the whips 6 and the perforated surface of the drum 3. The angle of advance of the whips is set depending on the diameter of the obtained extruded granules and varies within 2 ... 8 ^° (angle α in Figure 3). To do this, we adjust the position of the ball bearings of the holder 5 in the channels 19 by screwing the bolts 21 into the bushings 22, while ensuring the movement of the ball bearings of the front and rear holders in the channels 19. The presence of a latch 23 and a spring 20 on the opposite side of the channel 19 allows damping of excessive loads and avoids breakdown of pests 6. Due to the fact that each pest 6 has two cylindrical channels 19, then, moving the ball bearings in opposite directions with the help of bolts 21, we adjust the lead angle.

Затем включается привод экструдера, приводя во вращение шнек 12 и вал 4, а следовательно, нож 10 и бичи 6. Исходный продукт с заданной влажностью через загрузочный патрубок поступает в рабочую камеру, где перемещается шнеком 12 к матрице 1.Then, the drive of the extruder is turned on, driving the screw 12 and shaft 4, and therefore, the knife 10 and the scourge 6. The initial product with a given humidity enters the working chamber through the loading nozzle, where it is moved by the screw 12 to the matrix 1.

По мере продвижения продукт в зоне смешения частично перемешивается, в зоне сжатия происходит скачкообразное увеличение давления и уплотнение продукта вследствие резкого уменьшения размеров винтового канала. В зоне пластификации осуществляется частичное превращение гранул продукта в расплав за счет трения между частицами продукта и витками шнека.As you move the product in the mixing zone is partially mixed, in the compression zone there is an abrupt increase in pressure and compaction of the product due to a sharp decrease in the size of the screw channel. In the plasticization zone, the product granules are partially converted to melt due to friction between the product particles and the screw turns.

Затем происходит дальнейшее сжатие продукта. Далее в зоне гомогенизации происходит превращение размягченных гранул в однородный расплав за счет возрастания давления. Давление расплава продукта в зоне дозирования достигает необходимого значения, при этом обеспечивается окончательное расплавление мелких включений и образуется расплав однородный по структуре и температуре. Это позволяет для нормальной работы экструдера иметь заданную, однородную по сечению температуру расплава продукта.Then there is further compression of the product. Further, in the homogenization zone, the transformation of the softened granules into a homogeneous melt occurs due to an increase in pressure. The pressure of the product melt in the dosing zone reaches the required value, while the final melting of small inclusions is ensured and a melt is formed uniform in structure and temperature. This allows for the normal operation of the extruder to have a predetermined, uniform cross-section temperature of the melt of the product.

В зоне стабилизации происходит выравнивание давления и температурных полей расплава продукта. Затем он попадает в предматричную зону и продавливается через выходные отверстия 11 в матрице 1.In the stabilization zone, pressure and temperature fields of the product melt are equalized. Then it enters the pre-pricing zone and is pressed through the outlet openings 11 in the matrix 1.

После выхода продукта из матрицы в результате резкого перепада температуры и давления происходит мгновенное испарение влаги, аккумулированная продуктом энергия высвобождается со скоростью, примерно равной скорости взрыва, что приводит к образованию пористой структуры и увеличению объема экструдата (вспучиванию). При этом в результате «взрыва» продукта (или «декомпрессионного шока») происходят глубокие преобразования его структуры: разрыв клеточных стенок, деструкция, гидролиз [Термопластическая экструзия: научные основы, технология, оборудование // Под. ред. А.Н.Богатырева, В.П.Юрьева. - М.: Ступень, 1994. - 200 с.]. Образующиеся при взрывании экструдата водяные пары удаляются через патрубок 14, который соединен с вакуум-насосом.After the product leaves the matrix as a result of a sharp change in temperature and pressure, moisture evaporates instantly, the energy accumulated by the product is released at a rate approximately equal to the rate of explosion, which leads to the formation of a porous structure and an increase in the volume of the extrudate (expansion). Moreover, as a result of the “explosion” of the product (or “decompression shock”), deep transformations of its structure take place: rupture of the cell walls, destruction, hydrolysis [Thermoplastic extrusion: scientific foundations, technology, equipment // Under. ed. A.N. Bogatyreva, V.P. Yuryev. - M.: Step, 1994. - 200 p.]. Water vapor generated during the blasting of the extrudate is removed through a pipe 14, which is connected to a vacuum pump.

Выходящие из отверстий 11 экструдированные палочки отрезаются ножом 10 и падают внутрь перфорированного барабана 3, где они захватываются вращающимися бичами 6, прижимаются к поверхности перфорированного барабана 3, измельчаются и после достижения определенного диаметра просеиваются через перфорированный барабан 3 и попадают в камеру 7. Из нижней части сборника 8 через патрубок 9 отводится измельченный экструдат.The extruded sticks emerging from the holes 11 are cut off with a knife 10 and fall inside the perforated drum 3, where they are captured by the rotating scourges 6, pressed to the surface of the perforated drum 3, crushed, and after reaching a certain diameter are sifted through the perforated drum 3 and into the chamber 7. From the bottom the collector 8 through the pipe 9 discharged crushed extrudate.

Таким образом, использование изобретения позволит:Thus, the use of the invention will allow:

- получать экструдированные текстураты для их дальнейшего использования в качестве белковых обогатителей при производстве хлебобулочных изделий, вареных колбас, комбикормов и т.п.;- to receive extruded texturates for their further use as protein fortifiers in the production of bakery products, cooked sausages, animal feed, etc .;

- снизить удельные энергозатраты на производство измельченных экструдатов за счет предлагаемой комбинированной конструкции.- to reduce the specific energy consumption for the production of crushed extrudates due to the proposed combined design.

Claims

An extruder forming head comprising a housing, a flange connected to it, a gauge matrix, a shaft connected to the screw, a knife, characterized in that a chamber with nozzles is attached to the matrix to remove water vapor and unload the finished product, inside which a perforated conical drum is mounted, on the shaft is additionally equipped with vertical holders, on the spherical ends of which detachable whips are fixed, made with the possibility of turning them relative to the shaft, followed by fixing with bolts to change the angle of the operas ezheniya, and on the outer surface of the scourges applied longitudinal notches.