Машины и оборудование для уплотнения кормов

9.1. Основы прессования кормов

Прессованием в технике принято называть процесс уплотне­ния сжатием в закрытой камере. В зависимости от требуемой плотности монолита при прессовании стебельных кормов по­лучают: тюки плотностью 120...160 кг/м3, которые для сохра­нения своей формы требуют обвязки; брикеты плотностью 600... 900 кг/м3 — сохраняют свою форму без обвязки; гранулы плот­ностью 1000...1300 кг/м3. Плотность рыхлого сухого сена состав­ляет 40...50 кг/м3.
Физическая сущность прессования сводится к уплотнению и упрочнению рыхлой массы корма механическим давлением.
Для описания внутреннего механизма процесса уплотнения, объясняющего эффект сцепления частиц в монолите, существу­ет несколько теорий: капиллярная, коллоидная, молекулярная и др.
Наибольшее признание получила молекулярная теория В.М. Наумовича, разработанная на основе термодинамической теории прилипания Б.В. Дерягина. По этой теории наличие сил молекулярного притяжения между атомами и молекулами приво­дит к появлению сил между микроскопическими телами, анало­гичных силам прилипания.
Прессование за счет повышения давления способствует упро­чению материала за счет устранения воздушных пор и пустот и увеличения площади контактов между частицами с возрастанием сил молекулярного прилипания. Как следствие, при достижении телом беспористого состояния дальнейшее увеличение давления становится неэффективным.
При уплотнении (прессовании) в материале накапливается по­тенциальная энергия упругих деформаций, которая после снятия давления обеспечивает его упругое расширение в основном в на­правлении прилагавшегося давления.
Для уменьшения упругого расширения, вызывающего сниже­ние механической прочности спрессованного материала, необхо­дима выдержка под давлением, обеспечивающая упрочнение структуры материала вследствие перехода упругих деформаций в пластические.
Наиболее совершенными способами прессования, обеспечива­ющими высокую степень уплотнения, являются брикетирование и гранулирование. Анализ конструкций рабочих органов прессового оборудования позволяет разделить их на восемь основных групп (рис. 9.1): поршневые — 1 и 2; штемпельные — 3, 4; рулонные — 5...7; транспортерные — 8; шнековые (экструдеры) — 9, вальцо­вые — 11 и 12; вальцовые с кольцевой матрицей — 13...16 и с плос­кой матрицей — 17 и 18.
Широкое распространение получили кольцевые матричные прессы для производства брикетированных и гранулированных кормов, а для производства амидоконцентратных добавок — экст­рудеры. При этом улучшается транспортабельность кормов, снижается стоимость перевозок, более экономично используются складские помещения и тара, обеспечиваются лучшая сохранность питательных веществ и возможность создания страховых запасов.

Рис. 9.1. Типы рабочих органов прессов, брикетировщиков и грануляторов кормов:
1, 2 — поршневые; 3, 4 — штемпельные; 5, 6, 7 — рулонные; 8 — транспортерные; 9 — шнековые; 10— экструдеры (шнеки высокого давления); 11, 12 — вальцовые; 13, 14, 15, 16— вальцо­вые с кольцевой матрицей; 17, 18— вальцовые с плоской матрицей

9.2. Гранулирование кормов

Для гранулирования травяной муки применяют оборудование ОГМ-08А и ОГМ-1,5А, работающие в комплекте с агрегатами для приготовления травяной муки. Рекомендуется использовать оборудование в комплекте с агрегатами типа АВМ или СБ.
Оборудование ОГМ-08А(рис. 9.2) состоит из пресс-гранулятора 11, двух циклонов 7 и 8 с вентиляторами 4 и 5, дополнительного циклона 4 и 5, дополнительного цик­лона 6, бункера 10, нории 3, охладителя - сортировки 2, системы ввода воды и пуль­та управления 1.

Рис. 9.2. Оборудование для гранулирования ОГМ- 0,8А:
1— пульт управления; 2 - охладитель-сортировка; 3 — но­рия; 4,5 — вентиляторы; 6,7,8 — циклоны; 9 — система вво­да воды; 10 - бункер; 11- пресс-гранулятор

Пресс - основной рабочий орган гранулятора (рис. 9.3). Он состоит из двухсту­пенчатого редуктора 1, дозатора 2, смесителя 3, и рамы 4, объединяющей матрицу и прессующие роллеры. Матрица сегментами крепится к фланцу главного вала редук­тора и фиксируется от смещения шпонками. К торцевой части ее прикреплен кони­ческий приемник, образующий вместе с внутренней плоскостью матрицы камеру прессования. В камере прессования на конце неподвижной оси установлены две плиты, между которыми вращаются роллеры. Матрица с конусным приемником закрыта кожухом, имеющим два рукава для вывода гранул. Смеситель 3, предназна­чен для интенсивного перемещения муки после введения жидкости или пара и рав­номерной подачи перемешанного про­дукта в камеру прессования. В его свар­ном корпусе вращается ротор с лопатками установленными под углом 45°.

Рис. 9.3. Гранулятор:
1 — редуктор; 2 - дозатор; 3 — смеситель; 4 — рама; 5 — пресс
Ротор смесителя приводится в дей­ствие от электродвигателя через клиноре-менную передачу.
Дозатор служит для точного дозирова­ния корма. Привод его осуществляется от ротора смесителя при помощи клиноре-менного вариатора через планетарный редуктор и муфту. Для предотвращения поло­мок при перегрузках на валу редуктора установлен сблокированный с электродвига­телем конечный выключатель.
Бункер 10 (см. рис. 9.2) для приема корма является накопительным устройством и крепится на стойках к фундаменту. В верхней части его размещены два циклона с вентиляторами для приема травяной муки и циклон для осаждения отсасываемой пыли при охлаждении гранул, в нижней — ротор и два лотка. Один лоток соединен с загрузочным окном дозатора, к другому можно присоединять дозатор и шнек для от­вода корма.
Чтобы корм не зависал, в конической части бункера установлен коловорот-рых­литель. Уровень корма контролируется автоматически мембранными датчиками, связанными с сигнальными лампами на пульте управления.
Охладитель 2 состоит из вентилятора и жалюзийной стенки. Жалюзийная стен­ка установлена в корпусе и с обеих сторон делит гранулы на слои. К стенке подведе­на отсасывающая труба от вентилятора. В колонке охладителя расположены датчики верхнего и нижнего гранул, которые автоматически управляют электродвигателем привода заслонок. Процесс охлаждения гранул автоматизирован. При заполнении колонки гранулами выгрузные заслонки постоянно закрыты. После заполнения си­стема рычагов приоткрывает выгрузные заслонки и в образующуюся щель равномер­ным потоком гранулы поступают на решетный стан. Решетный стан подвешен на четырех пружинных подвесках к раме охладителя и через клиноременную передачу, эксцентриковый вал и шатун от электродвигателя приводится в возвратно-поступа­тельное движение. С решета гранулы поступают на затаривающее устройство, а мука и крошка отсасываются в бункер для повторного гранулирования.
Система ввода воды состоит из бака с отстойником, регулировочного и магнит­ного вентилей, указателя потока воды и распылителя на водном патрубке смесителя. Внутри бака установлены электроды автоматического поддерживания уровня воды, управляющие подпитывающим насосом. Систему можно подключить к водопроводу. В этом случае подводящий патрубок на смесителе соединяют шлангом с водопровод­ной трубой.
Электрическая часть регулятора включает силовое электрооборудование и аппаратуру управления, защиты, сигнализации и контроля. Для предотвращения по­ломки редуктора пресса при попадании в камеру прессования металлических или других твердых предметов в системе привода устанавливают срезные штифты, сбло­кированные с конечным выключателем электродвигателя пресса. При срезании штифтов конечный выключатель срабатывает и отключает электродвигатель.
Технологический процесс гранулирования травяной муки показан на рисунке 9.4. Из агрегата для приготовления травяной муки или бункера-питателя корма через заборник травяной муки вместе с воздухом засасывается вентилятором в циклон 2. В циклоне мука отделяется от воздуха, оседает и через шлюзовой затвор попадает в бункер 4. Из бункера мука попадает в шнековый дозатор 5, который рав­номерно подает ее через увлажнитель в смеситель 6. Увлажненная мука из смесителя поступает в пресс-гранулятор 7, где спрессовывается и под большим давлением про­давливается роллерами через радиальные калиброванные отверстия в кольцевой ма­трице. Выходя из отверстий, спрессованные гранулы срезаются неподвижными но­жами. Эксцентриковые оси роллеров позволяют регулировать зазор между роллера­ми и матрицей. Длину отрезания гранул регулируют установкой ножа. Матрицы сменные, с отверстиями диаметром 6, 8, 10, 12 и 16 мм.

Рис. 9.4. Технологическая схема приготовления и гранулирования травяной муки:
1 — заборник; 2 — циклоны с вентилятором; 3 — дополнительный циклон; 4 — бункер; 5 — дозатор; 6 — смеситель; 7 — пресс-гранулятор; 8 — нория; 9 — охладительная колонка; 10 — сортировочная установка; 11 — отборщик крошки; 12 — отборщик гранул

Выходящие из пресса гранулы непрочны, имеют высокую температуру и повышенную влажность. Поэтому они норией 8 транспортируются в охладительную ко­лонку 9. Здесь гранулы охлаждаются воздухом, подаваемым в циклон, и поступают в сортировочную установку 10. Одновременно с охлаждением поток воздуха отсасыва­ет из охладителя через отборщик крошки 11 — несгранулированную муку в циклон и далее повторно в бункер. В процессе охлаждения уменьшается влажность в результа­те испарения влаги и происходят физико-химические превращения, повышающие прочность и твердость гранул. На производительность и качество работы гранулятора большое влияние оказывает влажность корма. О влажности косвенно можно су­дить по внешнему виду гранул. Если гранулы получаются достаточно прочными, с гладкой, блестящей поверхностью, влажность корма находится в требуемых преде­лах. Выход гранул с рваной, шероховатой поверхностью свидетельствует о том, что поступающий на гранулирование корм переувлажнен. В этом случае расходным кра­ном устанавливают минимальную подачу воды и через отборщик следят за качеством получаемых гранул.
В конце работы пресс должен работать на холостом ходу в течение 3-5 мин. По окончании работы вариатором устанавливают минимальные обороты шнека до­затора и в камеру прессования вручную засыпают 15-20 кг корма, смешанного с 1,0-1,5 кг отработавшего масла. Смесь заполняет отверстие матрицы, предотвращает коррозию отверстий и облегчает последующий пуск гранулятора. Производитель­ность гранулятора составляет 1,6-1,8 т/ч. Число электродвигателей — 9 шт., установ­ленная мощность электродвигателя 98 кВт.
Оборудование ОГМ-0,8Адля гранулирования травяной муки состоит из пресс-гранулятора, бункера с циклоном, охладителя, сортировки, системы ввода жидкости и пульта управления. Конструкция оборудования ОГМ-0,8А в комплекте с агрегатом АВМ-О,65Р. Производительность оборудования ОГМ-0,8А составляет 0,8-0,95 т/ч. Мощность электродвигателей 59,8 кВт.
Оборудование для гранулирования и брикетирования кормов ОПК-2(рис. 9.5) при­меняют для гранулирования травяной муки, комбикормов, брикетирования сечки и смесей на основе грубых и комбинированных кормов. В зависимости от назначения комплекты ОПК-2 выпускают трех модификаций: ОПК-2 универсальные, ОПК-2-1 для гранулирования кормов, ОПК-2-2 для брикетирования кормов. Универсаль­ность оборудования ОПК-2 обеспечивается благодаря наличию сменных рабочих ор­ганов пресса.
Оборудование состоит из накопительного бункера 3 с загрузочным транспорте­ром 1 и дозатора 2, пресса 18, смесителя-питателя 20 с системой ввода пара 19 и во­ды 21, циклонов 6 и 9 соответственно с вентиляторами 5 и 10, нории 16 для подачи готового продукта и охладительной колонки 15 с камерой предварительной 12 и окончательной 13 сортировки.

Рис. 9.5. Технологическая схема оборудования ОПК-2:
1 - загрузочный винтовой транспортер; 2 - дозатор; 3 — накопительный бункер; 4 — шнековый транспортер; 5, 10, 11 -вентиляторы; 6, 9 — циклоны; 7 — заборник сечки; 8 — транспортер сечки с битерным выравнивателем; 12 — камера пред­варительного сортирования; 13 — камера окончательного сортирования; 14 — вибровыгружатель; 15 — охладительная ко­лонка; 16 — нория; 17 - ленточный транспортер; 18 - пресс; 19 - система ввода пара; 20 — смеситель-питатель; 21 — си­стема ввода воды или растворов
Для гранулирования травяная мука загрузочным транспортером 1 подается в на­копительный бункер 3. Из бункера она равномерно поступает в смеситель-питатель 20. Здесь она увлажняется водой (из системы 21) или паром (из системы 19) для об­разования прочных гранул, интенсивно перемешивается и непрерывно выводится в камеру пресса 18. В камере корм затягивается между вращающимися между вращаю­щимися матрицей и прессующими вальцами и продавливается через радиальные от­верстия кольцевой неподвижной матрицы, где под действием большого давления формируются гранулы.
Выдавленные из отверстий гранулы обламываются ножами и направляются к вы­грузной горловине кожуха пресса и далее транспортером 17 подаются в норию 16. Нория загружает гранулы в охладительную колонку 15. В камере предварительного сортирования 12 колонки под действием воздушного потока , создаваемого вентилятором 11, из нее отделяются пылевидные частицы. Крошка и несбрикетированный корм отделяются в камере 13 воздушным потоком, создаваемый вентилятором 5. Все эти легкие фракции оседают в циклоне 6, из которого через шлюзовой затвор шнековым транспортером 4 они возвращаются в накопительный бункер 3 и далее поступа­ют на повторное брикетирование. Готовые гранулы из охладительной колонки 75че­рез камеру 13 окончательного сортирования выгружаются в транспортное средство или в накопительную емкость оборудования ОНК-1,5.
При брикетировании кормовых смесей из соломенной сечки (соломы, комбикор­ма и добавок) сечку вводят в поток травяной муки через шлюзовой затвор заборника 7. Из циклона 9 транспортер # подает ее в смеситель-питатель 20.
Оборудование ОПК-2 работает в комплекте с агрегатом для приготовления вита­минной травяной муки производительностью 1,5 т/ч. Производительность оборудо­вания на приготовлении гранул из травяной муки 1,7 т/ч. при брикетировании пол­норационных кормовых смесей на основе грубых кормов 2-2,5 т/ч. Установленная мощность электродвигателя 150 кВт.