Экструдер

Как устроен агрегат

Экструдер составлен из таких элементов:

• рамного основания, к которому крепится вся установка;
• привода;
• бункера для погрузки зерна;
• шнек-дозатора и привода к нему;
• нагнетающего шнека;
• цилиндра;
• приемной камеры;
• отрезного ножа;
• центра управления/контролера;
• двигателя;
• редуктора;
• манжеты;
• ремня;
• шайбы;
• гайки;
• регулировочного ключа.

Основная работа выполняется прессующим узлом. Он собирается из нагнетающего шнека, который вставляется внутрь сборного цилиндра. С помощью матрицы с отрезным ножом полученная масса обретает вид палочек либо жгутиков.

Нагнетающий шнек состоит из трех ступеней:

• входной части;
• средней части;
• выходного шнека;
• разогревающих шайб.

Все компоненты устанавливают на шпильке с левой резьбой. Деталь закрывается корпусом из металла. Шпонки передают вращение от главного вала до составного шнека. Всю конструкцию прикрепляют до несущей рамы, используя мощные болты. В корпусе есть окно с прикрепленным лотком.

Внутри самого корпуса есть несколько продольных пазов, перемещающих компоненты по оси шнека. Около выхода размещен регулировщик гранул. В его состав входят:

• носовой корпус;
• матрица (диск), что регулирует процесс с рукояткой;
• валик и нож, которые к матрице прижимает пружина.

Вращение валу с ножом — через поводок с пальцами. Готовые экструдаты выходят через носовой корпус и диск регулировки по отверстиям. Диск закрепляется в одном положении болтом, при изменении положения будет меняться температура и уровень давления в аппарате. Отслеживать температуру позволяет термопара, помещенная на корпус.

Работает от электросети, но появляются новые модели, работающие на жидком топливе. Разогрев происходит постепенно. На первом этапе, пока экструдер разогревается, в него загружается жмых либо мука. Зерно подают только тогда, когда система хорошо разогреется, оно разрывается и преобразовывается в палочки только при высоких температурах и сильном давлении.

Технологии

Благодаря современным технологиям появилась возможность широко использовать экструдированные корма, позволяющие значительно снизить уровень финансовых затрат и увеличить прибыль. Кормовые – это главный источник углеводов для зверей. Больше всего используют зерновые из пшеницы, ячменя, овса, кукурузы и др. Очень редко бывает использование бобовых. К ним относится чечевица, горох, соя и т. п.

Зерновые звери получают в виде каш, для приготовления которых берётся мука тонкого или грубого помола. Если зерно имеет повышенную влажность, то в нём быстро растут плесень, аэробные бактерии. Такое сырье становится очень опасным для животных. В отличие от него, экструдированные корма практически безопасны. Ведь даже в свежесобранном зерне, где ещё влажность невысокая, находится значительное количество микроорганизмов. Эти токсины имеют свойство быстро размножаться. Интересно и то, что, даже если зерно было подвергнуто сушке, влажность в нём всё равно доходит до уровня 14 %.

Технологически этот процесс проходит так: зерно измельчают и увлажняют в шнековом смесителе. Влага подаётся из расчёта на одну тонну — 275-400 литров. После увлажнения зерно поступает в экструдер, где подвергается уплотнению, сжатию и высокой температурной обработке продолжительностью до 10 секунд при t = 150-190 °C. После такой обработки 1 грамм пшеницы, например, содержит в 10 000 раз меньше микроорганизмов, чем до экструдирования, а содержавшиеся плесневые грибы до обработки зерна погибают.

Для наглядности все это представлено в таблице

Крупнорогатый скот схож по потреблению, как и свинья, т.к. корм идет им, как добавка к основному питанию.

Если Вы предприниматель и, к примеру, продаете комбикорм, то вам нужно посчитать потребности Вашего рынка (сколько кг сырья в неделю вам нужно).

Используя эти 2 показателя (сколько нужно корма и пределы электросети) выбираем для себя оптимальный экструдер по мощностным характеристикам.

Чтобы определить реальную производительность экструдеров используйте данную формулу:

Производительность экструдера (кг/час) = Мощность двигателя х 6,5

Коэффициент 6,5 мы определили опытным путем.

Производительность не может быть выше просто физически на двигателях, при соблюдении технологии экструзии зерновых!

Вернее, она может быть выше только при:

• использовании частотного преобразователя в конструкции экструдера. Но в таком случае цена экструдера возрастет в 1.5-2 раза;
• если вы экструдируете с нарушением технологии приготовления комбикорма (комбикорм получается не приготовленный).

Далее смотрим на все модели экструдеров, представленные на рынке с нужной нам производительностью.

Важно!

Обращайте внимание на мощность двигателя, а не только на название экструдера. Т.к

некоторые производители для завлечения покупателей более низкой ценой, в названии и описании своих экструдеров пишут бОльшую производительность, чем те смогут выдать. Поэтому пересчитывайте по формуле, данной выше.

В следующей части статьи описаны разные подводные камни при выборе, и моменты, когда экономия себе дороже. То самое «Если будешь экономить гвозди, потеряешь подкову».

Где применяется?

Экструзионный пенополистирол применяется в различных областях благодаря своим положительным качествам и эксплуатационным характеристикам.

• Этот материал очень полезен при частном строительстве. С его помощью производят как внутреннее, так и внешнее утепление перекрытий домов. Кроме того, им можно утеплять крыши, линии коммуникаций и даже подвальные помещения. Зачастую к этому материалу обращаются по ходу гидроизоляционных работ.
• ЭППС – популярный материал в государственном промышленном строительстве. Он идеально подходит для качественной теплоизоляции различных строений, подземных помещений, а также различных магистральных линий.

• Полезен пенополистирол и при укладке автомобильных дорог или больших взлетно-посадочных полос.
• Используется ЭППС при выпуске холодильников и рефрижераторов.
• Экструдированный пенополистирол – замечательный материал, который довольно часто используют в строительстве зданий хозяйственного направления. К таковым относятся крупные овощехранилища, фермы, теплицы разных размеров, а также парники.

Для чего бы ни использовался этот популярный материал, его основным направлением останется утепление стеновых перекрытий, фундаментов и крыш.

Экструзия пленки

Наиболее популярными формовочными изделиями, которые получают с применением экструзии, являются пленки. Их изготавливают из полистирола, полипропилена, полиамида, лавсана, поликарбоната, ПВХ, но самыми востребованными из них являются, конечно же, пленки из экструдированного полиэтилена высокого и низкого давления. Именно на их примере мы рассмотрим, какие этапы этот материал проходит на выходе из экструдера.

Существует два метода экструдирования пленок:

1. Метод раздува рукава.
2. Метод плоскощелевой экструзии.

какие дефекты могут возникнуть при экструзии пленки и как их устранить.

Метод раздува рукава

Полимер выдувается из экструдера для пленки через кольцевую щель в формующей головке. Визуально это выглядит, как из фильеры поднимается сплошной пленочный цилиндр, раздуваемый изнутри воздухом. Воздух подается под давлением через дорн — отверстие в центре головки.

Охлаждение при экструзии полиэтилена, в зависимости от ориентации рукава, может производиться по двум схемам:

1. Если рукав направлен вертикально вверх или горизонтально, то пленка обдувается воздухом, поступающим через охлаждающие кольца по периметру рукава;

   Раздувной экструдер

2. При отводе рукава вниз используется водяное охлаждение — такая схема сокращает время кристаллизации.

После остывания пленка складывается с помощью специальных «щек» в полотно и протягивается через отжимающие воздух валки. Готовый материал отправляется на намотку.

 Метод плоскощелевой экструзии

Отверстие в фильере плоскощелевого экструдера протачивают в виде тончайшей щели. Пленка из формовочной головки выходит в виде непрерывного полотна определенной толщины и ширины.

Плоскощелевой экструдер для производства стрейч-пленки

Существует два варианта охлаждения пленки полученной плоскощелевым методом:

1. Первый, это когда экструзионный полиэтилен сразу же после формования подается на охлаждающий барабан, температура поверхности которого поддерживается на уровне 30…50 0С.
2. Второй вариант — пленку пропускают через ванну с проточной водой. Такое шоковое охлаждение позволяет получать блестящий и прозрачный материал, но есть свои нюансы. Когда пленка заходит в воду, она вызывает рябь на ее поверхности, из-за которой на полиэтилене появляются пятна.

После охлаждения и сушки полиэтилен протягивается через натягивающие валы и идет на намотку.

Химия

На ухудшение здоровья домашних животных оказывают сильное влияние различные химические добавки. Если на этикетке написано, что в составе есть кукурузный сироп, знайте, что это ингредиент, обеспечивающий влагу и эластичность. Ко всему прочему, это очень сладкий элемент, который извлечён из кукурузного крахмала и вызывает в поджелудочной железе и надпочечниках изменения, что могут привести к возникновению сахарного диабета. Кукурузный сироп не усваивается животными. Он ещё и разбавляет остальные питательные вещества калориями, не содержащими минералы, витамины, белки и жиры.

Сироп из кукурузного крахмала стимулирует сверх меры выработку инсулина, повышает кислотность желудка, подавляет рост полезных бактерий в желудочно-кишечном тракте. Это приводит к дисбактериозу, препятствует нормальному всасыванию кальция, белков и минералов, присутствующих в пище.

Нельзя забывать и о красителях, добавляемых в корма для улучшения цвета и привлечения покупателей. Хотя чем натуральнее корм, тем он ближе к серо-коричневому цвету. Нашим питомцам безразличен цвет корма, они его попросту не отличают, а хозяева практически всегда смотрят на цвет. Поэтому производители добавляют красители. К вредным красителям добавляются ещё и синтетические ароматизаторы и вкусовые добавки. Их не только животным, их и людям нельзя употреблять в пищу!

Это лишь малая часть того, что можно сказать по этому вопросу. Вообще, стоит понимать, что процесс заражения химией пищи начинается ещё с пестицидов, гербицидов и т. п., которые используют для промышленного выращивания урожая. Сегодня туда добавились трансгены. Далее процесс продолжается путем использования антибиотиков, транквилизаторов, которые применяют птицефабрики, фермы и т. д. Затем следует обработка для транспортировки и хранения. И так до самого производства кормов…

Преимущества экструдированного комбикорма

Кормоэкструдер позволяет изготавливать натуральный стимулятор роста домашних животных и птицы. С его помощью удается:

1. Повысить выживаемость молодняка до 95%.
2. За счет усвояемости эффективно использовать питательные культуры.
3. Избежать появления у животных кишечных болезней.
4. Существенно повысить прирост КРС.
5. Увеличить надои, повышая при этом жирность молока.
6. Улучшить микрофлору ЖКТ у с/х животных и птиц.

Секреты снижения себестоимости комбикорма без потери качества

Есть отличный способ уменьшить себестоимость производимого с помощью экструдера корма без потери его качества. Для этого нужно добавить в корм составляющие, которые содержат клетчатку (эспарцет, сухую люцерну, луговую траву). Клетчатка представляет собой полезный компонент грубой структуры, способный накапливать и удерживать молекулы воды, благодаря чему обеспечивается хорошая усвояемость продукта и легкая проходимость его по кишечнику. В комбикорме может быть 25- 50% клетчатки.

Опытные фермеры советуют использовать такой состав экструдированного комбикорма для свиней: 2 ведра кукурузы, 0.5 ведра травяной муки, 500г. макухи, 0.5 ведра пшеницы, 1/3 ведра ячменя + 10% сои средней жирности.

Область применения

Материал начали широко применять при строительстве железнодорожных путей и автодорог. Также он используется для теплоизоляции цоколей и фундаментов, для теплоизоляции слоистой кладки и т.д. ЭПП применяется и для теплоизоляции спортплощадок, катков и холодильных установок.

Помимо использования в постройке автодорог, ЭПП используется и в устройстве взлетных полос. Экструдированный пенополистирол технические характеристики для этого имеет просто отличные. Плотность этого материала – 38-45 кг/м³, высокая прочность на сжатие, низкая теплопроводность и водопоглощение, небольшой удельный вес. Значение величины теплопроводности экструзионного пенополистирола близко к коэффициенту теплопроводности воздуха.

Применение экструзионного пенополистирола в возведении зданий позволяет значительно уменьшить их вес, что ведет к значительной экономии, как благодаря тому, что строению требуется не такой массивный фундамент, так и потому что спецтехника потребляет меньше топлива в процессе работ.

Экструзионный пенополистирол по своей структуре является застывшей пеной. Он отлично противостоит воздействию агрессивных минеральных сред и влаге. Кстати, лучшую химическую стойкость имеет пенополистирол, который был получен беспрессовым способом. Хотя по механическим свойствам он уступает варианту, полученному прессовым методом.

Хорош экструдированный пенополистирол также тем, что противостоит грибку и гнилостным бактериям, грызуны ему тоже не страшны. Его рабочая температура – 60-75°C. Есть у этого материала и минус – в нем содержится горючий поробразователь. Это, к примеру, может быть изопентан. Для снижения действия порообразователя вводятся антипирены.

Принцип работы экструдера

Само по себе такое оборудование представляет электромеханическое устройство, основным предназначением которого является осуществление процесса формовки профильных деталей из пластика или его полуфабрикатов. В своем составе общее устройство экструдера для пластика содержит следующие компоненты:

• корпус системы нагрева полимерных материалов. В качестве основного источника тепловой энергии при осуществлении этого технологического процесса могут выступать обычные резистивные или индукционные системы. При использовании последних возникновение высоких температур происходит за счёт наведения на корпус высокочастотных индукционных токов Фуко;
• узел нагрузки. Через этот элемент в полость корпуса различными способами поступает исходное сырье;
• рабочий орган. Он создает в оборудовании необходимое давление, благодаря которому обеспечивается перемещение сырья непосредственно от узла загрузки до насадок, которые формуют из полимерных материалов готовые изделия. При использовании экструдера применяются разнообразные физические принципы, поскольку это устройство может иметь разные варианты исполнения — шнековый, дисковый, поршневый. В настоящий момент чаще других применяются шнековые экструдеры;
• экструзионная головка. По-другому специалисты называют ее фильерой. Именно она обеспечивает форму изделий, которая получается по завершении технологического процесса;
• механический привод. В этом оборудовании он представлен двигателем и редукторной системой. Благодаря ему обеспечивается создание и передача необходимого усилия на рабочий орган;
• система контроля и управления. Благодаря ей обеспечивается поддержание необходимого технологического режима.

В качестве исходного материала обычно выступают гранулы и порошок. Они загружаются в оборудование, а далее под действием рабочего органа происходит их перемещение в рабочую зону корпуса. Там под воздействием давления, силы трения и температуры подаваемое извне исходное сырье нагревается, а в процессе его плавления возникает состояние, которое требуется по условиям технологического процесса.

Во время движения исходного сырья в полости корпуса происходит его тщательное перемешивание до состояния однородной гомогенизированной массы.

В условиях высокого давления происходит продавливание расплава при помощи формующих головок и сетчатых фильтров. В результате обеспечивается окончательная гомогенизация и придание материалу заданного профиля.

После этого материал естественным образом охлаждается или же применяется принудительный способ с последующей полимеризацией. В конечном итоге получаются изделия, имеющие необходимую конфигурацию и обладающие заданными механическими и физическими свойствами.

Плавление и охлаждение полиэтилена

Экструзия полиэтилена мало отличается от экструзии других полиолефинов, но нужно помнить одну важную вещь. При плавке полиэтилена выделяется намного больше тепла, чем, скажем, при плавке «родственного» полипропилена. Поэтому, если в прошлый раз экструдер работал с полипропиленом, а теперь необходимо экструдировать полиэтилен, то перед началом работы нужно снизить мощность нагревателей. Если пренебречь этим правилом, то пленка будет кристаллизоваться, станет хрупкой и непрозрачной.

Такой же результат – помутнение и хрупкость – ожидает и при неправильном охлаждении. Полиэтилен нужно охлаждать быстро и интенсивно. Если полимер будет слишком долго сохранять свое тепло, то начнется кристаллизация, которая в первую очередь скажется на прозрачности, а потом и на ударопрочности пленки.

Процесс экструзии с помощью кольцевого зазора (именно он был описан в начале статьи) имеет один существенный недостаток. Полученная пленка имеет неравномерную толщину и часто образовывает складки. Чтобы снизить риск этих побочных явлений, была сконструирована специальная головка экструдера. Ее внутренние и наружные стенки одновременно вращаются, минимизируя разброс толщины. Шанс появления складок тоже заметно падает.

Несмотря на этот недостаток, кольцевой зазор – лучший способ экструзии из ныне существующих. Именно он лежит в основе большинства полиэтиленовых изделий, которые используются на производствах, при строительстве и в быту.

Устройство экструдера

Устройство такого оборудования удобнее всего объяснить на примере самого простого из типов этой машины — одношнекового экструдера, также называемого одночервячным или одновинтовым. Он оснащён одним шнеком, и машина имеет одну сварную раму, в которую встроен вертикальный редуктор с упорным подшипником.

Через специальную муфту к редуктору подсоединяется электрический двигатель. Таким образом, он располагается под узлом пластификации. Нагрев происходит с помощью электрического шкафа, который автоматический регулирует температуру. Коррозионная стойкость обеспечивается путём насыщения элементов экструдера парами азота. Благодаря этому они не выходят из строя и являются довольно долговечными.

Кроме перечисленных выше, к раме подсоединены приборы, позволяющие осуществлять контроль над ходом производства. Они управляются пультом оператора. Благодаря компактным размерам получающегося устройства шнек можно вставлять прямо в выходной вал редуктора.

Процесс дегазации

Немаловажным этапом производства является дегазация. Сырьё, перерабатываемое экструдером, не всегда является идеальным, оно содержит примеси, излишнюю влагу и воздух. Чтобы качество материала не снижалось из-за несовершенства гранул, в машине осуществляется процесс дегазации. Он заключается в выпаривании воды, остаточного растворителя и мономеров из сырья под воздействием высоких температур или искусственно созданного вакуума. Осуществляется процесс либо шнеком, если в оборудовании предусмотрен только один винт, либо специальной камерой, если рассматривается многочервячный экструдер.

Роль шнека

Шнек имеет несколько функций, в зависимости от которых цилиндр можно условно разделить на несколько важных зон:

• в зоне питания исходное сырьё уплотняется за счёт попадания в шнековую область, но всё ещё остаётся твёрдым;
• в зоне пластификации гранулы плавятся, смешиваются и спрессовываются под давлением, чтобы далее продвигаться по винту;
• в зоне дозирования материал, состоящий из смеси плавящихся гранул с твёрдыми, перемешивается до однородности и поступает к формующему инструменту.

Все процессы происходят при нагреве, температура которого может различаться от зоны к зоне. Качество получаемого материала будет зависеть от условий и полноты прохождения сырьём перечисленных этапов.

Преимущества одношнекового и двухшнекового экструдеров

Главная характеристика машины — количество и вид шнеков. Самым распространённым типом является одношнековый экструдер. Он прост в обслуживании по сравнению с другими видами этой машины. Для его работы необходим только один оператор, поскольку все важные органы управления локализированы в одном месте. Но если машина входит в состав крупной экструзионной линии, может понадобиться подсобный рабочий. Конечное количество операторов и рабочих определяется технологией и целями производства.

Ещё одним немаловажным достоинством одношнекового экструдера является лёгкость транспортировки. Его можно перевезти с одного производства на другое или переустановить в новом месте.

Но иногда такой экструдер не позволяет получить необходимого качества плавления готового продукта, и в производстве применяют двухшнековую машину. Она позволяет лучше транспортировать сырьё, подходит для гигроскопичных гранул. Зачастую оборудование с двумя винтами обладает функцией самоочищения, что также удобно для эксплуатации.