прессующий механизм шнекового пресса для отжима жидкости из растительного сырья

Формула изобретения

Прессующий механизм шнекового пресса для отжима жидкости из растительного сырья, содержащий зазор и размещенный внутри зеера шнек с винтовыми лопастями, отличающийся тем, что зеер прессующего механизма дополнительно снабжен контрлопастями, сами зеер и шнек выполнены каждый в виде пакетов, сформированных из разрезанных винтовых шайб одинакового наружного диаметра и разных внутренних диаметров для зеера и одинакового внутреннего диаметра и разных наружных диаметров для шнека с разными винтовыми направлениями шайб зеера и шнека и с шагом винтового изгиба шайб, формирующих зеер, равным шайбу винтовых контрлопастей зеера, а шайб, формирующих шнек, равным шагу винтовых лопастей шнека, причем на торцевых поверхностях разрезанных винтовых шайб выполнены канавки, формирующие фильтрационные щели зеера и шнека, а на внутренней поверхности разрезанных винтовых шайб, формирующих тело зеера, и на наружной поверхности разрезанных винтовых шайб, формирующих тело шнека, выполнены зубцы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к прессующим механизмам прессов специального назначения, в частности к прессующим механизмам прессов для отжима жидкости из растительного сырья.

Основными рабочими органами прессующего механизма являются шнек и зеер. Шнек является активным рабочим органом прессующего механизма и предназначен для создания градиента давления в объеме прессуемого материала и для перемещения прессуемого материала вдоль оси шнека. Зеер является пассивным рабочим органом прессующего механизма и предназначен для фильтрации отжимаемой жидкости и удержания прессуемого материала в сжатом состоянии, при этом зеер должен удерживать прессуемый материал от вращения со шнеком и не должен препятствовать перемещению прессуемого материала вдоль оси шнека.

Известен прессующий механизм пресса для отжима растительного масла из маслосодержащего сырья, содержащий зеерный цилиндр со шнековым валом (заявка РФ на изобретение N 93040928/08, М. кл. 6 B 30 B 9/12, опубликованная 27.02.96 г. в БИ N6).

Наиболее близким к заявленному техническому решению по своему функциональному назначению и технической сущности является прессующий механизм шнекового маслоотжимного пресса, содержащий, по меньшей мере, один шнек и зеер, выполненный в виде пакета зеерных пластин (А.с. СССР N 1799745, М. кл. 5 B 30 B 9/12, опубликованное 07.03.93 г. в БИ N 9).

Недостатками указанных аналога и прототипа являются:

- сложность технологии изготовления новых и восстановления изношенных зеера и шнека, требующие использования высокоточного оборудования и высококвалифицированного труда нескольких специалистов;

- значительные отходы материала при изготовлении новых зеера и шнека, достигающие 70%;

- невозможность обеспечения интенсификации процесса отжима жидкости, так как известные конструкции прессующих механизмов не позволяют создать в их винтовых полостях оптимальные условия для процесса отжима жидкости из растительного сырья.

Исходя из анализа аналогов, в том числе и ближайших, в основу создания заявленного изобретения была положена задача разработки такой конструкции прессующего механизма шнекового пресса, при изготовлении и эксплуатации которого соблюдались бы следующие требования:

- снижение отходов материала при изготовлении новых зеера и шнека;

- обеспечение в максимально возможной степени интенсификации процесса отжима жидкости из растительного сырья путем создания оптимальных условий для процесса отжима жидкости.

Для выполнения перечисленных требований необходимо, в свою очередь, выполнение следующих условий:

- основные рабочие органы прессующего механизма (зеер и шнек) должны быть сформированы в виде пакетов отдельных деталей;

- детали, формирующие зеер и шнек, должны быть унифицированы и изготавливаться комплексом простейших технологических операций, не требующих использования высококвалифицированного труда и высокоточного технологического оборудования;

- зеер прессующего механизма должен, как и его шнек, активно взаимодействовать с прессуемым материалом;

- шнек прессующего механизма должен быть, как и его зеер, проницаем для отжимаемой жидкости.

Поставленная задача реализуется в заявленном прессующем механизме шнекового пресса для отжима жидкости из растительного сырья, содержащем зеер, снабженный контрлопастями, и размещенный внутри зеера шнек с винтовыми лопастями, выполненные каждый в виде пакетов, сформированных из разрезанных винтовых шайб одинакового наружного диаметра и разных внутренних диаметров для зеера и одинакового внутреннего диаметра и разных наружних диаметров для шнека с разными винтовыми направлениями шайб зеера и шнека и с шагом винтового изгиба шайб, формирующих зеер, равным шагу винтовых контрлопастей зеера, а шайб, формирующих шнек, равным шагу винтовых лопастей шнека, причем на торцевых поверхностях разрезанных винтовых шайб выполнены канавки, формирующие фильтрационные щели зеера и шнека, а на внутренней поверхности разрезанных винтовых шайб, формирующих тело зеера, и на наружной поверхности разрезанных винтовых шайб, формирующих тело шнека, выполнены зубцы.

В заявленном прессующем механизме шнекового пресса для отжима жидкости из растительного сырья общими существенными признаками для него и для его наиболее близкого аналога являются:

- прессующий механизм шнекового пресса для отжима жидкости из растительного сырья;

- зеер;

- размещенный внутри зеера шнек с винтовыми лопастями.

В заявленном прессующем механизме шнекового пресса для отжима жидкости из растительного сырья существенными признаками, отличающими его от наиболее близкого его аналога, являются:

- снабжение зеера контрлопастями;

- выполнение зеера в виде пакета, сформированного из разрезанных винтовых шайб одинакового наружного диаметра и разных внутренних диаметров;

- выполнение шнека в виде пакета, сформированного из разрезанных винтовых шайб одинакового внутреннего диаметра и разных наружных диаметров;

- выполнение зеера и шнека в виде пакетов разрезанных винтовых шайб с разными винтовыми направлениями шайб зеера и шнека;

- выполнение зеера в виде пакета разрезанных винтовых шайб с шагом винтового изгиба шайб, равным шагу винтовых контрлопастей зеера;

- выполнение шнека в виде пакета разрезанных винтовых шайб с шагом винтового изгиба шайб, равным шагу винтовых лопастей шнека;

- выполнение на торцевых поверхностях разрезанных винтовых шайб канавок, формирующих фильтрационные щели зеера и шнека;

- выполнение зубцов на внутренней поверхности разрезанных винтовых шайб, формирующих тело зеера;

- выполнение зубцов на наружной поверхности разрезанных винтовых шайб, формирующих тело шнека.

Перечисленная совокупность отличительных существенных признаков заявленного прессующего механизма от наиболее близкого его аналога вместе с совокупностью их общих существенных признаков обеспечивают снижение отходов материала при изготовлении новых зеера и шнека и интенсификацию процесса отжима жидкости из растительного сырья путем создания оптимальных условий для процесса отжима жидкости, т.е. обеспечивают получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны заявленного изобретения.

Основные рабочие органы заявленного прессующего механизма (зеер и шнек) сформированы в виде пакетов отдельных унифицированных деталей. Вместо таких сложных операций по изготовлению деталей известных прессующих механизмов, как, например, фрезерование зеерных пластин сложного профиля с точным соблюдением углов и размеров, детали заявленного прессующего механизма изготавливаются простой операцией штамповки.

В известных прессующих механизмах функции зеера и шнека различны и разграничены: зеер предназначен для фильтрации отжимаемой жидкости и удержания прессующего материала в сжатом состоянии, шнек - для создания давления в прессуемом материале и его перемещения. В заявленном прессующем механизме и зеер, и шнек, каждый в отдельности, обладают всеми свойствами обоих рабочих органов прессующего механизма и выполняют все их функции. Фактически в заявленном прессующем механизме имеется как бы два зеера (один - как и в известных прессующих механизмах, другой - в виде перфорированного шнека) и два шнека (один - вращающийся как и в известных прессующих механизмах, другой - в виде невращающегося зеера с винтовыми контрлопастями).

Так как в известных прессующих механизмах фильтрационные щели зеера образованы зазорами между зеерными пластинами, прессуемый материал, находясь под давлением, стремится увеличить размер фильтрационных щелей, раздвигая зеерные пластины, что предопределяет использование корпуса зеера повышенной жесткости и жесткую фиксацию зеерных пластин. В заявленном прессующем механизме фильтрационные щели образованы канавками на торцевых поверхностях разрезанных винтовых шайб и не подвержены изменению под воздействием давления со стороны прессуемого материала. Щели же между самими разрезанными винтовыми шайбами, как по торцевым их поверхностям, так и по стыкам на разрезах, не образуются, так как винтовые контрлопасти зеера, наряду с винтовыми лопастями шнека, сжимая прессуемый материал в осевом направлении в сторону выхода из зеера, сжимают все разрезанные винтовые шайбы по торцевым поверхностям в противоположном направлении с силой, прямо пропорциональной создаваемому давлению на прессуемый материал, и чем больше давление, тем больше сила трения между прессуемым материалом и разрезанными винтовыми шайбами, и тем с большей силой прессуемый материал подкручивает разрезанные винтовые шайбы друг к другу, выбирая зазоры в стыках по разрезам, что позволяет снизить требования к предварительному сжатию и подкручиванию собранных в пакеты разрезанных винтовых шайб зеера и шнека.

Кроме того, в заявленном прессующем механизме канавки на торцевых поверхностях разрезанных винтовых шайб выполнены не радиально, а по касательной или в виде архимедовой спирали, что позволяет сжимать прессуемый материал до большего давления при меньшей доле твердой осыпи через фильтрационные щели вследствие того, что прессуемый материал, вращаясь относительно и зеера, и шнека, движется не вдоль фильтрационных щелей, как в известных прессующих механизмах, а пересекает их под острым углом.

На чертеже изображен общий вид заявленного прессующего механизма.

Прессующий механизм содержит зеер 1 и размещенный внутри зеера шнек 2.

Зеер выполнен в виде пакета, сформированного из разрезанных винтовых шайб 3, 4, 5 и 6.

Шнек выполнен в виде пакета, сформированного из разрезанных винтовых шайб 7, 8, 9, 10 и 11.

На торцевых поверхностях разрезанных винтовых шайб 3, 4 и 5 зеера выполнены канавки 12, формирующие фильтрационные щели зеера.

На торцевых поверхностях разрезанных винтовых шайб 7, 8 и 9 шнека выполнены канавки 13, формирующие фильтрационные щели шнека.

На внутренней поверхности разрезанных винтовых шайб 3 зеера и на наружной поверхности разрезанных винтовых шайб 7 шнека выполнены зубцы 14.

Разрезанные винтовые шайбы 3 зеера формируют его тело, а разрезанные винтовые шайбы 4 зеера формируют тело зеера и его винтовые контрлопасти.

Разрезанные винтовые шайбы 7 шнека формируют его тело, разрезанные винтовые шайбы 8 шнека формируют тело шнека и его винтовые подающие лопасти, а разрезанные винтовые шайбы 9 - тело шнека и его винтовые прессующие лопасти.

Свободное пространство между сформированными в пакеты зеером и шнеком образует винтовую полость 15 прессующего механизма.

Внутренняя поверхность разрезанных винтовых шайб 5 зеера и наружная поверхность разрезанных винтовых шайб 10 шнека совместно формируют выходную щель 16 прессующего механизма.

Разрезанные винтовые шайбы 6 зеера передают усилие от зажимной гайки зеера (на чертеже не показана) на все его остальные разрезанные винтовые шайбы.

Разрезанные винтовые шайбы 11 шнека передают усилие от зажимной гайки шнека (на чертеже не показана) на все его остальные разрезанные винтовые шайбы.

Пакет шайб 7, 8, 9, 10 и 11 шнека набран на полом перфорированном валу (на чертеже не показан).

Для загрузки исходного сырья в прессующем механизме выполнено загрузочное отверстие 17.

Работает прессующий механизм следующим образом. Растительное сырье подают в винтовую полость 15 через загрузочное отверстие 17. При вращении шнека 2 разрезанные винтовые шайбы 8 и 9 перемещают растительное сырье вдоль оси шнека 2 по направлению к выходной щели 16. Разрезанные винтовые шайбы 9 кроме, перемещения растительного сырья, прессуют его с возрастающим по мере перемещения давлением. В процессе перемещения по направлению к выходной щели 16 растительное сырье за счет повышенного трения, обеспечиваемого зубцами 14, перемещаясь и вращаясь, скользит по рабочим торцевым поверхностям разрезанных винтовых шайб 4, огибая их внутренние поверхности.

Отжимаемая в процессе прессования растительного сырья жидкость по канавкам 12 зеера 1 и по канавкам 13 шнека 2 отводится в специальные накопительные емкости.

Разрезанные винтовые шайбы 4 зеера 1, имея винтовой изгиб, противоположный по направлению винтовому изгибу разрезанных винтовых шайб 8 и 9 шнека 2, препятствуя продвижению растительного сырья вдоль оси прессующего механизма по направлению к выходному отверстию 16, повышают тем самым давление в процессе прессования и качество перемешивания растительного сырья и, в конечном итоге, обеспечивают повышение эффективности процесса отжима.

Зубцы 14, увеличивая силу трения растительного сырья относительно поверхностей тел зеера и шнека, повышают качество перемешивания растительного сырья в процессе его прессования.

Выполнение канавок 13, формирующих фильтрационные щели шнека 2, позволило обеспечить дополнительный отвод отжимаемой из растительного сырья жидкости.

Таким образом, совокупность разрезанных винтовых шайб 3, формирующих тело зеера, разрезанных винтовых шайб 4, формирующих тело зеера и его винтовые контрлопасти, разрезанных винтовых шайб 7, формирующих тело шнека, разрезанных винтовых шайб 8, формирующих тело шнека и его винтовые подающие лопасти, разрезанных винтовых шайб 9, формирующих тело шнека и его винтовые прессующие лопасти, канавок 12 зеера и 13 шнека, формирующих фильтрационные щели соответственно зеера и шнека, а также выполнение зубцов 14 зеера и шнека позволила оптимизировать технологический процесс отжима жидкости из растительного сырья, обеспечить в максимально возможной степени интенсификацию процесса отжима.

В процессе работы заявленного прессующего механизма шнека пресса для отжима жидкости из растительного сырья торцевые и стыковые зазоры всех разрезанных винтовых шайб как зеера, так и шнека, выбираются автоматически. Кроме этого, в процессе работы зеер и шнек не раздуваются.

Изготовление разрезанных винтовых шайб зеера и шнека осуществляют комплексом простейших технологических операций (например, операцией штамповки), не требующих использования высококвалифицированного труда и высокоточного технологического оборудования, практически без отходов материала.

Разборка зеера и шнека заявленного прессующего механизма шнекового пресса для отжима жидкости из растительного сырья с целью, например, замены отдельных изношенных разрезанных винтовых шайб по сравнению с другими конструкциями составных зееров и шнеков не представляет трудностей.

Изношенные разрезанные винтовые шайбы заявленного прессующего механизма после замены их новыми разрезанными винтовыми шайбами могут дополнительно использоваться довольно длительное время вместо полностью изношенных разрезанных винтовых шайб менее напряженных рабочих участков зеера и шнека.

Заявленный прессующий механизм шнекового пресса для отжима жидкости из растительного сырья может изготовляться и обслуживаться силами и средствами любой сельскохозяйственной мастерской.