Рационализация шнекового рабочего органа для отжима сока из зеленых растений

г' >v > г' , ц.ум к.ум к.пост , где vц.ум , vк. ум , vк.пост – скорость фильтрации сока в цилиндрическом шнеке с уменьшающимся ша- гом витков, в коническом с уменьшающимся шагом витков и в коническом шнеке с постоянным шагом витков, соответственно.

Экспериментальные исследования также показали, что наилучший выход сока обеспечи- вает конструкция цилиндрического шнека с уменьшающимся шагом витков.

Таким образом, исследования по рационализации в дальнейшем проводились на цилинд- рическом шнеке с уменьшающимся шагом витков.

Анализ работы данной конструкции выявил следующий не-

Рис.1. Распределение влажности материала в межвитковом пространстве шнека

достаток, оказывающий существенное влияние на эффективность отжима сока: в процессе обезвоживания слои материала, контактирующие с фильтрующей поверхностью (в шнековых прессах – это зеерный цилиндр), после отдачи сока уплотняются, тем самым препятствуя дальнейшему проходу сока из более глубоких слоев (рис.1). В результате такого процесса сок, находящийся в слоях, контактирующих с витками шнека и валом, может быть извлечен, пройдя путь через уплотненные слои. Однако закупоренные поры сжатого скелета не позволяют отвести сок.

Для решения данной проблемы было предложено создать дополнительный дренирующий контур в витках шнека, позволяющий отводить сок из участков контакта материала с витками шнека. Результатом такой модернизации стал цилиндрический шнек с дополнительным дренирующим контуром (рис.2) [2].

Рис.2. Конструкция шнекового рабочего органа с дополнительным дренирующим контуром: 1 – канал; 2, 3 – отверстия

Предложенная конструкция шнека состоит из витков, сечением которых является сплошной прямоугольник. Отвод сока из материала осуществляется через отверстия 2 и 3 , сгруппированные в ряды. Ряды соединены с каналом 1 , который направляет сок в пространство между торцом витка и зеерной камерой. Зазор между витком и зеерной камерой в таком прессе не должен превышать диаметра отверстий зеера. Стороны витка, на котором расположены отверстия, чередуется.

Для проверки работы данной конструкции была создана статическая модель, отображающая ее основные свойства, которая представляла собой компрессионную камеру с перфорированным цилиндром и сплошным дном (рис.3,а). Усилия сжатия материала в такой камере направлены параллельно фильтрующей перегородке подобно процессу, протекающему в витках цилиндрического шнека. В качестве дополнительного дренирующего контура была использована плашка (рис.3,б), обладающая свойствами витков шнека с отверстиями. На поверхности плашки сделаны отверстия, которые соединены с каналом. Канал выходит в пространство между торцом плашки и перфорированным цилиндром. Постоянный зазор между плашкой и цилиндром обеспечивается тремя упорами. Плашки устанавливаются сверху и снизу прессуемой массы.

а)

б)

Рис.3. Компрессионная камера: а – дополнительный дренирующий контур; б – плашка для дополнительного отвода сока

Испытания проводились в соответствии с разработанной программой и методикой. Матеё- измельчалась на шнеко-ножевом измельчителе ИШН-5 до фракции 1–5 мм. Компрессионная ка-

Рис.4. Зависимость выхода сока от давления для конструкций: 1 – с дополнительным дренирующим контуром; 2 – без дополнительного дренирующего контура

мера устанавливалась на ручной гидравлический пресс, развивающий давление свыше 3 МПа. Время нарастания давления и диаметр отверстий были постоянны и равнялись 90 с и 3 мм, соответственно. Показания давления фиксировались с использованием тензометрического оборудования, при помощи программы L-CARD. Тензоэлемент крепился на цилиндрической поверхности камеры.

Результаты испытания представлены на графике (рис.4).

Испытания показали, что при давлении свыше 1,8 МПа выход сока из усовершенствованной конструкции выше, чем у стандартной. При давлении 3 МПа такая разница достигает 2 % отжатого сока. Также была исследована возможность попадания прессуемой массы в канал через зазор между плашкой и цилиндром. При соблюдении величины зазора в 3 мм такое явление не наблюдалось.

Выводы. Предложена конструкция шнекового пресса, повышающая эффективность процесса отжима сока. Подтверждена ее работоспособность при статических испытаниях. Эффективность конструкции заключается в повышении выхода сока на 2 % по сравнению со стандартной.