МАСЛООТДЕЛЯЮЩИЙ ПРЕСС Российский патент 1997 года по МПК C11B1/06 

Изобретение относится к средствам переработки сельскохозяйственного сырья, в частности к устройствам для извлечения масла прессованием из семян масличных культур /подсолнечника, рапса, льна и др./, и может быть использовано в пищевой промышленности.

Известен серийно изготавливаемый в нашей стране пресс шнековый маслоотделяющий ПШМ-250-01, содержащий вращающийся с большой скоростью /525 об/мин/ приводной шнековый вал, имеющий приемный участок, размещенный в неподвижном цилиндрическом корпусе, соединенном с питателем, и прессующий участок, размещенный в зеере, последний закреплен на корпусе с возможностью осевого перемещения, снабжен конусным регулятором толщины жмыха с ручным винтовым приводом. В процессе работы пресса семена поступают в полость зеера, где они вследствие интенсивного движения измельчаются и подвергаются тепловой обработке под давлением, при этом масло вытекает через зеерные щели на лоток, а жмых выдавливается через кольцевой зазор конусного регулятора толщины жмыха. Разогрев семян производится в зеере за счет сил внутреннего трения в семенах и их трения о шнек и зеерные планки, поэтому пресс перерабатывает семена по упрощенной технологии, исключающей предварительное их измельчение и влаготепловую обработку /см. техническое описание и инструкцию по эксплуатации 3213-00.00.000-01 ТО пресса шнекового маслоотделяющего ПШМ-250-01, ОПКТБ СибНИПТИЖа, Типография ЦНТИПРа, 1993 г./.

Недостатком этого пресса является высокая массовая доля сырого жира в жмыхе, 13-18% т.е. большие потери основного продукта /масла/.

Известен пресс ЕТП-20, содержащий приводной шнековый вал, имеющий приемный участок, соединенный с вертикальным шнековым питателем, и прессующий участок, размещенный в зеере. Толщина выходящего из зеера жмыха / соответственно и давление в зеере/ изменяются с помощью конусного устройства.

Пресс может работать в режиме однократного окончательного прессования при массовой доле масла в жмыхе до 7% /см. книгу, учебник для ВТУЗов, В.М. Капейковский, С. И. Данильчук и др. "Технология производства растительных масел", М. "Легкая и пищевая промышленность", 1982 г. стр. 213-214, рис. 7-12/.

Недостатком этого пресса является то, что при получении высокой степени отжима семян /при массовой доле масла в жмыхе до 7%/ переработка семян не может выполняться по упрощенной технологии. Перед прессованием семена должны пройти предварительную обработку, включающую измельчение и влаготепловую обработку на специальном оборудовании, что связано с большими капитальными затратами на дополнительное оборудование и дополнительную производственную площадь, а также с большими эксплуатационными затратами /эл. энергии, пара, воды и др./. Кроме того, пресс имеет сложную конструкцию и повышенные затраты энергии, что обусловлено наличием шнекового питателя с отдельным приводом.

Возможно совместное использование указанных выше прессов для производства масла по упрощенной технологии с высокой степенью отжима масла /при массовой доле масла в жмыхе до 7%/: пресса ПШМ-250-01 для предварительного отжима и пресса ЕТП-20- для окончательного отжима. Однако это связано с большими капитальными затратами на оборудование и производственные площади.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой конструкции является шнековый пресс ХСП-18, содержащий приводной шнековый вал, состоящий из двух вращающихся с различными скоростями частей, первая часть имеет приемный участок /шнек/, соединенный с питателем, выполненным в виде вертикального приводного шнека, нижняя часть которого снабжена зеером, и прессующий участок /шнек/, размещенный в зеере предварительного прессования, а вторая часть размещена в зеере окончательного прессования и взаимодействует с регулятором толщины жмыха, причем полости зееров сообщены друг с другом /см. книгу, учебник для ВТУЗов, В.М.Копейковский, С.И.Данильчук и др. "Технология производства растительных масел", М. "Легкая и пищевая промышленность", 1982 г. стр. 213-215, рис. 7-13/.

Недостатками этого пресса являются сложность конструкции, обусловленная наличием приводного шнекового питателя, снабженного зеером, и трансмиссионного вала для привода второй части шнекового вала; повышенный расход энергии, обусловленный наличием привода шнекового питателя. Кроме того, постоянное давление и постоянная скорость движения прессуемой массы в зеере окончательного прессования, обусловленные связью обеих частей шнекового вала с приводом, выполненной в виде жесткой передачи /обычного зубчатого зацепления/, затрудняют отделение масла и, соответственно, снижают выход основного продукта, т.к. затруднено образование каналов для его движения. А установка специальных ножей для рыхления прессуемой массы /см. ту же книгу стр. 199, рис. 7-5 г/ с целью улучшения условий отделения масла связана с усложнением конструкции и дополнительными затратами энергии на преодоление повышенного сопротивления и соответственно с дополнительным расходом энергии и дополнительным нагревом прессуемой массы /нежелательным для зеера окончательного прессования, т.к. нагревать прессуемую массу перед ее выходом из пресса нецелесообразно/.

Цель изобретения упрощение конструкции, снижение затрат энергии, повышение выхода основного продукта /масла/.

Поставленная цель достигается тем, что вторая часть шнекового вала закреплена на торце зеера предварительного прессования, а последний установлен с возможностью вращения относительно оси шнекового вала.

Шаг витков прессующего шнека второй части шнекового вала может быть меньше шага витков прессующего шнека первой части шнекового вала.

Зеер предварительного прессования может быть снабжен тормозным устройством.

Тормозное устройство может быть выполнено в виде центробежной муфты, причем ведущая полумуфта связана с зеером, а ведомая полумуфта закреплена неподвижно.

Первая часть шнекового вала и зеер предварительного прессования могут быть связаны друг с другом посредством передачи.

Передача может быть выполнена в виде механизма свободного хода.

Наличие признаков "вторая часть шнекового вала закреплена на торце зеера предварительного прессования, а последний установлен с возможностью вращения относительно оси шнекового вала" обеспечивает возможность работы первой части шнекового вала в режиме переработки семян по упрощенной технологии /эта часть вращается с большой скоростью/, осуществляя предварительный отжим масла, а вторая часть шнекового вала осуществляет окончательный отжим / при пониженной скорости/ с массовой долей масла в жмыхе до 7% Кроме того, достигается упрощение конструкции за счет исключения приводного шнекового питателя и трансмиссионного вала для привода второй части шнекового вала, т.к. последняя приводится во вращение вместе с зеером предварительного прессования от первой части шнекового вала посредством сил сцепления прессуемой массы с первой частью шнекового вала и с зеером предварительного прессования.

За счет отсутствия жесткой кинематической связи между частями шнекового вала обеспечивается оптимальный режим работы пресса и при неравномерном поступлении семян на приемный шнек первой части шнекового вала /существенное отрицательное влияние на качество работы пресса имеет уменьшение интенсивности подачи семян в пресс, т.к. при этом уменьшается рабочее давление в зеерах и соответственно снижается выход масла/. В предлагаемой конструкции пресса при недогрузке зеера предварительного прессования в нем уменьшается давление и соответственно уменьшается сила сцепления между первой частью шнекового вала и зеером предварительного прессования. Последний при этом временно останавливается вместе со второй частью шнекового вала. Но после полного заполнения семенами зеера предварительного прессования сила сцепления между ним и первой частью шнекового вала возрастает и вторая часть шнекового вала автоматически включается в работу. Таким образом обеспечивается практически постоянная полная загрузка обоих зееров, что обеспечивает оптимальный режим прессования и соответственно повышение выхода готового продукта /масла/. Вместе с этим, вследствие прерывистой работы второй части шнекового вала, в зеере окончательного прессования происходит периодическое изменение /пульсация/ давления, что также способствует повышению отделения /выходу/ масла.

Кроме того, вследствие более высокого давления в зеере окончательного прессования, чем в зеере предварительного прессования /соответственно сила сцепления частиц отжимаемой массы друг с другом, определяемая коэффициентом внутреннего трения, в зеере окончательного прессования вышечем в зеере предварительного прессования/, взаимное перемещение частиц отжимаемой массы происходит только в зеере предварительного прессования, который вращается с высокой скоростью, что необходимо для быстрого измельчения и разогрева семян, а в зеере окончательного прессования взаимного перемещения частиц отжимаемой массы не происходит. Она перемещается параллельно оси шнекового вала к выходу через кольцевой зазор регулятора толщины жмыха. Тем самым исключается возможность разогрева отжимаемой массы в зеере окончательного прессования /нагревание отжимаемой массы в зеере окончательного прессования перед ее выходом из пресса нецелесообразно/. При этом прессуемая масса в зеере окончательного прессования движется по кратчайшему пути. Такой процесс прессования происходит с минимальными затратами энергии.

Наличие признака "шаг витков прессующего шнека второй части шнекового вала меньше шага витков прессующего шнека первой части шнекового вала" обеспечивает повышение давления в зеере окончательного прессования, вследствие чего достигается увеличение выхода основного продукта /масла/, соответственно уменьшается массовая доля масла в жмыхе.

Наличие признака "зеер предварительного прессования снабжен тормозным устройством" обеспечивает необходимую относительную скорость вращения шнекового вала относительно зеера предварительного прессования, что существенно сокращает время включения пресса в работу /время выхода на рабочий режим/. Достигается повышение эксплуатационной производительности пресса.

Наличие признаков "тормозное устройство выполнено в виде центробежной муфты, причем ведущая полумуфта связана с зеером, а ведомая полумуфта закреплена неподвижно" обеспечивает быстрое включение пресса в работу /выход на рабочий режим/, необходимое торможение зеера предварительного прессования осуществляется автоматически.

Наличие признаков "первая часть шнекового вала и зеер предварительного прессования связаны друг с другом посредством передачи" и "передача выполнена в виде механизма свободного хода" обеспечивают получение высокого давления, в том числе и изменяющегося/ пульсирующего/, вследствие чего достигается повышение выхода масла.

Аналогов, содержащих указанные отличительные от прототипа признаки, не выявлено. Таким образом заявленное техническое решение соответствует критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 изображен схематично пресс маслоотделяющий, общий вид; на фиг. 2 то же, вариант связи передачи первой части шнекового вала и зеера предварительного прессования; на фиг. 3 зеер предварительного прессования, поперечное сечение А-А на фиг. 1 и 2; на фиг. 4 зеер окончательного прессования, поперечное сечение Б-Б на фиг. 1 и 2; на фиг. 5 тормозное устройство зеера предварительного прессования, поперечное сечение В-В на фиг. 1; на фиг. 6 то же, вариант в виде центробежной муфты, сечение Г-Г на фиг. 2; на фиг. 7 узел соединения приемного шнека первой части шнекового вала с питателем, сечение Д-Д на фиг. 1 и 2; на фиг. 8 передача между первой частью шнекового вала и зеером предварительного прессования, выполненная в виде механизма свободного хода, сечение Е-Е на фиг. 2.

Пресс /см. фиг. 1/ содержит приводной шнековый вал, состоящий из двух частей 1 и 2. Первая часть 1 включает закрепленный на опоре 3 вал 4, на котором установлены с возможностью вращения труба 5 и неподвижно приемный шнек 6, прессующий шнек, состоящий из шнекового звена 7 с большим межвитковым пространством, шнекового звена 8 с уменьшенным межвитковым пространством и переходник колец 9, 10 и 11, приводной шкив 12. Приемный шнек 6 соединен через отверстия 13 трубы 5 и питателем, состоящим из бункера 14, воронки 15 и заслонки 16. Звенья 7 и 8 прессующего шнека размещены в зеере предварительного прессования 17, состоящем из корпуса 18, закрепленного на фланце 19 трубы 5, зеерных планок 20, образующих цилиндрическую полость для размещения прессующего шнека с продольными щелями 21 /см. фиг. 3/ для вытекания масла, распорных планок 22 и 23, болтов 24, маслосборного кожуха 25 со сливным патрубком 26.

Вторая часть 2 шнекового масла включает фланец 27 с цапфой 28 и хвостовиком 29, на котором неподвижно закреплены прессующий шнек, состоящий из шнекового звена 30 с большим межвитковым пространством, шнекового звена 31 с уменьшенным межвитковым пространством, переходного кольца 32, торцевое кольцо 33 и нож 34.

Цапфа 8 размещена в опоре 35, установленной с возможностью продольного /вдоль оси шнекового вала/ перемещения на раме 36 посредством винта 37. Звенья 30 и 31 размещены в зеере окончательного прессования 38, состоящем из корпуса 39, закрепленного на опоре 35, зеерных планок 40, образующих цилиндрическую полость для размещения прессующего шнека с продольными щелями 41 /см. фиг. 4/ для вытекания масла, распорных планок 42 и 43, болтов 44, кольца 45, являющегося рабочим органом регулятора толщины жмыха, маслосборного кожуха 46 со сливным патрубком 47.

Регулятор толщины жмыха включает зеер окончательного прессования 38 и опору 35. Толщина жмыха определяется величиной кольцевого зазора "а" между конической поверхностью 48 кольца 45 и торцевым кольцом 33. Величина этого зазора регулируется перемещением опоры 35 вместе с зеером окончательного прессования 38 посредством вращения винта 37.

Полости зееров 17 и 38 соединены между собой через сквозные отверстия 49 во фланце 27.

Тормозное устройство зеера предварительного прессования 17 содержит ушко 50, закрепленное на трубе 5, отверстие которого может быть соединено пальцем 51 с любым из отверстий 52 на опоре 3, равномерно расположенных по окружности с центром на оси шнекового вала.

Вал 4 соединен с электродвигателем 53 ременной передачей, состоящей из ремня 54 и шкивов 12 и 55.

Тормозное устройство, выполненное в виде центробежной муфты /см. фиг. 2 и 7/, включает закрепленную на трубе 5 ведущую полумуфту 56, содержащую башмаки 357, установленные с возможностью радиального перемещения, и подпружинено пружинами 58 в сторону оси шнекового вала. Кроме того оно включает ведомую полумуфту 59, закрепленную на опоре 3.

Передача между первой частью шнекового вала и зеером предварительного прессования 17 выполнена в виде механизма свободного хода, размещена внутри опоры 3 и состоит из закрепленного на валу 4 зубчатого колеса 60, находящегося в зацеплении с тремя сателлитами 61, жестко закрепленными на валах 62, установленных с возможностью вращения в водиле 63, которое соединено с трубой 5. На эксцентричных шипах 64 валов 62 установлены с возможностью поворота собачки 65, которые пружинами 66 прижимаются к храповому колесу 67, закрепленному неподвижно на опоре 3. Перестановкой сателлитов 61 относительно зубчатого колеса 60 можно настраивать передачу как на одновременное включение в работу всех трех собачек 65, так и на последовательное / неодновременное/ включение. В первом случае передача имеет наибольшее передаточное отношение, при этом скорость вращения зеера 17 вместе со второй частью 2 шнекового вала минимальная, во втором случае передаточное отношение передачи имеет меньшее значение, а при разновременной работе собачек наименьшее значение передаточного отношения, соответственно скорость вращения зеера 17 вместе со второй частью 2 шнекового вала имеет наибольшее значение. Это качество используемого механизма свободного хода обеспечивает возможность настройки пресса на оптимальный режим работы в зависимости от вида перерабатываемых семян.

Пресс работает следующим образом.

Перед включением пресса полностью закрывают заслонку 16, устанавливают величину кольцевого зазора "а" между кольцом 45 и торцевым кольцом 33 в соответствии с заданной производительностью и видом перерабатываемых семян, фиксируют зеер предварительного прессования 17, соединяя пальцем 51 ушко 50 с одним из отверстий 52. Бункер 14 заполняют семенами, а затем включают пресс. При этом электродвигатель 53 через ременную передачу вращает первую часть шнекового вала. Открывают заслонку 16 на величину, соответствующую заданной производительности пресса. Семена из бункера 14 через воронку 15 поступают на приемный шнек 6, который подает их в полость зеера предварительного прессования 17, где они за счет сил внутреннего трения и трения о прессующий шнек и зеер измельчаются и разогреваются до 80-120^oC. Происходит интенсивное отделение масла, которое вытекает из зеера 17 через щели 21 в маслосборный кожух 25. Одновременно измельченная и разогретая масса через отверстия 49 под давлением поступает в полость зеера окончательного прессования 38.

После начала истечения масла из сливного патрубка 26 освобождают зеер 17, для чего останавливают пресс, вынимают палец 51 из отверстия 52 и снова включают пресс. За счет сил сцепления через прессуемую массу между первой частью 1 шнекового вала и зеером 17 последний вместе со второй частью 2 шнекового вала приводится во вращение, вследствие чего начинается прессование массы в зеере окончательного прессования 38. При этом первая часть 1 шнекового вала вращается с постоянной скоростью, а зеер 17 и вторая часть 2 шнекового вала с переменной скоростью и даже в некоторые моменты времени могут останавливаться в зависимости от взаимного соотношения силы сцепления первой части 1 шнекового вала с зеером 17 и силы сопротивления вращению второй части 2 шнекового вала, которая определяется величиной создаваемого давления в зеере 38. Такая зависимость скорости вращения зеера 17 совместно со второй частью 2 шнекового вала обеспечивает оптимальный режим работы пресса в части затрат энергии и полноты отжима масла.

Масло из зеера 38 вытекает через щели 41 в маслосборный кожух 46, а жмых выходит через кольцевой зазор между кольцом 45 и торцевым кольцом 33 в зону ножа 34, который измельчает его.

При использовании тормозного устройства, выполненного в виде центробежной муфты, торможение зеера 17 в период запуска пресса в работу /при его выводе на установившейся рабочий режим/ осуществляется автоматически. При этом, когда полость зеера 17 заполнена, а полость зеера 38 еще не заполнена прессуемой массой, силы сцепления между первой частью 1 шнекового вала и зеером 17 приводят последний во вращение, стремясь придать ему скорость, равную скорости вращения первой части 1 шнекового вала, тем самым замедляя процесс подачи семян в зеер 17. Однако при увеличении скорости зеера, а также ведущей полумуфты 56 центробежной муфты башмаки 57 под действием центробежных сил, сжимая пружины 58, прижимаются к ведомой полумуфте 59, которая закреплена неподвижно. Создается тормозной момент, который препятствует чрезмерному возрастанию скорости вращения ведущей полумуфты, а вместе с ней и зеера 17, обеспечивая тем самым автоматический вывод пресса на рабочий режим. При установившемся рабочем режиме вследствие того, что зеер 17 вместе со второй частью 2 шнекового вала вращаются медленно, торможения в центробежной муфте не происходит.

В варианте пресса с передачей между первой частью 1 и зеером 17, выполненной в виде механизма свободного хода, закрепленное на валу 4 зубчатое колесо 60 вращает три шестерни-сателлита 61, которые приводят валы 62 с собачками 65. Последние при непрерывном вращении валов 62, опираясь концами на зубья крапового колеса 67, сообщают водилу 63 прерывистое вращательное движение /импульсы/. Величина импульса пропорциональна величине эксцентриситета шипов 64. Вместе с водилом 63 совершают прерывистое вращательное движение и связанные с ним труба 5, зеер 17 и вторая часть 2 шнекового вала. Такая принудительная прерывистая работа второй части 2 шнекового вала обеспечивает получение в зеере окончательного прессования 38 повышенного давления с четко выраженной его пульсацией, что обеспечивает высокие показатели отжима масла из семян, характеризующихся затрудненным отделением масла.

Изобретение позволяет упростить конструкцию, снизить затраты энергии и увеличить выход масла.

Использование: для извлечения масла прессованием из семян масличных культур, в пищевой промышленности. Сущность изобретения: пресс маслоотделяющий содержит приводной шнековый вал, состоящий из двух частей 1 и 2. Первая часть имеет приемный шнек 6 и прессующий шнек, состоящий из шнековых звеньев 7 и 8, размещенных в зеере предварительного прессования 17, а прессующий шнек второй части, состоящий из шнековых звеньев 30 и 31, размещен в зеере окончательного прессования 36 и взаимодействует с регулятором толщины жмыха конусного типа, причем полости зееров сообщены друг с другом. Новым в конструкции пресса является то, что вторая часть шнекового вала закреплена на торце зеера предварительного прессования 17, который установлен с возможностью вращения относительно оси шнекового вала. Шаг витков шнековых звеньев 30 и 31 меньше шага витков шнековых звеньев 7 и 8. Зеер предварительного прессования 17 снабжен тормозным устройством, которое может быть выполнено в виде центробежной муфты, причем ведущая полумуфта связана с зеером 17, а ведомая полумуфта закреплена неподвижно. Первая часть шнекового вала и зеер предварительного прессования 17 могут быть связаны друг с другом посредством передачи, которая выполнена в виде механизма свободного хода. 5 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Маслоотделяющий пресс, содержащий питатель, зееры предварительного и окончательного прессования, приводной шнековый вал, состоящий из двух вращающихся с различными скоростями частей, причем первая часть имеет приемный шнек, соединенный с питателем, и прессующий шнек, размещенный в зеере предварительного прессования, а прессующий шнек второй части размещен в зеере окончательного прессования с возможностью взаимодействия с регулятором толщины жмыха, причем полости зееров сообщены друг с другом, отличающийся тем, что вторая часть шнекового вала закреплена на торце зеера предварительного прессования, а последний установлен с возможностью вращения относительно оси шнекового вала. 2. Пресс по п. 1, отличающийся тем, что шаг витков прессующего шнека второй части шнекового вала меньше шага витков прессующего шнека первой части шнекового вала. 3. Пресс по п.1, отличающийся тем, что зеер предварительного прессования снабжен тормозным устройством. 4. Пресс по п.3, отличающийся тем, что тормозное устройство выполнено в виде центробежной муфты, причем ведущая полумуфта связана с зеером, а ведомая полумуфта закреплена неподвижно. 5. Пресс по п.1, отличающийся тем, что первая часть шнекового вала и зеер предварительного прессования связаны друг с другом посредством передачи. 6. Пресс по п.5, отличающийся тем, что передача выполнена в виде механизма свободного хода.