Как сделать экструдер для кормов своими руками

Экструдер для кормов: чертежи и полезные рекомендациии

Простой в устройстве экструдер для кормов дает возможность самостоятельно производить комбикорм для животных. Данный аппарат считается незаменимым помощником как в масштабной сельскохозяйственной сфере, так и в небольшом фермерском хозяйстве по выращиванию животных и птиц. В специализированных магазинах такое оборудование стоит приличных денег. Для экономии агрегат можно собрать своими руками, чертежи и рекомендации специалистов послужат вспомогательным информатором в этом деле.

Гранулятор или экструдер?

Как вы уже поняли гранулятор и экструдер хоть и делают гранулы, но по своему строению отличаются и прежде чем делать какой то станок нужно для себя понять какой конкретно станок вам нужен.

Состоит экструдер или как его еще называют шнековый пресс из:

Шнека;
Матрицы;
Корпуса;
Мотор редуктора.

Такой пресс как правило применяется, как я уже говорил, в домашних условиях, для переработки десятков килограмм отходов. К примеру загранулировав сухие опилки, можно их подмешивать к углю и снизить потребление покупного угля. А можно гранулировать солому и потом гранулы делать подсыпкой к животным. Вариантов использования много и описывать в данной статье я их все не буду.

Давайте же посмотрим отличия шнекового пресса от обычного гранулятора:

Изготовление шнекового, в небольшой мастерской будет гораздо проще чем гранулятора;
Более простое строение — более надежная конструкция;
Производительность такого станочка будет гораздо ниже, и если грануляторы идут от 300 кг/час, то шнековые будут до 300 кг/час. Можно конечно сделать и с большей производительностью, но это будет очень большая машинка;
Гораздо более простая матрица, которую можно сделать проще на обычном токарном станке.

Что это такое

Применяется экструдер для переработки зерновых культур в комбикорм, который усваивается в желудке у животных существенно легче. Обработка осуществляется при помощи пресса под давлением 60 атмосфер и при высокой температуре. В результате получается продукт, по форме напоминающий кукурузные палочки 20-30 мм, но с плотной структурой.

Аппараты для приготовления корма существуют с разным показателем мощности, от нее зависит объем выходящего продукта. Для небольшой фермы отлично подойдет прибор с производительностью 25-45 кг/ч – цена такого устройства стартует от 47 тыс.руб. Но в большом хозяйстве потребуются более мощные модели, способные производить до 1,5 тонн в час и стоят они от 160 тыс.руб.

Устройство экструдера

В связи с высокими ценами, оборудование для переработки продуктов в комбикорм даже в б/у доступно узкому кругу потребителей. Но если сделать экструдер для кормов своими руками, то можно хорошо сэкономить. Только в данном случае нужно подробно изучить устройство агрегата, принцип работы, а также иметь в наличие все необходимые запчасти.

Схема устройства большого экструдера

В конструкцию прибора входят следующие элементы:

рама – служит основой, на ней фиксируются все детали;
привод;
ремень;
погрузочная емкость;
манжета;
шнек-дозатор с отдельным приводом;
редуктор;
приемный резервуар;
мотор;
нагнетающий шнековый конвейер;
блок управления;
резное лезвие;
шайба;
ключ для регулировки.

Принцип действия

В самодельном экструдере главную функцию производит прессовочный механизм. Элемент включает нагнетающий шнековый узел, вмонтированный в цилиндр. Блок с лезвием придает продукту форму продолговатых палочек.

Функции электроприбора не ограничены только прессованием корма. С его помощью можно измельчать зерно, проводить термообработку и обеззараживание кормов, смешивать разные составляющие в единую массу.

Конструкция нагнетательного шнека включает:

внешнюю часть;
внутреннюю;
подогревающие шайбы;
выходящий шнек.

Каждый узел устанавливается на шпильку с резьбовой частью левого типа и накрывается корпусом из металлического материала. Благодаря шпонкам обороты поступают от основного вала к комбинированному шнеку. Все составляющие прочно фиксируются на раме.

Подробная конструкция экструдера (скачать)

Корпусный элемент оснащается отверстием, к нему монтируется приемная часть. Внутренняя область оборудуется продольными пазами, за счет них все компоненты корма перемешаются по продольной стороне оси.

На выходной части установлен регулятор гранул, в его конструкцию входит:

блок матрицы;
выходной корпус;
лезвие, прижатое пружинным элементом к блоку матрицы.

Обороты вала с лезвием осуществляются посредством повода. Отслеживать температурный режим можно при помощи термопары, установленной на раме. Функционирует зерновой экструдер от электрического напряжения. Но уже существуют модификации, работающие от горючего.

Делаем экструдер для кормов своими руками

При наличии необходимого материала, деталей и инструментов можно сделать экструдер своими руками. Рассмотрим, как получить модель небольшой производительности.

Для этого потребуется:

электрический двигатель с мощностью 2,2 кВт при 3 000 об./мин.;
шестеренки из тракторной коробки — отличным вариантом послужат детали из ЮМЗ;
пружинка 8 мм;
шток с сечением 5 см;
сварочное оборудование.

Поэтапная работа по изготовлению кормового экструдера своими руками:

Для получения цилиндра потребуется сварить тракторные шестерни между собой. В результате должна выйти запчасть с сечением 625 мм. Далее на гидроцилиндрический шток монтируется пружинка с диаметром 8 мм. Заварите все детали, при неровном шве обработайте участок болгаркой.

При помощи токарного оборудования выточите 2 буксы, которые будут предназначаться для шнека и редуктора. Сварите шнек, валовый элемент и буксы в единую деталь, при этом не забудьте вставить подшипник между последними запчастями.

Заготовки в виде буксы

Головка оборудования монтируется на шнек, она будет выступать в качестве регулятора фильеры, к которой варятся патрубки.

Заготовка на шнеке

Шнек накрывается корпусом, собираются все детали и фиксируются к раме, также монтируется электрический двигатель, ремни и пусковая часть. Сверху устанавливается погрузочная емкость.

В общих чертах самодельный экструдер по внешним и функциональным характеристикам имеет сходства с бытовой мясорубкой электрического типа.

ВИДЕО: Изготовление шнекового гранулятора своими руками (ч.1)

Как применять самодельную конструкцию

Зерновой гранулятор, собранный своими руками перед масштабным производством, нуждается в предварительном испытании и проверочных работах. Тестировать оборудование следует в безопасных условиях.

Самодельный экструдер для производства комбикорма

Первое, что необходимо проверить, это качество всех соединений, а также крепежные элементы и максимальный уровень поднятия до упора.
Дальше аппарат фиксируется на ровной, устойчивой поверхности. Если покрытие будет шатким, прибор может неправильно выполнять свои функции.
Подключите к источнику питания, запустите и оставьте на несколько минут для полного прогрева системы. Чтобы элементы не вращались впустую, можно для проверки пропустить через механизм легкий продукт в виде муки или жмыха от семечек подсолнуха. По правильности формы определяется, достаточно ли прогрелся аппарат.

Когда форма «колбаски» становится ровной и плотной, значит агрегат готов к работе с зерном

После того, как комбикорм будет выходить нужной формы, можно засыпать зерновой продукт. Подача зерна должна быть регулярной без остановок, нельзя допускать того, чтобы механизм функционировал вхолостую. Также следует засыпать сырье равномерными порциями, чтобы не нагружать систему и не создать затор.
На выходе нужно настроить фракцию комбикорма, периодически подкручивая болт и уменьшая отверстие фильерной пластины.
На момент завершения производительного процесса необходимо тщательно очистить внутренние узлы от остатков продукта. Для этого не требуется разбирать прибор, достаточно засыпать в оборудование скорлупу от семечек. Данное сырье способно хорошо собирать частицы зернового продукта за счет содержащихся масел.
Сократите уровень вращения для постепенного остывания узлов механизма. При необходимости разбора устройства следует надеть термозащитные перчатки, есть риск получить ожег.

Прибор, изготовленный своими руками, способен производить до 40 кг/ч комбикорма. Уровень производительности полностью зависит от степени мощности мотора, который состоит в конструкции оборудования. Для личного применения такой эффективности переработки будет достаточно.

Механизированная переработка сырья позволяет полностью обеспечить живность комбикормом, при этом сократить затраты на покупку фабричного комбикорма. В процессе приготовления кормовых гранул можно использовать самые разные зерновые продукты с добавками, обогащая питание различными миро- и макроэлементами, которых так не хватает в обычном корме.

ВИДЕО: Изготовление шнекового гранулятора своими руками (ч.2)

Чертежи гранулятора

Чертежи и видео гранулятора из мясорубки своими руками показывают, что это очень простое устройство. С его изготовлением справятся даже начинающие. Использовать в качестве основы для агрегата мясорубку удобно именно потому, что она требует минимальной доработки. При создании гранулятора понадобится только удалить лишние части устройства и закрепить некоторые дополнительные элементы.

Достоинством мясорубки является наличие готового прочного шнекового механизма

Размеры самодельного гранулятора определяют в соответствии с габаритами мясорубки. Основное внимание нужно уделить матрице, она должна плотно и без люфта входить в корпус агрегата. При изготовлении устройства проверяют соответствие друг другу всех скрепляемых деталей. К шнеку должны надежно крепиться шкив с одной стороны и отрезной нож с другой.

Гранулятор своими руками получается компактным и подходит для установки на стол в подсобке

Технические особенности экструдеров

Аппарат состоит из нескольких частей, и условно делится на три секции:

Первая отвечает за приемку сырья,
Во второй происходит пластификация и сжатие,
В третьей — прессование.

Обработка зерна в промышленных экструдерах происходит при высоких температурах: от 110 до 180°С, и давлении выше 40 атмосфер. Подобные условия необходимы для расщепления клетчатки, белков и крахмала, содержащихся в цельном зерне. Весь процесс занимает всего несколько минут, а значит расщепленный белок не успевает коагулировать.

Еще один плюс экструдирования — получение чистого и безопасного комбикорма: почти все виды бактерий и грибков погибают при термической обработке.

Экструдер зерновой оборудован специальной камерой, в которой продукты подвергаются прессованию. В ней же расположен вал со шнековыми прессующими, промежуточными и подающими элементами. Мощность аппарата зависит от двигателя и ротора, который отвечает за работу режущего узла.

Экструдеры со шнеками барьерного типа

Шнеки барьерного типа (рис. 21) – это шнеки с двойной нарезкой. В основном данный тип шнеков используется для высокопроизводительных экструдеров.

Принцип работы всех барьерных шнеков во многом схож. Барьерная зона начинается в месте, где барьерный виток размещен на шнеке. Зазор между барьерным витком и цилиндром больше, чем зазор между основным витком и цилиндром. Величина барьерного зазора должна обеспечивать перемещение расплава полимера над барьером и предотвращать перемещение твердых полимерных частиц. В результате твердый материал остается на активной стороне барьерного витка, а расплав полимера на пассивной стороне. Таким образом, барьерный виток приводит к фазовому разделению, отделяя твердый материал от расплава (рис. 22). Поскольку твердый материал может закупорить канал, плавление должно начинаться до начала барьерной зоны, чтобы можно было использовать барьерный виток.

По ходу шнека площадь поперечного сечения канала для перемещения твердого материала уменьшается, в то время как поперечное сечение канала для расплава увеличивается. В конце барьерной зоны канал для расплава занимает полностью все

Рис. 21. Шнек барьерного типа

Рис. 22. Фазовое разделение в барьерном шнеке

поперечное сечение. Такая геометрия обеспечивает полное плавление твердого материала. Пересечение твердым материалом барьерного зазора допустимо, но происходит лишь в том случае, если его частицы уменьшатся в размере настолько, что могут расплавиться достаточно быстро. Эта конфигурация обеспечивает оптимальное расплавление гранул. Другое преимущество барьерной конструкции заключается в том, что течение через барьерный зазор происходит при сравнительно высоком напряжении сдвига, что обеспечивает активное смешение расплава.

Виды самодельных экструдеров

Промышленные модели аппарата в цене начинаются от 45 000 рублей, что не всегда приемлемо для небольших хозяйств и частных подворий. Чтобы приготовить домашнему скоту и птице полноценный и полезный корм, многие фермеры научились собирать устройство самостоятельно. Есть несколько способов, как сделать экструдер своими руками:

Для больших объемов сырья,
Из запчастей для сельхозтехники,
Из пылесоса.

Прежде чем приступать к изготовлению, необходимо найти схемы и чертежи. Они помогут разобраться в тонкостях и нюансах крепления и расположения основных рабочих узлов.

Самодельный экструдер получится не только дешевле. Сделать его можно размером, подходящим под нужды хозяйства, оснастить дополнительными фигурными ножами или несколькими матрицами.

Введение

Как говорится каждому свое. Кто то делает десятки тонн пеллет в сутки на большом современном производстве, а кому то нужен обычный небольшой гранулятор для переработки соломы, опилок или других отходов. Вот такой небольшой гранулятор мы сегодня и рассмотрим.

Сразу хочется сказать, перед прессом должно быть предусмотрено сито или хотя бы сетка и магнит, которые будут отделять крупную фракцию от мелкой и отсортировывать металлические примеси.

Бывают случаи попадания в гранулятор гаек, ключей, металлических предметов, при переработке кормов могут попадаться камешки и галька. Это сразу ведет к выходу из строя каких то частей экструдера, а может даже и к полному его выходу из строя. Поэтому дешевле перестраховаться и снизить вероятность попадания того что не должно.

Экструдер для больших объемов корма

Данный аппарат состоит из:

Принимающего бункера,
Двигателя и привода,
Рамы,
Редуктора,
Манжет,
Режущего узла,
Дозирующего шнека с приводом,
Цилиндра.

Камера прессующего узла — цилиндр, в который вставлен нагнетающий шнек. Разделяется шнек на три части: начальную, среднюю и выводную. Для большей прочности каждую из них закрепляют при помощи шпильки с левой резьбой. Узел закрывают корпусом из стального листа.

Раму сваривают из уголка или отрезов трубы. Размеры зависят от планируемых объемов перерабатываемого сырья и длины цилиндра. Прессующий узел устанавливается на раму, и крепится несколькими болтами. Далее приступают к изготовлению приемного бункера. Обычно его сваривают из стальных листов, а в нижней части делают отверстие, под которое ставят лоток. Через него сырьё поступает из приемника в шнек нагнетателя. Для перемещения зерна в нижней части корпуса делают продольные выемки. В конце шнекового отдела устанавливается режущий узел для регулирования размера гранул. В него входят:

Прижатие ножей к матрице осуществляет пружина, а вращение вала происходит при помощи привода и поводка. Готовый продукт выходит через отверстия в матрице, и обрезается ножами по заданным параметрам.

Экструдер для кормов обрабатывает зерно только при высоких температурах, создаваемых работой двигателя и редуктора.

С валом и носовым корпусом они соединяются цепным приводом, и крепятся к раме. Для безопасности электрический узел можно также закрыть стальными манжетами. Регулирование температуры осуществляется изменением положения матрицы, а контроль — термометром. Устанавливают его рядом с режущим элементом.

Пошаговая инструкция по сборке самодельного гранулятора

Первое с чего нам нужно начать, это как и любое другое мероприятие — создание чертежей. На чертежах мы расписываем как и что будет.

Какой двигатель у нас будет стоять, как он будет расположен, и что нам вообще нужно для изготовления мини пресса гранулятора. Расчерчиваем все на бумаге, чтобы потом было меньше не состыковок.

Кроме этого не забываем что на мясорубку нужно будет сделать матрицу, крышку и нож. Для этого нужно будет снять размеры с сеточки и сделать такого же диаметра матрицу. При изготовлении матрицы нужно учесть, что она должна практически вплотную подходить к червяку. Поэтому часть матрицы как бы должны быть утоплена. Если для этой операции будут мешаться ребра на мясорубке, то их следует удалить.

Итак начинаем сборку гранулятора с места где он будет у нас стоять. Нам нужен будет наш прочный стол. Крепим прочно к нему наш будущий пресс. Прочно значит на болты, для этого в ножках нужно будет просверлить отверстия.

После этого изготавливаем матрицу. Как ее правильно сделать показано на видео ниже:

Далее под матрицу нужно будет точить новую крышку, так как старая из за увеличенной толщины скорее всего не подойдет. Точить крышку нужно с припуском, чтобы если вы соберетесь увеличивать толщину матрицы, новую крышку вам не понадобилось изготавливать снова. После того как крышка выточена, к ней можно наварить кусочки проволоки 6 мм или нарезать болгаркой канавки. Таким способом ее будет легче закручивать руками.

По ножу для пеллет можно услышать много версий и вот только некоторые из них:

Нож вообще не нужен;
Можно высверлить отверстие в шнеке мясорубки и сделать туда ввертыш, на конце которого будет крепиться нож;
Можно приварить тоненький болтик, на который накручивается нож.

В конечном итоге тут решать вам. Следующим шагом у нас является установка шкивов. Тут я думаю проблем не должно возникнуть если вы человек с головой.

И последним шагом является установка двигателя и натяжка ремня. Помним что натягивать ремень нужно с учетом чтобы он мог в случае чего буксовать, а двигатель в этот момент не сгорал.

Производим пуско наладку и доделку нашего механизма.

Экструдер из запчастей сельхозмашин

Чтобы сделать этот аппарат, необходимо иметь:

Электрический двигатель,
Шестеренки от тракторной коробки передач,
Шток, диаметров 5 мм, от гидравлического цилиндра,
Проволока, толщиной 8 мм,
Листовой металл.

Для изготовления цилиндра несколько шестеренок свариваются между собой. В результате должен получиться шнек, диаметром около 6,25 см. Далее на него накручивается переменным шагом проволока. Ширина шага постепенно уменьшается с 2,4 см до 2 см. Все элементы свариваются, а шов зачищается шлифовальной машинкой.

Следующий этап: вытачивание букс на токарном станке. Одну делают для шнека, вторую под редукторный вал. Когда элементы готовы, сваркой детали скрепляют в следующей последовательности: вал, буксы, подшипник, шнек. На последний при помощи фильеры крепят головку экструдера.

Сборку кормового экструдера начинают со сварки рамы, на которую крепят мотор. Его соединяют с рабочим узлом и пусковым элементом при помощи цепного привода. Сверху ставят бункер для загрузки: это может быть как ведро, так и сваренный из железа ящик. На противоположном конце устанавливается форма для сжатия обработанной массы. Проходя через фильеру, зерно продавливается через отверстия и поступает в дозатор.

Работает экструдер зерновой по принципу мясорубки, а размер гранул зависит от формы и размера отверстий в фильере.

Какие инструменты и материалы потребуются

Для изготовления шнекового гранулятора из мясорубки понадобится подготовить:

верстак или станину, на которую будет установлен агрегат;
токарный станок для обработки металла;
болгарку;
сварочный аппарат;
металлическую механическую мясорубку — советскую или современную;
двигатель на 220 или 380 В;
нож для нарезания пеллет;
два шкива с размерами 1 к 2 — для монтажа на двигатель и на шнековый механизм;
ремень для соединения мотора с мясорубкой;
сверлильный станок;
металлическую болванку для изготовления матрицы.

Важно! Также потребуются крепежные элементы — болты и гайки, при помощи которых нож, диск с отверстиями, шнек и шкивы будут соединены друг с другом.

Экструдер из старого пылесоса

Для изготовления понадобятся:

Корпус и двигатель от пылесоса,
Лист фанеры,
Заготовка из стали для ножей,
Металлический диск,
Деревянные штифты,
Крепежи и втулки.

Данный аппарат не отличается большой мощностью, поэтому чаще всего его используют для приготовления комбикорма небольшому поголовью птицы, кроликов, поросят или малого рогатого скота.

Как сделать экструдер зерновой: из листа фанеры вырезается квадрат — основание со стороной в 30 см. На него устанавливается мотор так, чтобы вал оказался ниже основания на 4 см. Для изготовления ножей используют сталь марки СТЗ или выше, или же вытачивают из автомобильных держателей. Толщина ножа не должна быть менее 1,5 мм, а длина и ширина не менее 20*1,5 см. Затачивают нож по направлению вращающейся оси. Для большей эффективности заготовке придают форму пропеллера или меняют угол кромки углов.

Для крепления режущего элементы на оси мотора просверливают отверстие, а в роли крепежного элемента выступает обычная втулка. Рабочую камеру изготавливают из металлического листа. Размеры емкости: 70*6 см. Лист изгибают в форме цилиндра, а верхнюю и нижнюю часть отгибают наружу. Должны образоваться фланцы шириной в 1 см. Нужны они для крепления камеры и удержания сита. По низу цилиндра устанавливается три штифта.

Размер ячеек сита определяет размер готовых гранул. Самое мелкое используется для получения кормовой муки. Над рабочей камерой приваривается принимающий бункер с заслонок. С ее помощью можно регулировать объемы подаваемого сырья.

Мои книги и услуги

Совсем недавно у меня вышла книжечка. Отличное руководство для тех кто хочет организовать не просто домашний пресс, а большое и крупное производство гранул. В книге даются фишки по технологии, которые я наработал сам, методом проб и ошибок. Более подробно о книге можно узнать в разделе «МОИ КНИГИ».

Кроме книги могу предложить свои услуги в подборе под вас конкретного оборудования, могу проконсультировать как и что лучше сделать чтобы избежать каких то проблем уже при эксплуатации оборудования. Для того чтобы связаться со мной, нужно обратиться в поддержку (см. верхнее меню).

Удачи и до новых встреч, с вами был Андрей Ноак!

Как сделать экструдер для кормов своими руками

Жизнь фермера полна забот, об этом многим известно. Облегчить тяжелый труд можно с помощью современной техники либо станков. Кормовой экструдер предназначен для приготовления кормов домашним животным разного качества и в разных количествах. Но далеко не каждый может приобрести его для хозяйства из-за значительной стоимости. Экструдер для кормов, сделанный своими руками, позволит существенно сократить затраты, получив отличного помощника по хозяйству.

Можно ли сделать такой агрегат собственными руками? Давайте попробуем разобраться.

Для чего нужен экструдер

С помощью подобного агрегата можно перерабатывать зерно на корм для животных с высокой усвояемостью. Любое зерно, даже не первой свежести, поддается переработке в экструдере под давлением (не больше 60 атмосфер) и воздействием высоких температур (до 1600 градусов). На выходе получают продукцию, напоминающую палочки или жгутики с диаметром около 3-х сантиметров. Мощность может быть разной, в зависимости от желаемого количества конечной продукции. Небольшому хозяйству вполне хватит производительности 20-40 кг/час, а для больших ферм — аппарата, способного переработать 1-1,5т/час.

Конечно, можно готовить корм и своими руками, запаривать или проваривать зерно, добавляя в него разные компоненты. Но его качество будет совсем другим, а животным понадобится больше времени для того, чтобы переварить. Нужно потратить много времени, производство будет давать много отходов. Всех этих проблем можно избежать, пользуясь кормовым экструдером.

Купить такое приспособление, даже побывавшее в пользовании, далеко не всем под силу из-за немалой стоимости. Многими подключается фантазия, смекалка, собственные умелые руки — и начинается творчество. Некоторым умельцам удается собрать своими руками хорошие образцы бытового экструдера. Каждый хозяин может попробовать смастерить его, главное — ознакомиться с устройством и не бояться экспериментировать.

Системы темперирования экструдеров

По способу поддержания температуры в цилиндре различают экструдеры с паровым, масляным и электрическим обогревом; с водяным и воздушным охлаждением.

Для предотвращения преждевременной пластификации гранулята и налипания его на стенки загрузочной воронки и шнека зона загрузки экструдера снабжается охлаждающей «рубашкой». В качестве теплоносителя используется либо деминерализованная вода, либо масло (применяется в экструдерах, предназначенных, например, для переработки полиамидов или сополимеров этилена и винилового спирта, когда требуется поддерживать температуру загрузочной зоны более 100 °С). Поддержание температуры в загрузочной зоне на заданном уровне обеспечивает стабильность процесса подачи и дальнейшей переработки полимеров.

Для охлаждения масла в системе смазки привода экструдера используется деминерализованная вода.

При переработке полимеров наиболее часто используются экструдеры с электрообогревом, разделенным по длине экструдера на несколько (5−10) независимых друг от друга температурных зон с индивидуальной термоизоляцией. Обычно для нагрева цилиндра экструдера используют электрические нагреватели – контактные или инфракрасные. Контактные электронагреватели могут быть патронного или ленточного типа. Индивидуально заданные для каждой зоны нагрева температурные режимы автоматически контролируются термоэлектрическими преобразователями и регистрируются приборами со световой или звуковой сигнализацией при понижении ниже нижнего и повышении выше верхнего заданного предела.

В экструдере два основных источника энергии – механическая энергия вращающегося шнека, превращенная в тепло, и

тепло от нагревателей, причем около 80−90 % общей теплоты обеспечивается вращающимся шнеком. Высокая температура при перегреве расплава в зоне плавления может вызвать термическую деструкцию полимера. Зоны нагрева в экструдерах, как правило, имеют дополнительную функцию принудительного охлаждения, которое необходимо из-за саморазогрева полимеров под действием сдвиговых деформаций в расплавляемом материале, продвигаемом в переднюю часть цилиндра при вращении шнека. Эту функцию выполняют либо воздушные вентиляторы, либо водоохлаждаемые «рубашки» цилиндра.

В систему водяного темперирования входят: насос, теплообменник-охладитель, расширительная емкость, фильтр в контуре умягченной воды, фильтр на трубопроводе подачи охлаждающей воды в теплообменник-охладитель, контрольно-измерительные приборы, подающий и обратный трубопроводы умягченной воды с электромагнитными клапанами для каждой обогреваемой зоны экструдера. Умягченная вода циркулирует по замкнутому контуру (зона экструдера – фильтр – теплообменник-охладитель – насос – зона экструдера). Для подпитки контура умягченной водой служит расширительная емкость. Охлаждение умягченной воды после экструдера производится в теплообменнике-охладителе, в который летом подается вода охлажденная, зимой – вода речная фильтрованная.

В экструдерах нового типа серий Е10 и Е11 фирмы Oerlikon Ваrmag зоны нагрева могут быть оснащены охлаждающими вентиляторами, что в сочетании с ленточными алюминиевыми нагревателями обеспечивает поддержание температуры расплава высоковязкого ПЭТ или ПА на заданном уровне даже при максимальной производительности экструдера (рис. 39).

Рис. 39. Воздушное охлаждение (а) и ленточные нагреватели (б) экструдера

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.

Экструдеры с дегазирующими устройствами

В экструзионных линиях применяются в основном два способа вакуумирования: вакуумирование материала в загрузочном бункере и в цилиндре экструдера.

К конструкциям загрузочных вакуумных бункеров в последнее время появился повышенный интерес в связи с увеличением выпуска изделий из наполненных термопластов, особенно таких, которые поступают на переработку в виде порошков.

При переработке термопластов вода испаряется, что способствует образованию ячеистой структуры в материале и резкому снижению прочности композиции. Аналогично действуют и пузырьки воздуха, поэтому применение в экструзионных линиях вакуумных загрузочных бункеров к экструдерам при переработке полиэтилена или полипропилена с добавлением 15−40 % слюды, асбеста, каолина или сажи способствует значительному повышению механических свойств получаемых изделий.

На рис. 28 показана конструктивная схема системы вакуумирования экструзионной линии с двумя бункерами фирмы D-r К. Schmidt (Германия).

Рис. 28. Конструктивная схема вакуумирования бункеров

Исходный материал автоматически подается загрузочным устройством 7 через золотник 5 в верхний двухстенный бункер 6, где перемешивается мешалкой 8, подогревается масляным нагревателем 2 и воздушным подогревателем 9. Из верхнего бункера материал поступает в нижний двухстенный бункер 3, снабженный таким же масляным нагревателем. Оба бункера снабжены регуляторами уровня 4 и электропневматическими вентилями 10, через которые производится отсос паров вакуумным насосом 12. Нижний бункер снабжен загрузочным шнеком 1, вращающимся от бесступенчатого регулируемого привода 11. Приборы контроля и управления процессом установлены в распределительном шкафу 13.

Дегазирующие экструзионные шнеки используют для удаления из полимера летучих веществ в непрерывном процессе экструзии. Экструдеры со шнеками такого типа имеют одно или несколько вентиляционных отверстий, посредством которых отводятся летучие вещества. Длина зоны вакуумирования обычно равна 2 D или 3 D. В процессе экструзии частицы материала проходят этот участок приблизительно за 2 с. Экспериментально установлено, что за это время могут быть удалены из расплава все летучие компоненты.

Самое распространенное назначение экструдеров с вентиляционными отверстиями – это удаление воды из гидрофильных полимеров. Допустимая влажность при переработке большинства полимеров экструзией менее 0,2 %. Многие полимеры имеют равновесное содержание влаги при комнатной температуре и 50 % относительной влажности, которое значительно превышает эту величину, например для ПА – 3 %, ПЭТ – 1 %. Для получения качественной продукции из таких полимеров требуется предварительная сушка полимера или экструзия с дегазацией, которая во многих случаях предпочтительнее.

На рис. 29 показан типичный экструзионный шнек с дегазацией. Шнек состоит из пяти зон. Первые три зоны – питания, сжатия и дозирования – подобны зонам обычного шнека. После зоны дозирования идет резкая декомпрессия, за которой следует зона экстракции, затем – резкое сжатие и зона нагнетания. Для обеспечения хорошей дегазации необходимо выполнение двух условий. Во-первых, требуется обеспечить нулевое давление в объеме под вентиляционным отверстием, во-вторых, в этой зоне полимер должен быть полностью расплавлен. Требование нулевого давления объясняется необходимостью избежать утечки расплава через вентиляционное отверстие.

Второе требование имеет несколько причин. Если полимер не полностью расплавлен в зоне дозирования, не будет обеспечено надежное уплотнение между вентиляционным отверстием и зоной питания. Это не позволит создать достаточно глубокий вакуум для удаления летучих продуктов. Для увеличения скорости диффузии газов и эффективности дегазации полимер должен находиться в расплавленном состоянии и при температуре на 20–25 °С выше точки плавления. Кроме того, в объеме расплавленного полимера происходит обновление поверхности, что также способствует дегазации. Многозаходные шнеки с большим шагом в зоне экстракции имеют преимущество с точки зрения эффективности дегазации.

Существует множество вариантов более или менее эффективных дегазирующих одношнековых экструдеров. Рассмотрим некоторые из самых распространенных конструкций.

Рис. 29. Типовой дегазирующий экструзионный шнек: 1 – зона питания; 2 – зона сжатия; 3 – зона дозирования; 4 – декомпрессия; 5 – экстракция; 6 – компрессия; 7 – зона нагнетания

На рис. 30 показан обычный экструдер с зоной дегазации. Летучие вещества движутся с полимером до вентиляционного отверстия. Такой тип дегазации называется форвард-дегазация. Глубина канала в зоне дегазации превышает 0,4 D для шнеков большого диаметра, для малых – 0,3 D. Для того чтобы добиться частой обновляемости поверхности, зону дегазации обычно выполняют с многозаходной нарезкой, угол наклона витков часто увеличивают от общепринятых 17°66′ (прямоугольный профиль) до более чем 40°.

Часто применяется экструдер с байпасом (рис. 31). Проталкивание расплава в байпас обеспечивает участок шнека с многозаходной противоположно направленной мелкой нарезкой, расположенной между зоной дозирования и зоной экстракции. Полимер перетекает из байпаса в начало зоны экстракции. Расплав полимера попадает в зону дегазации через многочисленные отверстия. Это позволяет увеличить обновляемость поверхности и улучшить эффективность дегазации. Байпас имеет ограничители для регулировки подачи материала в зону дозирования. Дегазация через тыльную часть шнека используется в экструдерах с загрузкой расплавленного материала (рис. 32). Вентиляционный разъем расположен на расстоянии как минимум 1 D от загрузочного бункера, чтобы избежать попадания в него расплава.

Дегазацию через несколько отверстий используют, когда необходимо удаление большого количества влаги, продуктов реакции и разложения полимера. Наиболее распространенный двухстадийный экструзионный шнек показан на рис. 33.

Рис. 30. Зона дегазации с многозаходной нарезкой

Рис. 31. Экструдер с байпасом

Рис. 32. Дегазация через тыльный разъем

Система имеет два вентиляционных отверстия. Она используется, например, для экструзии полипропилена и дробленых полимерных отходов с удалением до 7 % влаги.

Возможен и трехстадийный процесс вакуумирования (рис. 34, 35). В таких случаях стадия сушки полимеров не осуществляется. Газы удаляются из трех зон двухшнекового экструдера 1 через всасывающие трубы 2 с крышками 3, шаровыми запорными клапанами 4 и электрообогревом.

Дегазирующие трубы присоединены трубопроводами 5 к системе вакуумирования, установлены манометры 6 для контроля разряжения.

Парогазовая смесь отсасывается водокольцевым вакуумным насосом 2 (рис. 36) через предварительный сепаратор 1, сжимается в насосе и по нагнетательному трубопроводу подается в отделитель жидкости (сепаратор) 3, в котором газ отделяется от жидкости. Очищенный газ отводится на вихревой гидрофильтр 4 для дополнительной очистки и затем выбрасывается в атмосферу.

Рис. 33. Двухстадийный экструзионный шнек

Рис. 34. Экструдер с тремя зонами вакуумирования

Рис. 35. Дегазирующие трубы экструдера

Отделенная жидкость снова, как рабочая, подается на водокольцевой вакуумный насос. При превышении заданного значения температуры (15−25 °С), установленного на регулировочном клапане 5, из сети подается умягченная вода для смешения с рабочей жидкостью с целью снижения ее температуры. Вода, насыщенная НМС, через систему перелива в отделителе жидкости периодически сливается в коллектор и поступает в емкость промышленных сточных вод 6. При наличии небольшого количества НМС и продуктов разложения парогазовая смесь напрямую может выбрасываться в атмосферу.

Фирма Reifenhauser (Германия) указывает на перспективность каскадной системы экструдеров. Используются два отдельных экструдера, расположенных последовательно или под углом (обычно 90°) друг к другу, снабженных индивидуальными приводами и шнеками, благодаря чему достигается разделение процесса экструзии на две стадии. Один экструдер обеспечивает проведение процессов загрузки, подогрева и пластификации материала, т.е. переход полимера из твердой фазы в расплав. Другой экструдер обеспечивает проведение процессов перемешивания и дозирования расплава, т.е. используется для создания давления.

Рис. 36. Схема системы вакуумирования экструдера

Первый экструдер часто многошнековый, второй – обычно одношнековый. В таких системах (рис. 37) дегазация происходит между первым и вторым экструдерами. Эффективность дегазации можно улучшить продавливанием расплава полимера через отверстия фильеры перед входом во второй экструдер. Основное преимущество каскадной дегазирующей системы заключается в возможности контролировать давление на второй стадии путем регулирования производительности на первой стадии. Такая система часто используется при переработке поливинилхлорида или получении соэкструзионных пленок из ПЭ, ПП и других полимеров.

Известна конструкция дегазирующей системы, в которой летучие вещества удаляются через шнек, а не через вентиляционное отверстие в цилиндре. Шнек имеет полую сердцевину, связанную с поперечным дегазирующим отверстием в зоне дегазации (рис. 38). Летучие вещества извлекаются через вращающийся ниппель с тыльной стороны шнека. Эту схему применяют и в барьерных шнеках. Компания Eastman Kodak (США) обладает патентом на барьерный шнек с вентиляционным отверстием, расположенным в пределах примерно двух диаметров от конца зоны питания, между основным и барьерным витками.

Рис. 37. Схема каскадной дегазации

Рис. 38. Вентиляция через шнек

Обеспечивается более высокая производительность при переработке порошкообразных полимеров, склонных к образованию воздушных пробок.

Вентиляционное отверстие располагают таким образом, чтобы избежать его закупоривания полимером, что может привести к полной остановке процесса. Пробка удаляется воздушным ударом путем повышения давления в центральном отверстии шнека. Этот тип дегазации не получил широкого распространения.

Можно ли самостоятельно сделать экструдер?

Своими руками можно сделать много полезных вещей, имея в хозяйстве набор инструментов и нужные детали. Множество чертежей можно найти в интернете или ознакомившись с инструкциями до заводских станков. В самостоятельном создании агрегата не обойтись без:

электродвигателя (к примеру, 2.2 кВт, 300об/мин);
шестеренки от коробки трактора;
штока от гидроцилиндра (диаметр 50 мм);
проволоки (8 мм) либо пружины;
токарного и сварочного станков.

После подготовки инструментов и заготовок переходят непосредственно к процессу изготовления агрегата.

Для получения цилиндра шнека две шестеренки сваривают между собой. Получается деталь, диаметр которой 62,5 мм.
Чтобы изготовить шнек на шток гидроцилиндра накручивают проволоку в три шара, каждый шар должен быть более узким от предыдущего. Мотайте так, как удобно. Наличие пружины существенно упрощает задачу.
Все компоненты следует обварить. Если шов неравный, нужно подровнять, используя болгарку.
Выточить пару букс на токарном станке (редукторный вал и шнек).
Сваркой соединить буксы, вал и шнек в одно целое, не пропуская упорный подшипник между ними.
Опытный токарь может помочь вам сделать качественные детали за короткий срок.
Головка экструдера закрепляется на шнеке. Ее регулировка будет осуществляться с помощью фильеры, к которой приварены трубы.
Шнек прячется в стальном корпусе, его делают отдельно.
Далее приступают к сборке всего агрегата. На раме закрепляется двигатель, он соединяется ремнями с пусковой частью и экструдерной. Наверху — бункер для загрузки зерна. Далее — загрузочная часть, в которую зерно поступает после прохождения бункера до перехода в трехэтапную систему подачи, промежутка, пресса.
Фильера должна по максимуму сжать зерновую массу и выдать полученный продукт в носовой дозатор.

Кормовой экструдер, сделанный своими руками, может работать без остановки на протяжении длительного времени, не потребляя слишком много электричества. Принцип действия напоминает обычную мясорубку, только в конечном итоге можно получить не фарш, а более твердые палочки. Размер готовых комбикормов зависит от того, насколько большие фильерные отверстия.

Дополнительное оборудование для экструдеров

Ряд фирм предлагает дополнительное оборудование для оснащения как новых, так и уже эксплуатируемых экструдерных установок. Например, система Еxpac фирмы Maag Pump Systems AG (Швейцария) состоит из насоса, привода, адаптера (устройства сопряжения), комплекта приборов, статического смесителя, системы управления, опционно фильтра расплава (рис. 40). Система может быть поставлена как в виде отдельных компонентов, так и собранной на монтажной раме.

В качестве основного элемента система включает повысительный (бустерный) шестеренчатый насос. Насос, установленный между экструдером и фильтром, создает необходимое давление расплава на выходе, сглаживает возможные пульсации и пики давления, создаваемого экструдером, например при его износе или неоднородности используемого сырья, за счет своего демпферирующего действия (рис. 41). Кроме того, снижается температура расплава в экструдере (ΔТ = ΔТ1 – ΔТ2), что увеличивает срок службы экструдера и обеспечивает стабильность качества расплава. Насос транспортирует расплав к формовочному инструменту более равномерно, а значит и обеспечивает более высокое качество формуемого материала. Статический смеситель в расплавопроводе после насоса гомогенизирует поток расплава как по составу, так и по температуре.

Наиболее целесообразно использовать данную систему при производстве плоских и рукавных пленок, композитов и экструзии деталей из них.

Рис. 40. Принципиальная схема системы Еxpac

Рис. 41. Оптимизация процесса экструзии с помощью бустерного насоса
506

Несколько полезных рекомендаций

Самодельный аппарат тщательно проверить и поддать испытаниям перед пользованием.

Сначала нужно проверить надежность всех соединений и крепежей.
Агрегат необходимо установить на ровной поверхности, любые перепады нарушат работу экструдера.
Подключите к электросети и дайте системе прогреться. В это время можно пропускать через пресс небольшое количество муки или подсолнечного жмыха, наблюдая за формой выходящей массы — так можно понять, достаточно ли прогрелась система.
Далее — подача зерна. Она должна быть постоянной, чтобы исключить холостой ход аппарата. Зерно следует засыпать без излишка, иначе могут возникнуть заторы.
На выходе регулируется фракция выходящего продукта постепенным закручиванием болта и сокращением зазора фильерной части.
После завершения переработки следует очистить внутреннюю часть механизма. Используйте для этой цели ту же муку или жмых — они впитают остатки зерна и масла.
Чтобы механизм быстрее остывал, очистку проводите на минимальных оборотах. Разборка должна проводиться только в перчатках для исключения получения ожогов.

Экструдер, сделан своими руками, может переработать не более 40кг зерна за час. Для небольшого хозяйства этого вполне достаточно. Корма, приготовленные путем механической обработки, — полноценное питание домашних питомцев, сокращение расходов на покупку кормов и времени на их приготовление.