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環形浸出器和拖鏈浸出器的對比分析

發布日期:2018-05-10 14:28來源:中國油脂網作者:未知點擊次數:

吳偉中1,李玉林1,徐兆勇2,商振華2,岳啟樓3,姬廣國3

(1.河南工業大學 機電工程學院,鄭州 450007; 2.鄭州四維糧油工程技術公司,鄭州 450008;

3.益海(廣漢)糧油飼料有限公司,四川 廣漢 618300)


摘要:環形浸出器和拖鏈浸出器是大型油脂加工最關鍵的設備之一,兩者在原理、結構上有很多相似之處。主要從設計、制作和使用的角度對它們進行深入的對比分析,為油脂加工廠選型、采購提供參考依據。

關鍵詞:環形浸出器;拖鏈浸出器;對比分析;油脂工程

中圖分類號:TS2234    文獻標志碼:B    文章編號:1003-7969(2010)01-0063-04 


近幾年隨著國內油脂加工規模的不斷擴大,新型浸出器的應用也逐漸普及和走向成熟[1,2],其中環形浸出器和拖鏈浸出器是具有代表意義的兩大類型浸出器。本文從設計、制作和使用的角度對它們進行了深入的分析和對比,并對一些典型問題進行了討論,以便有關人員在選型、設計或采購時參考。

1 兩種浸出器的結構和工藝特點對比

目前國內應用較多的環形浸出器,主要結構見圖1。物料首先進入浸出器上部的存料箱,在刮板鏈框的推動下向噴淋浸出段(直段)緩慢前進,同時進行多次噴淋后經彎曲段進入下層繼續浸出,在浸出的最后階段再用新鮮溶劑噴淋,爾后濕粕通過瀝干段繼續前行并自然瀝干,最終從出料口(下層)排出。環形浸出器最大的特點是物料從彎曲段進入下層時能夠翻動,使得物料的浸出更加均勻透徹,料層淺,濕粕含溶少,殘油容易降至1%以下。

拖鏈浸出器又稱拖鏈刮板式浸出器,從結構形式看與履帶浸出器頗為相似,也可以看作是環形浸出器的衍生品,相當于取消彎曲段,將上下層分離的環形結構合并成統一的箱式結構,具體結構見圖2。拖鏈浸出器的浸出原理同環形浸出器相似,盡管取消了彎曲段,但是物料從上層落入下層時,在翻料機構的作用下可使物料徹底翻動,因此同樣能保證良好的滲透性,在實踐中殘油能達到06%~ 08%。由于沒有彎曲段,拖鏈浸出器的整體高度要比環形浸出器降低許多。

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環形浸出器的動力通過擺線減速機-硬齒面減速機-鏈傳動輸出到主動軸,主動軸旋轉并通過主動鏈輪帶動重載輸送鏈條和鏈框做循環運動。有的環形浸出器在主動軸上方設置張緊裝置(見圖3(a)),也有的環形浸出器直接在主動軸設置張緊裝置,省去了張緊軸和張緊鏈輪(見圖3(b))。

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拖鏈浸出器的傳動形式同環形基本一樣,可以采用擺線減速機-硬齒面減速機-鏈傳動三級傳動,也可以是擺線減速機-鏈傳動二級傳動,但是因為總的傳動比較大,對擺線減速機的要求較高,國產大功率、大速比擺線減速機還不能很好地替代進口減速機,故采用二級傳動在價格上并無優勢。

拖鏈浸出器除了主動軸外,還有3個導向軸,其中1個導向軸作張緊軸用(見圖4(a))。目前改進型的拖鏈浸出器為了使運行更為平穩,在從動端只有1個導向軸(見圖4(b)),雖然單個鏈輪的尺寸加大了,但是結構上較為簡單,減少了設備維護的工作量,也減少了溶劑泄漏點的數量;由于從動軸可以兼作張緊軸,調整鏈條的張緊效果要好。

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環形浸出器和拖鏈浸出器的噴淋裝置可以采用相同形式,柵板則均采用V型柵條,間隙約07~09 mm,對菜籽餅等油料可適當減小。

2 主要技術指標對比

為更直觀地比較環形浸出器和拖鏈浸出器的優劣,表1列出了日處理量同為3 000 t的環形浸出器和拖鏈浸出器的一些技術指標[3]。這兩類設備均已成功應用到多家大型油脂加工廠,加工大豆膨化料的處理量達到或超過了3 000 t/d,殘油率均在1%以下,因此具有典型的代表意義。

3 設備制作成本分析

從表1可以看到,在處理量一樣的情況下,兩類浸出器的寬度和長度基本相同,但拖鏈浸出器的設備高度僅為環形浸出器的59%,所以對于環形浸出器來講,它對廠房基建的要求高、投資大,而且無論是運輸還是現場吊裝,難度都比較大。

表1 環形浸出器、拖鏈浸出器技術特性對比


項 目    環形浸出器 拖鏈浸出器
型號 YJCH360×750 YJCT360A
設計產量(大豆膨化料)/(t/d) 3 000~4 000 3 000~3 800
設計浸出時間/min 30~60 30~60
浸出器本體外形尺寸(長×寬×高)/mm 29 000×5 400×
8 800
30 000×4 200×
5 200
箱體主截面尺寸/mm 3 600×1 200 3 600×1 600
設計料層高度/mm 700~900 800~1 200
主電機功率/kW 30 22
箱體側板厚度/mm 16 10
設備總重/t 170 125

 

 注:1浸出器本體外形尺寸不包含存料箱和基礎的高度;2實際浸出時間可以通過變頻器來調節。

大型拖鏈浸出器整體制作、整體運輸的可能性同樣較小,特別是箱體,通常需要在現場制作,或者做成分體式現場組裝,但是因為整體高度較低,相對來講制作、運輸和安裝難度要小一些。

拖鏈浸出器的設備總重僅相當于環形浸出器的75%左右,且其傳動件占設備總重的比例也較低,配置的電機功率也較小。這里有幾個因素:

(1)鏈傳動不可避免地具有多邊形效應,齒數越少、節距越大,多邊形效應越明顯,傳動越不平穩。環形浸出器的彎曲段盡管不是鏈輪,但是鏈條在導軌上面的運行軌跡同樣受到多邊形效應的影響而變得不太平穩,對導軌的沖擊和磨損加劇。要降低這種負面影響,就需要減少鏈條的節距或者增大彎曲段的回轉半徑。這兩種措施都對浸出器的制作帶來不利的影響。要保證同樣的拉伸載荷強度,降低節距就要加大鏈板的厚度,同時滾子的數量也增多,鏈條顯得更加笨重;增大彎曲段的回轉半徑則會使浸出器的高度進一步提升,不僅材料消耗增加,對殼體結構的強度和剛度要求也要提高,制作難度也隨之提高。

(2)環形浸出器的結構決定了其鏈條刮板的高度不能太低,否則彎曲段的物料就難以保持而直接滑落到下層,也就發揮不出彎曲段的優勢;同時,鏈框板的整體剛性要好,否則會在彎曲段內被物料壓變形;而拖鏈浸出器無需考慮彎曲段的持料要求,可以盡量降低鏈框板的高度而利用“料推料”方式帶動物料前進,因此拖鏈浸出器的鏈條刮板自身重量就小得多,需要的電機功率相應就小些。

(3)環形浸出器上下兩層相對獨立,主要靠兩端的張緊過渡段、彎曲段支撐上部的重量,而為了保證設備整體的強度和剛度要求,箱體的側板厚度不能太小。從表1可以看到,環形浸出器的箱體板厚需16 mm,比拖鏈浸出器的10 mm要大得多,而且彎曲段的制作精度和難度均較高。

(4)環形浸出器鏈框板在彎曲段會產生較大的摩擦阻力,而且鏈框板不可避免地會有一定的擺動現象,增大了電機功耗。

 從以上分析可知,環形浸出器特有的彎曲段等結構特點決定了它的制作和安裝成本均較拖鏈浸出器高。按國內制作條件,環形浸出器的總造價比拖鏈浸出器要高30%以上,而且其運行電耗也較高。顯然,對于投資者而言拖鏈浸出器無疑有著更大的吸引力。

4 工藝操作分析

環形浸出器中的物料在彎曲段完全翻動,且在彎曲段可以形成溶劑對物料的浸泡。受限于彎曲段的結構,料層高度一般取700~ 900 mm,屬于淺料層浸出。其優點是有利于溶劑、混合油對料層的滲透和瀝干,浸出時間較短,濕粕含溶少且殘油較低;缺點是單位處理量小,且料層對混合油的過濾作用較差,濃混合油中粕末含量較高,不利于浸出粉末度較高的預榨菜籽餅等油料。但是提高料層高度又有很多弊端,為了保證鏈框板在彎曲段的持料效果,就要加大彎曲段的徑向尺寸,相應地就要加高鏈框板的高度,從而使得鏈框板的自重增加,功耗和成本增加。

在實際操作時,通常需在開車前先調整好存料箱底部的料位擋板位置,將料位設定在特定的高度。在浸出器中段則設有平料裝置,除了可平整物料表面外,還能耙松散因浸泡而壓緊的表層物料。對膨化料要特別注意料位不能定得太高,否則膨化料會因浸泡后體積膨脹而在彎曲段入口處形成料阻,物料難以進入彎曲段。

環形浸出器鏈條的松緊可以通過移動張緊軸來調節。操作時要注意保持適度的松緊程度,鏈條過緊會產生幾個比較大的問題:①加大鏈條對彎曲段導軌的壓力,從而加劇導軌板的磨損,情況嚴重時會在導軌上磨出較深的溝槽。②在彎曲段出口的位置鏈條被拉緊抬高, 翻轉過來的鏈框板難以帶走從彎曲段外側滑入下層的物料,從而形成死角。③鏈條阻力的增加不僅使得電機功耗增大,也減少了鏈條自身的使用壽命。

相反的,鏈條太松則會使鏈條跑偏、來回擺動,嚴重時會使鏈框板和殼體發生刮蹭,造成鏈框板變形;此外,較松的鏈條從張緊段上行至上浸出層時還會產生“爬鏈”現象。盡管在設計時一般會考慮設置過渡段來消除爬鏈現象,但是受限于廠房空間和制作成本等因素,過渡段不可能做得很長。因此,在開車之前將鏈條的松緊程度調節到合適的狀態是非常重要的,這就對操作人員提出了較高的要求,他們應熟悉設備的結構和運行特點,知道何時調節以及調節到何種程度。

拖鏈浸出器的料層高度也是通過存料箱底部的料位擋板來控制的。為了適應多種油料的加工,現在通常把料位擋板設計成上下可調節,能在800~1 200 mm的范圍內自由調節浸出層的料位高度,即便開車期間也可在浸出器外部調節料位高度。由于拖鏈浸出器的鏈條刮板較低,需要的話還可進一步降低料位高度以便處理特殊的油料,特別是需要與物料接觸部分采用不銹鋼材質時,比較容易實現。顯然,拖鏈浸出器料位控制的靈活性要優于環形浸出器。

在上下浸出段,每隔一定距離設置一組耙料裝置,對料層進行 “犁溝”以松散料層,防止混合油短路,保證良好的滲透效果。

拖鏈浸出器的刮板鏈條通過“主動輪-導向輪”的形式實現換向,刮板鏈條的運行軌跡一直處于可控狀態,因此運行更為平穩,不容易產生跑偏、爬鏈等現象,而且鏈條的松緊程度也容易調節控制。

另外,環形浸出器的物料流程決定了張緊段的空間基本上是浪費的,彎曲段回轉半徑越大,這部分空間浪費的就越多;而拖鏈浸出器由于上下層的距離很近,箱體空間利用率較高,幾乎沒有浪費。

需要注意的是,當物料水分較高時,可能會有少量物料隨鏈條刮板運動,在鏈輪溝槽內形成積料而引起鏈條“跳齒”。這個問題無論哪種浸出器都會出現,解決的辦法也很簡單,只需在鏈輪徑向位置設置清料機構,及時清除掉溝槽內的積料即可。

5 結束語

在相同原料和處理量的情況下,環形浸出器的整體復雜程度、制作難度和制作成本均比拖鏈浸出器要高,而且由于其自重較大,對廠房的建設要求也高。相比之下,拖鏈浸出器克服了環形浸出器的幾個重要缺陷,因此具有更好的應用前景和推廣價值。在特定的用途中,可以通過優化設備結構、選用優質合金鋼材等措施來降低環形浸出器的制作成本,揚長避短,繼續發揮環形浸出器的優勢。

參考文獻:

[1] 倪培德.油脂浸出設備研究及發展趨勢[J].中國油脂,2005,30(5):11-15.

[2] 劉玉蘭.油脂制取與加工工藝學[M].北京:科學出版社,2003.

[3] 鄭州四維糧油工程技術有限公司.產品樣本[EB/OL].http://www.swoils.cn/fixture.asp.

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