4.1.Призначення та конструкція шнекових пристроїв

Використовуються для нагнітання продуктової маси до інших цільових пристроїв, а саме: різальних (в м’ясорубках), формотворних (при виготовленні макаронів тощо), а також в якості пристроїв для відпресовування рідини із суспензій (в соковижималках).

Складається з корпусу з приймальним бункером та шнека (гвинта), що приводиться в рух від того чи іншого передаточного механізму.

Шнек (гвинт) переважно литий із спіральними канавками кругового або еліптичного профілю. Матеріали – чавун, алюмінієвий сплав або пластмаса.

Нагнітаючі та пресуючі шнеки працюють з протитиском, який створюється на виході продукту з корпусу звуженим проходом через решітку або мундштук.

Крок шнека зазвичай змінний, зі зменшенням до виходу. Змінним може бути діаметр шнека. Завдяки цьому тиск в продукті збільшується до 0,05...0,06 МПа (до 50...60 кПа).

При обертанні шнека в’язкопластичний матеріал втягується в обертання в зв’язку з наявністю тертя між матеріалом та поверхнею шнека. При цьому кутова швидкість обертання окремих частинок та шарів продукту w_пр змінюється в межах 0£w_пр£w, де w – кутова швидкість шнека.

Продукт просувається до виходу по міжвитковій спіралі. Осьове зміщення продукту поєднується з обертанням його навколо осі шнека з кутовою швидкістю w_пр.

Рис. 4.1. Схема до розрахунку подачі продукту

 

Розглянемо подачу продукту в шнековому пристрої (рис. 4.1). Уявимо продукт у вигляді матеріальної точки М, що буде рухатись під тиском поверхні витка в напрямку нормалі n-n до цієї поверхні. Кінцеве положення точки М після повного оберту шнека визначається точкою М₁. Однак, таке переміщення справедливе лише при відсутності тертя між продуктом та поверхнею витка. Якщо врахувати вплив тертя, то сила тиску матиме напрямок не по нормалі n-n, а по прямій, що відхиляється від нормалі на кут тертя r. В результаті продукт опиниться в т. М₂ і осьове переміщення визначатиметься відстанню h. Відношення h до кроку H називають коефіцієнтом осьової подачі:

                                                      (4.1)

де

       (4.2)

де f – коефіцієнт тертя (f=tgr); a – кут підйому гвинтової лінії витків.

Після підстановки рівняння (4.2) в рівняння (4.1) маємо:

                                      (4.3)

При a=30⁰ та f=0,25   k0,4.

Фактично величина коефіцієнта осьової подачі залежить додатково від внутрішнього тертя в продукті, адгезійних властивостей робочих поверхонь, і тому його більш менш ймовірне значення може бути встановлене лише експериментально.