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饲料粉碎机的演变与发展
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  饲料原料的粉碎是饲料加工中非常重要的一个环节,通过粉碎可增大单位质量原料颗粒的总表面积,增加饲料养分在动物消化液中的溶解度,提高动物的消化率;而且,粉碎原料粒度的大小对后续工序(如制粒等)的难易程度和成品质量都有着非常重要的影响;另外,粉碎粒度的大小直接影响着生产成本,在生产粉状配合饲料时,粉碎工序的电耗约为总电耗的50%~70%。粉碎粒度越小,越有利于动物消化吸收,也越有利于制粒,但同时电耗会相应增加,反之亦然。所以,恰当地掌握粉碎技术、选用适当的粉碎机型是饲料生产不可忽视的问题。
饲料工业使用的粉碎设备有很多种形式,其中,锤片式粉碎机因其占地面积小、粉碎效率高、耗电量小等优点,得到了最广泛的普及应用。锤片式粉碎机基本构造包括圆筒筛板、锤片转子、锤片和固定在锤片转子周围的冲击齿板。其工作原理是将物料引入冲击齿板、筛板与旋转锤片之间的空间,利用锤片等对物料的打击和搓擦作用,将物料破碎成若干小粒,是一种冲击式粉碎设备。
        一、锤片式粉碎机转速的演变
        1.从单速到双速。最早的锤片式粉碎机都只有一个运行速度,MIAG公司在上世纪50年代研制的H880型锤片式粉碎机同时配用两台转速不同的电动机,使该公司当时不仅在制粒方面,而且在锤片式粉碎领域都处于领先地位。该机型可称为第一台真正用于配合饲料工业的锤片式粉碎机。当时,人们对转子的转速3000r/min是很推崇的。
        2.从较高速到较低速。在以后的数年,人们的注意力集中在降低锤片式粉碎机的工作噪声上,其主要措施之一是降低转子的转速,一般降为1000~1500r/min。为保持恰当的锤片末端线速度,粉碎机的转子直径必然要同时增大。Biihler-Beka公司研制了这类机型的第一代产品--zinal系列粉碎机,其转子直径约为1100~1200mm,粉碎室宽度为350~650mm。随后又有被称为大型粉碎机的产品不断问世,典型的如Lame-miag公司产品,其粉碎室直径为1200mm,筛板宽度达1100mm;Amandus kahl公司生产的Akana2000型,其转子直径为1200mm,筛板宽度1000mm,配用动力355kW;Afall/zaragoza公司的产品,其粉碎室直径达1446mm,筛板宽度达1100mm。
        二、锤片式粉碎机结构的异同
        综合各种资料可以发现,大多数锤片式粉碎机尽管有许多相同之处,但仍存在很大区别,其重要原因在于饲料厂所用原料的不同。欧洲的饲料厂多为混合粉碎(先配料后粉碎),且经常没有任何谷物原料;而大多数美国的饲料配方是以50%的玉米或小麦为基础的,很少使用难以粉碎的比如燕麦、大麦之类的谷物等,原料水分也略低于欧洲;国内的情况与后者基本相似。
        大多数锤片式粉碎机都具有结构对称,转子可正反转以利用锤片两侧的特点,外形多为上部带斜角的矩形,同时水滴式的也较流行,转速多为3000r/min或1500r/min左右。它们的主要区别在于美国的产品追求筛板面积大,而欧洲的讲究冲击齿板面积大。例如,美国的Champion公司及Jacobson公司等标榜自己的产品为全周筛,而欧洲最为典型的是荷兰的Van Aarsen公司的2D系列锤片式粉碎机,其冲击齿板面积几乎达整个粉碎室外周围面积的一半(占46%)。其次在于筛板的安装。美国锤片式粉碎机在安装、更换筛板时必须停机并且打开机壳才能进行,而欧洲的许多锤片式粉碎机是从轴向插入式,不需停机和打开机壳即可抽出原有筛板,插入新换筛板;还有的机型可沿轴的一端插入从另一端抽出,更进一步的还可自动遥控换筛,Van Aarsen公司的2D系列锤片式粉碎机两侧装有遥控电动换筛装置,在运行中即可更换。
        由此看来,锤片式粉碎机呈两类型式发展,在选择时应根据各自饲料原料的特点来考虑。
        三、控制粉碎物料粒度的措施及其改革
        几乎所有的锤片式粉碎机都有一个共同的缺点,即粉碎后物料的粒度不够理想,因为饲料原料经锤片粉碎后的物料粒度分布接近于对数—正态分布,也就是说粉碎后物料粒度是不均匀的。传统的锤片式粉碎机控制粉碎物料粒度的能力是有限的,虽然锤片的厚度可影响粉碎物料的粒度(较厚的锤片会产生较多的细粉,较薄的锤片粉碎物料的粒度略粗),但锤片不易经常更换,所以最初控制粉碎物料粒度的措施是采用不同筛眼的筛网或冲孔筛板等。
        筛孔实际上控制的是最大粒度,粉碎物料的粒度分布仍为对数--正态分布,粒度仍然不均匀。后来,有些锤片式粉碎机采用不同速度的电动机来驱动,高转速(3000r/min)用于细粉碎,低转速(1500r/min)用于粗粉碎,但这两种速度差别太大,而且研究表明锤片末端速度对粉碎物料的粒度分布、对数标准偏差的影响也不大。近年来,还有些厂家推崇采用频率控制装置来控制改善粉碎粒度的均匀度,但这类设备的价格太高,难以应用于饲料生产。
        为使粉碎粒度均匀合理,从上世纪80年代初,饲料行业就开始尝试从其它行业引入循环粉碎,先粉后筛、筛后再粉的分步粉碎工艺,同时可提高粉碎产量和粉碎效率、降低粉碎电耗。在组合这些工艺时,只需将粉碎机与筛分设备按一定的关系进行组合,即在粉碎工序中增加筛分设备。这样一来,粉碎机的功能就发生了变化,在一次直接粉碎(不加设筛分设备)时粉碎机既要负责粉碎,又要负责筛出最大粒度;而在循环粉碎中,粉碎机只负责粉碎,把控制粉碎物料粒度的任务交给了相配套的筛分设备。在组合这些工艺时,多用传统的锤片式粉碎机,也有一些厂家开发了一些新型设备,如Berga公司的“能控制制粒度的粉碎机”,仿照传统的结构,将排料方式改为根据情况让待粉碎物料在粉碎室内运行一周或半周时从粉碎室内排出,这样可省去复杂的换筛装置或昂贵的双电动机,只需配以筛分装置即可准确地控制粉碎物料粒度,将不合要求的(过粗的)物料返回粉碎室。粉碎物料在粉碎室内运动半周后即被排出机外的锤片式粉碎机统称为开放式,它不仅减少了能耗和机件的磨损,而且还提高了粉碎效果和生产效率。
        为避免不必要的料粒运动,还有其它变型粉碎机,如涡轮粉碎机,其特点为在粉碎室筛板的末尾或在与进料口约成270°角处,使未过筛的粗粒物料沿垂直方向向上抛出粉碎室,然后靠重力作用返回粉碎区。该机型的优点是不需配备外设筛分设备,粗粒物料在机内自行循环;缺点是整机结构不对称,不能通过简单调换转子旋转方向来利用锤片的两侧。
        综上所述,纵观锤片式粉碎机为适应饲料粉碎的特点及需求的演变过程,可以得出以下大致的发展过程与趋势:锤片式粉碎机的转速从单速驱动发展为双速驱动,目前正向变速驱动发展;由原来的既粉碎又控制物料的最大粒度向只负责粉碎而配置相应的筛分设备的方向发展;粉碎室内的粉碎区即有效粉碎点的数量由一个发展为多个;欧美各国因为饲料原料的特点曾使锤片粉碎机向两个方向发展:美国式追求筛板面积大,而欧洲式讲究冲击齿板面积大
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