CC BY
208
Технология и технические средства
для приготовления сыпучих кормовых смесей
на базе аэродинамического смесителя
Н.С. Сергеев, д.т.н., профессор, В.Н. Николаев, к.т.н., Е.В. Зязев, аспирант, А.В. Литаш, аспирант, Э.Н. Гайнуллин, инженер, Челябинская ГАА
Одной из основных задач развития животноводства является обеспечение устойчивого производства кормов с применением высокоэффективных ресурсосберегающих машин и технологий.
Получение максимальной продуктивности и повышение эффективности животноводства достигается только через сбалансированное питание сельскохозяйственных животных. Для сбалансирования рационов сельскохозяйственных животных используют комбикорма, премиксы, белково-витаминно-минеральные добавки. Использование премиксов и белково-витаминно-минеральных добавок в условиях хозяйств является недостаточно эффективным. Низкая эффективность объясняется нарушением технологии их смешивания и дозирования [1].
Количественное скармливание комбикормов сельскохозяйственным животным зависит от природно-климатических особенностей местности, где расположено хозяйство, и от сложившегося типа кормления.
Технологический процесс производства комбикормов включает следующие операции: приём и хранение сырья; очистку сырья от посторонних примесей; шелушение овса и ячменя (при производстве комбикорма для молодняка); дробление зерна и других компонентов; подготовку добавок с наполнителем; дозирование компонентов, их смешивание; гранулирование смесей (при необходимости); учёт и выдачу комбикормов [2—4].
В условиях коллективных и фермерских хозяйств могут быть приготовлены различные виды комбикормов из собственного зернофуража и промышленных добавок, при этом себестоимость приготовленных комбикормов зависит от правильности построения технологического процесса, выбора рабочего оборудования, его комплектации в линии и от чёткости работы составляющих механизмов.
Для смешивания компонентов комбикормов используют смесители периодического и непрерывного действия, различных конструкций. Цель процесса — получить однородную по составу смесь.
Качественной характеристикой процесса смешивания является его неравномерность (неоднородность), оцениваемая посредством коэффициента вариации контролируемого или контрольного компонента. В качестве последних могут служить поваренная соль, зёрна ячменя или семена свёклы, вводимые в количестве 1% к массе всей смеси.
Производительность каждой технологической линии должна быть рассчитана на переработку максимального количества сырья, предусмотренного рецептами для всех видов животных и птиц. Набор и структура рецептов комбикормов коллективных и фермерских хозяйств изменяется в определённых пределах.
Основными принципами построения технологического процесса являются: последовательно-параллельная подготовка всех компонентов и одноразовое дозирование; формирование предварительных смесей зернового сырья с повторным дозированием; прямоточный метод [5].
Прямоточный способ, реализованный в малогабаритных комбикормовых агрегатах, — наиболее эффективный, характеризуется малой энергометаллоёмкостью, простотой в обслуживании и адаптирован к условиям производства комбикормов непосредственно в хозяйствах. При этом одним из основных оценочных показателей при выборе той или иной схемы выступает себестоимость производимых комбикормов и возможность создания надёжного и простого управления технологическим процессом.
Разработка аэродинамических машин для смешивания и транспортирования сыпучих кормов, способных повысить продуктивность животноводства и быть экономически оправданными, на сегодняшний день является одной из ключевых задач. На основе анализа существующих конструкций машин по пневмотранспортированию и смешиванию сыпучих материалов предлагается устройство аэродинамического смешивания, а также различные варианты технологических схем приготовления сыпучих кормосмесей на базе аэродинамического смесителя.
Для разработки эффективной конструктивно-технологической схемы аэродинамического смесителя сыпучих кормов произведён патентный поиск аналогов и прототипов.
На основании анализа существующих конструкций, научных исследований технологического процесса смешивания и предварительных поисковых исследований предлагается новый аэродинамический смеситель для смешивания сыпучих кормов, в котором повышается эффективность процесса смешивания сыпучих материалов и увеличивается производительность смесителя за счёт тангенциальной подачи путём всасывания воздуха и компонентов смеси с одновременным их дозированием.
Способ смешивания сыпучих материалов в предлагаемом аэродинамическом смесителе включает одновременную подачу воздуха и компонентов
смеси тангенциально в ёмкость и перемешивание их во взвешенном состоянии (рис. 1).
Аэродинамический смеситель работает следующим образом. Потоки воздуха с взвешенными в нём отдельными компонентами смеси одновременно засасываются за счёт создания разрежения лопатками центробежного вентиляторного колеса через входные тангенциальные патрубки, установленные на боковой поверхности рабочей камеры. В рабочей камере потоки воздуха с взвешенными в нём компонентами смеси приобретают вращательное движение, что приводит к смешиванию компонентов смеси. Винтообразный поток сыпучей смеси за счёт разрежения и силы тяжести поступает на вращающиеся лопатки центробежного колеса. Здесь происходит дополнительное смешивание компонентов смеси, которые вместе с воздухом отбрасываются к внутренней поверхности крышки и далее в конический корпус [6, 7].
В коническом корпусе устройства под действием вихревого потока, образованного формой крышки, центробежных сил, сил трения и тяжести происходит эффективное разделение сыпучей смеси и воздуха. Сыпучая смесь заполняет конический корпус до определённого уровня, который находится ниже конуса, и выпускается из конического корпуса через патрубок. Воздух поступает в конус и удаляется через выходные патрубки.
Подачу воздуха и отдельных компонентов смеси осуществляют совместно посредством всасывания за счёт создания разрежения в ёмкости с помощью лопаток центробежного вентиляторного колеса с одновременным дозированием тангенциальными патрубками разного диаметра, установленными в одной плоскости, и последующим смешиванием компонентов смеси в одной рабочей зоне. Аэродинамический смеситель может использоваться как отдельная машина, так и в составе различных
технологических схем приготовления сыпучих кормосмесей и малогабаритных комбикормовых агрегатов.
Первый вариант технологической схемы приготовления сыпучей кормосмеси с использованием аэродинамического смесителя и серийного оборудования сельскохозяйственных предприятий представлен на рисунке 2. Смешиваемые компоненты сыпучей смеси из насыпи засасываются через заборные сопла в требуемом соотношении в аэродинамический смеситель. Транспортирование сыпучих компонентов в смеситель происходит по гибким материалопроводам. Полученная смесь сыпучих кормов подаётся в дробилку зерна для получения дерти зерносмеси.
Второй вариант технологической схемы приготовления сыпучей кормосмеси с использованием аэродинамического смесителя и универсального измельчителя сыпучих материалов ИЛС (разработка кафедры ТМЖ ЧГАА) показан на рисунке 3.
Процесс всасывания сыпучих компонентов смеси такой же, как и в первой технологической схеме, но только зерносмесь после аэродинамического смесителя подаётся в универсальный измельчитель сыпучих материалов ИЛС, где происходит выработка однородной дерти зерносмеси с равномерным гранулометрическим составом.
Третий вариант технологической схемы приготовления сыпучей кормосмеси с использованием аэродинамического смесителя и универсального измельчителя сыпучих материалов ИЛС в виде малогабаритного комбикормового агрегата представлен на рисунке 4.
В этой технологической схеме материалопрово-ды находятся на одной горизонтальной плоскости, что значительно упрощает создание необходимого разрежения центробежным вентиляторным колесом аэродинамического смесителя для эффек-
Рис. 1 - Аэродинамический смеситель сыпучих кормов:
1 - конический корпус; 2 - крышка; 3 - выходные патрубки; 4 - рабочая камера; 5 - тангенциальные патрубки; 6 - электродвигатель; 7 - вентиляторное колесо; 8 - лопатки; 9 - конус; 10 - патрубок
Всасывающие
Рис. 2 - Технологическая схема приготовления сыпучей кормосмеси на базе аэродинамического смесителя и серийного оборудования
Рис. 3 - Технологическая схема приготовления сыпучей кормосмеси на базе аэродинамического смесителя с использованием универсального измельчителя ИЛС
тивной его работы и дозирование компонентов смеси.
Высокоточное дозирование сыпучих компонентов из оперативных бункеров осуществляется с помощью дозаторов, смонтированных под ними, и применения струйного эффекта в материалопро-водах в зоне загрузки путём сменных цилиндрических насадок.
Для подачи груза в материалопровод применяют различные приёмники. В третьем варианте технологической схемы аэродинамического смесителя нами предлагается использовать усовершенствования приёмников следующих типов.
В приёмнике типа «сопло» (рис. 5а) происходит подсос воздуха из зон А и Б. Для ликвидации завалов в местах загрузки материалопроводов воздух под давлением подаётся в зону А из патрубков отвода воздуха аэродинамического смесителя. Величину этого давления возможно регулировать с помощью сменных вставок, изменяя их живое сечение.
В приёмнике типа «тройник горизонтальный» (рис. 5б) груз поступает через приёмный патрубок. Для предотвращения завалов и обеспечения нормальных условий захвата сыпучего материала в приёмнике имеется горизонтальная перегородка,
<— Рис. 4 - Малогабаритный комбикормовый агрегат на базе аэродинамического смесителя
Рис. 5 - Загрузочные устройства аэродинамического смесителя АДС:
а - приёмник типа «сопло»; б - приёмник типа «тройник горизонтальный»
которая делит его на две зоны: А и Б. В верхней зоне Б материал движется вместе с воздухом, в нижней зоне А движется только воздух. Величину подсоса воздуха возможно регулировать, изменяя живое сечение вставок в зоне А.
Таким образом, применение технологических схем приготовления сыпучих кормовых смесей на базе аэродинамического смесителя и загрузочных устройств материалопроводов позволяет повысить эффективность приготовления сыпучих кормосме-сей, получить качество смеси, удовлетворяющее зоотехническим требованиям при требуемой производительности.
Литература
1. Жислин Я.М. Оборудование для производства комбикормов, обогатительных смесей и премиксов. 2-е изд., доп. и перераб. М.: Колос, 1981. 319 с., ил.
2. Леонтьев П.И. и др. Технологическое оборудование кормоцехов. М.: Колос, 1984. 157 с.
3. Резник В.И. Кормоцехи на фермах. М.: Россельхозиздат, 1980. 181 с.
4. Кукта Г.М. Машины и оборудование для приготовления кормов. М.: Агропромиздат, 1987. 303 с., ил.
5. Васильев С.Н. и др. Производство и использование комбикормов в коллективных и фермерских хозяйствах: уч. пос. / под общ. ред. И.Я. Федоренко. Барнаул, 2003. 150 с.
6. Николаев В.Н., Сергеев Н.С., Шатруков В.И., Зязев Е.В. Патент РФ № 104480. Аэродинамический смеситель // БИ. 2011. № 14.
7. Сергеев Н.С., Николаев В.Н. Патент РФ № 2294795. Способ смешивания сыпучих материалов и аэродинамическое устройство для его осуществления // БИ. 2007. № 7.
