北京科農(nóng)環(huán)宇機(jī)械技術(shù)研究院液螺旋壓榨取油工作原理論文

 

一)螺旋榨油機(jī)的工作原理

1、螺旋榨油機(jī)壓榨取油的一般過程

動力螺旋榨油機(jī)的工作過程，概括地說,是由于旋轉(zhuǎn)著的螺旋軸在榨膛內(nèi)的推進(jìn)作用,使榨料連續(xù)地向前推進(jìn)，同時,由于螺旋軸上榨螺螺距的縮短和根圓直徑的增大,以及榨膛內(nèi)徑的減小，使榨膛空間體積不斷縮小而對榨料產(chǎn)生壓榨作用。榨料受壓縮后,油脂從榨籠縫隙中擠壓流出,同時榨料被壓成餅塊從榨膛末端排出。其過程如圖2-12 所示。

 (1)榨料在榨膛內(nèi)的運動規(guī)律。榨料在榨膛內(nèi)的運動狀態(tài)是十分復(fù)雜的。在理想狀態(tài)下，榨料粒子受到榨螺推料面的作用，其受力可分解為圖2-13 所示的軸向力P1和徑向力P2,顯然，理論粒子的運動在無阻力的情況下可以認(rèn)為是按照螺旋體本身的運動規(guī)律向前推進(jìn)，即粒子的運動軌跡是回轉(zhuǎn)運動與軸向運動的合成。

然而，榨料在實際的推進(jìn)過程中的運動狀態(tài)是十分復(fù)雜的。它同時受到許多阻力作用。這些阻力包括：榨籠內(nèi)表面和螺旋軸外表面與榨料間的摩擦力，榨料顆粒之間相地運動時的內(nèi)摩擦力；榨螺中斷處、墊圈形狀突變或榨膛刮刀等對榨料形成的阻力；榨膛空間縮小時的壓縮阻力（包括調(diào)節(jié)出餅圈引起的阻力）等。上述阻力的作用結(jié)果使實際的榨料在榨膛內(nèi)的運動不再像螺旋輸送機(jī)那樣地勻速推進(jìn)，其運動速度不僅在數(shù)值上,而且在不同區(qū)段上的方向也在不斷改變。通過實測榨條各區(qū)段的劃痕，或用木制模型X射線照像，都證實了榨料粒子的運動軌跡是一條螺距不斷增加的螺旋線，它恰恰與榨螺螺距的變化規(guī)律相反。這說明阻力作用的結(jié)果是軸向分速愈來愈大，而徑向分速愈來愈小。

如果榨料粒子與榨軸外表面之間的摩擦力及榨料粒子之間的內(nèi)摩擦力比榨料粒子與榨籠內(nèi)表面間的摩擦力大，那么榨料會產(chǎn)生隨軸旋轉(zhuǎn)運動。在螺旋榨油機(jī)工作時，榨料的隨軸旋轉(zhuǎn)運動一般是不允許的。在榨籠內(nèi)表面處，榨料粒子與榨籠內(nèi)表面的阻力較大能抵消隨軸轉(zhuǎn)動的周向力，然而在中間層，榨料粒子主要靠內(nèi)摩擦力的作用，其阻力較小，尤其在進(jìn)料段，松散的榨料粒子之間的內(nèi)摩擦力更小，這時就易產(chǎn)生榨料隨軸轉(zhuǎn)動現(xiàn)象。此外，榨軸表面與榨料之間的摩擦力大也易產(chǎn)生隨軸轉(zhuǎn)動。由此可見，沿徑向各榨料層的隨軸轉(zhuǎn)動情況是不一致的。為防止榨料隨軸轉(zhuǎn)動現(xiàn)象，在螺旋榨油機(jī)榨膛內(nèi)裝置了刮刀，并將軸表面磨光，以及在榨籠內(nèi)表面裝置榨條時使其具有“棘性”。

榨料在榨膛內(nèi)的推進(jìn)過程中，部分榨料會在榨螺螺紋邊緣和榨籠內(nèi)表面所形成的細(xì)小縫隙中產(chǎn)生反向的運動，即回料。回料的形成是由于多種阻力引起的，如榨螺螺旋齒的斷續(xù)；榨螺螺紋邊緣和榨籠內(nèi)表面所形成的縫隙偏大；榨螺螺距偏大；榨料與榨籠內(nèi)表面之間較大的摩擦；出餅口縫隙太小造成的“反壓”以及榨膛理論壓縮比大于榨料實際壓縮比等等。回料將影響榨油機(jī)的生產(chǎn)能力和出油率，須根據(jù)實際要求加以控制。

(2)壓榨取油的基本過程。在螺旋榨油機(jī)中，壓榨取油過程可以分為三個階段，即進(jìn)料（預(yù)壓）段、主壓榨段（出油段），成餅段（重壓瀝油段）。圖2-14顯示了在各壓榨階段榨料的體積壓縮情況。

進(jìn)料段：榨料在進(jìn)料段開始被擠緊，排出空氣和少量水分，發(fā)生塑性變形形成“松餅”，并開始出油。高油分油料在進(jìn)料壓縮階段即開始出油。要注意在進(jìn)料段易產(chǎn)生回壓作用，應(yīng)采取強(qiáng)制進(jìn)料和預(yù)壓成型的措施，克服“回料”。

主壓榨段：此階段是形成高壓大量排油的階段。這時由于榨膛空間體積迅速有規(guī)律地減少，榨料受到強(qiáng)烈擠壓，料粒間開始結(jié)合，榨料在榨膛內(nèi)成為連續(xù)的多孔物而不再松散，大量油脂排出，同時，榨料還會因螺旋中斷、榨膛刮力、榨籠棱角的剪切作用，而引起料層速差位移、斷裂、混合等現(xiàn)象，使油路不斷打開，有利于迅速排盡油脂。

成餅段：榨料在成餅段已形成瓦塊狀餅，幾乎呈整體式推進(jìn)，因而也產(chǎn)生了較大的壓縮阻力，此時的瓦塊餅的可壓縮性已經(jīng)不大，但仍須保持較高的壓力，以便將油瀝干而不致被回吸。最后從榨油機(jī)排出的瓦狀餅塊，會由于彈性膨脹作用出現(xiàn)體積增大的現(xiàn)象。

研究表明，壓榨過程中大量的油脂是在榨油機(jī)的前一半榨膛中被榨出的，即在進(jìn)料段和主壓榨段的區(qū)域內(nèi)榨出的，這可以從在螺旋軸長度上餅中殘油率的變化特性得到證實。當(dāng)然，在榨膛內(nèi)沿軸向分布的排油情況，會隨著榨料含油和榨機(jī)結(jié)構(gòu)的不同而有所變化，但總的希望是出現(xiàn)在主壓榨段內(nèi)，結(jié)構(gòu)設(shè)計或造作的不當(dāng)會引起排油位置后移或提前。

在壓榨過程中，餅坯沿徑向?qū)哟蔚暮吐什灰粯樱瑑?nèi)表面層的含油率比外表面層高，同時，壓榨物料徑向?qū)哟螝堄吐手g的差別隨著榨料向出餅口的推移而減小。而實際排出機(jī)外的餅徑向?qū)哟螝堄吐收贸氏喾吹年P(guān)系，即餅外層的殘油高于內(nèi)層的殘油。這種現(xiàn)象的產(chǎn)生可以認(rèn)為是由于螺旋榨油機(jī)結(jié)構(gòu)特點所致：一方面榨膛內(nèi)餅坯的單向排油必然使沿螺旋軸表面處榨料的油路較長而不易排出；另一方面在進(jìn)料段和壓榨段前部的料層較厚，容易產(chǎn)生含油率梯度，在壓榨后期，榨料被壓縮變薄，同時在靠近螺旋軸表面處的水分蒸發(fā)強(qiáng)度比榨籠內(nèi)壁處高，以致將榨料粒子孔隙內(nèi)的油脂擠出，因此內(nèi)外餅層之間的含油率梯度相對縮小了；當(dāng)餅排出機(jī)外時由于壓力的消失，水分急劇蒸發(fā)及外層餅面油脂的回吸等反而使內(nèi)層餅含油率低于外表層。

2、榨膛壓力的形成及其分布

(1)榨膛壓力的形成。榨膛空間內(nèi)的壓力是由于榨料受壓力后對榨機(jī)結(jié)構(gòu)相應(yīng)部分產(chǎn)生反作用所致。這些反作用力大致歸納為兩個方面：

①榨膛空余體積的縮小，迫使榨料壓縮而形成壓力。空余體積沿軸向縮小的原因是榨螺螺距依次縮小、榨螺根圓直徑逐漸增大以及榨籠內(nèi)徑的依次減小。

②縮小出餅圈縫寬，增大對榨料的反壓力。調(diào)節(jié)出餅厚度在一定程度上可以改變榨膛內(nèi)壓力的大小。

壓榨的效果取決于壓力增加的特性、最大壓力的數(shù)值及壓榨時間等。

(2)影響榨膛壓力大小的因素。榨油機(jī)工作時，榨膛內(nèi)壓力的大小主要取決于以下因素，即壓榨系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特性、調(diào)餅裝置的幾何尺寸、榨油機(jī)的工作條件以及榨料的機(jī)械性質(zhì)。在一定結(jié)構(gòu)的螺旋榨油機(jī)中，如果出餅圈的縫隙寬度調(diào)節(jié)到一定程度，那么壓力的大小，主要決定于榨料所產(chǎn)生的抵抗力的大小。此時榨膛內(nèi)最大壓力值主要取決于榨料結(jié)構(gòu)－機(jī)械特性。換句話說，對一定結(jié)構(gòu)的榨機(jī)，可以通過備料工作來調(diào)整榨膛壓力的大小。為了使榨膛內(nèi)產(chǎn)生的壓力保證油脂的充分榨出，必須使熟坯的彈性和塑性配合適宜，即具有適宜的榨料結(jié)構(gòu)。

對于任何類型的壓榨（預(yù)榨或一次壓榨），榨料最適宜的塑性都是通過蒸炒來達(dá)到的。而榨料的可塑性由其水分和溫度配合形成，如果熟坯的入榨水分和溫度配合不恰當(dāng)，將導(dǎo)致熟坯塑性的不適，使出油效果變差。若熟坯塑性降低，壓榨時粒子結(jié)合松散，形成干硬、高含油餅粉或粗塊形式排出機(jī)外，油流移向出餅口，同時榨機(jī)負(fù)荷也顯著增加。若熟坯因過度潤濕而使其塑性顯著增加，壓榨時大量熟坯粒子將從榨條縫隙擠出，同時熟坯不能形成瓦塊狀餅，而是以不定形的可塑物排出，油流移向進(jìn)料段，且電機(jī)負(fù)荷降低。

壓榨時榨機(jī)負(fù)荷的增高或降低是榨膛壓力變化的結(jié)果。當(dāng)熟坯塑性降低時，壓榨時由于壓縮熟坯和榨出油脂時熟坯本身抵抗力增加而導(dǎo)致榨機(jī)的電機(jī)負(fù)荷增大即榨膛壓力增大。當(dāng)熟坯塑性增加時，因其流動性大，降低了熟坯的運動阻力，使其在榨膛內(nèi)不易建立壓力，從而使電機(jī)負(fù)荷降低。

另外榨油機(jī)的工作條件如進(jìn)料量的多少和是否穩(wěn)定也影響榨膛壓力的變化。

(3)壓力的大小與變化規(guī)律。榨膛內(nèi)壓力的變化規(guī)律呈指數(shù)或冪函數(shù)關(guān)系曲線。螺旋榨油機(jī)的特殊點是最高壓力區(qū)段較小，即所謂瞬間高壓，最大壓力一般分布在主壓榨段。對于低油分油籽的一次壓榨，其最高壓力點一般在主壓榨段的開始階段，而對高油分油籽的壓榨或預(yù)榨，最高壓力點一般分布在主壓榨段中后期。如圖2-15所示。榨膛壓力一般指徑向壓力，因為徑向壓力容易利用應(yīng)變儀等方法進(jìn)行測定，而且它也能基本上反映出榨膛內(nèi)壓力變化的實際情況。一般用最大壓力值即最大榨膛徑向壓力來衡量榨料受壓情況，它是影響出油效果的主要因素之一。

3、榨膛空余體積變化與榨料體積的壓縮

一般近似地將螺旋軸外表面與榨籠內(nèi)表面之間所包容的體積稱作空余體積。這可以通過一般的幾何計算求出。理論壓縮比也稱空余體積比，是指螺旋軸上相鄰兩榨螺所對應(yīng)的空余體積的比值。壓縮比曲線表示出沿螺旋軸每一節(jié)榨螺所對應(yīng)的空余體積變化情況。通常認(rèn)為，可利用這些曲線近似反映榨料在榨膛內(nèi)受壓變化情況，同時也可以此作為榨膛空間結(jié)構(gòu)的設(shè)計依據(jù)。

理論總壓縮比(ε)指在充滿系數(shù)為1，榨料沒有隨軸旋轉(zhuǎn)及回料的情況下，第一節(jié)榨螺和最后一節(jié)榨螺的體積輸送能力之比值。

實際壓縮比是指進(jìn)入榨油機(jī)的熟坯體積與由榨機(jī)排出的物料體積之比值。實際壓縮比曲線是指在對應(yīng)于每一節(jié)榨螺的空余體積內(nèi)，榨料實際壓縮值的變化曲線。

榨油機(jī)的理論總壓縮比值隨著榨機(jī)結(jié)構(gòu)型式的不同而有所變化,但都應(yīng)保證理論壓縮比ε大于實際壓縮比εn，即要求適當(dāng)?shù)某瑝海钥朔チ系膹椥宰冃危谔岣叱鲇吐省嶋H上，所有的螺旋榨油機(jī)，其ε值都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于εn值，一般ε/εn=1.5～4.5，有的甚至更高。如ZX18型螺旋榨機(jī)（米糠一次榨）的理論總壓縮比為13.2。理論上要求榨膛每一節(jié)榨螺所對應(yīng)的理論壓縮比，都應(yīng)大于實際壓縮比。然而，一般榨油機(jī)采取預(yù)壓進(jìn)料，榨料在進(jìn)料段受壓成型過程中的容重急劇增大，因此會產(chǎn)生εn值大于ε值的現(xiàn)象，如圖2-16 所示，但不能過大，否則會使回料過多，影響壓榨過程。一般高油分榨料的壓榨要比低油分榨料壓榨所要求的ε值大些，而高油分中硬質(zhì)油料或纖維油料要比軟質(zhì)油料所要求的ε值大些。

實際壓縮比(εn)反映了榨料在動態(tài)壓縮狀態(tài)下的真實受壓狀態(tài)。但應(yīng)注意，由于螺旋榨油機(jī)榨膛壓力大、排油速率高以及結(jié)構(gòu)上的原因引起的所謂“流渣”也會引起榨膛體積的縮小。另外，在壓榨過程中由于高溫高壓的影響，使榨料中水分蒸發(fā)以及某些化學(xué)變化而引起榨料的比重改變，但一般情況下它對體積變化的影響很小。再一方面，瓦塊餅排出機(jī)體后，往往因為彈性變形而產(chǎn)生稍微的膨脹。這些都說明實際壓縮比的計算誤差總是存在的。

物料的實際壓縮比取決于許多因素，如榨機(jī)結(jié)構(gòu)、操作的工藝條件、油籽的種類等。榨料實際壓縮比的數(shù)值變化范圍在2.72～10.4，且隨著榨料含油率的增加而遞增。同一種油料采用不同壓榨工藝，εn值也不同，一般壓榨時εn值大于預(yù)榨。相同油料而采用不同榨油機(jī)，εn也會相應(yīng)改變，但變化幅度不大。例如，當(dāng)使用ZX18型螺旋榨油機(jī)壓榨米糠時，其實際壓縮比為4.0。

理論壓縮比和實際壓縮比之間的差別是很大的。這是因為理論壓縮比沒有考慮榨料通過榨機(jī)向前移動的過程及榨料的物理—力學(xué)性質(zhì)。

物料壓縮比與餅中殘油率具有相反的關(guān)系。榨料的實際壓縮比越大時，榨料體積的壓縮程度越高，物料的殘油率也就越低。另外，當(dāng)榨料的性質(zhì)不同時（尤其是可塑性不同），要得到相同的壓縮比，則施加的壓力是不同的。

4、壓榨時間

壓榨時間愈長,在一定限度內(nèi),油脂的榨出愈完全,但隨之榨機(jī)的生產(chǎn)能力降低。螺旋榨油機(jī)正常生產(chǎn)時，壓榨時間可以近似地看作榨料通過榨膛空間的時間。榨料粒子在榨膛內(nèi)的停留時間就其定量而言，若不考慮任何因素，可用螺旋軸轉(zhuǎn)速n與導(dǎo)程z來描述，即τ=z/n。然而，計算結(jié)果時間很短，與實際情況完全不符。由此可見，使壓榨時間延長的因素很多，它主要包括兩個方面：①榨籠結(jié)構(gòu)：包括榨籠長度、榨螺的導(dǎo)程數(shù)（節(jié)數(shù)）、螺紋中斷次數(shù)、刮刀配置，榨籠結(jié)構(gòu)形式、榨膛零部件磨損程度等。②操作與工藝參數(shù)：包括主軸轉(zhuǎn)速、出餅縫寬的調(diào)節(jié)、榨料性質(zhì)、入榨條件等。

工藝條件與榨油機(jī)的結(jié)構(gòu)不同，因而所要求的合理壓榨時間也各不相同。因此，測定或確定榨料通過榨膛的時間，對于工藝規(guī)程的制定的必不可少的。下面介紹兩種比較切合實際的計算公式：

(1)實測計算確定壓榨時間

60V_Zγ_B(1-β)

T =                 (分)                                  （4-7）

        QB

式中：V_Z－榨膛總的空余體積（厘米³）；

γ_B－餅塊容重（公斤/厘米³）；

Q－榨油機(jī)實際臺時產(chǎn)量（公斤/每臺小時）；

B－榨油機(jī)實際出餅率（%）；

β－排渣量系數(shù)，按要求占排油總量的5%～10%，取β=0.01～0.05。

(2)壓榨時間與實際壓縮比的關(guān)系

由式（4-7）可以推導(dǎo)出如下關(guān)系式：

    Vz·εn

T=           (分)                                          （4-8）

      Vm

式中：T-榨料在榨膛內(nèi)平均停留時間（分）；

      Vm-榨膛總的空余體積（厘米³）；

Vz-實測或計算每分鐘榨料體積（厘米³/分）；

ε_n-榨料實際壓縮比。

螺旋軸轉(zhuǎn)速對壓榨時間的影響是顯著的。隨著轉(zhuǎn)速的提高，壓榨時間相應(yīng)縮短，但其變化關(guān)系并非直線，而是如圖2-17 所示的曲線變化。由圖可知，在轉(zhuǎn)速較低時，轉(zhuǎn)速對壓榨時間的影響很大，轉(zhuǎn)速提高后，榨料在榨膛內(nèi)的摩擦、回料、隨軸轉(zhuǎn)動現(xiàn)象明顯增加,轉(zhuǎn)速對壓榨時間的影響也就減小很多。因此,對于一定機(jī)型或榨料條件，轉(zhuǎn)速與壓榨時間的變化也有一定的范圍，無限提高轉(zhuǎn)速和降低壓榨時間是不可能的。就實際應(yīng)用的各種機(jī)型而言，預(yù)榨要比一次壓榨的轉(zhuǎn)速高而時間短。我國生產(chǎn)的ZY24型預(yù)榨機(jī)的螺旋軸轉(zhuǎn)速為15 r/min，平均壓榨時間約60～70s，餅厚12～15mm；而ZX18型一次壓榨機(jī)的轉(zhuǎn)速為8轉(zhuǎn)/分，平均壓榨時間約150秒左右，餅厚5～8毫米。

當(dāng)出餅圈縫隙寬度顯著縮小時，壓榨時間也就明顯增加。而實際上，當(dāng)瓦塊餅厚度改變不大時，壓榨時間也只有很小的變化。在正常操作時，餅厚是一定的，而且可調(diào)范圍也不大，與其他主要影響因素如轉(zhuǎn)速、榨膛結(jié)構(gòu)、榨料性質(zhì)相比，餅厚的影響顯得不重要了。

壓榨時間的長短還因榨螺的新舊程度而異。新裝配榨螺螺紋棱角完整，推進(jìn)物料有力，回胚少，壓榨時間會短些。而舊榨螺磨損嚴(yán)重時，推進(jìn)力弱，回胚增加，壓榨時間會長些。更換榨螺時，可新舊兼用，以此維持適宜的壓榨時間，使物料被推進(jìn)的速度適宜，保持正常的出油位置。此外，榨油機(jī)供料強(qiáng)度的減小、榨條的磨損、刮刀的磨損都將造成壓榨時間的延長。榨膛的結(jié)構(gòu)及榨料的結(jié)構(gòu)—機(jī)械性質(zhì)都在不同程度上影響著壓榨時間

5、壓榨過程的溫度

壓榨過程的溫度對壓榨工藝效果產(chǎn)生重要影響。壓榨過程的溫度主要是依靠由蒸鍋所供給熟坯的溫度來維持的，同時，榨料在榨膛內(nèi)受到推進(jìn)和擠壓時與榨膛內(nèi)各部件之間產(chǎn)生強(qiáng)烈的摩擦發(fā)熱作用，以及榨料粒子之間的磨擦發(fā)熱作用，都會使壓榨過程的溫度升高。當(dāng)然，榨機(jī)機(jī)體的散熱也產(chǎn)生熱損失。但摩擦發(fā)熱量往往大大超過了榨機(jī)機(jī)體的熱損失量，結(jié)果造成壓榨溫度超出正常要求的范圍。

為了保證壓榨效果，必須控制榨膛溫度的升高，在壓榨過程中對榨膛進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕禍睾屠鋮s。常用的降溫冷卻方法有：用榨出的冷油噴淋榨籠的外表面，冷油溫度以60～70℃為宜；采用軸心鉆孔的榨軸，將冷水通入螺旋軸的軸心進(jìn)行冷卻。但軸心鉆深孔的加工制作比較麻煩，且冷卻操作不當(dāng)，產(chǎn)生的激冷作用還可能引起榨軸的斷裂事故；采用帶夾層的榨籠殼，將冷水通入榨籠殼中進(jìn)行冷卻；或同時采用榨軸和榨籠的水冷。但榨籠和榨軸的水冷方法使得榨機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，故較少采用。

（二）動力螺旋榨油機(jī)的結(jié)構(gòu)和種類

動力螺旋榨油機(jī)的型式很多,然而所有螺旋榨油機(jī)都有類似的結(jié)構(gòu)和工作原理,其區(qū)別僅在于主要組成部件的型式。螺旋榨油機(jī)的主要工作部件是螺旋軸、榨籠、喂料裝置、調(diào)餅裝置及傳動變速裝置等。我國螺旋榨油機(jī)的型號是按榨膛內(nèi)徑命名的。按壓榨工藝分類，ZX10型、ZX18型、ZX28型屬于壓榨油機(jī)，ZY24型、ZY28型屬于預(yù)榨油機(jī)。按生產(chǎn)能力分類，ZX10型、ZX18型、ZY24型屬于小型榨油機(jī)，ZX28型、ZY28型是近幾年研制的大型榨油機(jī)，它們的生產(chǎn)能力分別達(dá)到壓榨35～40噸/日和預(yù)榨140～160噸/日。按榨油機(jī)的結(jié)構(gòu)型式分類，ZX18型和ZY24型屬于同一類機(jī)型，ZX28型和ZY28型榨油機(jī)屬于同一類機(jī)型，ZX10型是單獨一種機(jī)型。圖2-18、圖2-19、圖2-20所示為這三種類型榨油機(jī)的結(jié)構(gòu)。下面介紹螺旋榨油機(jī)的主要工作構(gòu)件并以此了解榨油機(jī)的結(jié)構(gòu)及不同類型榨機(jī)結(jié)構(gòu)上的區(qū)別。

1、螺旋軸

螺旋軸是螺旋榨油機(jī)最重要的一個部件。工作時螺旋軸不斷地把榨料推向前進(jìn)并對其進(jìn)行壓榨。由于螺旋軸對榨料的強(qiáng)烈擠壓摩擦，所以很容易磨損。螺旋軸的結(jié)構(gòu)型式有為整體式、套裝式、變速螺旋軸三種。整體式螺旋軸是用一根整軸車制而成，榨軸磨損到一定程度后需整軸更換，很不經(jīng)濟(jì)，僅用于小型榨油機(jī)。絕大多數(shù)榨油機(jī)采用套裝式螺旋軸，即將一節(jié)節(jié)榨螺（或榨螺和距圈）順序套裝在轉(zhuǎn)動軸上拼裝成的螺旋軸。套裝式螺旋軸根據(jù)榨螺的連續(xù)與否又分為連續(xù)螺旋式和配置距圈的斷續(xù)螺旋式兩種。前者的特點是壓榨時間短，榨膛壓力大，回料少，適于冷榨和整籽壓榨。如ZX10型螺旋榨油機(jī)即采用連續(xù)式套裝螺旋軸。后者的特點是利用距圈與榨膛中刮刀的配合，使榨料在榨膛內(nèi)進(jìn)行翻動，避免了榨料隨軸轉(zhuǎn)動和油路閉塞的不良現(xiàn)象，同時，相對延長了壓榨時間，有利于提高出油效果。變速螺旋軸是按工藝要求將螺旋軸分段變速。如French D-C型螺旋榨油機(jī)采用一個由分離的齒輪傳動裝置驅(qū)動的套筒榨螺，它使得喂料榨螺轉(zhuǎn)得比其它榨螺要快。其進(jìn)料段采用122轉(zhuǎn)/分的高速，壓榨段則采用42轉(zhuǎn)/分的低速。變速螺旋軸的優(yōu)點是強(qiáng)制進(jìn)料并在進(jìn)料段起到預(yù)壓作用，從而防止了反壓所造成的回坯或隨軸轉(zhuǎn)動，提高了最初壓縮比值，利于延長壓榨段的壓榨時間。同時避免了單純通過增大進(jìn)料段直徑的方法來提高產(chǎn)量。但這種結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，傳動配置也麻煩，其合理性有待進(jìn)一步實踐。

常用的套裝式的螺旋軸主要由榨軸以及套在榨軸上的榨螺和距圈組成。榨螺是外面圍繞了一條螺旋筋即“螺紋”的中空的圓柱體或圓錐體。其螺紋頂端的直徑稱作“螺紋外徑”，螺紋底端的直徑即圓柱體或圓錐體的外圓直徑稱作“螺底直徑”或“底圓直徑”，螺紋圍繞一圈所拉開的距離稱為“螺距”。

距圈是表面沒有螺紋的中空的圓柱體或圓錐體，裝置在榨螺與榨螺之間。若前后兩個榨螺的螺底直徑相同，則其間的距圈為平距圈，否則為錐形距圈。距圈兩端的外圓直徑應(yīng)與相鄰榨螺的螺底直徑相同。距圈的位置與榨膛中刮刀的位置所對應(yīng)。

當(dāng)螺旋軸與榨籠配合時將形成一個螺紋通道形式的空間，俗稱榨膛。榨膛的結(jié)構(gòu)和幾何尺寸將影響壓榨過程，諸如榨機(jī)生產(chǎn)能力、榨膛壓力、壓榨效果等。榨螺的螺紋高度決定了螺旋軸上螺紋頂面和榨籠配合所形成縫隙的大小。若此縫隙大小適宜則可保證榨機(jī)的正常工作，若縫隙增大，將使榨料“回流”增加，或縫隙減少則導(dǎo)致榨料通過這一縫隙時產(chǎn)生部分過熱。實踐證明，榨機(jī)中最適宜的縫隙大小為1.25～1.5毫米。

榨螺螺底直徑和距圈外徑的改變形成臺階式的螺旋軸，否則，形成無臺階的螺旋軸。而榨螺螺距的改變會使螺旋軸推料的速度發(fā)生變化。幾個螺底直徑及螺距不同的榨螺與距圈配合起來，套在一根榨軸上就拼制成為一根螺距逐漸減小、螺底直徑逐漸增大的螺旋軸。圖2-21所示是ZX-18型榨油機(jī)的螺旋軸。它由榨軸以及套在榨軸上的七節(jié)榨螺和六節(jié)距圈組成。第一節(jié)榨螺為雙頭螺紋,其作用是加快料坯的推進(jìn)；第二節(jié)榨螺的末端呈錐形,它與呈錐形的第一段榨籠末端相配合,至此組成第一次壓榨系統(tǒng)。從第三節(jié)榨螺到第七節(jié)榨螺的螺底直徑逐漸增大,形成第二次壓榨系統(tǒng)。第一、五節(jié)距圈為平距圈,第二、三、四、六節(jié)距圈為錐形距圈。榨螺和距圈的材料為20號鋼,技術(shù)要求是表面滲碳深度1.5～2mm,淬火硬度HRC55-62°，兩端面的不平行度不得大于0.015mm:100mm。 榨軸的轉(zhuǎn)速為 8 r/min 。ZX18型榨油機(jī)榨螺和距圈的規(guī)格見表4-5。ZY24型螺旋軸轉(zhuǎn)速15r/min。

圖2-22所示為ZX28型榨油機(jī)的螺旋軸，它有8節(jié)榨螺和7節(jié)襯圈，配用功率 90KW。ZY28榨軸轉(zhuǎn)速45r/min，配用電機(jī)Y315M1-8-75KW。

圖2-23所示為 ZX10型榨油機(jī)螺旋軸。它由榨軸、榨螺、鎖緊螺母、檔圈、調(diào)節(jié)螺栓和緊定螺母等零件組成。榨軸轉(zhuǎn)速27～35r/min，螺旋軸上共有7節(jié)榨螺，榨軸的中部有一條長平鍵，以固定套于榨軸上的各節(jié)榨螺。右端有一段長左旋螺紋，用以套上鎖緊螺母，固定榨螺使之不作軸向移動。鎖緊螺母和檔圈都是用來固定榨螺的，以使榨螺不作軸向移動，并使各節(jié)榨螺緊密配合。調(diào)節(jié)螺栓的作用是調(diào)節(jié)螺旋軸的軸向位置，以此調(diào)節(jié)抵餅圈和出餅圈之間的環(huán)形縫隙的寬度，控制出餅厚度。緊定螺母的作用是保證榨軸旋轉(zhuǎn)時調(diào)節(jié)螺栓不會自行松動而引起軸向位移，從而使出餅厚度保持均勻一致。

表4-5 ZX18型榨油機(jī)榨螺和距圈規(guī)格（單位：mm)

序號  名      稱   榨螺直徑  螺底直徑  螺紋外徑   螺距    榨螺內(nèi)徑   備  注

1     第一節(jié)榨螺     225       120       176      241.3     78      雙頭螺紋

                                                  254.0

2       距圈         28        120                          78

3     第二節(jié)榨螺     170       120       176      171.5     78

4      錐形距圈      24       前100                         78      斜度4°46ˊ

后96

5     第三節(jié)榨螺     150       96        148      146.1      78    

6      錐形距圈      24       前96                          78      斜度10°37ˊ

                              后105       

7     第四節(jié)榨螺     126       105       148      123.8      78

8      錐形距圈      33.5     前105                         85      斜度8°30ˊ

                              后115

9     第五節(jié)榨螺     95        115                           85

10       距圈        30        115                           85

11    第六節(jié)榨螺     95        115       148       88.9      85

12     錐形距圈      24        115                           85     斜度4°46ˊ

13    第七節(jié)榨螺     75        119       148       69.9      85

 

2、榨籠

榨籠是螺旋榨油機(jī)另一個重要的部件。它通常由裝籠板、榨條、凸形榨條、壓板、刮刀、墊片、橫梁、螺栓等部件組成。將榨條按一定的順序裝砌在裝籠板的內(nèi)圓面上，形成兩個結(jié)構(gòu)和尺寸完全相同的半圓筒，再將兩個半圓筒裝合起來，外面用四根橫梁和若干根螺栓將其鎖緊，即形成榨籠。裝砌榨條時要在榨條間安放墊片,以形成榨條間縱向的流油縫隙。榨條間的墊片厚度應(yīng)依據(jù)壓榨工藝（壓榨或預(yù)榨）、榨料的含油量、榨條的新舊程度進(jìn)行選擇。若選擇不當(dāng)，會影響出油效果和壓榨毛油中的含渣量。榨條需按一定的方向裝砌，裝好后應(yīng)使榨籠內(nèi)表面具有“棘性”且使“棘性”順著螺旋軸旋轉(zhuǎn)的方向。榨條的“棘性”安裝是為了增大榨料與榨籠內(nèi)壁間的磨擦力，減少榨料的隨軸旋轉(zhuǎn)作用。如果榨條的“棘性”方向裝錯，會導(dǎo)致榨料堵塞榨條縫隙而難于出油。為避免榨料的隨軸旋轉(zhuǎn)，在兩個半片榨籠裝合時，在兩面接合處裝進(jìn)兩根和整個榨籠面同長的刮刀，其凸出的刮刀齒伸入榨膛內(nèi)榨軸上距圈的位置，阻止榨料的抱軸旋轉(zhuǎn)運動。

如圖2-24所示的ZX18型榨機(jī)的榨籠。ZX18型榨油機(jī)的榨籠內(nèi)徑前段為180mm,后段為152mm,其中裝籠板有24塊。榨條有4段,第一段為短榨條,共44根,規(guī)格為178mm×19mm×1Omm。第二、三、四段為長榨條,共114根,規(guī)格為276mm×19mm×1Omm。在第一段榨條中還有兩根短凸形榨條,在后三段榨條中有6根長凸形榨條,它們均為鎖緊榨條。壓板的作用是壓緊榨條。對開圈的作用是對兩段直徑不同的榨籠進(jìn)行過渡。油菜籽壓榨時，榨條間墊片厚度自進(jìn)料段的第一段至出餅段的第四段依次為1.15、0.90、0.50、0.90mm。

國外生產(chǎn)的大型榨油機(jī)以及我國近年來生產(chǎn)的ZX28型榨油機(jī)采用了榨籠的鉸接結(jié)構(gòu)，使清理榨膛、調(diào)整榨條縫隙、調(diào)換榨螺等工作無需卸下笨重的榨籠，大大減輕了裝拆的勞動強(qiáng)度，縮短了裝拆時間，如圖2-25所示。圖2-26所示是ZX28型榨油機(jī)的榨條、榨籠結(jié)構(gòu)。

壓榨過程中由于多種摩擦作用而產(chǎn)生大量熱能。榨料的過熱將導(dǎo)致壓縮比的降低和油餅質(zhì)量變壞，甚至嚴(yán)重影響壓榨效果。因此某些大型榨機(jī)配備有冷卻裝置。圖2-27所示是水冷夾套式榨籠的結(jié)構(gòu)。

Anderson螺旋榨油機(jī)靠冷油噴淋榨籠進(jìn)行冷卻。榨出的熱油在水冷式換熱器中冷卻到50℃左右,然后以132-189L/min的流量噴淋到露出的排油榨條上。冷油的噴淋不僅冷卻了榨籠，而且沖洗了榨籠表面的油渣，同時冷油的流動也覆蓋了榨籠暴露的排油表面，可防止由于新鮮熱油在榨籠上殘留過久而造成的空氣氧化。

上述為常見的一段橫榨籠結(jié)構(gòu)型式，國外還有雙榨籠結(jié)構(gòu)的螺旋榨油機(jī)，雙榨籠榨油機(jī)主要適用于高油分油料的壓榨。雙榨籠按其排列方式可分為直橫結(jié)構(gòu)和橫橫疊置結(jié)構(gòu)。如圖2-28所示是安迪生式雙級榨油機(jī)。第一個榨籠垂直放置在第二個橫置的主榨籠之上方，起到預(yù)壓榨和對橫榨籠強(qiáng)制喂料的作用。立軸通常比臥軸的轉(zhuǎn)速快，且與臥軸反方向轉(zhuǎn)動，這樣有助于油料從直立榨籠轉(zhuǎn)移到臥式榨籠。在壓榨高含油料時,通過第一級直立榨膛可提取50%的油脂,從而減輕了橫榨膛的負(fù)荷,使餅中殘油量達(dá)3%左右。此機(jī)型需配置臥式蒸炒設(shè)備。

榨籠的結(jié)構(gòu)型式還可分為圓筒式榨籠、梯段式榨籠、分段組裝式榨籠三種。圓筒式榨籠的全長內(nèi)徑一致，結(jié)構(gòu)簡單，僅小型榨機(jī)中采用。梯段式榨籠的內(nèi)徑按一定規(guī)律分梯段變化，但為了減小榨料在榨膛內(nèi)運動時因截面突變而造成的阻力過大并簡化結(jié)構(gòu)，通常只將進(jìn)料段的內(nèi)徑加大，其余區(qū)段的內(nèi)徑一致。當(dāng)榨籠較長時，為了裝拆方便，可將榨籠制成數(shù)段，即分段組裝式榨籠。

圖2-29所示是ZX10型榨油機(jī)圓筒榨籠結(jié)構(gòu)。它包括榨籠殼、榨條、榨條圈、榨圈、出餅圈、壓緊螺母以及罩殼和接油盤等。榨籠殼用球墨鑄鐵制成，分上、下兩塊，用10根螺栓固定為一體。下榨籠殼內(nèi)圓中間有一條平鍵，用以固定榨條圈和榨圈。榨籠前段是一個大榨條圈，16根榨條和一根鎖緊榨條呈圓環(huán)狀牢固地排列在榨條圈內(nèi)。每根榨條有缺口的側(cè)面與相鄰榨條的平側(cè)面形成縱向的流油縫隙。在靠榨圈的榨條圈端面上開有220條徑向油槽，槽深約為0.4～0.7mm。榨籠后段是14只榨圈，其中的1～6號和8～14號榨圈的結(jié)構(gòu)基本相同，其內(nèi)圈呈鋸齒狀的特殊曲線形，其作用是使榨膛內(nèi)形成不圓滑的曲面，以增大料胚在榨膛內(nèi)的摩擦阻力和翻動程度，7號榨圈的內(nèi)圈沒有曲線鋸齒。每只榨圈的一側(cè)端面為平面，另一面也與榨條圈一樣開有220條徑向油槽，該油槽與相鄰榨圈的平端面配合，形成流油縫隙。榨圈和榨條圈的下面均開有鍵槽，以與下榨籠殼中間的平鍵配合。榨條、榨圈、榨條圈都用20號優(yōu)質(zhì)碳素鋼制成，并經(jīng)滲碳、淬火處理。經(jīng)熱處理后表面硬度達(dá)HR56-62，具有較高的耐磨性。

前已所述，榨籠和螺旋軸相配合構(gòu)成了榨膛，入榨料坯在榨膛內(nèi)受到壓榨。那么榨膛的結(jié)構(gòu)特征就取決于榨籠和螺旋軸的結(jié)構(gòu)型式。不同的榨籠和螺旋軸可形成如圖2-30所示的四種榨膛型式：

圓筒榨籠和圓柱軸－其榨膛空間體積的變化是靠自進(jìn)料端到出餅端螺旋軸上榨螺螺距的逐次減小來實現(xiàn)的，這種型式很少應(yīng)用。

梯段式榨籠和無臺階軸－其榨膛空間體積的變化通過榨籠直徑縮小及榨螺螺距減小來實現(xiàn)。

圓筒榨籠和臺階軸－其榨膛空間體積的變化是由螺旋軸榨螺直徑改變及螺距減小實現(xiàn)的。

梯段式榨籠和臺階軸－其榨膛空間體積的變化是通過榨籠直徑縮小及螺旋軸榨螺直徑改變和螺距減小來實現(xiàn)的。

3、喂料裝置

除極少數(shù)的小型螺旋榨油機(jī)采用自然進(jìn)料外，絕大多數(shù)機(jī)型都采用強(qiáng)制進(jìn)料結(jié)構(gòu)。其優(yōu)點是喂料均勻，可防止“搭橋”，有利于進(jìn)料段榨膛內(nèi)榨料的預(yù)壓，同時也有利于榨生產(chǎn)量的提高。強(qiáng)制進(jìn)料裝置的型式有：

開式料斗喂料器-用于無輔助蒸炒鍋的小型榨油機(jī)。如ZX10型榨機(jī)采用此種喂料型式。由于人工喂料及無保溫措施，故進(jìn)料均勻程度及榨料入榨條件的控制都較差。

封閉直立式漿葉喂料器-凡裝備有層式蒸炒鍋的榨油機(jī)一般都采用此結(jié)構(gòu)。如ZX18、ZY24型榨油機(jī)均采用此種喂料裝置。封閉直立式漿葉喂料器的上進(jìn)料斗用來承接由榨油機(jī)蒸炒鍋排出的料坯，其中有一垂直于喂料軸的料門可以在平面上轉(zhuǎn)動,以控制榨機(jī)炒鍋的下料量。下進(jìn)料斗便于操作人員觀察下料情況，喂料軸底部有螺旋葉可將料坯強(qiáng)制壓人榨油機(jī)的榨膛內(nèi)。喂料軸的中心線與榨膛內(nèi)螺旋軸的中心線不在同一平面,兩者稍有錯開以便于進(jìn)料。此喂料裝置結(jié)構(gòu)緊湊，操作觀察方便，但手控調(diào)節(jié)料門不易保證喂料量的均勻穩(wěn)定。

變速螺旋輸送機(jī)喂料裝置-通過變速機(jī)構(gòu)（如棘輪裝置或變速電機(jī)）來調(diào)整榨機(jī)進(jìn)料量，有利于對榨料進(jìn)行預(yù)壓和控制榨膛壓力的變化,提高單機(jī)處理量。但是若蒸炒鍋配置不當(dāng)，榨料輸送過程會產(chǎn)生熱量和水分的散失。此裝置又有上部進(jìn)料與側(cè)面進(jìn)料兩種方式，而后者的強(qiáng)制性更好些。國外大型榨油機(jī)和我國的ZX28型和ZY28型均采用此種喂料型式。如圖2-19所示，喂料機(jī)構(gòu)由水平螺旋輸送機(jī)和下端有螺旋葉的壓料軸及落料筒組成，螺旋輸送機(jī)的傳動由減速機(jī)獨立傳動，把蒸炒適宜的料胚均勻地直接送入喂料機(jī)構(gòu)中。也可根據(jù)用戶需要，不配置輸送機(jī)而改為配置蒸炒鍋。

4、調(diào)餅裝置

調(diào)餅裝置是用來調(diào)節(jié)出餅厚度，并能隨之改變榨膛壓力的部件。不同機(jī)型有不同的調(diào)餅機(jī)構(gòu)，但其基本結(jié)構(gòu)和工作原理是一樣的，即通過調(diào)整錐形出餅圈和錐形抵餅頭所形成的環(huán)行縫隙的大小，實現(xiàn)對餅的厚度的調(diào)節(jié)。調(diào)餅裝置的型式有以下三種。

(1)可移調(diào)餅套式。在螺旋軸的出餅端上套有能沿軸向移動的抵餅頭，調(diào)餅裝置工作時，出餅圈和螺旋軸都不需軸向移動，僅靠套在螺旋軸上的抵餅頭沿軸向移動來改變抵餅頭與出餅圈的縫隙，從而改變出餅厚度。此種調(diào)餅裝置使榨軸受力情況良好，但不易在運轉(zhuǎn)時調(diào)節(jié)餅厚，且容易產(chǎn)生漏渣結(jié)死現(xiàn)象。目前我國定型榨機(jī)ZX18型、ZY24型均為此種調(diào)餅裝置。圖5-31所示是這種調(diào)餅裝置。由圖可以看出,校餅頭和固定在機(jī)身墻板上的出餅圈都呈錐形,因此,調(diào)節(jié)它們之間的間隙即可控制出餅厚度。校餅頭以螺紋與校餅頭后段相連接,在校餅頭后段還裝有三根打棒,它們沿圓周均布,其作用有兩個,一是將從出餅圈出來的餅塊打碎,二是將校餅頭后段與墊圈連接在一起。墊圈的凹槽與對開圈內(nèi)圈的突出部分嵌在一起,對開圈又用六個螺栓與調(diào)餅盤相連接。校餅盤用平鍵與梯形螺紋圓螺母相連接,而梯形螺紋圓螺母再與梯形螺紋軸套相配合,軸套又以平鍵與榨軸連接,這樣就可以使它們既能沿軸向移動,也可以隨軸一起轉(zhuǎn)動。另外,軸套還以平鍵與墊圈相連接,而平鍵上開有兩個螺孔,并用沉頭螺釘將墊圈與其緊固在一起,這樣就可保證墊圈與平鍵一起在軸套外緣的鍵槽內(nèi)滑動。此調(diào)餅裝置工作時,出餅圈和榨軸無須作軸向移動,只需扳動調(diào)餅盤,就可使校餅頭在軸上作軸向移動,通過改變校餅頭與出餅圈的縫隙來改變出餅厚度。

 (2)整軸移動式。調(diào)餅裝置工作時，抵餅頭和螺旋軸呈一體沿軸向移動，通過改變抵餅頭與出餅圈的縫隙來調(diào)節(jié)出餅厚度。此調(diào)餅裝置可以在開車過程中調(diào)節(jié)餅厚，方便省力。但榨軸受軸向力較大，且只適用于圓筒形、無刮刀榨膛的小型榨油機(jī)。ZX10型榨機(jī)采用此種調(diào)餅裝置。ZX10型榨油機(jī)螺旋軸的喂料端有一平鍵與齒輪箱中的大齒輪內(nèi)孔相配合，軸隨齒輪轉(zhuǎn)動且可在大齒輪內(nèi)作水平的軸向移動。

(3)可移出餅套式。調(diào)餅裝置工作時，抵餅頭和螺旋軸都不移動，只調(diào)整出餅圈作軸向移動，從而調(diào)節(jié)出餅厚度。這種調(diào)餅裝置的優(yōu)點在于可使機(jī)構(gòu)的動作與榨軸脫離關(guān)系，故榨軸受力情況良好，且能在開車過程中調(diào)節(jié)餅厚，也容易配置電動機(jī)構(gòu)或液壓系統(tǒng)，其缺點是機(jī)構(gòu)復(fù)雜，如圖2-32所示。國外大型榨機(jī)和我國的ZX28型和ZY28型均采用此種調(diào)餅裝置。

5、傳動裝置

常見的型式是，螺旋軸、榨機(jī)炒鍋攪拌軸、喂料軸等部分的轉(zhuǎn)動由一個電機(jī)通過一系列的皮帶和齒輪的傳動及變速來實現(xiàn)。為了使傳動美觀緊湊，有些榨油機(jī)也采用螺旋軸、喂料軸及蒸炒鍋攪拌軸分別由電機(jī)單機(jī)傳動。在大型榨油機(jī)上，也逐漸采用了變速電機(jī)和高效減速機(jī)以利于榨油機(jī)進(jìn)料量的調(diào)整及生產(chǎn)能力的調(diào)整。

目前,螺旋榨油機(jī)的發(fā)展趨勢是單機(jī)生產(chǎn)量大型化及生產(chǎn)過程中調(diào)節(jié)的自動化。如國外大型榨油機(jī)的單機(jī)生產(chǎn)量可達(dá)400噸/日以上。

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