顆粒機理論料層分布1
現(xiàn)今在有關(guān)的專業(yè)書籍和制粒機制造廠家的說明書中，通常把在壓制室內(nèi)分布的粉料層分為三個不同的區(qū)域：供料區(qū)、壓緊壓和擠壓區(qū)(如圖1)，并分析指出在擠壓區(qū)內(nèi)，隨著壓強的增大，料層的擠壓力超過了模孔的磨擦阻力，飼料被逐步擠入模孔，形成理想中的飼料柱，再經(jīng)切刀切成所需長度的顆粒飼料。而在壓緊區(qū)內(nèi)，由環(huán)模和壓輥形成的工作楔角小于料層的臨界磨擦角，料層被帶動隨環(huán)模和壓輥的轉(zhuǎn)動而同步運動，移向擠壓區(qū)，且隨著壓緊區(qū)內(nèi)任一斷面面積在運動中的不斷減小，料層被逐漸壓緊，密度不斷增大，但其內(nèi)部各點的壓強還不足以克服模孔的磨擦阻力，所以料層只是不斷被壓縮，但并不向模孔流動。另則，在供料區(qū)，由于環(huán)模和壓輥形成的楔角大于料層的臨界磨擦角，料層不被攫入帶動前移，只是堆積在環(huán)模和壓輥之間，隨著前面壓緊區(qū)內(nèi)料層的前移，逐步補進由環(huán)模和壓輥轉(zhuǎn)動時不斷形成的新的壓緊區(qū)空間內(nèi)。但是通過以下的幾點分析，我們不難看出，以上的第三區(qū)域——供料區(qū)料層分布的合理方式是有待于研討的問題。
現(xiàn)我們假設(shè)：一、如果以上的三個區(qū)域的劃分理論是成立的，除非制粒機空轉(zhuǎn)，否則只要有一定數(shù)量的物料喂人，三個區(qū)域都是會同時存在的，只是在任一特定的各變量因素暫時假設(shè)不變的前提下，對每一個特定的工況。理論上擠壓區(qū)、壓緊區(qū)都有一個特定的最大值。當(dāng)喂料量偏小，供料區(qū)料層厚度小于理論上壓緊區(qū)最大起始點時，擠壓區(qū)、壓緊區(qū)都會是一個變量，區(qū)間長度的變化將隨著喂料量的大小變化而變化，如果喂料量比最大允許值偏小，這時，壓緊區(qū)的起始點將向擠壓區(qū)的終點移動（如圖2）。
顆粒機喂料不足是的料層分布
而眾所周知，擠壓區(qū)的終點是恒定不變的，即是由環(huán)模軸心與壓輥軸心連線延長到壓輥外圓的點上。當(dāng)壓緊區(qū)的起始點向擠壓區(qū)的終點移動，則要將物料壓到原定的壓強（因環(huán)模孔的參數(shù)是已定不變的），理論上壓緊區(qū)的區(qū)間長度不會縮短，相反還會適當(dāng)延長（因隨著壓緊區(qū)向擠壓區(qū)終點的移動，在任一相同的區(qū)間長度內(nèi)，空間的縮小量在不斷的減小），這樣最終結(jié)果是擠壓區(qū)的區(qū)間長度在縮小，進而造成擠壓量的減少。在供料區(qū)內(nèi)的料層不論厚與薄，都是不能被壓縮的，也就是說它的存在是不消耗制粒機能量的（粉料與環(huán)模、壓輥之間產(chǎn)生的相對打滑磨擦能耗忽略不計）；二、當(dāng)配方、溫度、濕度、壓比等等諸多相關(guān)因素都不變的情況下，對每一特定的制粒環(huán)境，按三個區(qū)域的說法，壓緊區(qū)、擠壓區(qū)的理論有效最大工作區(qū)間一旦確定是不會變化的。實際上隨著第一區(qū)域（供料區(qū)）料層厚度調(diào)節(jié)變化，只要不超過壓緊區(qū)最大始入點，前兩大區(qū)域都將隨物料量的變化在零與最大區(qū)間內(nèi)變化；三、制粒機工作中，環(huán)模和壓輥是勻速旋轉(zhuǎn)的，每一瞬時的工作狀態(tài)基本上都是相等的，如果喂人物料量不變，能耗也應(yīng)該是相對穩(wěn)定的，反應(yīng)到電機上，電流也相對平穩(wěn)。
制粒機工作時，以上三個條件應(yīng)該是成立的。制粒時，我們調(diào)整喂料量的大小只要是供料區(qū)物料厚度小于壓緊區(qū)最大起始點，都將直接影響壓緊區(qū)、擠壓區(qū)的有效工作區(qū)間長度，并引起電流的波動和時產(chǎn)量的變化，而供料區(qū)料層厚度如果大于壓緊區(qū)最大起始點，則除了增大供料區(qū)內(nèi)的料層厚度外，是不會對單位時間內(nèi)的時產(chǎn)量和能耗產(chǎn)生任何影響（如圖3），也就不會再引起電流和時產(chǎn)量的變化。因為供料區(qū)的料層厚度超過了壓緊區(qū)最大起始點，壓緊區(qū)、擠壓區(qū)的區(qū)間就是恒定的，不會有任何變動。多喂入的料所在區(qū)間挾入角大于臨界磨擦角，物料不會被攫入壓緊區(qū)，這樣隨著喂料量的加大，進出平衡被打破，進大于出，供料區(qū)的料層會越積越厚，直到堆滿所有空隙，堵向進料口，使制粒機無法正常工作。在制粒機的實際工作中，隨著調(diào)整喂料量的變化，瞬時產(chǎn)量和主電機電流都相應(yīng)隨之發(fā)生變化。且在喂料厚度沒有超過壓緊區(qū)最大起始點時，不會因我們喂入粉料量的增大而造成供料區(qū)料層越堆越多的現(xiàn)象。正如前面已經(jīng)講過的問題，能夠引起瞬時產(chǎn)量和能耗變化的區(qū)域應(yīng)該是兩個做功與料層的區(qū)域——壓緊區(qū)和擠壓區(qū)，所以我們認(rèn)為上面所提到的第三區(qū)域——供料區(qū)的合理存在是有一定條件的。也就是說，制粒機實際工作時，喂入的料層分布在壓緊區(qū)、擠壓區(qū)和總厚度沒有超過壓緊區(qū)最大始人點的供料區(qū)，制粒機在允許的功率下會正常工作，一旦喂料量太大，超過壓緊區(qū)的最大始人點的厚度，則料層就會堆積并逐漸增大，制粒機就不能正常工作。但不論是正常情況下還是非正常情況，以上三個區(qū)域的分區(qū)理論都是成立的。
通過以上的分析，我們再來討論一下工作時可能出現(xiàn)的兩種工況下，制粒機所表現(xiàn)出來的一些現(xiàn)象：
一、當(dāng)主電機功率與相應(yīng)的各制粒參數(shù)相比不足以夠大時，我們的喂料厚度是在擠壓區(qū)的終點和壓緊區(qū)的最大始人點（這一點將隨配方、壓比、有效長徑比、濕度、 壓輥等等變量因素的綜合變化而相應(yīng)變化）之間做調(diào)整的，一般都不會超過最大始入點，隨著喂料量的增大，壓緊區(qū)的區(qū)間長度會縮短，而擠壓區(qū)的區(qū)間長度相應(yīng)會 逐漸增大，同時主電機電流也會逐步上升，直到允許使用的最大值。如果電流達(dá)到了我們設(shè)定的保護值，而喂料厚度還沒有超過壓緊區(qū)最大始人點的厚度，則如再增 大喂料量，就會造成安全系統(tǒng)動作，排出多余的粉料，以保證制粒機能正常工作。
二、假設(shè)主電機功率很大或因諸多變量因素綜合變化造成喂料厚度超過壓緊區(qū)最大始人點的厚度后電機未能過載。這時多喂人的粉料并不能增大時產(chǎn)量，也不會再引起主電機電流的增大，而是只能不斷增大堆積在機內(nèi)的粉料堆，直到堵滿制粒機內(nèi)腔造成制粒機不能正常工作。當(dāng)然這一特殊現(xiàn)象實際生產(chǎn)中出現(xiàn)較少（如果蒸汽添加過多、粉料水分太大、有效長徑比太小、壓輥磨損嚴(yán)重且未調(diào)好間隙、配方變動等，有可能出現(xiàn)這種現(xiàn)象），這是我們不希望出現(xiàn)的工況。深入分析第一種常用的工作狀態(tài)，我們不難知道，在其相關(guān)條件都不變的前提下，隨著喂料量的大小變化，壓緊區(qū)、擠壓區(qū)的區(qū)間長度在一定的范圍內(nèi)也做對應(yīng)的變化（喂料流量減小，擠壓區(qū)的區(qū)間長度就減小，壓緊區(qū)的區(qū)間長度就延長，反之?dāng)D壓區(qū)延長，壓緊區(qū)縮短），在喂料量沒有超過壓緊區(qū)最大始人點的厚度時，以上兩區(qū)間長度不是一個恒定值。擠壓區(qū)長度值越大，生產(chǎn)效率就越高，且每一壓輥每次擠出的飼料顆粒長度也越長。這就為我們用大型號制粒機生產(chǎn)小直徑水產(chǎn)顆粒飼料提供了兩個操作上的要點：(1)當(dāng)我們必須用大型號制粒機生產(chǎn)小直徑的水產(chǎn)飼料時，只要我們減少粉料喂入量，就可以減小兩個工作區(qū)域的總長度，減短壓輥每一次擠出飼料顆粒的長度，以此獲得滿意長徑比的短顆粒小直徑水產(chǎn)飼料。當(dāng)然這得以時產(chǎn)量的減少及能耗損失為交換代價，不宜大量采用，只能在特殊情況下做權(quán)宜之計；(2)除了減少喂料量外，我們也可以采用喂料量不變而提高環(huán)模轉(zhuǎn)速的方法，這樣做相對來說，擠壓區(qū)會偏短，同樣也能減短小直徑水產(chǎn)飼料的長度，且生產(chǎn)效率高，是一值得提倡的工藝方法，其缺點是，制粒機需做適當(dāng)?shù)母倪M。
