Шнек — спиральный механизм для транспортировки и обработки материалов¶

Шнек — это рабочий орган в виде винта (спиральной поверхности), закреплённого на валу, который при вращении перемещает сыпучие, жидкие или вязкие материалы вдоль оси или перемешивает их. Шнеки применяются в строительстве, сельском хозяйстве, пищевой промышленности, горном деле и других отраслях. Принцип работы основан на том, что спиральная лопасть, вращаясь в неподвижном жёлобе или цилиндре, захватывает материал и проталкивает его вдоль вала.

¶История

Идея винтового транспортера восходит к Архимеду, который около III века до н. э. описал винтовой подъёмник (архимедов винт) для подачи воды. Этот принцип — перемещение материала по спиральной поверхности — позже использовался в мельницах, прессах и других механизмах.

В XIX веке шнек получил широкое распространение в промышленности. В 1887 году американский изобретатель В. О. Гудвин запатентовал шнековый транспортёр для перемещения угля и других сыпучих грузов. В России шнековые механизмы начали активно применяться в начале XX века в сельском хозяйстве (зерновые сепараторы, кормораздатчики) и пищевой промышленности.

¶Устройство и принцип работы

Шнек состоит из следующих основных элементов:

• Вал — центральная ось, приводимая во вращение двигателем.
• Спиральная лопасть (виток) — гибкая или жёсткая поверхность, навитая на вал или сформированная из отдельных сегментов.
• Корпус (жёлоб, труба) — неподвижная часть, ограничивающая перемещение материала.

При вращении вала лопасть захватывает материал и перемещает его вдоль оси. Скорость перемещения зависит от частоты вращения, шага спирали, угла наклона и свойств материала. Шнек может работать как горизонтально, так и под углом, а при необходимости — вертикально (с ограничениями по высоте и типу материала).

По назначению шнеки делятся на транспортёрные (перемещают материал), смесительные (перемешивают компоненты) и дозирующие (подают материал порционно).

¶Классификация

По конструкции различают:

• Ленточные шнеки — спираль выполнена в виде ленты, навитой на вал. Применяются для сыпучих материалов средней и мелкой фракции.
• Секционные шнеки — состоят из отдельных витков, закреплённых на валу. Более ремонтопригодны, применяются в тяжёлых условиях.
• Шнеки с полыми валом — используются для подачи газа или жидкости внутрь вала (применяются в прессах-грануляторах).
• Двухшнековые системы — два параллельных шнека вращаются навстречу друг другу, обеспечивая интенсивное перемешивание. Применяются в экструдерах и смесителях.

По типу обрабатываемого материала шнеки бывают для сыпучих веществ (зерно, песок, цемент), вязких и пастообразных масс (мясо, тесто, пластик), а также для жидкостей.

¶Применение

¶Строительство и горное дело

В строительстве шнеки используются в бетоносмесителях, шнековых буронабивных установках (для бурения скважин под сваи) и транспортёрах подачи цемента. В горной промышленности шнековые прессы применяются для добычи соли, угля и других полезных ископаемых.

¶Сельское хозяйство

Шнековые механизмы применяются в зерноочистительных машинах, кормораздатчиках, силосораздатчиках, а также в молотилках и сепараторах. Шнековый транспортёр — основной способ горизонтальной подачи зерна в элеваторах.

¶Пищевая промышленность

В пищевом производстве шнеки используются в мясорубках (шнек проталкивает продукт через нож и решётку), соковыжималках, шнековых прессах для масла и сока, а также в оборудовании для транспортировки муки, сахара, зерна. Шнековые экструдеры применяются для производства хлопьев, снеков и комбикормов.

¶Коммунальное хозяйство

Шнековые насосы и транспортёры используются для перекачки сточных вод, ила и осадков. Шнековые сушилки применяются для обезвоживания осадков сточных вод.

¶Другие отрасли

Шнеки применяются в пластмассовых экструдерах (переплавка и формовка полимеров), в бумажной промышленности, в химической технологии для перемешивания и транспортировки реактивов.

¶Достоинства и недостатки

К достоинствам шнековых механизмов относятся: простота конструкции, надёжность, возможность транспортировки материалов на значительные расстояния, дозирование материала, работа в различных пространственных положениях.

К недостаткам: износ лопасти при работе с абразивными материалами, ограничения по размеру частиц (крупные фракции могут застревать), относительно невысокая производительность по сравнению с ленточными транспортёрами, затраты энергии на перемещение вязких масс.

¶Интересные факты

Архимедов винт, предшественник современного шнека, до сих пор применяется в некоторых странах для орошения полей. В конструкции мясорубки шнек остаётся практически неизменным с XIX века. В космической промышленности шнековые механизмы используются в системах подачи топлива.

¶Источники

• Большая советская энциклопедия
• Технический справочник «Машины и оборудование для сельского хозяйства»
• ГОСТ 23169-78 «Транспортёры шнековые. Общие технические условия»
• Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона