用于经预处理的低粘性物料的加工的单螺杆挤压机制造技术

提供改进的单螺杆挤压机系统（４０），其包括单螺杆挤压机（４２、９２）和在其上游的预处理机（４４）。挤压机（４２、９２）包括单个细长的、制有螺旋齿的、可绕轴线转动的、有一个或多个改进的螺杆段（７４、７４ａ、７６）的螺杆组件（５２）。各螺杆段（７４、７４ａ、７６）包括特殊构形的螺旋齿部分（８６），其中，相邻的螺旋齿部分（８６ａ、８６ｂ）有延伸于各自的螺旋齿部分外圆周（９０ａ、９０ｂ）之间的平滑的弧形表面。这种螺旋齿设计可提供平稳的、基本上不会产生喘振的运行，同时可提高ＳＭＥ值和烹制值。优选的预处理机（４４）有两个独力控制的混合轴（１０６、１０８），控制装置可使两个混合轴（１０６、１０８）以不同的转速和／或转向转动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术概括地涉及其中包括改进的、甚至对高度预处理的低粘性物料也能给出正 向输送的几个螺杆段的单螺杆挤压机，以及涉及提高的单位机械能(SME)值。本专利技术的各 改进的螺杆段实质上包括在各相邻的螺旋齿部分之间的平滑的弧形表面，而没有任何实质 性的角度不连续处或称角部。采用新的双轴且各轴有独立的驱动装置以及能够独立地控 制各轴的转速和/或转动方向的预处理机可增强这种单螺杆挤压机的性能。
技术介绍
挤压系统通常用于生产人类的食物和动物的饲料。概括地说，有两种型式的挤压系统，即单螺杆系统和双螺杆系统。顾名思义，单螺杆挤压机包括细长的挤压筒和在其内的单个细长的、制有螺旋齿的、可绕轴线转动的螺杆组件。而双螺杆挤压机有特殊构形的挤压筒和在其内的一对并排的、制有螺旋齿的、可绕轴线转动的且互相介入的螺杆组件。在单螺杆或双螺杆挤压机的上游采用预处理装置也是很常见的，其用于至少部分地烹制原物料和使其中承载淀粉的成分糊化。通常，希望达到较高的烹制和糊化程度，因为这可降低对下游的挤压机里的烹制要求，从而生产出质量较高的产品，并且也可增加产量。 与双螺杆挤压机相比，单螺杆挤压机不那么复杂也比较便宜。因此，诸如某些种类的宠物和水生动物饲料的商品的生产商都倾向于采用单螺杆挤压机系统。但单螺杆挤压机系统一直存在的一个问题是，由于饲料物料的粘稠性质和低的粘性，进来的高度糊化的饲料物料容易使挤压机不均匀地运行而频繁地发送喘振。高度糊化的饲料的粘性相当低，这会使饲料堵塞在螺杆组件的根部而降低通过挤压筒向前的输送量。这种现象会因进来的饲料中含有肉类、鱼粉、以及其它高脂肪的成分、或高淀粉含量的宠物食物而加重。对这个问题的一个答案是降低在上游的预处理机里达到的糊化程度，但这将导致最终产品质量下降以及生产系统产量下降。 常规的单螺杆挤压机的各个螺杆段如图9和10所示。先看图9，螺杆段20包括 中央的管状螺杆本体22和向外延伸的螺旋齿24。螺杆段20有纵向轴线A和根圆直径RD。 向外延伸的螺旋齿24有外圆周P，这样就建立了螺杆本体22的根圆直径和外圆周P之间的 螺旋齿深度FD。此外，螺旋齿24和螺杆本体22共同限定螺旋齿24的各相邻部分之间的 各表面26。各表面26包括从外圆周P向内向本体22延伸的大体上平坦的表面部分28和 30以及把表面部分18和30连接起来的大体上平坦的中间部分32。应能看出，平坦的表面 28、30和32之间的相交处有相当尖锐的角度不连续处34和36以及第一和第二角度a和 P。在这一情况中，角度a和P是不同的，即从垂向算起，a角是30° ，而13角是15° 。 图10表示出常规的单螺杆挤压机螺杆元件的另一种型式38，其类似于螺杆段20， 所以采用相同的标引数字和字符。螺杆段20和38之间的主要不同是，在后者上，角度a 和角度P是相同的，即都是从垂向算起15。。 从这两个现有技术的单螺杆挤压机的螺杆元件的构形可以看出，具有在各螺旋齿 部分之间的明显平面表面的相当深的螺旋齿和这些表面之间的不连续处或称角部很容5易形成物料窝藏处或称死区。照此，物料很容易堵塞在各螺旋齿部分之间的区域，直至达 到足以使挤压机出现喘气现象或称喘振的状态。这种不稳定性是一个不可小视的问题， 因为它会造成不能令人满意的最终产品。 因此，本
需要有改进的单螺杆挤压机螺杆段和螺杆组件，它们应能处理 经高度预处理的粘性相当低的进料，能够均匀地正向输送物料通过挤压筒而不会引起喘 振。
技术实现思路
本专利技术可克服上述问题并提供改进的单螺杆挤压机，其包括细长的挤压筒，挤压 筒有进口和与进口间隔的限制孔径的口模出口。这种挤压机还包括单个细长的、可绕轴线 转动的、制有螺旋齿的螺杆组件，螺杆组件有一纵向轴线并安装在挤压筒内并且可工作而 能使物料从进口经过挤压筒而后从口模出口出去。螺杆组件包括至少一个细长的螺杆段， 螺杆段有限定根圆直径的中央本体和从中央本体向外延伸并有外圆周的螺旋齿，螺旋齿的 各相邻部分之间有间隔。每个间隔由从螺旋齿部分之一的第一外圆周向相邻螺旋齿部分的 第二外圆周延伸的表面所限定；每个限定间隔的表面包括分别从第一和第二外圆周向内延 伸而向中央本体延伸的第一和第二表面片、以及把第一和第二表面片连接起来的第三表面 片。第一和第二表面片和最接近的第一和第二螺旋齿外圆周分别限定相对于纵向轴线约为 75°到90°的角度，并且第一和第二表面片的连接处大体上是平滑的弧形的而没有任何实 质性的角度不连续处或称角部。 在更优选的形状中，各个角度是相等的，并且这样的角度是由相关螺旋齿深度的 从各相邻的螺旋齿部分的外圆周算起的20%所限定。在某些情况中，在外圆周处，相对于螺 杆组件的纵向轴线，各角度大致是90。。 在特别优选的形状中，螺杆组件包括至少一对本专利技术的改进的螺杆段，且这种改 进的螺杆段中的一个的螺距大于其中另一个的螺距。通过采用沿着挤压筒的长度设置的且 优选地设置得比(各)改进的螺杆段更接近孔径严格的口模出口的可调整限流阀门，本发 明的挤压机还可得以进一步改进。 在其它实施例中，本专利技术的挤压机可包括起破碎作用/起均质化作用的螺杆段， 这个螺杆段包括多个相当短的、制有螺旋齿的螺杆零件，且这些螺杆零件中每两个相邻的 螺杆零件有相反的螺距。 本专利技术的单螺杆挤压机可有利地与2007. 10. 19提交的、题目为ImprovedPreconditioner Having Independently Driven High-Speed Mixer Shafts，，的 美国专利申请S/N11/875，033中公开的那种型式的优选的预处理机联合使用，其被以引用 方式采用于此。概括地说，这样的预处理机包括细长的有进口和出口的混合容器，该容器的 出口构造成能够可工作地连接于挤压筒的进口 。这种预处理机还有一对细长的各有多个混 合元件的混合轴，两个混合轴以互相之间有侧向间隔的关系安装在混合容器内。 一对可变 速驱动机构分别可工作地连接于两个轴，用于使两个轴选择性地以各自的转速互相独立地 转动。控制装置可工作地连接于驱动机构，用于独立地控制两个轴的转速。 优选的是，每个驱动机构包括各自的可工作地连接于对应的混合轴的可变频率驱 动装置，这些装置设计成可使它们所驱动的混合轴沿相反方向转动。附图说明 图1是本专利技术的一种预处理机和单螺杆挤压机联合装置的侧视图； 图2是图1所示的单螺杆挤压机的一个大段的垂向剖视图； 图3是图1和2所示的挤压机的第三螺杆段的局部放大垂向剖视图； 图4是图1和2所示的挤压机的第四螺杆段的局部放大垂向剖视图； 图5是图1和2所示的挤压机的第五螺杆段的局部放大垂向剖视图； 图6是类似于图2的大段垂向剖视图，表示出另一个单螺杆挤压机实施例，它在它的第三螺杆段里配备有螺距交变的螺杆元件； 图7是图6所示的挤压机的第三螺杆段的垂向剖视图； 图8是描绘图6的挤压机的第三螺杆段的螺距交变螺杆元件的结构的分解立体 图； 图9是现有技术的一个单螺杆挤压机螺杆段的垂向剖视图； 图10是现有技术的另一个单螺杆挤压机螺杆段的垂向剖视图； 图11是本专利技术的一个优选的预处理机的立体图； 图12是图11所示的预处理机的侧视图； 图13是沿着图12中的线13-13的剖视图；以及 图14是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单螺杆挤压机，包括：细长的挤压筒，所述挤压筒有进口和间隔开的限制孔径的口模出口；以及单个细长的、可绕轴线转动的、制有螺旋齿的螺杆组件，所述螺杆组件有一纵向轴线并安装在所述挤压筒内，并且可工作而能使物料从所述进口经过所述挤压筒而后从所述口模出口出去，所述螺杆组件包括至少一个细长的螺杆段，所述螺杆段有限定根圆直径的中央本体和从所述中央本体向外延伸并有外圆周的螺旋齿，所述螺旋齿的各相邻部分之间有间隔，每个所述间隔由从所述螺旋齿部分之一的第一外圆周向相邻螺旋齿部分的第二外圆周延伸的表面所限定，所述限定间隔的表面包括分别从所述第一和第二外圆周向内延伸而向所述中央本体延伸的第一和第二表面片、以及把所述第一和第二表面片连接起来的第三表面片，所述第一和第二表面片和最接近的第一和第二螺旋齿外圆周分别限定相对于所述纵向轴线约为７５°到９０°的角度，所述第一和第二表面片的连接处大体上是平滑的弧形的而没有任何实质性的角度不连续处。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2008-1-3 11/969,173一种单螺杆挤压机，包括细长的挤压筒，所述挤压筒有进口和间隔开的限制孔径的口模出口；以及单个细长的、可绕轴线转动的、制有螺旋齿的螺杆组件，所述螺杆组件有一纵向轴线并安装在所述挤压筒内，并且可工作而能使物料从所述进口经过所述挤压筒而后从所述口模出口出去，所述螺杆组件包括至少一个细长的螺杆段，所述螺杆段有限定根圆直径的中央本体和从所述中央本体向外延伸并有外圆周的螺旋齿，所述螺旋齿的各相邻部分之间有间隔，每个所述间隔由从所述螺旋齿部分之一的第一外圆周向相邻螺旋齿部分的第二外圆周延伸的表面所限定，所述限定间隔的表面包括分别从所述第一和第二外圆周向内延伸而向所述中央本体延伸的第一和第二表面片、以及把所述第一和第二表面片连接起来的第三表面片，所述第一和第二表面片和最接近的第一和第二螺旋齿外圆周分别限定相对于所述纵向轴线约为75°到90°的角度，所述第一和第二表面片的连接处大体上是平滑的弧形的而没有任何实质性的角度不连续处。2. 如权利要求1所述的单螺杆挤压机，其特征在于，所述分别限定的角度是相等的。3. 如权利要求1所述的单螺杆挤压机，其特征在于，所述相邻的各螺旋齿部分的所述 第一和第二外圆周和所述中央本体之间有螺旋齿深度，所述各角度由相关的螺旋齿深度的 从所述相邻的第一和第二螺旋齿部分的外圆周算起的20%所限定。4. 如权利要求3所述的单螺杆挤压机，其特征在于，所述各角度都是约为90。。5. 如权利要求1所述的单螺杆挤压机，其特征在于，有形成所述螺杆组件的至少一部 分的一对所述螺杆段，所述螺杆段中的一个螺杆段的螺距大于所述螺杆段中的另一个螺杆 段的螺距。6. 如权利要求5所述的单螺杆挤压机，其特征在于，所述一个螺杆段比所述另一个螺 杆段更接近于所述口模出口。7. 如权利要求6所述的单螺杆挤压机，其特征在于，包括设在所述一个螺杆段和所述 另 一个螺杆段之间的蒸汽锁部件。8. 如权利要求1所述的单螺杆挤压机，其特征在于，包括可调整的流量限制阀，所述流 量限制阀比所述螺杆段更接近所述口模出口。9. 如权利要求1所述的单螺杆挤压机，其特征在于，所述螺杆组件还包括起挤压作用 的螺杆段，所述起挤压作用的螺杆段有沿着其长度逐渐减小的螺旋齿深度。10. 如权利要求9所述的单螺杆挤压机，其特征在于，所述起挤压作用的螺杆段安装得 比所述螺杆段更接近所述口模出口 。11. 如权利要求1所述的单螺杆挤压机，其特征在于，所述螺杆组件还包括起破碎作用 的螺杆段，所述起破碎作用的螺杆段包括多个制有螺旋齿的螺杆零件，所述各螺杆零件中 互相相邻的螺杆零件有互相相反的螺距。12. —种联合装置，包括细长的挤压筒，所述挤压筒有进口和间隔开的限制孔径的口模出口 ； 单个细长的、可绕轴线转动的、制有螺旋齿的螺杆组件，所述螺杆组件有一纵向轴线并安装在所述挤压筒内，并且可工作而能使物料从所述进口经过所述挤压筒而后从所述口模出口出去，所述螺杆组件包括至少一个细长的螺杆段，所述螺杆段有限定根圆直径的中央本体 和从所述中央本体向外延伸并有外圆周的螺...

【专利技术属性】
技术研发人员：L温格，
申请(专利权)人：温吉尔制造公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]