改進(jìn)的擠壓系統(tǒng)預(yù)調(diào)質(zhì)器的制造方法
【專利說明】改進(jìn)的擠壓系統(tǒng)預(yù)調(diào)質(zhì)器
[0001 ] 本發(fā)明專利申請(qǐng)是國(guó)際申請(qǐng)?zhí)枮镻CT/US2011/047111，國(guó)際申請(qǐng)日為2011年8月9 日，進(jìn)入中國(guó)國(guó)家階段的申請(qǐng)?zhí)枮?01180021519.2，名稱為"改進(jìn)的擠壓系統(tǒng)預(yù)調(diào)質(zhì)器"的 發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。 發(fā)明領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明廣泛地關(guān)注與諸如擠壓機(jī)或制粒機(jī)的下游處理設(shè)備結(jié)合使用的預(yù)調(diào)質(zhì)器， W便提供動(dòng)物飼料或人類食物原料的預(yù)煮熟度和濕度。更具體地，本發(fā)明關(guān)注運(yùn)類預(yù)調(diào)質(zhì) 器W及包括該預(yù)調(diào)質(zhì)器的擠壓系統(tǒng)，其中該設(shè)備具體設(shè)計(jì)成與低能力、低成本的擠壓器一 起使用W提供飼料原料的充分濕潤(rùn)。
【背景技術(shù)】
[0003] 大部分飼料生產(chǎn)系統(tǒng)包括用于濕潤(rùn)且有時(shí)部分地煮熟初始飼料原料(例如，諸如 將在寵物食物原料中存在的相應(yīng)量的蛋白質(zhì)、脂肪和淀粉)的預(yù)調(diào)質(zhì)器。運(yùn)類預(yù)調(diào)質(zhì)器與諸 如制粒機(jī)或擠壓機(jī)的下游處理設(shè)備配合。通常，運(yùn)類預(yù)調(diào)質(zhì)器沿外殼的長(zhǎng)度設(shè)有噴射口用 來在處理過程中噴射蒸汽和/或水。組合的能量(熱能和機(jī)械能)可用來使通過預(yù)調(diào)質(zhì)器的 原料部分地糊化，測(cè)量為淀粉含量的糊化度，但在任何情形下提供便于下游處理所需的濕 度。
[0004] 預(yù)調(diào)質(zhì)器技術(shù)已經(jīng)發(fā)展很長(zhǎng)一段時(shí)間。一種早期類型的預(yù)調(diào)質(zhì)器，稱為溫吉爾DC 預(yù)調(diào)質(zhì)器，具有一對(duì)相同橫截面面積的并排式的腔室，每個(gè)腔室內(nèi)有相應(yīng)的軸，且軸裝配有 多個(gè)向外延伸的葉片狀混合件。運(yùn)些類型的預(yù)調(diào)質(zhì)器能夠使初始原料糊化到約20%的水 平。
[000引對(duì)預(yù)調(diào)質(zhì)器顯著的改進(jìn)在美國(guó)專利申請(qǐng)第4752139號(hào)中例示。運(yùn)些稱為溫吉爾DDC 的預(yù)調(diào)質(zhì)器具有類似現(xiàn)有并排式腔室的外殼，但其中一個(gè)腔室的橫截面面積大于另一個(gè)。 另外，軸W不同的轉(zhuǎn)速運(yùn)行。運(yùn)些類型的DDC單元能夠使初始原料達(dá)到30%左右的糊化度。 美國(guó)專利申請(qǐng)第7674492號(hào)中披露更新的改進(jìn)。運(yùn)些預(yù)調(diào)質(zhì)器類似于DDC型，但每根軸裝配 有變速驅(qū)動(dòng)，在預(yù)調(diào)質(zhì)器運(yùn)行過程中該變速驅(qū)動(dòng)允許同時(shí)調(diào)節(jié)相應(yīng)軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動(dòng)方向。 該最新一代的預(yù)調(diào)質(zhì)器由溫吉爾作為HIP預(yù)調(diào)質(zhì)器供應(yīng)到市場(chǎng)，且運(yùn)些調(diào)質(zhì)器能夠?qū)崿F(xiàn)50-60%的糊化度。
[0006] 如可理解的，每種后續(xù)代的預(yù)調(diào)質(zhì)器制造更復(fù)雜和更昂貴。例如，簡(jiǎn)單的DDC預(yù)調(diào) 質(zhì)器將賣約60000美元，而HIP型將花費(fèi)約150000美元。
[0007] 上述的DDC和HIP預(yù)調(diào)質(zhì)器通常設(shè)計(jì)成用于每小時(shí)10噸及W上的高通過量擠壓系 統(tǒng)。然而，初級(jí)擠壓系統(tǒng)的容量低得多(例如，每小時(shí)4噸）。運(yùn)些較小系統(tǒng)通常因系統(tǒng)的總成 本太高而不設(shè)有上述預(yù)調(diào)質(zhì)器。因此，在運(yùn)些低能力系統(tǒng)中，已經(jīng)習(xí)慣使用非常簡(jiǎn)單的、單 軸攬拌機(jī)代替預(yù)調(diào)質(zhì)器。運(yùn)些攬拌器因相對(duì)便宜而不能有效提供下游擠壓所要求的濕度和 糊化度。運(yùn)些單元主要由于它們具有非常低的生產(chǎn)停留時(shí)間的事實(shí)而通常是低于15%的糊 化度。過去已知的是裝備攬拌器和具有內(nèi)部擋板或類似結(jié)構(gòu)的低容易預(yù)調(diào)質(zhì)器W盡力實(shí)現(xiàn) 更高的停留時(shí)間。運(yùn)些權(quán)宜之計(jì)取得僅有限的成功，但此外產(chǎn)生產(chǎn)品堆積的區(qū)域，從而需要 經(jīng)常清掃。
[0008] 因此本領(lǐng)域中有對(duì)有效、低成本預(yù)調(diào)質(zhì)器的需求，該調(diào)質(zhì)器可實(shí)現(xiàn)通常與更復(fù)雜 飼料處理系統(tǒng)一起使用的更高容量調(diào)質(zhì)器的濕度和糊化度特性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明克服W上概述的問題并提供可操作地使飼料原料在諸如擠壓機(jī)或制粒機(jī) 中的下游處理之前濕潤(rùn)的預(yù)調(diào)質(zhì)器。通常來說，本發(fā)明的預(yù)調(diào)質(zhì)器包括具有入口和相對(duì)出 口的細(xì)長(zhǎng)外殼，外殼具有靠近入口的較大直徑端部和靠近出口的較小直徑端部，而錐形壁 部分在外殼端部之間。至少一根細(xì)長(zhǎng)的、可軸向轉(zhuǎn)動(dòng)的軸沿外殼的長(zhǎng)度延伸并具有多個(gè)由 軸支承的軸向間隔開、向外延伸的混合件且每個(gè)混合件具有遠(yuǎn)離軸的外邊緣?；旌霞拈g 隔開的外邊緣沿外殼錐形部分的長(zhǎng)度協(xié)配地限定錐形。
[0010] 較佳的形式中，預(yù)調(diào)質(zhì)器僅裝配有單個(gè)軸且該軸與驅(qū)動(dòng)器聯(lián)接使軸W從約400-900巧m、更佳地是從約600-85化pm的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。另外，外殼壁橫截面基本上是圓形且其整個(gè) 長(zhǎng)度W從約2-9°的角度、更佳的是從4-8°逐漸成錐形。外殼有利地具有從約3-8、更佳地是 從約4-7的L/D比，其中L是外殼端部之間的外殼長(zhǎng)度，而D是外殼較大直徑端部的直徑。
[0011] 本發(fā)明的預(yù)調(diào)質(zhì)器的主要優(yōu)點(diǎn)是由于其與向外延伸的混合件聯(lián)接的錐形設(shè)計(jì)，從 而實(shí)現(xiàn)實(shí)質(zhì)的停留時(shí)間。運(yùn)樣，預(yù)調(diào)質(zhì)器可操作成使其中的飼料原料停留從約0.6分鐘到-4 分鐘的時(shí)間，更佳地是從約1-3分鐘的時(shí)間。運(yùn)樣，飼料原料的基本濕度達(dá)到按重量計(jì)較佳 地至少約18%，更佳地從約20-40%濕基(濕度基準(zhǔn)）。在運(yùn)方面，顯著的是預(yù)調(diào)質(zhì)器的攬拌 軸裝配有向外延伸的混合件，較佳地是攬拌器或獎(jiǎng)葉狀設(shè)備形式的混合件沿軸的長(zhǎng)度間隔 開并繞其周界周向地間隔。運(yùn)是與裝配有相應(yīng)錐形的、連續(xù)的、螺旋螺紋螺桿的錐形擠壓機(jī) 設(shè)備相反的。運(yùn)類設(shè)備不提供必需的停留時(shí)間度，因?yàn)樗鼈兲峁┡c間隔開的混合件相比多 得多的正向輸送動(dòng)作。
[0012] 本發(fā)明還提供由預(yù)調(diào)質(zhì)器W及擠壓機(jī)構(gòu)成的完整擠壓系統(tǒng)，該擠壓機(jī)可操作地與 預(yù)調(diào)質(zhì)器的出口聯(lián)接并包括具有與預(yù)調(diào)質(zhì)器出口連通的入口的細(xì)長(zhǎng)圓筒W及與圓筒入口 間隔開的受限制的孔狀模具出口。至少一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的、可軸向轉(zhuǎn)動(dòng)的、螺旋螺紋的螺桿組件在 圓筒內(nèi)且可操作成將預(yù)調(diào)的原料從預(yù)調(diào)質(zhì)器向受限制的孔狀模具出口移動(dòng)并通過。
【附圖說明】
[0013] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選預(yù)調(diào)質(zhì)器的立體圖；
[0014] 圖2是圖1中所示預(yù)調(diào)質(zhì)器的垂向剖視圖；
[001引圖3是沿圖2的線3-3截取的垂向剖視圖；
[0016] 圖4是具有相對(duì)長(zhǎng)的獎(jiǎng)葉部件的預(yù)調(diào)須器的若干獎(jiǎng)葉狀混合件中的一個(gè)的正視 圖；
[0017] 圖5是具有相對(duì)短的獎(jiǎng)葉部件的預(yù)調(diào)質(zhì)器的若干獎(jiǎng)葉狀混合件的一個(gè)的正視圖；
[0018] 圖6是可操作地安裝在單一螺桿擠壓機(jī)上游的圖1所示的預(yù)調(diào)質(zhì)器的正視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 現(xiàn)轉(zhuǎn)向附圖，根據(jù)本發(fā)明的預(yù)調(diào)質(zhì)器10在圖1-3中示出。預(yù)調(diào)質(zhì)器10主要包括細(xì)長(zhǎng) 的、逐漸成錐形的外殼12,外殼12具有基本上圓形橫截面的外殼壁14、大直徑的端部壁16， W及相對(duì)較小直徑的端部壁18外殼壁14具有鄰近壁16的原料入口 20W及靠近壁18的向下 敞開的出口 22。外殼壁由此限定截頭圓錐形的內(nèi)部腔室24。如所示，外殼12由L形的安裝件 26、28支承。為了允許可選擇地將蒸汽和/或水噴入腔室24，第一系列的入口端口 30沿外殼 壁14的頂部設(shè)置，而第二系列端口 32W與外殼壁14成基本上相切關(guān)系的方式位于外殼壁14 的下部。清理口 34較接地固定到外殼壁14的頂部且可打開W便于進(jìn)入腔室24。
[0020] 預(yù)調(diào)質(zhì)器10還包括基本上沿腔室24的中屯、線延伸整個(gè)腔室24長(zhǎng)度的細(xì)長(zhǎng)軸36。軸 36的外側(cè)端部38和40由分別支承在端部壁16和18上的軸承結(jié)構(gòu)件42和44可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承。驅(qū) 動(dòng)組件(未示出）可操作地聯(lián)接到軸36的端部38 W便W相對(duì)高的速度(例如，400-900rpm)轉(zhuǎn) 動(dòng)軸36。運(yùn)類驅(qū)動(dòng)組件通常包括驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)和減速齒輪組件。或者，在本上下文中可使用變 速驅(qū)動(dòng)，W便允許無限調(diào)節(jié)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)速度W及控制軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。
[0021] 多個(gè)向外延伸的獎(jiǎng)葉狀混合件46沿軸長(zhǎng)度固定到軸36。每個(gè)混合件46包括螺紋柄 48W及基本上平面的獎(jiǎng)葉部分50,該獎(jiǎng)葉部分50具有相對(duì)側(cè)邊緣50a和50b且寬度大于柄48 的寬度。如圖2中最佳所示，每個(gè)柄部分旋入軸36中的適當(dāng)螺紋孔52,而獎(jiǎng)葉部分50相對(duì)軸 36的縱向軸線基本上徑向延伸。參照?qǐng)D3,將觀察到混合件46沿軸36的長(zhǎng)度側(cè)向間隔開的， 而且還繞軸周界周向地隔開。每個(gè)獎(jiǎng)葉部分50具有最外邊的邊緣54,該邊緣54緊鄰(較佳地 是不大于約1/2英寸)外殼壁14的內(nèi)表面定位。混合件46的軸向間隔開的外邊緣54協(xié)配地限 定錐形，該錐形的較佳形式與外殼壁14的錐形基本上相同。為了實(shí)現(xiàn)運(yùn)一目的，多個(gè)混合件 46從靠近端部壁16的點(diǎn)到靠近端部壁18的軸36的遠(yuǎn)端具有不同的總體長(zhǎng)度。運(yùn)種尺寸不同 在圖4和5中示出，其中將看到比較的混合件的柄48和獎(jiǎng)葉部分50的長(zhǎng)度都是不同的。
[0022] 為了調(diào)整原料通過預(yù)調(diào)質(zhì)器的停留時(shí)間，可改變相應(yīng)獎(jiǎng)葉的定向。例如，圖2中，所 有的混合件46定向在相對(duì)軸36的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和軸的縱向軸線的中性位置（即，獎(jiǎng)葉部分50位 于垂直于軸的軸線的平面）。如果希望使原料減速流過腔室24,某些或所有混合件46就可定 向在負(fù)角度位置。例如，如果軸36W順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)(見圖3)，使流動(dòng)減速的混合件可定向 在一個(gè)角度，使得邊緣50a比相對(duì)邊緣50b更靠近端部壁16,且獎(jiǎng)葉部分50的平面將處于一 個(gè)相對(duì)于軸的縱向軸線的角度。流動(dòng)減緩的程度將取決于負(fù)向定位的混合件的數(shù)量W及其 角度定向；通常，運(yùn)個(gè)角度相對(duì)于軸的縱向軸線成約2-20°。
[0023] 類似方式，如果希望提高原料通過腔室24的流速，某些或所有的混合件46就可定 位在正向增流位置。該位置與負(fù)向位置相對(duì)，且在W上給出的實(shí)例中，增流的混合件46將W 一定角度定向使得邊緣50化k相應(yīng)的邊緣50a更靠近壁16,而獎(jiǎng)葉部分的平面將處于一個(gè)相 對(duì)于軸的縱向軸線的角度。
[0024] 在很多情形中，建議設(shè)置一定數(shù)量的混合件46,運(yùn)些混